[发明专利]一种汽车发动机缸体3D打印生产方法

说明书

本发明属于汽车发动机缸体类铸件的制造领域，具体涉及一种汽车发动机缸体3D打印生产方法。该方法包括以下步骤：（1）浇注系统设计：根据浇注系统设计原则，采用中注开放式浇注系统；（2）砂芯设计：首先，在三维软件中绘制一个完整的铸型；然后，分别从缸口面、水套顶部位置以及法兰面3个方向进行分芯；（3）组芯造型方法：将分芯依次下芯，进行整体组芯，然后浇注。本发明通过采用3D打印技术设计了一套适用于此类铸件的组芯造型工艺，由此，降低缸体类铸件的铸件废品率和组芯造型的难度，达到生产出高质量和低废品率铸件的目的，以及简化过程控制、降低新产品研发成本、加快试制进度。

技术领域

本发明属于汽车发动机缸体类铸件的制造领域，具体涉及一种汽车发动机缸体3D打印生产方法。

背景技术

在工业生产中，汽车发动机缸体是汽车发动机的心脏，一般用灰铸铁铸成。常见的气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间，其中，在气缸内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等，所以，缸体结构复杂，产品尺寸要求高，壁厚都在5-7mm范围之内，缸体水套砂芯只有4mm宽，导致铸造难度高。

目前，该类缸体普遍使用无箱组芯造型浇注工艺，一般采用的造型材料分为三乙胺冷芯砂、呋喃树脂砂、派普树脂砂、覆膜砂。由于造型材料的不同，其制芯方法又分为手工制芯和制芯机制芯。在传统工艺中，缸体有曲轴箱砂芯、前后端砂芯、盖芯、水套芯、挺杆芯、油道、水道芯等，将这些砂芯组装成一体后，浇注铁水冷却后获得缸体毛坯，其中，在其组芯过程中，一般采用专用夹具结合手工测量的方式控制组芯精度。但是，传统工艺中也存在以下问题：这样的制芯、造型工艺制作出来的砂芯繁多，组芯方式又复杂，过程控制要求繁琐，对于现场工人的技能等级要求高；同时，由于在制作过程中产品尺寸难以控制，导致尺寸误差大。因此，现有技术中，由于这些因素的影响，时常导致铸件由于尺寸不合格等原因而报废, 废品率高达30%；同时，在试制新产品时如果采用该工艺，由于需要制作模具，花费约5万元以上，产品试制成本很高，且生产验证周期长达4-5周，不利于新产品的研发。因此，如何设计出一种生产高质量和低废品率铸件、降低组芯造型难度、操作简单、缩短生产周期的组芯造型工艺，成为目前急需解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种汽车发动机缸体3D打印生产方法，通过采用3D打印技术设计了一套适用于此类铸件的组芯造型工艺，由此，降低缸体类铸件的铸件废品率和组芯造型的难度，达到生产出高质量和低废品率铸件的目的，以及简化过程控制、降低新产品研发成本、加快试制进度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种汽车发动机缸体3D打印生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）浇注系统设计：根据浇注系统设计原则，采用中注开放式浇注系统，缸体浇注方向以缸口向下、底法兰向上，在每一缸中间热节处设置内浇口，浇注系统的比例为1:2:2，在底法兰顶部设置出气冒口，所述浇注系统的直浇道设置在铸件高度方向端部，横浇道设置在铸件底部，铁水通过直浇道进入横浇道，铁水通过内浇口以缓慢的流速进入每一缸中间热节，再进入水套型腔开始充型；

（2）砂芯设计：首先，在三维软件中绘制一个长方体，将整个铸件、浇冒系统包裹，进行求差，得到一个完整的铸型；然后，分别从缸口面、水套顶部位置以及法兰面3个方向进行分芯；待分芯后，在每个砂芯的配合面设计定位结构；

（3）组芯造型方法：将分芯依次下芯，进行整体组芯；待组芯完成后，将芯包放置到砂箱中，使用树脂砂将砂箱填满，树脂砂顶面需与水口座顶部平齐，待树脂砂硬化后，进行浇注。

进一步的，步骤（2）中的分别从缸口面、水套顶部位置以及法兰面3个方向进行分芯后得到3块分芯，其中，从缸口面分芯得到1#砂芯，从水套顶部位置得到2#砂芯，从法兰面得到3#砂芯；所述定位结构为子母扣结构。