專利名稱：汽車發動機飛輪無澆道旋轉成型的精密鑄造方法
技術領域：
本發明涉及金屬重力鑄造領域，特別涉及一種汽車發動機飛輪無澆道旋轉成型的精密鑄造方法。
背景技術：
在黑色金屬重力鑄造領域中，目前鑄造如汽車發動機飛輪類盤形實體鑄件的重力鑄造方法，通常是在砂箱內根據產品形狀制作出砂 型型腔，將熔化的金屬液澆注在型腔內，這種鑄造方法必須在型腔上設置澆道系統和補縮冒口，才能進行澆鑄。由于設置有澆道和補縮冒口，澆鑄完成后，澆道和補縮冒口中留有的金屬材料約占產品重量的15% 30%，如果產品的表面精度要求高，所占比例還要增大，導致澆鑄產品的加工余量大，材料浪費嚴重；而且這種鑄造方法鑄造出的精密產品合格率較低。尤其是鑄造精密產品，對工人技術要求很高，勞動強度也大，一般工人無法完成。如采用專門的精密鑄造設備鑄造精密，比如用大型鋼模鑄造，或消失模鑄造，或熔模鑄造，但這些鑄造方法都存在模具和設備投資較大，以及工藝繁瑣等問題，導致生產成本增大。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種汽車發動機飛輪無澆道旋轉成型的精密鑄造方法，它通過在模具旋轉狀態下采用頂面直澆的方式，將熔化的鐵液從呈直澆的澆口杯注入模具型腔內，鐵液在模具低速旋轉狀態下自然冷卻凝固形成目標件。采用本方法精密鑄造汽車發動機飛輪，加工余量減小，成品合格率得到提高；同時設備投資減少，工藝操作的技術難度降低，能有效解決鑄造業中影響產品質量的工藝難題及人為因素。本發明的目的是這樣實現的
制作一個用于旋轉澆鑄的平臺，平臺上設有用于支撐模具旋轉的旋轉托盤，所述旋轉托盤上端中心設有周向固定模具的定心凸臺，旋轉托盤的旋轉由電動機驅動；
采用鐵制模具，所述鐵制模具由上、下模殼組合構成，在上模殼頂面中心設進料口，在下模殼底面中心設置用于周向固定的定位凹槽；
通過射芯機在上模殼、下模殼內采用覆膜砂制作出澆鑄目標件的型腔；
將采用覆膜砂制作有澆鑄目標件型腔的上模殼、下模殼合模，并在上模殼頂面中心的進料口處安裝濾網和呈直澆的澆口杯；
將合模后的模具放置在用于支撐模具旋轉的旋轉托盤上，使下模殼底面中心的用于周向固定的定位凹槽與旋轉托盤上端中心的周向固定模具的定心凸臺對應配合，形成周向固定連接；
開啟電動機，通過電動機驅動用于支撐模具旋轉的旋轉托盤帶動模具以35-60轉/min的轉速作水平旋轉，在模具低速旋轉狀態下采用頂面直澆的方式，將熔化的鐵液從呈直澆的澆口杯注入模具型腔內，鐵液在模具低速旋轉狀態下自然冷卻凝固形成目標件；
在模具表面溫度降低后，關閉電動機，停止旋轉，從旋轉托盤上取下模具，開模取出目標件。在射芯機上采用覆膜砂制作澆鑄目標件的型腔如下，在上、下模殼中分別放入目標件形狀的芯型，使芯型與上、下模殼的內壁之間留有間隙，通過射芯機將覆膜砂噴射在芯型與模殼內壁之間的間隙中，使覆膜砂附著在模殼內壁上，固化成型，然后取出芯型，形成澆鑄型腔。所述呈直澆的澆口杯，其澆口為上大下小的喇叭口，將呈直澆的澆口杯下端對準進料口粘接在上模殼上端，該澆口杯的中軸線與水平垂直。采用上述方案的優點如下
設置用于旋轉澆鑄的平臺和用于支撐模具旋轉的旋轉托盤， 由電動機驅動旋轉托盤旋轉，采用的鐵制模具由上、下模殼組合構成，通過射芯機在上模殼、下模殼內采用覆膜砂制作出燒鑄目標件的型腔，在上模殼、下模殼合模后，在上模殼頂面中心的進料口處安裝濾網和呈直澆的澆口杯，能夠實現將模具放置在旋轉托盤上，在旋轉狀態下采用從上向下的直澆方式進行精密澆鑄。這種實現在旋轉狀態下進行從上向下的直澆方式，其設備和模具成本與現有的采用大型鋼模鑄造、消失模鑄造或熔模鑄造的投資相比較，成本可降低20% 35%;同時，采用從上向下的直澆方式，取消了傳統澆鑄的模具須設置的澆道系統和補縮冒口，使鑄件的加工余量大量減少，能降低鑄造原料和加工工時的消耗，產能提高30%以上；并且，還簡化了模具制作工藝和澆鑄工藝，使一般普通人員短訓6-8天后即可上崗操作完成精密鑄造，能夠為普通人員提供就業崗位。將合模后的模具周向固定放置在用于支撐模具旋轉的旋轉托盤上，通過電動機驅動用于支撐模具旋轉的旋轉托盤帶動模具以35-60轉/min的轉速作水平旋轉，在模具低速旋轉狀態下采用頂面直澆的方式，將熔化的鐵液從呈直澆的澆口杯注入模具型腔內，鐵液在模具低速旋轉狀態下自然冷卻凝固形成目標件。由于本方法在模具處于35-60轉/min低速旋轉狀態下進行澆鑄，鐵液進入型腔后，在低轉速的動態環境下，排氣更加徹底，澆鑄更加均勻飽滿，有效解決了重力鑄造中鑄件容易產生沙眼、氣孔、縮松等現象的技術難題；而且鐵液在模具低轉速狀態下逐漸冷卻、凝固的過程，通過模具鐵殼在旋轉狀態下散熱帶走熱量，鑄件在型腔內的冷卻速度均衡，鑄件的整體冷卻也更加均衡，使鑄件內部不會出現縮松或疏松的質量問題，也解決了飛輪動平衡難以達標等問題，使飛輪產品的動平衡取量減少到38g以內。同時，因在低速旋轉狀態下進行澆鑄，強化了鑄件內部組織結構，整體密質好，防止了鑄件變形，在獲得目標件外形精準尺寸下，能使飛輪類產品的抗拉強度達到Rm260-300Mpao由于本發明采用旋轉直澆的方式進行黑色金屬重力精密鑄造，與現有的精密鑄造方法相比較，減少了一些工藝環節，優化了工藝過程，生產過程中無污染物排放，無高耗能工序環節，生產更節能、環保、高效，使鑄件產品合格率達到98% 99%，超過國家有關技術指標規定的鑄造產品合格率為85%。尤其是鑄造出的飛輪類產品的精度能夠達到需要經過機加工才能達到的要求，不再進行機加工，企業可以節省產品的機加工費用，降低產品制作成本。下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。


圖I為本發明的工藝流程 圖2為實現本發明鑄造方法的設備示意 圖3為本發明的模具與旋轉托盤的裝配示意圖。附圖中，I為上模殼，2為下模殼，3為螺栓，4為平臺，5為電動機，6為旋轉托盤，8為推力軸承，9為第一傳動帶，10為雙槽皮帶輪，11為第二傳動帶，12為呈直澆的澆口杯，13為濾網，14為定位凹槽,15為定心凸臺，16為輪子。
具體實施例方式參見圖I至圖3，一種汽車發動機飛輪無澆道旋轉成型的精密鑄造方法。制作一個用于旋轉澆鑄的平臺4，所述平臺4采用型鋼和鋼板焊接固定構成，平臺4的下方可設置多個輪子16，既可以支撐平臺，又可以在需要時推動平臺使之移動位置，更換工作場地。所述平臺4上設有用于支撐模具旋轉的旋轉托盤6，旋轉托盤6上端中心設有周向固定模具的定心凸臺15,該定心凸臺15為橫截面為矩形的梯形凸臺。旋轉托盤6通過帶傳動裝置與驅動電機5連接，旋轉托盤6的旋轉由電動機5驅動。為提高工作效率，一個平臺4上可以設置若干個用于支撐模具旋轉的旋轉托盤6，每個用于支撐模具旋轉的旋轉托盤6的下端中心固定連接一個向下延伸的軸，軸上套有推力軸承8，推力軸承8位于旋轉托盤6與平臺4之間，所述軸的下端延伸到平臺4下方連接帶傳動裝置。各個旋轉托盤6下端的軸分別周向固定有雙槽皮帶輪10，各旋轉托盤6下方的雙槽皮帶輪10之間依次通過第二傳動帶11連接，承接前后動力傳遞的兩條第二傳動帶分別限位于雙槽皮帶輪10的兩個槽中；驅動電機5與其中一個雙槽皮帶輪10之間通過第一傳動帶9連接，此雙槽皮帶輪的兩個槽分別限位第一傳動帶、第二傳動帶。由此形成驅動電機5通過若干個旋轉托盤6帶動若干個澆鑄模具同步旋轉的無澆道旋轉成型精密鑄造裝置。所用的澆鑄模具采用鐵制模具，所述鐵制模具由上、下模殼組合構成，在上模殼I頂面中心設進料口，在下模殼2底面中心設置用于周向固定的定位凹槽14，該定位凹槽14為橫截面為矩形的梯形凹槽，通過該定位凹槽14與旋轉托盤6的定心凸臺15配合,能夠傳遞扭矩，帶動模殼旋轉。通過射芯機在上模殼I、下模殼2內米用覆膜砂制作出燒鑄目標件的型腔,在射芯機上采用覆膜砂制作澆鑄目標件的型腔如下在上模殼I、下模殼2中分別放入目標件形狀的芯型，使芯型與上、下模殼的內壁之間留有間隙，通過射芯機將覆膜砂噴射在芯型與模殼內壁之間的間隙中，使覆膜砂附著在模殼內壁上，固化成型，然后取出芯型，形成澆鑄型腔。然后將制作有澆鑄目標件型腔的上模殼I、下模殼2合模，合模后上、下模殼用螺栓3將上、下模殼的外壁上對稱設置的多個固定支架緊固，并在上模殼I頂面中心的進料口處安裝濾網13和呈直澆的澆口杯12，濾網13放置在上模殼I的進料口內，呈直澆的澆口杯12通過下端設有的定位臺階插入進料口中定位，并通過粘接固定在上模殼I。所述呈直澆的澆口杯12，其澆口為上大下小的喇叭口，將呈直澆的澆口杯12下端對準進料口粘接在上模殼I上端，該澆口杯12的中軸線與水平垂直。將合模后的模具放置在用于支撐模具旋轉的旋轉托盤6上，使下模殼2底面中心的用于周向固定的定位凹槽14與旋轉托盤6上端中心的周向固定模具的定心凸臺15對應配合，形成周向固定連接。
開啟電動機5，通過電動機5驅動用于支撐模具旋轉的旋轉托盤6帶動模具以35-60轉/min的轉速作水平旋轉，在模具低速旋轉狀態下采用頂面直澆的方式，將熔化的鐵液從呈直澆的澆口杯12注入模具型腔內，鐵液的澆鑄溫度按常規的澆鑄溫度控制，鐵液在模具低速旋轉狀態下自然冷卻凝固形成目標件。在模具表面溫度降低后，一般在模具表面溫度降低到500°左右時，即可關閉電動機，使旋轉托盤停止旋轉，然后從旋轉托盤上取下模具，開模取出目標件，使鑄造出的目標件的表面精度達到要求，不需再通過機加工完成表面精度加工。采用本發明方法精密鑄造汽車發動機飛輪，成本可降低20% 35%，鑄件的加工余量大量減少，產能提高30%以上；而且澆鑄更加均勻飽滿，有效解決了重力鑄造中鑄件容易產生沙眼、氣孔、縮松等現象的技術難題，也解決了飛輪動平衡難以達標等問題，使飛輪產品的動平衡取量減少到38g以內。同時，因在低速旋轉狀態下進行澆鑄，強化了鑄件內部組織結構，整體密質好，防止了鑄件變形，在獲得目標件外形精準尺寸下，能使飛輪類產品的抗拉強度達到Rm260-300Mpa。使鑄件產品合格率達到98% 99%，產品的精度得到保證，不 再進行機加工，企業可以節省產品的機加工費用，降低產品制作成本。并且與現有的精密鑄造方法相比較，減少了一些工藝環節，優化了工藝過程，使一般普通人員短訓6-8天后即可上崗操作完成精密鑄造，能夠為普通人員提供就業崗位。
權利要求
1.一種汽車發動機飛輪無澆道旋轉成型的精密鑄造方法，其特征在于制作一個用于旋轉澆鑄的平臺，平臺上設有用于支撐模具旋轉的旋轉托盤，所述旋轉托盤上端中心設有周向固定模具的定心凸臺，旋轉托盤的旋轉由電動機驅動； 采用鐵制模具，所述鐵制模具由上、下模殼組合構成，在上模殼頂面中心設進料口，在下模殼底面中心設置用于周向固定的定位凹槽； 通過射芯機在上模殼、下模殼內采用覆膜砂制作出澆鑄目標件的型腔； 將采用覆膜砂制作有澆鑄目標件型腔的上模殼、下模殼合模，并在上模殼頂面中心的進料口處安裝濾網和呈直澆的澆口杯； 將合模后的模具放置在用于支撐模具旋轉的旋轉托盤上，使下模殼底面中心的用于周向固定的定位凹槽與旋轉托盤上端中心的周向固定模具的定心凸臺對應配合，形成周向固定連接； 開啟電動機，通過電動機驅動用于支撐模具旋轉的旋轉托盤帶動模具以35-60轉/min的轉速作水平旋轉，在模具低速旋轉狀態下采用頂面直澆的方式，將熔化的鐵液從呈直澆的澆口杯注入模具型腔內，鐵液在模具低速旋轉狀態下自然冷卻凝固形成目標件； 在模具表面溫度降低后，關閉電動機，停止旋轉，從旋轉托盤上取下模具，開模取出目標件。
2.根據權利要求I或所述的汽車發動機飛輪無澆道旋轉成型的精密鑄造方法，其特征在于在射芯機上采用覆膜砂制作澆鑄目標件的型腔如下，在上、下模殼中分別放入目標件形狀的芯型，使芯型與上、下模殼的內壁之間留有間隙，通過射芯機將覆膜砂噴射在芯型與模殼內壁之間的間隙中，使覆膜砂附著在模殼內壁上，固化成型，然后取出芯型，形成澆鑄型腔。
3.根據權利要求I所述的汽車發動機飛輪無澆道旋轉成型的精密鑄造方法，其特征在于所述呈直澆的澆口杯，其澆口為上大下小的喇叭口，將呈直澆的澆口杯下端對準進料口粘接在上模殼上端，該澆口杯的中軸線與水平垂直。
全文摘要
一種汽車發動機飛輪無澆道旋轉成型的精密鑄造方法，制作一個用于旋轉澆鑄的平臺，平臺上設置旋轉托盤；采用由上、下模殼組合構成的鐵制模具，通過射芯機在模殼內采用覆膜砂制作出型腔；在上模殼的進料口處安裝濾網和呈直澆的澆口杯；將合模后的模具放置在旋轉托盤上周向固定；通過電動機驅動旋轉托盤帶動模具以35-60轉/min的轉速旋轉，在低速旋轉狀態下采用頂面直澆的方式，將鐵液從呈直澆的澆口杯注入模具型腔內，鐵液在模具低速旋轉狀態下自然冷卻凝固形成目標件；模具表面溫度降低后，停止旋轉，取下模具開模取出目標件。采用本方法鑄件加工余量減小，成品合格率得到提高；能有效解決鑄造業中影響產品質量的工藝難題及人為因素。
文檔編號B22D13/04GK102728805SQ20121025731
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月24日 優先權日2012年7月24日
發明者李樹琛, 李里 申請人:武勝琛蘭機械制造有限公司