本文摘要：摘要：介紹了大型輪轂鑄件的結(jié)構(gòu)特點，詳細闡述了托芯造型工藝：采用斜鍥托芯盤結(jié)構(gòu)，當(dāng)造型機起模頂桿頂起起模板時，起模板托起砂箱，砂箱托起托芯盤上的斜鍥，斜鍥帶動托芯盤向上運動，輪轂下砂型被完整吊出下型模具。生產(chǎn)結(jié)果顯示：(1)采用托芯造型工藝后
摘要：介紹了大型輪轂鑄件的結(jié)構(gòu)特點，詳細闡述了托芯造型工藝：采用斜鍥托芯盤結(jié)構(gòu)，當(dāng)造型機起模頂桿頂起起模板時，起模板托起砂箱，砂箱托起托芯盤上的斜鍥，斜鍥帶動托芯盤向上運動，輪轂下砂型被完整吊出下型模具。生產(chǎn)結(jié)果顯示：(1)采用托芯造型工藝后，實現(xiàn)了機械化作業(yè)，每小時可生產(chǎn)51件輪轂鑄件，比原來手工造型相提高150%以上;(2)下砂型大砂胎斷裂、裂紋廢型問題基本解決，并且后續(xù)打磨清理工作量也大大降低;(3)托芯造型工藝使用方便、維護簡單，造型工人的勞動環(huán)境有了大幅度地改善，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
關(guān)鍵詞：輪轂,托芯造型,托芯盤
大型輪轂屬于載重汽車的關(guān)鍵零部件，對鑄件的內(nèi)在質(zhì)量和力學(xué)性能要求較高。鑄件質(zhì)量約50~90kg，最大直徑500mm，高度≥300mm，具有高徑比大和質(zhì)量重的特點。
1造型工藝分析
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，載重汽車需求量越來越大，大型輪轂產(chǎn)品的市場需求越來越大[1-4]，客戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求也越來越高，過去的手工造型顯然已不能滿足品種多、批量大、質(zhì)量高的生產(chǎn)需求，一般條件的企業(yè)要接受訂貨和建造靜壓自動造型線往往存在諸多困難。大型輪轂類鑄件在造型時，下砂型為吊砂(或稱為“砂胎”)脫模[5]。
由于此類鑄件體積較大、質(zhì)量較重，導(dǎo)致生產(chǎn)線在使用吊砂脫模過程中吊砂容易破碎，甚至根本無法脫模，且勞動強度大、生產(chǎn)效率低、廢品率高。為了滿足大型輪轂鑄件的大批量市場需求，適應(yīng)目前普遍使用的Z14系列氣動微震連續(xù)或步移式生產(chǎn)線裝備條件，考慮到大吊砂脫模容易破碎，在吊砂底部設(shè)置承重底盤，吊砂脫模時將底盤同砂胎一起吊出，確保順利實現(xiàn)吊砂脫模，這種方法也稱為“托芯造型工藝”[6]，以下進行詳細介紹。
2托芯造型工藝設(shè)計與試驗
2.1托芯造型結(jié)構(gòu)設(shè)計
要順利完成輪轂類鑄件的鑄造，托芯造型裝置的結(jié)構(gòu)十分關(guān)鍵，根據(jù)大型輪轂鑄件的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合相關(guān)砂型、模具的形狀，進行托芯造型裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
2.2下型模具的設(shè)計制作
按照輪轂鑄件設(shè)計下型模具尺寸，制作材料牌號為QT450-10的下型模具。模具加工在數(shù)控機床完成，其內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6μm，拔模斜度為1°，模具壁厚8mm，其外圓與組合模架的定位為過盈配合，由于下型模具材料選用球墨鑄鐵，這不僅減輕了造型機的負荷，還延長了模具的使用壽命。
2.3托芯盤的設(shè)計與制作
在下型模具底部中心孔的位置設(shè)計1個能托住下型吊砂的托芯盤，該托芯盤采用QT450-10或ZG45材料制成，其底部為圓形，直徑大小和表面形狀根據(jù)鑄件下型模具的尺寸和形狀決定，以托住鑄件下型吊砂下端超過60%的面積為宜，托芯盤厚度為30mm，外表粗糙度為Ra1.6μm。托芯盤中心處為一個錐形圓柱，下部直徑為56mm，上部直徑為40mm，圓柱高度設(shè)計應(yīng)比下型砂箱高出20mm左右，在圓柱上端線切割加工出1個尺寸為50mm×20mm的長方孔，用于打入斜鍥，實現(xiàn)下型起吊。
2.4斜鍥的設(shè)計制作
制作合金工具鋼斜鍥，其制作尺寸與托芯盤上端的長方孔相匹配，其粗糙度為Ra12.5μm，經(jīng)鍛造、淬火及正火處理而成。斜鍥的作用是將砂箱與托芯盤連接。使用時，將斜鍥穿入長方孔中，兩端被砂箱支撐，中間穿過托芯盤方孔，將托芯盤和底砂型連接為一體。
2.5上模板的設(shè)計制作
上模板材料為A3優(yōu)質(zhì)鋼，在上模板中心處加工1個下型模具定位孔、2個定位銷孔，在定位銷孔安裝定位銷與砂箱定位孔配合。
2.6模架底板的設(shè)計制作
按照148A氣動微震造型機的工作臺尺寸，制造一個厚度為30mm、材料為A3的優(yōu)質(zhì)鋼模架底板。
2.7起模板的設(shè)計與制作
起模板的材料牌號為QT450-10，厚度為29mm，其作用是將造型機4個頂桿力量傳遞給砂箱，使下砂型能夠順利從下箱內(nèi)吊出。
2.8定位銷的設(shè)計與制作
為了在吊型起模時不撞壞底砂型，通過計算將定位銷的高度確定為149mm，材料為#20滲碳鋼，硬度為42~55HRC，表面經(jīng)過磨削加工。
2.9模架的設(shè)計與制作
設(shè)計制作高度為380mm、寬度為730mm、長度為920mm的鋼板裝配式模架，模架中間為≥8根φ40mm碳素結(jié)構(gòu)鋼。在直徑為596mm分度圓上焊接模架底板和上模板，然后將制作好的下型模具口朝上，安裝在有2個同砂箱配套的定位銷模架上。
3試驗應(yīng)用及效果
3.1輪轂鑄件試驗應(yīng)用
(1)將托芯盤按工藝要求放置下砂型模具內(nèi);(2)將下砂箱按定位銷的位置放置，啟動型砂震動加砂裝置，填充下型用砂;(3)啟動造型機，對下砂型進行微震、壓實;(4)對準托芯盤長方孔，插入斜鍥，斜楔兩端支撐在砂箱壁開口處，或支撐在壓實刮平的型砂鑄型上面;(5)落下下型模具，同時起模頂桿頂起起模板，起模板托起砂箱，砂箱托起斜鍥，斜鍥帶動托芯盤向上運動，下型吊砂被吊出下型模具。
(6)然后將下砂型翻轉(zhuǎn)180°，放置于板車，取出斜鍥，取出托芯盤，并填充托柄孔隙，跟隨板車移動，進入下道工序準備;(7)將上砂箱按定位銷的位置放置，啟動型砂震動加砂裝置，填充上型用砂，啟動造型機，對上砂型進行微震、壓實;(8)落下上型模具，同時起模頂桿頂起起模板，起模板托起上砂箱，將上型吊砂從上型模具中吊出;(9)上砂型隨吊運裝置移動，上下對應(yīng)移動板車上已經(jīng)進入工位的下砂型，插入合型銷，操作合型氣缸，上砂型隨吊運裝置垂直下行，上、下型合型。
3.2應(yīng)用效果
(1)采用托芯造型工藝后，實現(xiàn)了機械化作業(yè)，每小時可生產(chǎn)51件輪轂鑄件，比原來手工造型提高150%以上。(2)由于下砂型大砂胎由托芯盤機構(gòu)托置翻轉(zhuǎn)，下砂型大砂胎斷裂、裂紋廢型問題基本解決，并且后續(xù)打磨清理工作量也大大降低。(3)目前，該工藝成功地用在20″系列和25″系列載重汽車輪轂鑄件產(chǎn)品上，實現(xiàn)了輪轂類鑄件的下砂型在氣動微震造型機上的生產(chǎn)，使輪轂類大型鑄件實現(xiàn)了機械化作業(yè)，提高了工作效率，降低了廢品率，減輕了工人勞動強度。
4結(jié)論
(1)托芯造型工藝的研發(fā)及應(yīng)用，突破了輪轂類鑄件下砂型無法在造型機上批量生產(chǎn)的瓶頸，實現(xiàn)了在Z14造型線上的大批量機械化作業(yè)，擺脫了長期以來手工造型勞動強度大、作業(yè)環(huán)境差的困境，在很大程度上提高了鑄件質(zhì)量和勞動效率。(2)托芯造型工藝使用方便、維護簡單，造型工人的勞動環(huán)境有了大幅度的改善，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。(3)使用托芯造型工藝后，下砂型大砂胎斷裂、裂紋廢型問題基本解決，并且后續(xù)打磨清理工作量也大大降低。
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