首届中国大型铸锻件制造技术发展论坛论文集
铸造新产品模具开发流程探讨
臧加伦
(潍柴动力股份有限公司，山东潍坊)
摘要：详细阐述了采用CAD／CAM技术进行铸造新产品模具开发的工艺流程，对工艺设计及模具的结
构和三维设计做了重点介绍。使用CAD／CAM技术对新产品模具进行开发，可以保证产品毛坯的尺寸
精度，同时大幅缩短模具的开发周期。
关键词：CAD／CAM；模具开发；模具设计
当前内燃机行业的竞争日益激烈，新产品投放市场的周期缩短，在新产品开发初期或批量生产规
划阶段，气缸体、气缸盖、曲轴箱等铸件的模具开发周期是制约新产品投放市场的关键瓶颈之一。如
何快速准确的完成铸造新产品模具的开发，是内燃机厂家相关部门关心的主要课题。
传统的模具设计制造方法：二维图_木模_÷金属毛坯-+仿形铣、普通机床一检查一装配一工装验
证修改_÷资料归档。
采用CAD／CAM技术进行铸造新产品模具开发的工艺流程见图1。
设计修改
摸板芯盒±0-构设计—+绩程加工——+
三坐标检查——+装配——◆ 工艺工装修改和资料完善
材料分析
图1铸造新产品模具开发的工艺流程
本文以最近我厂开发的WPl2气缸体为例，详细阐述采用CAD／CAM技术铸造模具开发流程，供
读者参考讨论。
l 工艺方案
工艺方案考虑以下内容：造型设备与造型材料、制芯设备与制芯材料、涂料及涂刷方式、组芯及
下芯方式、熔炼工艺等。其中，制芯工艺、组芯及下芯方式与工装的设计制作密切相关。
考虑到WPl2气缸体为产品样试，确定以下工艺方案。
1．1 整体方案
造型采用标准金属模板、碱性酚醛树脂自硬砂工艺，砂箱借用原WD618气缸体专用砂箱。制芯除
水套芯采用铬矿砂一耐火熟料砂热芯盒工艺外，其余均采用铝制芯盒，自硬砂或手工冷芯盒制芯工
艺。为保证铸件表面质量，使用FOSECO醇基涂料，用于造型和制芯。熔炼采用冲天炉一电炉双联熔
炼、手工随流孕育工艺。热处理消除应力。其中，造型采用标准金属型板主要为保证铸件的表面质
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铸造新产品模具开发流程探讨
量，水套芯采用铬矿砂一耐火熟料砂热芯盒工艺，可保证水套变形量最小，同时在水套和挺杆之间获
得最佳材质。
1．2 制芯工艺
确定制芯种类，选择射芯机及制芯材料，确定芯盒材料、每盒砂芯数量等。
WPl2气缸体模具制作细分明细见下表1。
1．3 组合下芯及涂料工艺
使用组芯胎具及夹具进行整体组合下芯： (1)在大缸芯组芯胎具上将6颗大缸芯使用M16组芯
螺栓紧固在一起，组成1群芯组，浸涂，烘干； (2)在整体组芯胎具上将水套芯、挺杆芯和枕头芯组
成2#芯组。水套芯、挺杆芯和枕头芯分别刷涂料； (3)将1样、2#芯组和前后端芯组成整体芯组；
(4)使用下芯夹具将整体芯组吊起并下入砂型。
砂芯在胎具上的组芯方式见图1的胎具组芯示意图。
表1WPl2气缸体模具制作细分明细(部分示例)
图1胎具组芯示意图
2 工艺设计
工艺方案确定以后需要进行详细的工艺图设计，用于后续的模具三维设计。
2．1 工艺设计阶段需要综合考虑以下因素
(1)砂芯结构：考虑组芯工艺、砂芯强度、存放转运、芯盒开模脱模、浇口位置、砂芯定位、粘
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结剂施放、涂灰工艺、加工定位、毛坯劈缝(清理与加工)；
(2)砂芯间隙：考虑涂料厚度、粘接剂厚度、砂芯配合与定位、砂芯变形量；
(3)与砂型配合间隙：考虑涂料厚度、砂芯配合与定位、砂芯变形量；
(4)砂芯排气：考虑出气位置、芯盒开模脱模、在模板的布置、在模板的装配方式；
(5)．溢流系统
