摘要：依照GM-L850 发动机铝合金缸体铸件的结构特点，对汽车发动机缸体低压铸造工艺进行分析与探讨。采用低压铸造工艺成形法，对发动机缸体模具结构进行合理设计，对缸体低压铸造局部温度与工艺参数进行准确调整，全面分析缸体低压铸造工艺过程，设计后缸体低压铸造工艺与模具结构较为合理，产品合格率高。

     关键词：汽车发动机；缸体；铝合金；铸造工艺

     汽车发动机工作过程中，缸体一直处于高温状态，所受热冲击与力的作用比较大，缸体所处工作环境较为恶劣，因此，发动机缸体的致密度、气密性均有较高的要求[1]。近年来汽车发动机技术的不断提升，作为汽车发动机不可缺少的重要部件，人们对缸体的力学性能、尺寸精度、铸造加工工艺研究也日趋深入，本研究对汽车发动机缸体低压铸造工
艺进行了分析与探讨。

     1、 发动机缸体材料与结构

     所选发动机的型号为GM-L850， 其缸体的长度、宽度与高度分别为471、371、91 mm，壁厚平均为4.0 mm，平均质量为10.3 kg。材质为AC4B 铝合金。这种铝合金在汽车气缸体、进气支管与气缸盖等重力与低压铸造领域均有广泛应用[2]。汽车发动机缸体铸件结构如图1，其中1 为水泵孔凸台，2 为曲轴孔，3 为螺栓孔，4 为斜孔。

  
      图1 汽车发动机缸体铸件结构图
 

      2 、铸件低压铸造工艺设计

     2.1 加工余量与收缩率

     铸造工艺设计中，在满足产品要求基础上，采用增大起模斜度、调整机械加工量及增加工艺余量等措施，与铸造工艺条件相满足。缸体铸件机械加工余量：小平面为（1.5±0.5）mm，大平面为（2.5±0.5）mm，根据7 级精度对铸件尺寸差进行控制。在汽车发动机缸体低压铸造过程中， 依照产品结构特征与铸件材料AC4B，设置模具收缩率为0.7%。

      2.2 模具中铸件位置

     低压铸造模具中，对铸件位置予以确定时，禁止违背顺序凝固原则， 应对汽车发动机缸体结构特性进行分析的基础上， 对低压铸造过程中液体金属补缩铸件所需的条件予以充分利用， 创建一个由底壳结合面至发动机缸体结合面， 以安装在缸体的螺栓孔处为实际浇注位置。

     2.3 工艺参数设计

     （2）确定充型速度充型速度会直接影响到铸件品质，如果充型速度过快，型腔出现合金液时，会产生翻滚与冲击喷溅等现象， 导致铸件出现气孔与有氧化夹渣等缺陷；如果充型速度过慢，会导致铸件浇注不足与产生冷隔等情况。本设计中充型速度控制在0.5 m/s。

     （3）确定充型工艺参数铝合金液在充满型腔后，如果没有及时增压，金属模具将过快的冷却，短时间内铸件外表就会凝固， 最终将无法在压力比较高的情况下凝固结晶。因此，在充型工艺中，需要对急速增压结晶予以优先考虑， 依照铸件结构， 增压时， 前阶段应急速增压， 而后阶段必须降低增压速率，具体压力曲线见图2。

        图2 压力曲线图

     （4）浇注温度与模具温度在确保铸件成形基础上， 模具和浇注温度要尽量低一些。如果温度太高，就会导致合金液严重吸气，加大缩松倾向，加大结晶组织粗糙度，导致铸件力学性能的下降。但如果模具与浇注温度过低， 则会降低合金液流动性能与补缩能力。生产过程中，须考虑铸件材料、结构特点与模具种类等， 本设计中浇注温度选择
（720±10）℃， 浇注槽温度选择（600±50）℃，模具预热温度选择220 ℃。

       2.4 模具结构形式设计

      为达到顺利开模的目的， 应采用多分型面的方式从6 大方向对模具进行开模，具体为：顶模、底模、左模、前模、右模、后模[3]。模具结构如图3 所示，其中1 表示顶模，2 表示左模，3 表示后模，4 表示前模，5 表示右模，6 表示底模。

      图3 模具结构图

      2.5 模具冷却系统设计

     工艺过程中热量向模具传入与从模具中传出应该保持平衡，所以要在模具中对水冷系统进行设置，以保证及时传出模具中的热量[4,5]。设计中通过调整通入模具冷却水流量与时间，对模具温度进行控制，实际生产中， 铸件与浇道相远离的水泵孔凸台厚大部位，容易出现铸造缺陷，所以应注意通过局部水冷对模具温度进行控制，先凝固厚大部位，保证该部位组织细密。

      3 、总结

     铝合金汽车发动机缸体低压铸造工艺用模具设计时，采用多分型面结构确保开模顺利，对模具壁厚进行准确设置，对模具厚大部位实施局部水冷，以确保模具热平衡。该方案设计的汽车发动机缸体低压铸造工艺与模具结构均比较合理， 具有较高的产品合格率，对其他类似产品也具有较高的参考价值。