发动机缸体模具设计
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（摘自《世界有色金属》２００９年第１２期）
［１］黄乃瑜，叶升平，樊自田．消失模铸造原理及质量控制［Ｍ３．武汉：
９６ 万方数据
发动机缸体模具设计
作者：
作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
姜俊侠， 刘白， 吴志超， 陈立亮， Jiang Junxia， Liu Bai， Wu Zhichao， Chen Litiang 姜俊侠,刘白,Jiang Junxia,Liu Bai(深圳信息职业技术学院信息控制与制造系)， 吴志超 ,陈立亮,Wu Zhichao,Chen Litiang(华中科技大学材料科学与工程学院)
模具设计 -特种铸造及有色合金2010,30(4)
复杂的四缸发动机缸体采用消失模铸造比普通砂型铸造具有显著的优越性.阐述了缸体泡沫模样工艺性分析以及模片切分原理;经分析比较,缸体泡沫 模样的模片切分最终采用水平分型与竖直分型相结合的工艺方案,合理地考虑了铝合金缸体发泡模具成型工艺性、收缩、粘结负数等因素.该模具结合 Pro/E软件强大参数化建模技术,实现了泡沫模样与模具设计同步进行,缩短了设计周期.
万方数据
图７水平分型与竖直分型相结合工艺
为了保证缸体的顺利起模，将冷却水套ｂ作为一个 单独分片，位于冷却水套上的模片Ｃ和侧面的模片，是 为了方便冷却水套的单独铸出，虽然增加了两套模具， 但是降低了缸体生产的难度，提高了缸体的生产效率。
主油道孔系的结构特点是中间截面相对两端端口 截面大，而且结构复杂，用消失模直接铸出难度非常大， 所以，将缸体两侧的主油道孔系ａ、ｄ沿平行于４个汽缸 体中轴线的平行线剖分，将主油道孔系一分为二，铸造 时可以考虑设置砂芯，就比较容易铸出合格的铸件。
。。耄苎竺是要銮篓苎镂三！苎！兰２蓄耋霎竺曩全
理地设置适量的排气塞，在射料时采用合模留缝的方 法，充填可达到令人满意的效果，此时，两把料枪不同时 射料，对射料，３５（５）：１７—１９． ［５］黄政·汽车发动机缸体的铸造工艺［Ｊ］．铸造，２００８，５７（１０）：１ ０７８一
2.会议论文 肖晓峰.叶升平 发动机缸体缸盖的消失模铸造技术 2007
20世纪90年代,美国成功地将消失模铸造技术应用于发动机缸体缸盖的工业化生产,使得零件设计更为柔性、集成度高,减轻铸件重量,提高燃油效率 ,降低成本;目前我国企业尝试用消失模铸造技术小批量生产缸体缸盖,与国外存在不小的差距。
3.会议论文 马作俊.韩清环.郑宝泉.刘成文 消失模铸造生产发动机缸体的实践 2008
ｍｍ），同时其工艺范围狭窄，影响因素众多，是典型难以成形的复杂铸件，因此比较适合于采用消失模铸造生产。在发动机 缸体的模具设计中，考虑产品的特点和后续生产的便利性，结合消失模模具本身的特点，设计出结构合理的模具，有利于提
高产品的合格率和综合性能。 关键词消失模；发动机缸体；模具 中图分类号ＴＧ２４９．６；ＴＧ２４１
胶合线与竖直胶合线有交叉，容易在此处出现胶合不良
现象，补救办法是先人工检查再涂敷密封胶‘２‘。
图４ 水平分型与竖直分型相结合的工艺
图５砂型铸造曲轴箱结构图 本课题采用水平分型与竖直分型相结合的工艺对 图６所示发动机缸体进行分片处理。分片主要原则是 将曲轴箱和缸筒部分作为整体制作以保证精度，模片在 胶合前安置树脂砂芯。按照分片的普遍准则和实际经 验，将汽缸体分解成ａ～ｇ共７个模片，见图７。 缸体ｇ片作为发动机工作件，必须保证其尺寸精 确，定位准确，降低制造尺寸加工误差，确保活塞和曲轴 运动的平稳性，将缸体和曲轴箱连接作为一个整体铸 造，如此分片确保活塞在运动中和曲轴运动保持一致， 保证了发动机主工作件的协调，在后续的产品调试中， 减少活塞和曲轴与缸体协调调试的工作量，降低发动机 工作的噪音，提高产品的质量和使用寿命［３］。
…～
（一编…辑…：栗～万…仲。）
厂”““＋＋＋＋＋呻一＋。”＋＋。＋＋＋＋＋＋、 ｛ ２００９中国国际镍钴工业年会在广州召开 ｛
４ 结论
（１）发动机缸体必须分片制取泡沫模样，合理的分 片是获得优质铸件的关键。采用水平分型与竖直分型 相结合工艺既保证了曲轴箱的原始结构设计不变又减 轻了零部件的质量。
（２）利用ＵＧ软件ＣＡＤ模块完成新型发动机缸体 零件发泡模具设计。从泡沫成型、方便制造等角度，完 成发泡模具结构的优化设计。
产品三维设计卜———．｛ 泡沫模样＿三维设计
泡沫、金属坏料数控加工
普通机床加工
图１模具工作流程图
１ 缸体的分片设计
发动机缸体的消失模泡沫模型的结构非常复杂，在 生产过程中很难一次发泡成型。参照缸体的结构特点 和消失模铸造工艺特点，须将缸体泡沫模型分片处理， 并对每一个模片进行结构工艺设计以利于发泡成型。 泡沫模型分片数量及模片结构工艺设计的优劣直接关 系缸体品质和消失模铸造的生产效率。
参 考 文献
２００９年１１月１７日，２００９中国国际镍钻工业 年会在广州召开，参加代表共计７００余人，规模盛 大。
本届年会就全球普遍关心的话题进行了深入 探讨和交流，重点讨论了金融危机背景下全球镍钴 市场，尤其是中国镍钴市场的演变，同时交流了全 球镍钴新项目的进展情况等。年会还就镍钴的上 下游产业如不锈钢、电镀、电池行业的动态变化进 行了分析。
图９发泡成型的残次品
枪再打第二枪。虽然射料过程采用了合模留缝的方法， 但是部分模具仍出现充填不满、不均匀和不紧实的情况。
经过对射料结果的多次分析，发现在复杂模具薄壁 区和模具的边角处，特别是有肋板，或加强筋的地方，充 填效果比较差，泡沫颗粒在型腔内流动受排气塞影响比
华中科技大学出版社，２００４． Ｅ２－１王新节·汽车发动机缸体缸盖消失模铸造技术的研究与应用［Ｊ］·
特种铸造及有色合金 SPECIAL CASTING & NONFERROUS ALLOYS 2010，30(1) 0次
参考文献(5条) 1.黄乃瑜.叶升平.樊自田 消失模铸造原理及质量控制 2004 2.王新节 汽车发动机缸体缸盖消失模铸造技术的研究与应用 2007(2)
3.冯爱辉 CAD技术在BFL513柴油机缸体模具上的应用[期刊论文]-CAD/CAM与制造业信息化 2005(2)
以日本为代表的外形整体制模内部镶嵌缸套式工 艺，见图３。外形整体制模内部镶嵌缸套式工艺分型方 案的优点是主体模型的刚性好，外形美观，用胶量小，尺 寸精度高，缸套单独制模减小了模片的发泡成型难度。 不足之处是缸套模片与外形整体模片胶合时在竖直方 向上出现了贴合面，完全依靠机械化操作不能保证胶合 质量，必须用人工补胶的手段来配合，这既降低了生产 效率又给质量的稳定性带来了隐患。
根据消失模铸造生产经验，泡沫模型分片应遵循以 下原则：①在能满足大批量生产的工艺条件下，模型切
片的数量越少越好；②在满足产品使用性能的前提下， 分型线在零件的非加工面上出现的机会越少越好。
欧美国家在分片方案上多采用自缸盖结合面至油 底壳面水平切分（包括“Ｖ”型和直列式缸体）的方式（见 图２），这种分型方案的优点是有利于实现自动化大批 量生产，且胶合线互不干涉，胶合质量有保证；不足之处 是胶合线较多且大部分分布在非加工面上，外观的整体 美感不及普通砂型铸件。
缸体片作为发动机工作件必须保证其尺寸精确定位准确降低制造尺寸加工误差确保活塞和曲轴运动的平稳性将缸体和曲轴箱连接作为一个整体铸造如此分片确保活塞在运动中和曲轴运动保持一致保证了发动机主工作件的协调在后续的产品调试中减少活塞和曲轴与缸体协调调试的工作量降低发动机工作的噪音提高产品的质量和使用寿命水平分型与竖直分型相结合工艺为了保证缸体的顺利起模将冷却水套作为一个单独分片位于冷却水套上的模片为了方便冷却水套的单独铸出虽然增加了两套模具但是降低了缸体生产的难度提高了缸体的生产效率
因为模片ｇ比较复杂（见图８），生产泡沫模样必须 使用很多抽芯，为了方便取出泡沫模样，需要六向开模， 模腔内模样经过冷却定型后方可脱模顶出。常用的方 法有两种：一种是压缩空气顶出法，借助压缩空气对准 模具上的透气塞将模样吹出，或者将模具放入水中，借
９５
——特种铸造及有色合金 ２０１０年第３０卷第１期 ３模具调试
4.周恕毅.王杰.王玫 基于UG的汽车发动机缸体三维建模的研究 2008(5)
5.黄政 汽车发动机缸体的铸造工艺[期刊论文]-铸造 2008(10)
相似文献(10条)
1.期刊论文 王建玲.张晓娟.刘祥.Wang Jianling.Zhang Xiaojuan.Liu Xiang 铝合金四缸发动机缸体消失模发泡
——消失模铸造——特种铸造及有色合金 ２０１０年第３０卷第ｌ期 发动机缸体模具设计
姜俊侠１ 刘 白１ 吴志超２ 陈立亮２ （１．深圳信息职业技术学院信息控制与制造系；２．华中科技大学材料科学与工程学院）
摘要发动机缸体作为发动机中最重要的部件之一，其尺寸较大、结构复杂、壁厚较薄且很不均匀（最薄处仅为３～５
［４］韩继成．铍青铜的热处理与常见缺陷的分析和补救对策［Ｊ］．机械 工艺师，２００１（３）：４１－４４．
（编辑：刘 卫）
发动机缸体模具设计姜俊侠等
图６发动机缸体整体图
图２水平分型图
图３整体制模与镶嵌缸套
工艺
了，铸件的质量不额外增加，又实现了泡沫模片制模的
自动化，能够满足大批量生产的需要。不足之处是水平
国内是水平分型与竖直分型相结合工艺方法，见图 ４。水平分型与竖直分型相结合工艺分型方案的优点是 既保证了曲轴箱的原始结构设计不变又减轻了零部件 的质量（见图５）。曲轴箱内腔有密布的强化筋条和强 化幅板，这些结构用普通砂型铸造的工艺是容易实现 的，而用消失模成型工艺采取竖直方向起模却无法达到 顺利脱模的目的。如果采用图４所示的分型方案，就可 将产品竖直方向的结构按照水平制模工艺来发泡成型
ｅ模片的分法类似于ａ、ｄ模片，因为其内腔复杂且 不规则，直接铸出，砂箱造型的时候比较困难，而且不能 保证填砂紧实。所以分成单独的模片，采用砂芯，确保 造型时内腔紧实，避免因为填砂不紧实而出现塌箱。
２发动机缸体模具设计
模具的三维设计是利用ＵＧ软件ＣＡＤ模块，依据 模具的工艺和产品的毛坯三维模型，通过分型拆模，获 得模具型芯、型腔、滑块、镶块等，与标准或非标准零件 进行装配，并进行结构、运动、干涉检查、成型分析等，最 后通过制造获得模具［４］。在模具三维设计过程中，关键 是分模成型特征表面的形成，因为其他特征简单，可方 便解决。下面以图７中模片ｇ为例分析消失模模具的 设计。
［３］篱萎鬈。０ｃ７Ａ，。５６技（２）术：５在３－５８７Ｆ．Ｌ柴油机缸体模具上的应用［Ｊ］．ｃＡＤ／
ＣＡＭ与制造业信息化，２００５（３）：７４－７６． ［４］周恕毅，王杰。王玫．基于ＵＧ的汽车发动机缸体三维建模的研究
较严重，出现问题的位置大都是无排气塞或者具有少量 排气塞，两把料枪不能同时射料，也有一定影响。
收稿日期：２００９—０８—１７；修改稿收到日期：２００９—１０－１１ 基金项目：广东省自然科学基金资助项目（８１５１８０２９０４０００００１） 第一作者简介：姜俊侠，男，１９７６年出生。讲师，深圳信息职业技术学院信息控制与制造系，广东省深圳市泥岗西路１０６８号（５１８０２９）。电话：０７５５— ２５８５９１７１，Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｉａｊｊｎｏｌ＠１６３．ｃｏｒｎ
。。。。。．。。曼，：．。芝乞ｇ竺薹炸鼍，。。。、，，、．、．
竺奎竺翌之！学雾竺篓苎曼擘莹三竺苎，’要！篓！ 苎曼坚苎詈登苎２翌篓篓箩Ｉ从篓｝中取出。本课题采
用眵方法是使用压缩空气吹出模样。
模具厂射料采用的是一种压力式加料罐，可大大改
善薄茎蕃，和茹筠裹妄薹柔模寞苗蕞磊磊藁’聂藁：‘翁磊 舅姜秉晶泵罩父；；；：箕；。≥；簇菇蕖甭芋蔷；。爵霜≥：： 箍荟羞茹森立；某≤茜蒜蔫罱磊高爵墨藉。，斋毒并关二
文献标志码Ａ文章编号 １００１—２２４９（２０１０）０１—００９４－－０３
ＤＯＩ：１０．３８７０／ｔｚｚｚ．２０１０．０１．０２８
消失模铸造的特点决定了它比较适合于缸体铸件 生产。美国通用公司和意大利菲亚特公司最先采用全 自动消失模铸造生产线，实现了铝合金缸体的批量生 产。安徽全椒柴油机厂和重庆南川天宝公司进行了铸 铁缸体的小批量生产，但与国外先进水平差距明显。因 此，研究发动机缸体的消失模铸造技术具有较高的实用 价值。模具设计是消失模铸造技术的核心，发动机缸体 模具工作流程见图ｌ［１Ｊ。
参 考文 献 ［１］ 董明水，孙爱俊，迟永祥，等．ＣｕＣｏＢｅＴｉＺｒ合金强化工艺与组织
和性能研究［Ｊ］．金属热处理，２００３。２８（８）：２３—２７． ［２］ 吕秀芬．热处理工艺对ＮｉＣｏＢｅ合金性能的影响［Ｊ３．金属热处理，
１９９８，２３（３）ｉ１２—２４．
９４ 万方数据
［３］刘技文，王子元．新型高导电Ｂｅ．－Ｎｉ—Ｃｕ合金性能研究口］．金属热 处理，１９９６，２１（１）：３９—４１．
［１］黄乃瑜，叶升平，樊自田．消失模铸造原理及质量控制［Ｍ３．武汉：
９６ 万方数据
发动机缸体模具设计
作者：
作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
姜俊侠， 刘白， 吴志超， 陈立亮， Jiang Junxia， Liu Bai， Wu Zhichao， Chen Litiang 姜俊侠,刘白,Jiang Junxia,Liu Bai(深圳信息职业技术学院信息控制与制造系)， 吴志超 ,陈立亮,Wu Zhichao,Chen Litiang(华中科技大学材料科学与工程学院)
模具设计 -特种铸造及有色合金2010,30(4)
复杂的四缸发动机缸体采用消失模铸造比普通砂型铸造具有显著的优越性.阐述了缸体泡沫模样工艺性分析以及模片切分原理;经分析比较,缸体泡沫 模样的模片切分最终采用水平分型与竖直分型相结合的工艺方案,合理地考虑了铝合金缸体发泡模具成型工艺性、收缩、粘结负数等因素.该模具结合 Pro/E软件强大参数化建模技术,实现了泡沫模样与模具设计同步进行,缩短了设计周期.
万方数据
图７水平分型与竖直分型相结合工艺
为了保证缸体的顺利起模，将冷却水套ｂ作为一个 单独分片，位于冷却水套上的模片Ｃ和侧面的模片，是 为了方便冷却水套的单独铸出，虽然增加了两套模具， 但是降低了缸体生产的难度，提高了缸体的生产效率。
主油道孔系的结构特点是中间截面相对两端端口 截面大，而且结构复杂，用消失模直接铸出难度非常大， 所以，将缸体两侧的主油道孔系ａ、ｄ沿平行于４个汽缸 体中轴线的平行线剖分，将主油道孔系一分为二，铸造 时可以考虑设置砂芯，就比较容易铸出合格的铸件。
。。耄苎竺是要銮篓苎镂三！苎！兰２蓄耋霎竺曩全
理地设置适量的排气塞，在射料时采用合模留缝的方 法，充填可达到令人满意的效果，此时，两把料枪不同时 射料，对射料，３５（５）：１７—１９． ［５］黄政·汽车发动机缸体的铸造工艺［Ｊ］．铸造，２００８，５７（１０）：１ ０７８一
2.会议论文 肖晓峰.叶升平 发动机缸体缸盖的消失模铸造技术 2007
20世纪90年代,美国成功地将消失模铸造技术应用于发动机缸体缸盖的工业化生产,使得零件设计更为柔性、集成度高,减轻铸件重量,提高燃油效率 ,降低成本;目前我国企业尝试用消失模铸造技术小批量生产缸体缸盖,与国外存在不小的差距。
3.会议论文 马作俊.韩清环.郑宝泉.刘成文 消失模铸造生产发动机缸体的实践 2008
ｍｍ），同时其工艺范围狭窄，影响因素众多，是典型难以成形的复杂铸件，因此比较适合于采用消失模铸造生产。在发动机 缸体的模具设计中，考虑产品的特点和后续生产的便利性，结合消失模模具本身的特点，设计出结构合理的模具，有利于提
高产品的合格率和综合性能。 关键词消失模；发动机缸体；模具 中图分类号ＴＧ２４９．６；ＴＧ２４１
胶合线与竖直胶合线有交叉，容易在此处出现胶合不良
现象，补救办法是先人工检查再涂敷密封胶‘２‘。
图４ 水平分型与竖直分型相结合的工艺
图５砂型铸造曲轴箱结构图 本课题采用水平分型与竖直分型相结合的工艺对 图６所示发动机缸体进行分片处理。分片主要原则是 将曲轴箱和缸筒部分作为整体制作以保证精度，模片在 胶合前安置树脂砂芯。按照分片的普遍准则和实际经 验，将汽缸体分解成ａ～ｇ共７个模片，见图７。 缸体ｇ片作为发动机工作件，必须保证其尺寸精 确，定位准确，降低制造尺寸加工误差，确保活塞和曲轴 运动的平稳性，将缸体和曲轴箱连接作为一个整体铸 造，如此分片确保活塞在运动中和曲轴运动保持一致， 保证了发动机主工作件的协调，在后续的产品调试中， 减少活塞和曲轴与缸体协调调试的工作量，降低发动机 工作的噪音，提高产品的质量和使用寿命［３］。
…～
（一编…辑…：栗～万…仲。）
厂”““＋＋＋＋＋呻一＋。”＋＋。＋＋＋＋＋＋、 ｛ ２００９中国国际镍钴工业年会在广州召开 ｛
４ 结论
（１）发动机缸体必须分片制取泡沫模样，合理的分 片是获得优质铸件的关键。采用水平分型与竖直分型 相结合工艺既保证了曲轴箱的原始结构设计不变又减 轻了零部件的质量。
（２）利用ＵＧ软件ＣＡＤ模块完成新型发动机缸体 零件发泡模具设计。从泡沫成型、方便制造等角度，完 成发泡模具结构的优化设计。
产品三维设计卜———．｛ 泡沫模样＿三维设计
泡沫、金属坏料数控加工
普通机床加工
图１模具工作流程图
１ 缸体的分片设计
发动机缸体的消失模泡沫模型的结构非常复杂，在 生产过程中很难一次发泡成型。参照缸体的结构特点 和消失模铸造工艺特点，须将缸体泡沫模型分片处理， 并对每一个模片进行结构工艺设计以利于发泡成型。 泡沫模型分片数量及模片结构工艺设计的优劣直接关 系缸体品质和消失模铸造的生产效率。
参 考 文献
２００９年１１月１７日，２００９中国国际镍钻工业 年会在广州召开，参加代表共计７００余人，规模盛 大。
本届年会就全球普遍关心的话题进行了深入 探讨和交流，重点讨论了金融危机背景下全球镍钴 市场，尤其是中国镍钴市场的演变，同时交流了全 球镍钴新项目的进展情况等。年会还就镍钴的上 下游产业如不锈钢、电镀、电池行业的动态变化进 行了分析。
图９发泡成型的残次品
枪再打第二枪。虽然射料过程采用了合模留缝的方法， 但是部分模具仍出现充填不满、不均匀和不紧实的情况。
经过对射料结果的多次分析，发现在复杂模具薄壁 区和模具的边角处，特别是有肋板，或加强筋的地方，充 填效果比较差，泡沫颗粒在型腔内流动受排气塞影响比
华中科技大学出版社，２００４． Ｅ２－１王新节·汽车发动机缸体缸盖消失模铸造技术的研究与应用［Ｊ］·
特种铸造及有色合金 SPECIAL CASTING & NONFERROUS ALLOYS 2010，30(1) 0次
参考文献(5条) 1.黄乃瑜.叶升平.樊自田 消失模铸造原理及质量控制 2004 2.王新节 汽车发动机缸体缸盖消失模铸造技术的研究与应用 2007(2)
3.冯爱辉 CAD技术在BFL513柴油机缸体模具上的应用[期刊论文]-CAD/CAM与制造业信息化 2005(2)
以日本为代表的外形整体制模内部镶嵌缸套式工 艺，见图３。外形整体制模内部镶嵌缸套式工艺分型方 案的优点是主体模型的刚性好，外形美观，用胶量小，尺 寸精度高，缸套单独制模减小了模片的发泡成型难度。 不足之处是缸套模片与外形整体模片胶合时在竖直方 向上出现了贴合面，完全依靠机械化操作不能保证胶合 质量，必须用人工补胶的手段来配合，这既降低了生产 效率又给质量的稳定性带来了隐患。
根据消失模铸造生产经验，泡沫模型分片应遵循以 下原则：①在能满足大批量生产的工艺条件下，模型切
片的数量越少越好；②在满足产品使用性能的前提下， 分型线在零件的非加工面上出现的机会越少越好。
欧美国家在分片方案上多采用自缸盖结合面至油 底壳面水平切分（包括“Ｖ”型和直列式缸体）的方式（见 图２），这种分型方案的优点是有利于实现自动化大批 量生产，且胶合线互不干涉，胶合质量有保证；不足之处 是胶合线较多且大部分分布在非加工面上，外观的整体 美感不及普通砂型铸件。
缸体片作为发动机工作件必须保证其尺寸精确定位准确降低制造尺寸加工误差确保活塞和曲轴运动的平稳性将缸体和曲轴箱连接作为一个整体铸造如此分片确保活塞在运动中和曲轴运动保持一致保证了发动机主工作件的协调在后续的产品调试中减少活塞和曲轴与缸体协调调试的工作量降低发动机工作的噪音提高产品的质量和使用寿命水平分型与竖直分型相结合工艺为了保证缸体的顺利起模将冷却水套作为一个单独分片位于冷却水套上的模片为了方便冷却水套的单独铸出虽然增加了两套模具但是降低了缸体生产的难度提高了缸体的生产效率
因为模片ｇ比较复杂（见图８），生产泡沫模样必须 使用很多抽芯，为了方便取出泡沫模样，需要六向开模， 模腔内模样经过冷却定型后方可脱模顶出。常用的方 法有两种：一种是压缩空气顶出法，借助压缩空气对准 模具上的透气塞将模样吹出，或者将模具放入水中，借
９５
——特种铸造及有色合金 ２０１０年第３０卷第１期 ３模具调试
4.周恕毅.王杰.王玫 基于UG的汽车发动机缸体三维建模的研究 2008(5)
5.黄政 汽车发动机缸体的铸造工艺[期刊论文]-铸造 2008(10)
相似文献(10条)
1.期刊论文 王建玲.张晓娟.刘祥.Wang Jianling.Zhang Xiaojuan.Liu Xiang 铝合金四缸发动机缸体消失模发泡
——消失模铸造——特种铸造及有色合金 ２０１０年第３０卷第ｌ期 发动机缸体模具设计
姜俊侠１ 刘 白１ 吴志超２ 陈立亮２ （１．深圳信息职业技术学院信息控制与制造系；２．华中科技大学材料科学与工程学院）
摘要发动机缸体作为发动机中最重要的部件之一，其尺寸较大、结构复杂、壁厚较薄且很不均匀（最薄处仅为３～５
［４］韩继成．铍青铜的热处理与常见缺陷的分析和补救对策［Ｊ］．机械 工艺师，２００１（３）：４１－４４．
（编辑：刘 卫）
发动机缸体模具设计姜俊侠等
图６发动机缸体整体图
图２水平分型图
图３整体制模与镶嵌缸套
工艺
了，铸件的质量不额外增加，又实现了泡沫模片制模的
自动化，能够满足大批量生产的需要。不足之处是水平
国内是水平分型与竖直分型相结合工艺方法，见图 ４。水平分型与竖直分型相结合工艺分型方案的优点是 既保证了曲轴箱的原始结构设计不变又减轻了零部件 的质量（见图５）。曲轴箱内腔有密布的强化筋条和强 化幅板，这些结构用普通砂型铸造的工艺是容易实现 的，而用消失模成型工艺采取竖直方向起模却无法达到 顺利脱模的目的。如果采用图４所示的分型方案，就可 将产品竖直方向的结构按照水平制模工艺来发泡成型
ｅ模片的分法类似于ａ、ｄ模片，因为其内腔复杂且 不规则，直接铸出，砂箱造型的时候比较困难，而且不能 保证填砂紧实。所以分成单独的模片，采用砂芯，确保 造型时内腔紧实，避免因为填砂不紧实而出现塌箱。
２发动机缸体模具设计
模具的三维设计是利用ＵＧ软件ＣＡＤ模块，依据 模具的工艺和产品的毛坯三维模型，通过分型拆模，获 得模具型芯、型腔、滑块、镶块等，与标准或非标准零件 进行装配，并进行结构、运动、干涉检查、成型分析等，最 后通过制造获得模具［４］。在模具三维设计过程中，关键 是分模成型特征表面的形成，因为其他特征简单，可方 便解决。下面以图７中模片ｇ为例分析消失模模具的 设计。
［３］篱萎鬈。０ｃ７Ａ，。５６技（２）术：５在３－５８７Ｆ．Ｌ柴油机缸体模具上的应用［Ｊ］．ｃＡＤ／
ＣＡＭ与制造业信息化，２００５（３）：７４－７６． ［４］周恕毅，王杰。王玫．基于ＵＧ的汽车发动机缸体三维建模的研究
较严重，出现问题的位置大都是无排气塞或者具有少量 排气塞，两把料枪不能同时射料，也有一定影响。
收稿日期：２００９—０８—１７；修改稿收到日期：２００９—１０－１１ 基金项目：广东省自然科学基金资助项目（８１５１８０２９０４０００００１） 第一作者简介：姜俊侠，男，１９７６年出生。讲师，深圳信息职业技术学院信息控制与制造系，广东省深圳市泥岗西路１０６８号（５１８０２９）。电话：０７５５— ２５８５９１７１，Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｉａｊｊｎｏｌ＠１６３．ｃｏｒｎ
。。。。。．。。曼，：．。芝乞ｇ竺薹炸鼍，。。。、，，、．、．
竺奎竺翌之！学雾竺篓苎曼擘莹三竺苎，’要！篓！ 苎曼坚苎詈登苎２翌篓篓箩Ｉ从篓｝中取出。本课题采
用眵方法是使用压缩空气吹出模样。
模具厂射料采用的是一种压力式加料罐，可大大改
善薄茎蕃，和茹筠裹妄薹柔模寞苗蕞磊磊藁’聂藁：‘翁磊 舅姜秉晶泵罩父；；；：箕；。≥；簇菇蕖甭芋蔷；。爵霜≥：： 箍荟羞茹森立；某≤茜蒜蔫罱磊高爵墨藉。，斋毒并关二
文献标志码Ａ文章编号 １００１—２２４９（２０１０）０１—００９４－－０３
ＤＯＩ：１０．３８７０／ｔｚｚｚ．２０１０．０１．０２８
消失模铸造的特点决定了它比较适合于缸体铸件 生产。美国通用公司和意大利菲亚特公司最先采用全 自动消失模铸造生产线，实现了铝合金缸体的批量生 产。安徽全椒柴油机厂和重庆南川天宝公司进行了铸 铁缸体的小批量生产，但与国外先进水平差距明显。因 此，研究发动机缸体的消失模铸造技术具有较高的实用 价值。模具设计是消失模铸造技术的核心，发动机缸体 模具工作流程见图ｌ［１Ｊ。
参 考文 献 ［１］ 董明水，孙爱俊，迟永祥，等．ＣｕＣｏＢｅＴｉＺｒ合金强化工艺与组织
和性能研究［Ｊ］．金属热处理，２００３。２８（８）：２３—２７． ［２］ 吕秀芬．热处理工艺对ＮｉＣｏＢｅ合金性能的影响［Ｊ３．金属热处理，
１９９８，２３（３）ｉ１２—２４．
９４ 万方数据
［３］刘技文，王子元．新型高导电Ｂｅ．－Ｎｉ—Ｃｕ合金性能研究口］．金属热 处理，１９９６，２１（１）：３９—４１．