一种内燃机机架的3D打印无模铸造方法

摘要

本发明涉及一种内燃机机架的3D打印无模铸造方法，包括砂芯制造及组芯造型；砂芯制造包括规定机架3D打印砂芯制造过程中的分芯工艺，砂芯结构、吊运结构、装卡结构的设计及其模拟检验，组芯造型包括组芯平台的预备、下芯组芯方法和埋箱操作方法；以目前使用3D打印方法生产的一种机架为例进行介绍：该机架浇注方向是以缸口面向下，地脚面朝上浇注；浇注系统由机架缸口面侧边进流，每一缸分别布置一道内浇口在分芯面上，横浇道与内浇道之间放置一片过滤网；在机架顶端地脚面上放置液态冒口进行补缩和出气，同时在机架轴承座顶部引气道出气。本发明的有益效果是：节省了模具制作费用，大幅缩短了生产验证周期，操作简便。

主权项

一种内燃机机架的3D打印无模铸造方法，其特征在于：包括砂芯制造和组芯造型，其中，砂芯制造包括规定机架3D打印砂芯制造过程中的分芯工艺，砂芯结构的设计、吊运结构的设计和装卡结构的设计以及模拟检验，所述的 分芯工艺为：在完成铸造工艺后，绘制一工艺部件整体尺寸为100mm的长方体，将铸件、浇冒系统整体包裹并分别进行求差，可得到一个整体的铸型，再将铸型拆分成符合打印尺寸的砂芯；所述工艺以每一缸为单位，采用垂直分芯方法从轴承座中心分芯，将砂芯分成数量等于缸数加二的砂芯，所得砂芯不分外型皮与内腔芯；所述的砂芯结构设计为：分芯完成后，首先使用掏空和削减方法对砂芯局部厚大部位进行减重优化，同时增加砂芯拐角及尖角处过渡圆角，所述的砂芯结构上不得存在飞边、薄皮的薄弱砂芯结构，所述的砂芯在顶部分芯面上需设计两个定位字母扣，对于局部清理及流涂困难的部位，可设计粘芯结构处理；所述的吊运结构设计为：通过对砂芯设置吊柄，实现砂芯的吊运、流涂翻转过程，所述的吊柄设置于砂芯重心或过重心处，使用吊带环套吊柄起吊；吊柄设计计算公式 F＝1.2*τ*a*b*c，其中：F是根据砂芯重量G及吊运方向长度L计算出的最大剪切力， a、b是吊柄截面的长宽尺寸，c是吊柄数量，τ是打印砂芯的剪切应力，1.2为安全系数；所述的吊柄按工作性质分别设置水平吊柄与垂直吊柄；所述的装卡结构制造：是在所述的砂芯上设置装卡槽，所述的装卡槽在砂芯两侧设置，所述的装卡槽结构包括Φ30螺杆槽与螺母紧固槽，呈上下错位分布；所述的模拟检验为：砂芯制造完成后，通过计算机CAE模拟分析对每块砂芯进行应力分析，确定砂芯应力集中部位并进行强度评估，确认所制造的砂芯外围吃砂量及吊柄稳定性；组芯造型是规定机架所有3D打印砂芯形成铸型的全过程，包括以下内容：①组芯平台的预备：预备一个组芯平台，所述的组芯平台上设置简易定位台进行下芯定位；②下芯组芯方法：根据砂芯编号顺序进行下芯，先下中间芯最后下边芯，下芯过程首先使用吊带环套水平吊柄将砂芯水平放置，再吊运垂直吊柄将砂芯垂直起吊后依次下芯，中间芯全部下完后，使用压缩空气将内腔的散砂及杂质全部吹出，然后下最后两块边芯，每下一块芯子，需检验定位是否干涉，相邻砂芯配合面是否平齐；确认所述的下芯到位后，使用螺杆将砂芯卡紧，最后在直浇道与冒口处粘接瓷管与冒口套；③埋箱操作方法：待下芯全部完成后，使用与组芯平台相同大小的砂箱中圈及上盖将所有砂芯围套，并使用卡子将砂箱与平台整体装卡，上盖顶平面需与直浇道顶部平齐，然后使用树脂砂将砂箱填满，待树脂砂硬化后，座水口即可浇注；最后等到冷却至打箱温度后进行打箱，即得到所需铸件。