砂芯的划分就是考虑在何处设置砂芯、设置多少块砂芯、每块砂芯的具体边界。在划分过程中总体上要考虑使制芯到下芯的整个过程操作方便容易,铸件内腔尺寸更加精确,尽量减少气孔掉砂等缺陷,芯盒结构简单等因素。具体的原则如下:
1)保证铸件内腔的尺寸精度。对于内腔结构尺寸要求较严的铸件,尽可能把该内腔设置成同一个整体芯,使得芯内的几何尺寸得以保证,另外为了保证主芯的尺寸精度,可以将影响主芯尺寸精度的其他内腔结构设置成独立的小芯。如图3⁃1所示,位于1#芯处的腔体结构,其尺寸如发生误差将影响主芯2#芯的尺寸精度,将其分芯后,可消除该腔体对主腔体尺寸的影响,并且分芯后,也利于1#芯的尺寸检查,保证了1#芯的尺寸精度,也使得下芯操作更加方便。
2)利于制芯、下芯和合型操作方便。如图3⁃2所示,从砂芯出盒的角度上看,1#芯与2#芯不必分芯,但是该工件的下部窗口位置及尺寸要求精确,因此分芯后,由1#芯来保证窗口尺寸,同时由于分芯,2#芯的下芯比整体芯下芯更加便利。
图3⁃1 为保证铸件内腔的尺寸精度而分芯
3)尽量减少砂芯的数量。如果不牵扯到上述分芯问题,芯盒的数量应尽可能少,以减少芯盒及平板的制作数量,节省材料和工时。图3⁃3所示为一个减少砂芯的实例,在下部法兰处采用活块,避免了下部法兰的勾砂,减少了该处砂芯的设置。
4)砂芯的分芯面或底平面最好是平面。砂芯在烘干时需要在平板上进行烘干,在设计与平板相接触的底平面时,一般选择最大平面,或两半芯的对开中分面。图3⁃4给出了三种烘干及支撑方式:图b为中心线处分芯平面支撑,特点是烘干底板结构简单,芯盒的制造以及砂芯的制芯相对简单,砂芯在烘干时不易变形;图c为砂胎支撑方式,烘干时容易变形导致尺寸不精确,砂胎的制造也需要增加一道工序,操作要复杂一些;图d为成形底板烘干法,需要制造成形底板,增加了制造工序和成本,另外制芯操作也不便捷。
图3⁃2 为下芯方便而分芯
图3⁃3 用活块减少砂芯
图3⁃4 砂芯的烘干与支撑面
a)中心线分型 b)中心线平面分芯 c)砂胎支撑烘干 d)成形底板烘干(www.xing528.com)
5)尽量使砂芯的分芯面与分型面相一致。这两个面的一致有利于下芯和合型,减少皮缝,也利于排气设施的设置和排气。图3⁃5所示阀盖砂芯的分芯面与分型面相一致,这有利于下芯和合型,砂芯的排气系统可置于砂芯中心附近,由两端芯头排出。
6)尽量避免较长的悬臂芯。较长的悬臂芯在下芯和合型过程中,由于重力的作用要下垂,在浇注后,由于金属液的浮力作用而造成砂芯的上倾,影响内腔的尺寸精度。如果一定要用悬臂芯,可以采用开工艺孔的办法来解决,如图3⁃6右侧的上下两个孔,这两个工艺孔起到支撑的作用,同时也利于清砂。
7)为了减少砂芯的复杂程度或者减少下芯的操作难度,可进行分芯。有时因为砂芯尺寸太大,制芯和下芯的难度增加,分芯反而是更好的解决办法,如图3⁃7所示。
图3⁃5 阀盖砂芯的分芯面与分型面相一致
图3⁃6 悬臂芯及其解决方案
图3⁃7 大砂芯的分芯制造
8)尽量考虑分芯后砂芯芯盒相互之间的借用。对于相同或相似的内腔结构,可考虑芯盒之间的相互通用或借用,这样可以节约材料和工时,另外还可以保证对应芯盒及砂芯的一致性。图3⁃7中的大砂芯在分芯后可以考虑芯盒相互间的借用或通用。图3⁃8所示后梁支座有5个内腔,其中①与⑤类似,②与④相同,因此在设计芯盒时,可以考虑将①号与⑤号芯盒借用,将②与④号通用。
图3⁃8 后梁支座中芯盒的通用和借用
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