CN101497122B - 柴油发动机铝合金缸体金属型低压铸造的模具 - Google Patents

Abstract

一种柴油发动机铝合金缸体金属型低压铸造的模具，属于铸造技术领域，由顶模、四个侧模、底模和模架构成.底模块用螺栓紧配在模架上，四侧模由滑道和限位装配在模架上，顶模用定位块、导柱与模架和四侧模块配合；模具的内部为内腔。为保证铝水压力充型，设计专用升液浇口盆，组成专用模具整体。所述在顶模设置集渣包，用于收集铝液表层氧化夹渣物，使铸件内部组织致密，集渣包内打排气孔装石墨排气塞。所述底模开有四个圆浇口和对应水套芯头接触面装若干石墨排气塞。所述底模上设有水套芯头定位座、油道芯头定位座和缸套定位座，用于固定水套芯头、油道芯头和缸套，在所述底模的芯头座位置开排气孔并与抽气管相连。

Description

柴油发动机铝合金缸体金属型低压铸造的模具

技术领域：

本发明属于铸造技术领域，具体是一种用于铸造柴油发动机铝合金缸体的金属型低压铸造的模具。

背景技术：

目前，汽缸体铸造是国内铸造行业公认的尖端技术，铝合金柴油机缸体又是其主要代表零件之一，复杂的结构、壁厚差较大、镶铸铸铁缸套和闭式水套结构的特点，导致该产品在国内仍不能生产出符合性能要求铸铝汽缸体，且生产中极易有气孔、缩松等缺陷。由于汽缸体是柴油机的关键零件之一，铝合金柴油机又是汽车发动机轻量化的重要标志之一，品质的好坏直接影响到柴油机的整体性能和使用寿命，因此各制造厂对气缸的制造非常关注。其中1.9L汽缸体是1.9L型铝合金柴油机的核心零件，毛重约32Kg，材质为ALSi6Cu4镶铸铸铁缸套，内腔有6个油道及水腔，当前生产时易产生铸件内气孔、组织疏松及浇不足等缺陷。传统铸造方法有金属型压铸和金属型重力铸造来制作汽油机(柴油机)缸体，金属型压力铸造制作开放式水冷缸体，金属型重力铸造可制作闭合式水冷缸体。

因此对于缸体传统选用铸造方式的不同，各有优缺点。

压铸：生产效率高(冷室压铸600-700件/班，热压室压铸3000-7000次)适合大批量生产、铸件尺寸精度高(ZJ2-ZJ1)，表面光洁度高，工艺出品率高，一般可达90％以上，但压铸铸型开发时间长、设备模具投入费用高、风险大、不适合做内腔复杂件、不适合做闭式水冷发动机缸体。

金属型重力铸造：可以结合砂芯做出内腔复杂汽油机缸体、适合批量生产、开发投入费用低于压铸，只适用于一般汽油机。但针对闭式水冷需铸入缸套式的柴油机缸体，存在机械性能不能满足设计要求、缸套结合不致密，渗漏、出品率偏低、废砂产生多的问题。要想生产技术难度高的柴油机汽缸体，压铸和重力铸造是不可能的。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种采用金属型低压铸造的模具，使得铝合金铸入铸铁缸套、具有闭式水冷结构的柴油机缸体铸件，满足柴油机缸体性能技术要求，合格的铸件并可以批量生产，满足市场。

本发明为解决技术问题采用的技术方案是：

一种柴油发动机铝合金缸体金属型低压铸造的模具由顶模、四个侧模、底模和模架构成，底模块用螺栓紧配在模架上，四侧模由滑道和限位装配在模架上，顶模用定位块、导柱与模架和四侧模块配合；模具的内部为内腔。为保证铝水压力充型，设计专用升液浇口盆，组成专用模具整体。

所述在顶模设置集渣包，用于收集铝液表层氧化夹渣物，使铸件内部组织致密，集渣包内打排气孔装石墨排气塞。

所述底模开有四个圆浇口和对应水套芯头接触面装若干石墨排气塞。

所述底模上设有水套芯头定位座、油道芯头定位座和缸套定位座，用于固定水套芯头、油道芯头和缸套，在所述底模的芯头座位置开排气孔并与抽气管相连。

模具在使用前，在与砂芯结合的芯头座装抽气装置，以使排气畅通，首先将模具喷砂清理、预热、涂料，喷涂要按顶模→侧模→底模顺序由薄到厚，涂料按保温性能选择，也要从顶模到底模涂料保温性能逐渐增强；其次模具的预热温度控制在顶模150-250℃，侧模250-350℃，底模300-450℃，铸造时结合强制冷却方式控制模温，顶模通水冷却，侧模使用风冷却。

本发明有益效果是结合压铸与重力铸造的优点，采用低压铸造的模具得到的缸体铸件可以达到高的机械性能要求，铸铁缸套和铝合金紧密结合，粘连牢固、无脱壳形象。模具本身结构简单，安装拆卸起来操作方便。

附图说明：

图1是本发明铝合金缸体铸件模具结构示意图；

图2是图1的剖面示意图；

图3是本发明铝合金缸体铸件缸模架示意图；

图4是后模块底面结构简图；

图5是后模块轴面结构简图；

图6是前模块底面结构简图；

图7是前模块轴面结构简图；

图8是前端模块轴面结构简图；

图9是前端模块轴面俯视结构简图；

图10是后端模块轴面结构简图；

图11是后端模块轴面俯视结构简图；

图12是上模块结构示意图；

图13是图12的剖面示意图；

图14是图12的俯视图；

图15是升液盆结构示意图；

图16是图15的俯视图；

图17是图15的剖面示意图；

图18是底模块结构示意图；

图19是图18中A-A剖面示意图；

图20是图18中B-B剖面示意图；

图中：

1-顶模，2-侧模，3-底模，4-模架，5-升液盆，6-导向销，7-定位块，

8-滑道，9-限位块，10底板，11-侧模工作面，12-侧模背面，

13-与上模配合板，14-与砂芯接触面，15-集渣包，16-水冷腔，

17-水冷腔密封面，18-升液盆盖，19-升液盆盆体，20-进料口，21-分流锥，

22、25-水套芯头定位座，23-油道芯头定位座，24-缸套定位座，

26-内浇口。

具体实施方式：

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步介绍：

如图1、图2所示，一种柴油发动机铝合金缸体金属型低压铸造的模具，外部由顶模1、四个侧模2、底模3、模架4和升液盆5构成。

顶模1配有顶杆、顶杆板、回位导杆、回位弹簧、水冷管、限位杆、导向柱、限位销等组成整体上模结构。

四侧模2之间配有连接块、滑块限位块分别组装模架内并配以抽气、风冷装置构成侧模结构。底模3镶于模架4底板内用螺栓紧固，并辅以抽气管组成底模结构。升液盆5与底模3配合连接组成浇铸通道部份。

如图3所示，模架4由导向销6、定位块7与上模配合定位。四侧面设有导轨8、限位块9与四侧模配合保证尺寸与开合模。底板10钻孔与底模块芯座孔相连抽气。

如图4-7所示，缸体进、排气模块在工作面11形成铸件面的凹陷处、排气死角处打排气孔加装石墨排气塞；在背面12挖掉部份金属，使工作面壁厚相对均匀，并遵循靠底模至顶模部份壁厚相对由厚到薄，以营造顺序温度场。在顶模分型线设配合板13与合模时上模配合，且与上模配合面开设约宽0.5mm、深0.3mm、间隔4mm的排气槽。配合板13与侧模配合面开设4-6处宽10mm、深1mm的排气槽。在侧模靠顶模部分加装风冷管以调节温度场。

如图8-11所示，铸件前后端模除与进气侧模类似设置配合板13、排气塞、调节模块相对壁厚外，还与水套芯接触面14加装抽气管，以利于砂芯排气。

如图12-14所示，顶模块工作面开设有集渣包15，背面开设水冷腔并配有密封盖形成水冷腔16，且密封面17高于非密封面，以免发生泄漏时水通过排气孔进入型腔内，在集渣包内设有排气塞，以防憋气。

如图15-17所示，升液盆由盖18、盆体19构成，装配时盖18用螺栓紧固在底模块上；盆19放在保温炉上，且与盖和炉口接触面都垫硅酸铝垫片。盖18、盆19内部用耐火保温材料打结，在盖18上设四个进料口20和分流锥21。

如图18-20所示，在底模上设有水套定位座22、25、油道定位座23、缸套定位座24和四个内浇口26，分别安装水套砂芯、油道砂芯和缸套。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种柴油发动机铝合金缸体金属型低压铸造的模具，由顶模、四个侧模、底模和模架构成，其特征在于：底模用螺栓紧配在模架上，四个侧模由滑道和限位装配在模架上，顶模用定位块、导柱与模架和四个侧模配合；模具的内部为内腔，为保证铝水压力充型，设计专用升液浇口盆，组成专用模具整体，所述的专用升液浇口盆由盖、盆体构成，装配时盖用螺栓紧固在底模上；盆体放在保温炉上，且与盖和炉口接触面都垫硅酸铝垫片，盖、盆体内部用耐火保温材料打结，在盖上设分流锥和四个进料口。

2.根据权利要求1所述的柴油发动机铝合金缸体金属型低压铸造的模具，其特征在于：所述顶模设置集渣包，用于收集铝液表层氧化夹渣物，使铸件内部组织致密，集渣包内打排气孔装石墨排气塞。

3.根据权利要求1所述的柴油发动机铝合金缸体金属型低压铸造的模具，其特征在于：所述底模开有四个圆浇口和对应水套芯头接触面装若干石墨排气塞。

4.根据权利要求1所述的柴油发动机铝合金缸体金属型低压铸造的模具，其特征在于：所述底模上设有水套芯头定位座、油道芯头定位座和缸套定位座，用于固定水套芯头、油道芯头和缸套。

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