CN102019400A - 利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的方法及模具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的方法及模具，其特征在于：在通常制作缸套类铸件的上模和下模的模腔中心，设置一具有锥面的芯轴，当上、下模完成合模后，芯轴于上、下模和铸件发生相对运动，通过芯轴的锥面对铸件产生径向压力，进而实现缸套类铸件直接挤压铸造成形。本发明与已有技术中的利用喷射沉积工艺制造高硅铝合金缸套的方法相比，工艺简单，操作方便，成本较低。本发明可以广泛用于各种长径比较大的套筒类铸件的挤压铸造过程中。

Description

利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的方法及模具
技术领域
本发明涉及一种铸件的制作方法及模具，特别是关于一种利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的方法及模具。
背景技术
国外先进汽车制造企业已开发成功了一种高硅铝合金发动机缸套，以代替铸铁缸套，进而实现无铸铁缸套的“全铝型”发动机，其显著地提高了发动机升功率密度。目前用于制造高硅铝合金发动机缸套的主要是采用喷射沉积工艺，但这种工艺复杂，成本较高。直接挤压铸造(也称液态模锻)是金属在高压下凝固的先进成形工艺，获得的零件结构致密、组织均匀细小，可以通过热处理强化，是制造高硅铝合金缸套的低成本、短流程工艺。缸套是一个长径比较大的套筒类零件，采用常规的工艺(压力沿轴向施加于套筒件的端面)难以获得致密度高的铸件。因此，需要结合挤压铸造工艺的特点，采用新的工艺和模具，真正将挤压铸造的优势体现出来，实现大长径比套筒类零件的直接挤压铸造成形。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的模具。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的方法，其特征在于：在制作缸套类铸件的上模和下模的模腔中心，设置一具有锥面的芯轴，当上、下模完成合模后，芯轴与上、下模和铸件发生相对运动，通过芯轴的锥面对铸件产生径向压力，进而实现缸套类铸件直接挤压铸造成形。
当上、下模完成合模后，所述芯轴与上、下模和铸件发生相对运动时，所述芯轴不动，液压机上横梁带动上模、下模及铸件继续向下运动。
当上、下模完成合模后，所述芯轴与上、下模和铸件发生相对运动时，所述上、下模和铸件不动，芯轴在液压机顶出缸的活塞杆带动下向上运动。
一种实现上述方法的利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的模具，其特征在于：它包括一连接液压机工作台的底板和一连接液压机上横梁的上模架，所述底部上连接一下模架，所述下模架上连接一下模，所述下模中心设置有与铸件形状相应的模腔，所述上模架底部连接一上模，所述上模恰能伸入并封住所述下模模腔上部，在液压机顶出缸的活塞杆上固定连接一穿设在所述上、下模中心的芯轴，所述芯轴上部具有一段下大、上小的锥面。
所述底板上设置有四根具有限位端的导柱，每一所述导柱上套设有弹簧，所述下模架固定在各所述导柱上。
所述下模架通过螺栓直接固定连接在所述底板上。
所述下模的模腔顶部设置有一圈径向凸出的凹缘。
所述液压机顶出缸的活塞杆与所述芯轴之间设置有一联轴器。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在进行发动机缸套等长径比较大的套筒类铸件的挤压铸造时，通过上、下模与芯轴之间的相对运动，将沿套筒件轴向的位移转化为沿套筒壁厚方向的挤压，从而获得了高致密度、具有压力下结晶组织的铸件。2、本发明由于将下模架设置在四根导柱上，并在导柱上设置弹簧，因此在实现上、下模与芯轴之间的相对运动时，可以通过液压机上横梁对上模、下模及铸件施加更大的压力，进而得到致密度更高的铸件。3、本发明由于还提供了一种将下模架直接固定在底板的结构，因此结构更加简洁，特别适合制作对挤压力需求较小的铸件。4、经过本发明挤压铸造获得的套筒类铸件可以进一步进行热处理强化，从而有效地提高铸件的力学性能。5、本发明与已有技术中的利用喷射沉积工艺制造高硅铝合金缸套的方法相比，工艺简单，操作方便，成本较低。本发明可以广泛用于各种长径比较大的套筒类铸件的挤压铸造过程中。
附图说明
图1是本发明结构示意图
图2是本发明另一实施例结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。
实施例1
如图1所示，本发明包括一底板1，底板1上连接有四根导柱2，每根导柱2的底部设置有一限位端21，导柱每根导柱2上套设有一个弹簧3，下模架4的底部固定在四根导柱2上，下模架4上连接一下模5，下模5中心设置有一与铸件6形状相应的凹筒状模腔，模腔顶部设置有一圈径向凸出的凹缘61，进而使制作的铸件6上部具有一圈凸环。下模架4顶部固定连接有四个定位销7，定位销7上穿套有一上模架8，上模9固定在上模架8的中心，上模9呈与下模5模腔形状对应的圆筒状，且上模9恰可封入下模5模腔上部。上模架8与液压机上横梁(图中未示出)固定，底板1与液压机工作台(图中未示出)固定，在液压机顶出缸的活塞杆10上通过一联轴器11固定连接一芯轴12。芯轴12上部具有一段下大上小的锥面，芯轴12依次穿过底板1、下模架4、下模5和上模9，在上模架8中心也设置有可以容置芯轴12顶部的通孔13。在下模5中还按照常规液体浇注模具的方式设置有加热装置14。
上述实施例结构中，下模5模腔顶部径向凸出的凹缘61是为了加强上模9的刚度而设置的，因此，当铸件6壁厚足够大时，也可以不设置。
本发明上述实施例中的模具在进行一个浇铸循环开始时，上模9与下模5处于分离状态，首先向下模5模腔内浇入液态金属，然后上模9在液压机上横梁带动下向下运动，接触金属液(铸件6)，施加并保持压力，压力通过铸件6传递给下模5；此时，上模9带动下模5及铸件6一起向下运动，而芯轴12保持静止。这样，上模9、下模5以及铸件6与芯轴12发生了相对运动，芯轴12的锥面对铸件6产生径向挤压；与此同时，与下模5连接成一体的下模架4在向下运动的过程中，弹簧3被压缩。当铸件6完全凝固后，首先上模9在液压机上横梁带动下退回，然后芯轴12在液压机顶出缸活塞杆带动下向上运动，将铸件6从下模5中顶出。在此过程中，下模5跟随芯轴12的顶出动作向上运动，在导柱2的限位作用下，上升到初始位置停止，弹簧3回复到初始状态。采用辅助工具将铸件6卡住，液压机顶出缸活塞杆带动芯轴12回位，铸件6与芯轴12分离，取出铸件6，一个浇铸循环结束。
由上述描述可知，上模9的作用是封闭模腔，带动铸件6和下模5与芯轴12发生相对运动；芯轴12的作用一是在发生相对运动的过程中对铸件6实施径向挤压，二是在铸件6凝固后在顶出缸活塞杆带动下向上运动使铸件6脱模；导柱2的作用一方面为下模架4运动提供导向，另一方面在铸件6脱模时对下模架4限位。弹簧3的作用是在铸件脱模后使下模架4保持在初始位置。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，在下模架4底部没有设置导柱2和弹簧3，下模架4是通过螺栓15直接固定在底板1上的。
本实施例的模具在进行一个浇铸循环开始时，上模9与下模5处于分离状态，首先向模腔内浇入液态金属，然后上模9在液压机上横梁带动下向下运动，接触金属液(铸件6)，封闭模腔后保持压力，此时芯轴12在液压机顶出缸活塞杆带动下向上运动，对铸件6施加挤压。这样，芯轴12与上模9、下模5以及铸件6同样会发生相对运动，芯轴12的锥面对铸件6产生径向挤压；当铸件6完全凝固后，首先上模9在液压机上横梁带动下退回，然后芯轴12在液压机顶出缸活塞杆带动下向上运动，将铸件6从下模5中顶出。采用辅助工具将铸件6卡住，液压机顶出缸活塞杆带动芯轴12回位，铸件6与芯轴12分离，取出铸件6，一个浇铸循环结束。
由上述两实施例可以看出，本发明利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的方法是：在通常制作缸套类铸件的上模和下模的模腔中心，设置一具有锥面的芯轴，当上、下模完成合模后，芯轴与上、下模和铸件发生相对运动，通过芯轴的锥面对铸件产生径向挤压，进而实现缸套类铸件直接挤压铸造成形。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的方法，其特征在于：在制作缸套类铸件的上模和下模的模腔中心，设置一具有锥面的芯轴，当上、下模完成合模后，芯轴与上、下模和铸件发生相对运动，通过芯轴的锥面对铸件产生径向压力，进而实现缸套类铸件直接挤压铸造成形。
2.如权利要求1所述的利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的方法，其特征在于：当上、下模完成合模后，所述芯轴与上、下模和铸件发生相对运动时，所述芯轴不动，液压机上横梁带动上模、下模及铸件继续向下运动。
3.如权利要求1所述的利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的方法，其特征在于：当上、下模完成合模后，所述芯轴与上、下模和铸件发生相对运动时，所述上、下模和铸件不动，芯轴在液压机顶出缸的活塞杆带动下向上运动。
4.一种实现如权利要求1～3任一项所述方法的利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的模具，其特征在于：它包括一连接液压机工作台的底板和一连接液压机上横梁的上模架，所述底部上连接一下模架，所述下模架上连接一下模，所述下模中心设置有与铸件形状相应的模腔，所述上模架底部连接一上模，所述上模恰能伸入并封住所述下模模腔上部，在液压机顶出缸的活塞杆上固定连接一穿设在所述上、下模中心的芯轴，所述芯轴上部具有一段下大、上小的锥面。
5.如权利要求4所述的利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的模具，其特征在于：所述底板上设置有四根具有限位端的导柱，每一所述导柱上套设有弹簧，所述下模架固定在各所述导柱上。
6.如权利要求4所述的利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的模具，其特征在于：所述下模架通过螺栓直接固定连接在所述底板上。
7.如权利要求4或5或6所述的利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的模具，其特征在于：所述下模的模腔顶部设置有一圈径向凸出的凹缘。
8.如权利要求4或5或6所述的利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的模具，其特征在于：所述液压机顶出缸的活塞杆与所述芯轴之间设置有一联轴器。
9.如权利要求7所述的利用挤压铸造工艺制造发动机缸套类铸件的模具，其特征在于：所述液压机顶出缸的活塞杆与所述芯轴之间设置有一联轴器。
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