3150雙壓縮腔泵體精密鑄造模具設(shè)計

范修謙

（保定風(fēng)帆精密鑄造制品有限公司，河北保定　071000）

3150雙壓縮腔泵體精密鑄造模具設(shè)計

范修謙

（保定風(fēng)帆精密鑄造制品有限公司，河北保定071000）

3150泵體是一種材料為奧氏體316L不銹鋼雙壓縮工作室的泵體。為增加流量，減少出水口由于渦流造成的壓力損失，提高出口壓力的穩(wěn)定性，泵體上下半圈分別設(shè)計了兩端截面形狀逐漸變化的兩個獨(dú)立的循環(huán)工作壓縮室和兩個獨(dú)立密閉的環(huán)形水道。兩個密閉壓縮工作腔的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形狀特殊，使精密鑄造模具、蠟件設(shè)計制造和制殼的精密鑄造工藝性比較差，通過對泵體的形狀、結(jié)構(gòu)、精密鑄造工藝分析，合理地設(shè)計了3150泵體的精密鑄造工藝方案：泵體出口、雙壓縮工作室、密閉水道的模具設(shè)計使用多個復(fù)雜的組合活塊芯+水溶性芯+型芯+定位芯軸復(fù)合芯設(shè)計，解決了模具、蠟件的設(shè)計制造工藝性差的問題。

雙壓縮工作腔泵體；復(fù)合芯；水溶芯；復(fù)合模具

3150泵體，材料為奧氏體316L不銹鋼雙壓縮工作室泵體，共有進(jìn)、出、葉輪安裝3個孔，泵體進(jìn)、出口中間各有一道環(huán)形槽，安裝孔的形狀內(nèi)大外小，工作腔截面為倒梯形的形狀，為增加流量，減少出水口由于渦流造成的壓力損失，提高出口壓力的穩(wěn)定性，泵體上下半圈分別設(shè)計了兩個獨(dú)立循環(huán)工作壓力室和兩個獨(dú)立密閉的環(huán)形的排水道，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作室形狀特殊（見圖1）.由于使用精密鑄造工藝技術(shù)，泵體結(jié)構(gòu)復(fù)雜造成了模具、蠟件設(shè)計制造、制殼的鑄造工藝性差。通過對3150-03-Z0泵體的結(jié)構(gòu)分析研究，合理設(shè)計3150泵體的蠟件制造工藝技術(shù)、模具的設(shè)計制造工藝和技術(shù)，簡化泵體進(jìn)、出口、安裝孔的模具制造問題，尤其是解決泵體復(fù)雜的特殊的倒梯形兩個工作腔、兩個獨(dú)立封閉獨(dú)立的水道的模具設(shè)計制造、蠟件制造的精密鑄造工藝問題。

1　蠟件鑄造工藝方案設(shè)計

1.1泵體蠟件工藝設(shè)計

泵體進(jìn)、出口孔以及葉輪安裝孔中間各有一道環(huán)形槽，一般的精密鑄造蠟件設(shè)計采用尿素芯或活塊的結(jié)構(gòu)。由于尿素芯制造蠟件工期長，工期無法保證，如果采用活塊結(jié)構(gòu)，泵體本身的復(fù)雜程度，勢必造成模具的難度系數(shù)進(jìn)一步提高。綜合考慮進(jìn)、出、葉輪安裝3個孔中間的環(huán)形槽，采用先分后合的蠟件蠟套的裝配工藝技術(shù)，設(shè)計的蠟件3個孔中間的環(huán)形槽的工藝見圖2.分開的泵體蠟件結(jié)構(gòu)見圖3.

1.2蠟件、模具精密鑄造工藝方案設(shè)計

圖1　3150雙壓縮腔泵體圖

三個孔的蠟套的精密鑄造工藝、模具按通用的工藝方法就可完成制造，關(guān)鍵的是圖3泵體的精密鑄造的工藝設(shè)計。3150泵體的工作腔是由小變大到半圓后立即由小再變大，工作腔的截面一半為倒梯形的形狀，另一半為矩形+倒梯形漸變成雙矩形環(huán)的形狀，最后再由雙矩形環(huán)的形狀漸變成半圓，兩半圓交匯形成圓與泵體的出口相連接，形狀特殊，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在模具和蠟件制造過程中最復(fù)雜的技術(shù)難度是泵體的多位、復(fù)雜、封閉的工作室、水道的制造問題。經(jīng)過反復(fù)論證，泵體的精密鑄造工藝方案、分型面和多位、復(fù)雜、封閉的工作室、水道技術(shù)方案見圖4.模具的分型面在鑄件的中部，出水口采用組合芯，密閉水道采用水溶性蠟的技術(shù)，其他的工作室、水道技術(shù)的抽芯采用6個組合芯、10個活塊、11個復(fù)合抽芯、共有6套模具的制造工藝技術(shù)方案。

圖2泵體蠟件結(jié)構(gòu)圖

圖3泵體蠟件圖

圖43150泵體工藝設(shè)計圖

2　模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)鑄造工藝設(shè)計圖4設(shè)計的泵體模具結(jié)構(gòu)見圖5.水溶性芯的形狀為U型狀，端面有3個沉孔，一端面有定位孔，中間有銷孔，一端的形狀為局部圓弧的形狀，通過3個件11下芯、件2出水口組合芯中銷軸、件3組合芯中的銷軸和件7組合芯5的外圓和T型面定位。組合芯由主芯、2個活塊、一個定位鍵、2個定位銷、1條螺栓組成。出水口為兩個長短不同圓變方曲面，軸向定位通過銷軸、端面壓板進(jìn)行定位。組合芯1-5通過件9方形組合芯7進(jìn)行定位和壓緊。泵體的多位、復(fù)雜、封閉的工作室、水道的模具型芯的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖、爆炸視圖、組合芯結(jié)構(gòu)見圖6.

圖5 模具結(jié)構(gòu)圖

圖6 模具芯結(jié)構(gòu)圖

3　蠟件制造

進(jìn)、出口孔以及葉輪安裝孔套子及水溶性芯使用專用模具射蠟完成。

泵體蠟件制造合模工藝流程，結(jié)合圖5，圖6. （1）首先將下模放在工作臺；（2）將件11下芯裝入，旋轉(zhuǎn)定位；（3）裝配進(jìn)水口芯；（4）將水溶性芯的3個沉孔對準(zhǔn)件11下芯；（5）組裝出口組合芯6，沿下模孔推向水溶芯，使出水口組合芯6中的銷軸穿入水溶芯相對應(yīng)孔；（6）合上上模組合體，穿入定位銷、用螺母壓緊出水口組合芯6；（7）裝組合芯1，緊固后裝入到模具中，使中間銷軸與水溶性的孔配合定位；（8）圖示和位置裝組合芯2；（9）按圖示和位置裝組合芯3；（10）按圖示和位置裝組合芯5；（11）按圖示和位置裝組合芯4；（12）按圖示和位置裝方形組合芯7后將模具射蠟嘴與射蠟機(jī)射蠟口重合射蠟。

起模為合模的逆向過程，首先抽出方形組合芯7，松開組合芯4、1、5、3、2的螺栓，依次沿方孔平行移動后，再沿軸向抽出；松開出水口組合芯的壓板，抽出出水口組合芯的活芯，拔出定位銷軸，出水口組合芯先垂直軸線平移再沿軸線拔出后完成主要新型的抽芯，模具翻面，4個件11下芯裝旋轉(zhuǎn)再抽出，即完成主要芯的抽芯。打開上模組件，依次組合芯4、1、5、3、2次序依次取出蠟件的相對應(yīng)的活塊，借助于氣槍將蠟件射出去，拔出進(jìn)水口芯即完成泵體的射蠟工作。

溶芯及蠟件裝配：將帶有水溶芯的蠟件放到稀酸溶液中，不斷翻動蠟件，熔化蠟芯后用清水清洗，修蠟、裝配，即完成蠟件的制造工作。

4結(jié)　語

通過合理設(shè)計3150泵體的蠟件制造工藝、模具的設(shè)計制造工藝和技術(shù)，通過對泵體的結(jié)構(gòu)技術(shù)分析研究，泵進(jìn)、出口、安裝孔的模具、蠟件工藝設(shè)計采取了先分后合的工藝技術(shù)；泵體出口、工作腔、密閉水道模具設(shè)計上采用了多個復(fù)雜的組合活塊芯+水溶性芯+型芯+定位芯軸復(fù)合芯設(shè)計，較好地解決了模具、蠟件的制造工藝問題，簡化了泵體進(jìn)、出口、安裝孔的模具制造問題、尤其是解決了泵體復(fù)雜的特殊的倒梯形兩個工作腔、兩個獨(dú)立封閉獨(dú)立的水道的模具設(shè)計制造、蠟件制造的精密鑄造工藝問題。

［1］ 中國鑄造協(xié)會.熔模鑄造手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

［2］ 范修謙，張新軍.PASX410分流器精密鑄造工藝研究［J］.特種鑄造及有色合金，2011，31（8）：740-743.

［3］ 范修謙.RLS軸承架精密鑄造技術(shù)［J］，特種鑄造及有色合金，2013，33（2）：159-161.

Die Design of 3150 Double Compression Cavity Pump Body Precision Casting

FAN Xiu-qian
（Baoding Fengfan Pricision Casting Products CO.，LTD.，Baoding Hebei 071000，China）

The 3150 double compression cavity pump body produced by austenitic stainless steel 316L double compression studio is different from the general single compression chamber pump body.In order to increase the flow of water，reduce the pressure loss due to eddy formation，to increase the stability of the outlet pressure of the pump body，upper and lower half rings are respectively designed two independent cycle compression chamber with two gradually changing section shape and two independent closed annular channel.The complex structure and special shape of the compression cavity made the die and wax mold design and the process of precision casting relatively poor.In this paper the reasonable scheme of precision casting technology of 3150 pump was designed.The omposite core of more complex combination of loose piece core+water soluble core+core+positioning core shaft was used to dsign the mold，so as to solve the problem of die design process，wax parts manufacturing.

double compression cavity pump body，multiple core，water soluble core，composite die

TG249.5

A

1674-6694（2016）03-0016-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.03.005

2016-03-26

范修謙（1956-），男，研究員高級工程師。