CN102069154B - 单缸柴油机机体铸造模具与水平分型的多缸机体和铸件用铸造外模及其节能低碳铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单缸柴油机机体节能、低碳的铸造工艺，其包括模具的制作，在制作外模中使用树脂砂和三乙胺固化技术，模具的浇口位于机体主轴孔的位置上，排气口设置在机体平衡轴孔的位置上。本发明提供的新工艺，解决了现有技术中生产单缸柴油机机体质量低、效率低、能耗高、污染重、劳动强度大的缺点。本发明还提供所述工艺中使用的模具。本发明还提供水平分型的多缸机体和铸件用铸造外模及其制造方法。

Description

单缸柴油机机体铸造模具与水平分型的多缸机体和铸件用铸造外模及其节能低碳铸造工艺

技术领域

本发明属于铸造技术领域，尤其是涉及单缸系列柴油机机体的铸造工艺，还涉及单缸柴油机机体铸造模具。还涉及一种水平分型的铸件用制造外模及其制造方法，尤其还涉及水平分型的多缸机体用铸造外模及其制造方法。 

背景技术

现有技术中，单缸柴油机机体的铸造工艺中所用模具包括外模和内芯，其中外模包括上模和下模，内芯包括上芯和下芯。其中的外模通常是由砂子、膨润土、煤粉、型砂粉组成的混合物制造。在制造过程中，首先，将上述混合物放入具有碾压粉碎功能的混砂机进行混合。在混合过程中还要加入适量的水，然后，将研磨混合好的材料填入砂箱(如图1所示)，通过手工或造型机振动加压，成型出外模的上模和下模，在带有砂箱的下模中放入内芯，再将上模砂箱01扣在下模砂箱02上，通过上下两砂箱上的定位锁固装置——通常是设置在上下模砂箱两端的竖直销孔03中设置定位销04和在上下模砂箱两端外壁上的锁固柱05上设置锁固构件06锁固定位。之后进行铁水浇铸。现有模具的铁水浇注口和过渡浇道设置在对应柴油机机体侧面边缘的外面，排气孔设在对应柴油机机体的主轴孔处。这样，在机体铸件07的侧面就形成一个与机体侧面长度基本相等的横向浇道铁棒08和一个竖向浇口铁块08a(如图2、3所示)。 

上述现有工艺和所用模具存在如下缺点： 

1、外模材料和砂箱加压振动成型制出的外模强度低、含水，致使铸造出的铸件存在气孔和砂眼，成品合格率较低。 

2、外模砂箱锁固定位结构，对于上、下模之间定位精度较低，外模与内芯的芯头配合处的芯头间隙较大，致使上、下模的两砂箱容易错位，这些问题会造成铸件毛刺增多，外观粗糙不美观，还使得机体后续的机加工中加工余量增大，切削用刀具磨损消耗量高，切下铁屑量大。由此，使得机加工的效率降低，同时增加了回炉铁量，降低了铁水有效利用率。 

3、现有工艺步骤繁多、过程复杂，外模的材料研磨混合和填充到砂箱中振动挤压成型，设备设施多，操作人员多，劳动强度大，生产效率低。 

4、模具的浇口设计，使得过渡浇道过长，铁水导热变差，易出现冷隔现象，而在铸件上形成裂缝造成铸件报废。过长的过渡浇道还在铸件上形成一重量约为9Kg的横向浇道铁棒。这就给铸件的后期加工增加了去除铁棒的劳动量，这一过长的过渡浇道铁棒，加上前面所述因上下砂箱易错位、精度低而导致的铸 件毛刺，增加的回炉铁量可达15-20％，由此增加了熔化回炉铁的能源消耗量和对环境的污染破坏，降低了铁水的有效利用率。 

现有技术中柴油机的机体铸造用模具，其中的内芯上、下芯有使用砂子与树脂混合的树脂砂材料制作的。这种材质的砂型在制作中仅需要用只具有搅拌功能的混砂机混合砂子与树脂，再经过冷芯机成型和用“三乙胺”固化即可。该工艺制出的模型强度高，精度高，质量好，工艺简单。但是，由于成本太高，现有单缸柴油机机体这种附加值很低的产品，在其外模生产中，都不使用上述内芯的这种制造工艺和材料。 

现有技术中除了前述的单缸柴油机机体之外，还有多种铸件，如多缸汽车发动机机体、缸盖、变速箱、减速器、电机壳和飞轮壳等，这一类铸件的铸造外模都具有这样的特点：是水平分型为上箱和下箱为两片，如：汽车发动机机体、缸盖、变速箱、飞轮壳、电机壳、减速器壳等铸铁产品，现有技术中的铸造也存在上述问题。 

如何能够将内芯制造的工艺和材料使用到外模制造上，同时又能不提高，甚至能降低单缸柴油机机体以及各种使用水平分型外模的铸件的制造成本，并能大幅提高其生产效率和经济效益，同时还可以提高铸件的质量。是本发明要解决的问题。 

发明内容：

本发明的目的在于改进现有技术的缺陷，提供一种能够提高铸件的质量、降低铸造成本，提高生产效率的单缸柴油机机体节能低碳铸造工艺； 

本发明的另一个目的在于提供一种单缸柴油机机体铸造模具； 

本发明再一个目的是提供一种水平分型的铸件用铸造外模的制造方法； 

本发明又一个目的是提供所述水平分型的铸件用铸造外模。 

本发明更进一步的目的在于提供作为水平分型的多缸机用制造外模的制造方法和适用的铸造外模。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种单缸柴油机机体节能低碳铸造工艺，包括制作外模、制作内芯、合模、浇铸和冷却拆模等步骤，所述外模和内芯组合起来构成与单缸柴油机机体形状对应的连通的机体浇注空间浇道，其中： 

在制作外模步骤中： 

a.制作外模的原料：与现有技术中制作内模的原料相同，包括砂子和树脂，另外，还包括固化剂“三乙胺”； 

b.制作外模的方法：首先将砂子和树脂进行混合，然后，将混合物放入制作外模中的上模和下模砂型模具中在常温中加压成型，再喷入三乙胺使其固化，制成所述上模和下模； 

c.模具上的浇道和排气口设置： 

模具上的浇道： 

在所述模具上对应单缸柴油机机体的中间主轴孔的相应位置上设置浇注孔，在所述模具中设置过渡浇道，所述过渡浇道连通所述浇注孔和形成单缸柴油机机体的浇注空间，所述浇注孔和过渡浇道形成所述浇道； 

排气口设置： 

在所述模具上对应单缸柴油机机体的除了主轴孔之外的开孔的相对位置或各个开孔相对位置的旁边的位置上设置排气口；在所述模具上设置排气通道与所述排气口连通； 

在所述合模步骤中： 

将所述下芯置于所述下模中，所述上芯扣合在所述下芯上，所述上模扣合在所述下模上，所述上下模通过其间设置的止口配合定位，并通过设置在所述模具外面的锁固夹紧装置夹紧锁固； 

在浇铸步骤中： 

将铁水通过所述浇注孔浇注进模内； 

在冷却拆模步骤中得到铸件。 

在所述合模步骤中，所述上芯和下芯也可以通过其间设置的止口配合定位。 

所述外模制作中，在常温中加压成型是在冷型机中进行的。 

在所述内芯制作步骤中，内芯的上芯和下芯所用材料和制作方法与现有技术基本相同，即： 

其可以是与所述外模的制法相同，使用树脂砂加三乙胺固化的工艺； 

其也可以是采用河砂、黑脂油混合，用手工制作成型，通过烤窑烘烤而成。 

在所述模具上的浇口和排气口设置中，所述过渡浇道具体地可以这样设置： 

在所述外模的该上模对应单缸柴油机机体的中间主轴孔的位置上设所述浇口通孔，并在该通孔的内侧孔口设置过渡浇道与上模内侧面上机体的浇注空间相连通；在所述外模的下模上，与上模的浇口通孔上下对正的位置的下模内表面上，设有汇聚凹坑，且在凹坑外侧壁上向外开设过渡浇道，与下模内侧面上机体浇注空间相连通；在所述内芯的上芯上，与所述外模的上模上开设的所述浇口通孔上下对正的位置开设通孔，在该通孔的朝下的孔口设止口结构；在所述内芯的下芯上，与上芯上开设的通孔上下对正的位置开设通孔，该通孔的朝上的孔口设有止口结构，与上芯上所述通孔上的所述止口结构构成密封结构；通过外模的上模上的浇口通孔，上芯及下芯上的通孔以及孔口的止口构成竖直的过渡浇道，其将上模和上芯之间的机体浇注空间与下芯和下模之间的机体浇注空间连通起来。 

在所述模具上的浇口和排气口设置中，所述排气口可以这样设置： 

在所述模具的至少一个平衡孔的相应位置上设置排气通孔，或 

在所述模具上对应单缸柴油机机体的凸轮轴孔的相应位置上设置排气通孔，或 

在所述模具上对应单缸柴油机机体的主轴孔设有所述浇口通孔的旁边的位置上设有排气通孔。 

排气通道具体地可以是这样的： 

在所述上模上设置所述排气通孔，在所述内芯的所述上芯上与所述上模的所述排气通孔对应的位置开设排气连通孔，所述上芯的所述排气连通孔和/或所述上模的排气通孔的孔口外侧相应表面上设置凸起使得所述上芯的该排气连通孔的上端孔口与所述上模上的排气通孔的下端孔口之间构成密封结构。 

该上模上的所述排气通孔与上芯上的排气连通孔构成内芯的上下芯之间的空间与外界连通的排气通道。 

上述冷却拆模步骤中，冷却可以为自然冷却，也可以为强制风冷却。 

所述的树脂可以是酚醛树脂，或者是聚异氰酸酯，一般该树脂在砂子中的加入的重量比例为1.0-2.0％，喷入的三乙胺固化剂的量为占砂子重量的0.10-0.20％。 

酚醛树脂在砂子中的加入比例优选为1.5％，上模和下模喷入三乙胺的优选量为砂子重量的0.18％。 

本发明提供的模具，包括外模、内芯和锁固夹紧装置，所述外模包括上模和下模，所述内芯包括上芯和下芯，所述上模扣合在所述下模上，在上下模之间形成的空间中，所述下芯置于所述下模中，所述上芯扣合在所述上芯上；所述外模和内芯中具有将其两者组合起来后构成与单缸柴油机机体形状对应的机体浇注空间的结构，还构成这样的浇道和排气口： 

在所述模具上对应单缸柴油机机体的中间主轴孔的相应位置上设置浇注孔，在所述模具中设置过渡浇道，其连通所述浇注孔和所述浇注空间，所述浇注孔和过渡浇道形成所述浇道；在所述模具上对应单缸柴油机机体的除了主轴孔之外的开孔的相对位置或各个开孔相对位置的旁边的位置上设置排气口；在所述模具上设置排气通道与所述排气口连通； 

所述锁固夹紧装置使得所述上模和下模固定在一起。 

所述过渡浇道具体地可以这样设置： 

在所述外模的所述上模对应单缸柴油机机体的中间主轴孔的位置上设浇口通孔，并在所述上模内侧浇口通孔设置过渡浇道与所述上模内侧面上所述浇注空间相连通； 

在所述外模的所述下模上与所述上模上的所述浇口通孔上下对正的位置的所述下模内表面上设有汇聚凹坑，且在所述凹坑外侧壁上向外开设过渡浇道，与所述下模内侧面上所述浇注空间相连通； 

在所述内芯的所述上芯上，与所述外模的所述上模上开设的所述浇口通孔上下对正的位置开设通孔，在该通孔的朝下的孔口设止口结构； 

在所述内芯的所述下芯上，与所述上芯上开设的所述通孔上下对正的位置开设通孔，该通孔的朝上的孔口设有止口结构，与所述上芯上所述通孔上的所述止口结构构成密封结构。 

由所述上模上的所述浇口通孔、所述上芯和所述下芯上的所述通孔以及所述下模上的所述凹坑构成使得所述上模与所述上芯之间和所述下模与所述下芯之间的竖直的所述过渡浇道。使得所述上模与所述上芯之间和所述下模与所述下芯之间的机体浇注空间连通起来。 

在所述上芯上的该通孔的朝上的孔口设置密封结构与上模上的浇注口通孔构成孔口密封结构，所述下芯上该通孔的朝下的孔口设置密封结构与下模上的浇注口通孔构成孔口密封结构。所述密封结构优选为： 

所述上模上的所述浇口通孔的下端面与所述上芯上相对应的所述通孔的上端面贴合；所述下模上的所述凹坑的上端面与所述下芯上相对应的所述通孔的下端面贴合。 

所述排气口可以设置在所述模具上的作为单缸柴油机机体至少一个平衡孔的相应位置上的排气通孔；或设置在所述模具上对应单缸柴油机机体的凸轮轴孔的相应位置上设置排气通孔；或设置在所述模具上对应单缸柴油机机体的主轴孔设有浇口通孔的旁边的位置上设有排气通孔； 

所述排气通道可以这样设置： 

在所述上模上设置所述排气通孔，在所述内芯的所述上芯上与所述上模的所述排气通孔对应的位置开设排气连通孔，且所述上芯的所述排气连通孔和/或所述上模的排气通孔的孔口外侧相应表面上设置凸起使得所述上芯的该排气连通孔的上端孔口与所述上模上的排气通孔的下端孔口之间构成密封结构。 

在本模具组合还可以设有卡箍结构； 

在所述外模的上模和下模接触的四周边缘上设有匹配的止口结构；和/或， 

在所述内芯的上芯和下芯接触的四周边缘上设有匹配的止口结构。 

所述外模和/或内芯由砂子和树脂组合而成的树脂砂制成，其上设三乙胺固化剂使得所述外模和内芯成型。 

所述的树脂可以是酚醛树脂，或者是聚异氰酸酯。 

一般该树脂在砂子中的加入的重量比例为1.0-2.0％，喷入的三乙胺固化剂的量为占砂子重量的0.10-0.20％。 

所述树脂在砂子中的加入比例优选为1.5％，上模和下模喷入三乙胺的优选量为砂子重量的0.18％。 

在组成所述外模的上模和下模之间设有锁固夹紧装置。 

所述锁固夹紧装置可以是下垫板、上压板和卡固件，下垫板垫在下模下面，上压板置于上模上面，在模具侧面设卡固件，其卡固在所述下垫板和上压板上，使得所述模具被卡固。该卡固件可以是C形卡固钩，卡固钩的上下两端卡箍在下垫板下底面和上压板上表面上。 

所述上压板上对应上模上的浇口通孔和排气通孔处设孔，以使得浇口通孔和排气通孔露出。 

所述下垫板和上压板优选铁板。 

本发明提供的水平分型的铸件用铸造外模的制造方法，其中所述外模为水平分型结构，包括上模和下模；其中： 

a.制作外模的原料：包括砂子和树脂，另外，还包括固化剂“三乙胺”； 

b.制作外模的方法：首先将所述砂子和树脂进行混合，然后，将混合物放入制作外模中的上模和下模砂型模具中，在常温中加压成型，再喷施“三乙胺”使其固化成型，制成所述上模和下模； 

c.在所述上模上设置浇口通孔和排气口： 

所述浇口通孔设置在所述上模的上表面上，所述排气口也设置在所述上模的上表面上。 

所述上下模通过其间设置的止口配合定位，并通过设置在所述外模外面的锁固夹紧装置夹紧锁固。 

所述浇口通孔和外模内的浇注空间之间设有过渡浇道，所述过渡浇道这样设置： 

在所述外模的该上模的上表面上设所述浇口通孔，并在该通孔的内侧孔口设置所述过渡浇道与所述上模内侧面上机体的浇注空间相连通； 

在所述外模的下模上，与上模的浇口通孔上下对正的位置的下模内表面上，设有汇聚凹坑，且在所述凹坑外侧壁上向外开设所述过渡浇道，与下模内侧面浇注空间相连通；和/或， 

所述外模制作中，在常温中加压成型是在冷型机中进行的。 

一种水平分型的铸件用铸造外模，包括外模，所述外模为水平分型结构，包括上模和下模，所述上模扣合在所述下模上，在上下模之间形成的空间； 

在所述上模上设置浇口通孔和排气口： 

所述浇口通孔设置在所述上模的上表面上，所述排气口也设置在所述上模 的上表面上。 

所述上下模通过其间设置的止口配合定位，并通过设置在所述外模外面的锁固夹紧装置夹紧锁固，所述锁固夹紧装置使得所述上模和下模固定在一起。 

在所述外模的该上模的上表面上设所述浇口通孔，并在该通孔的内侧孔口设置过渡浇道与上模内侧面上浇注空间相连通； 

在所述外模的所述下模上，与所述上模的所述浇口通孔上下对正的位置的所述下模内表面上，设有汇聚凹坑，且在所述凹坑外侧壁上向外开设过渡浇道，与所述下模内侧面上浇注空间相连通。 

在所述水平分型的铸件上模和下模接触的四周边缘上设有匹配的止口结构。 

所述锁固夹紧装置包括下垫板、上压板和卡固件，所述下垫板垫在所述下模下面，所述上压板置于所述上模上面，在模具侧面设卡固件，其两端卡固于所述上压板和下垫板上；上压板上对应上模上的浇口通孔和排气通孔处设孔，以使得浇口通孔和排气通孔露出。 

所述的水平分型的铸件是多缸机体。 

所述外模和/或内芯由砂子和树脂组合而成的树脂砂制成，其上设三乙胺固化剂使得所述外模和内芯成型。 

本发明提供的单缸柴油机机体节能、低碳的铸造工艺及其模具有如下优点： 

1.通过改变外模的材质，制出的外模强度提高，因为材料中无水，减少了由于模具含水浇铸时产生气体而引起的气孔、砂眼的问题，提高了成品合格率，减少了成品制成柴油机机体后漏油、漏水的现象。 

2.外模外无需设砂箱，制造中也不需要使用带有碾压粉碎功能的混砂机。强度提高的外模和内芯对位精度大大提高，芯头间隙大大降低，现有工艺中芯头间隙大约2毫米，而本发明模具芯头间隙减小到0.3毫米。上下模不用砂箱，本发明，通过止口定位，外夹紧锁固装置，使得上下模不易错位，这就大大减少了毛刺，由于精度提高，后续机加工余量大大减小(原毛坯加工余量3-4毫米，本发明加工余量1.5-2毫米)，刀具消耗也就减少，铁屑的回炉铁量也减少，铁水利用率提高了。 

3.模具的浇口从机体的侧面变成与机体中间主轴孔对应位置，使得过渡浇道大大缩短，模具的铁水导热好，减少了冷隔现象，提高了成品合格率，更重要的是通过改变浇口浇道，使得现有铸造中形成的横向浇道铁棒不再形成，由此，使得回炉铁量大大降低，就本项和前一项优点，就可以使得铁水利用率提高20％！节约了熔化回炉铁消耗的能源、减少了排放的废气，体现了低碳、环保的工艺特点。 

4.新的铸造工艺，设备设施大大减少，废除了造型机、混砂机、砂箱的使用，工序也减少，操作人员数可从一班15人减到一班8人，工人的劳动强度也大大降低，提高了产量，生产环境也得到改善。 

5.生产成本降低。本行业一般认为像单缸柴油机机体这样主要配备农用机械和车辆的低附加值铸件，其外模使用主要由砂子和树脂组成的树脂砂成本太高，虽然这样的外模性能优越，工艺也节能环保，但是本行业各企业还都不敢使用。而本发明通过改变浇道结构，使得过渡浇道大大缩短，外模用树脂砂制成不易错位，减少加工余量，减少回炉铁量，以及其它的相关的改进综合起来，本发明提供的新的模具和新的铸造工艺，不仅没有使生产成本提高，反而大大降低了成本，提高了经济效益，使得用树脂砂制作的产品和浇注工艺能够得到推广，且新工艺和新模具符合国家对企业节能、低碳的要求，显著提升了铸造单缸柴油机机体的技术先进性和经济效益，是对传统旧铸造工艺和模具的一次革命。 

本发明提供的与水平分型的多缸机体和铸件用铸造外模及其制造方法也具有上述优点，通过改变外模砂芯材料，制出的外模强度提高，因为材料中无水，减少了由于外模含水浇铸时产生的气孔、砂眼、缩孔等问题，提高了成品合格率，减少了成品的漏油、漏水等现象，铸件产品的抗拉强度有了很大的提高。外模无需设砂箱，制造中也不需要造型机和混砂机。强度提高的外模砂芯精度大大提高，芯头间隙大大降低；本发明通过止口定位、外夹紧锁固装置使得上、下模不易错位，这就大大减少了毛刺。由于精度提高，后续机加工余量大大减少；生产新的外模铸造工艺，设备设施大大减少，废除了造型机、混砂机、砂箱的使用，工人的劳动强度也大大降低，提高了产量，节约了成本，增加了利润，生产环境也得到了改善；本新型工艺，使生产成本和投资大大减少，约为大型铸造厂设备投资的十分之一；铸造造型技术由难变易，因为工艺上得到了保证，一般熟练工人就可以操作，使得复杂的造型技术变得简单化；工人劳动强度大大降低，产量大幅度提高，在原有工人人数不变的情况下采用新技术可使产量翻倍；所需材料成本明显降低，利润增大，每吨铸件可增加利润1000元左右，产品质量有明显提高，主要体现在铸出的铸件外观发亮，光洁度明显提高，抗拉强度较原工艺提高了10％以上。采用本工艺，可收到节能、低碳、低投入、高产出的效果，是对铸造行业传统工艺的一次挑战和革命，是铸造行业的“截拳道”。 

附图说明：

图1为现有单缸柴油机机体铸造工艺中所用砂箱的示意图； 

图2为现有单缸柴油机机体铸造工艺铸出的铸件示意图； 

图3为现有单缸柴油机机体铸造工艺中铸出铸件的横向过渡浇道铁棒和相应浇口铁块的示意图； 

图4为本发明提供的单缸柴油机机体铸造工艺中所用模具的外观结构示意图； 

图5a为本发明提供的单缸柴油机机体铸造工艺中所用模具上模结构示意图 

图5b为本发明提供的单缸柴油机机体铸造工艺中所用模具下模结构示意图； 

图6为本发明提供的单缸柴油机机体铸造工艺中所用模具外模下模与内芯结合示意图； 

图7为本发明提供的单缸柴油机机体铸造工艺中所用模具的剖视结构示意图； 

图8为本发明提供的单缸柴油机机体铸造工艺中所用模具铸出机体的结构示意图； 

图9为本发明提供的多缸汽车发动机机体铸造中所用外模的结构示意图； 

图10为图9的部分分解结构示意图； 

图11为图9中外模的分解结构示意图； 

图12为图9所示的外模中下模的俯视结构示意图； 

图13为同样9所示外模中上模的结构示意图； 

图14所示为用图9至图13所示的的外模结合相应的内芯铸造出来的多缸汽车发动机机体铸件的结果示意图。 

具体实施方式：

本发明提供的单缸柴油机机体节能低碳铸造工艺，包括如下步骤： 

A.制作外模：外模包括上模和下模。 

a.制作外模的原料：与现有技术中制作内模的原料相同，包括砂子和树脂，另外，还包括固化剂“三乙胺”；在具体的实施方案中以酚醛树脂砂为例，在砂子中加入酚醛树脂混合制成树脂砂，在用树脂砂在冷压成型机中成型砂型时通过喷固化剂三乙胺使得外模砂型的上模和下模固化成型。一般酚醛树脂在砂子中的加入比例为1.0-3.0％，一个上模和下模喷三乙胺的量为砂子重量的0.10-0.30％。 

酚醛树脂在砂子中的加入比例优选为1.5％，一个上模和下模喷三乙胺的优选量为0.18％。 

b.制作外模的方法：首先将砂子和树脂进行混合，然后，将混合物放入外模上模和下模砂型模具中，再喷入三乙胺使其固化，制成上模和下模； 

在具体的实施方案中，在砂子中加入酚醛树脂混合制成树脂砂，在用树脂砂在冷压成型机中成型砂型时通过喷固化剂三乙胺使得外模砂型的上模和下模固化成型。 

B.制作内芯： 

内芯的上芯和下芯所用材料和制作方法与现有技术基本相同。 

其可以是与前述外模的制作基本相同。 

内芯还可以用其他方法制造，例如，可以采用河砂、黑脂油混合，用手工制作成型，烤窑烘烤而成，这也是成熟的现有技术，故而不再赘述。 

C.模具上的浇道和排气口设置： 

a.模具上的浇道： 

在所述模具上对应单缸柴油机机体的中间主轴孔的相应位置上设置浇注孔，在所述模具中设置过渡浇道连通所述浇注孔和形成单缸柴油机机体的浇注空间；所述浇注孔和过渡浇道形成所述浇道。 

b.排气口设置： 

在所述模具上对应单缸柴油机机体的至少一个平衡孔的相应位置上设置排气通孔，或 

在所述模具上对应单缸柴油机机体的凸轮轴孔的相应位置上设置排气通孔，或 

在所述模具上对应单缸柴油机机体的主轴孔设有所述浇口通孔的旁边的位置上设有排气通孔； 

在所述模具上设置排气通道与所述排气通孔连通； 

在本实施例的具体例子中，如图4、5a、5b、6至8所示，本实施例中所用的模具的结构为：包括外模和内芯， 

所述外模和内芯构成与单缸柴油机机体形状对应的机体浇注空间，其中具有这样的浇口和连通上模与上芯以及下模与下芯构成的所述浇注空间的过渡通道： 

在外模的上模1对应单缸柴油机机体的中间主轴孔的位置上设浇口通孔11，并在上模1内侧浇口通孔设置过渡浇道与上模内侧面上机体浇注空间相连通；具体地，在上模1的浇口通孔的内侧孔口端面上设凸起的凸缘11a，在凸缘11a上沿孔口的径向开设三个凹槽11b形成过渡浇道，将浇口通孔11与机体浇注空间12连通。 

在外模的下模2上与上模上的浇口通孔上下对正的位置的下模内表面上设有汇聚凹坑21，且在凹坑内侧端口的端面上设凸起的凸缘21a，在该凸缘21a上沿孔口的景象设三个凹槽21b形成过渡浇道，与下模内侧面上机体浇注空间22相连通； 

在内芯的上芯3上，与外模的上模1上开设的所述浇口通孔11上下对正的位置开设通孔31，在该通孔31的朝下的孔口设凸缘31a，在凸缘31a的下端面上设止口结构31b； 

在内芯的下芯4上，与上芯3上开设的通孔31上下对正的位置开设通孔41， 该通孔41的朝上的孔口设凸缘41a，在凸缘41a的上端面上设有止口结构41b，与上芯3上所述通孔31上的所述止口结构匹配构成密封结构。该密封结构也具有定位作用。 

在上模1上的浇口通孔11和上芯3上的通孔31之间以及下模2上的凹坑21和下芯4上的通孔41之间均构成密封结构。 

该密封结构可以是：所述上模1上的所述浇口通孔11的下端面与所述上芯3上相对应的所述通孔31的上端面贴合；所述下模2上的所述凹坑21的上端面与所述下芯4上相对应的所述通孔41的下端面贴合。 

通过外模的上模1上的浇口通孔11，上芯3及下芯4上的通孔31、41和下模上的凹坑21以及所述的密封结构在模具中构成一竖直的过渡浇道，其将上模1和上芯3之间的机体浇注空间与下芯4和下模2之间的机体浇注空间连通起来。 

所述排气通道具体地可以这样设置：在上模1的两个平衡孔的位置上设置排气通孔13，在该孔口上设凸缘13a。在内芯的上芯3上与所述上模1的所述排气通孔13对应的位置开设排气连通孔33，且该排气连通孔33与所述上模1上的排气通孔13的孔口上的凸缘13a贴合构成两者之间的密封结构。该上模1上的排气通孔11与上芯3上过渡排气连通孔33构成内芯的上下芯之间的空间A与外界连通的排气通道。 

在外模的上模1和下模2接触的四周边缘上设有匹配的止口结构14和24。在所述内芯的上芯3和下芯4接触的四周边缘上设有匹配的止口结构34和44。 

C.合模： 

将下芯4置于下模2中，上芯3扣合在下芯4上(如图4所示)，然后，再将上模1扣合在下模2上，上下模有止口配合，再通过锁固夹紧装置夹紧锁固； 

合模所用的锁固夹紧装置如图4所示，可以是下垫板51、上压板52和卡固件53，下垫板垫51在下模2下面，上压板52置于上模1上面，在模具侧面设卡固件53，其是C形卡固钩，卡固钩的上下两端卡箍在下垫板下底面和上压板上表面上；上压板上对应上模上的浇口通孔和排气通孔处设孔，以使得浇口通孔和排气通孔露出。 

所述下垫板51和上压板52优选铁板。 

D.浇铸： 

将铁水通过外模的上模的浇口通孔浇注进模内； 

E.冷却拆模得到铸件。 

冷却最好为自然冷却。 

所述排气通道可以这样设置： 

本模具上的排气通孔也可以设置在上模的对应单缸柴油机机体的凸轮轴孔的位置上，或者，设置对应单缸柴油机机体的主轴孔设有所述浇口通孔的旁边 的位置上，在上芯上的相应处设置排气通孔且构成相应的密封结构。 

本发明提供的工艺和模具制出的单缸柴油机机体的毛坯7如图8所示，其过渡浇道形成一铁棒71。其与图2、3所示用现有技术的工艺和模具铸造出铸件上的横向铁棒08和竖向浇口铁块08a相比较，小得多，消耗的铁水大大减少。 

本发明提供的模具的成本，以生产1110型机体毛坯为例，核算本发明提供的铸造工艺和使用的模具加工机体与旧工艺的成本和利润，使用上述工艺和用上述模具，加工单缸柴油机机体，比起现有旧工艺，一吨铁水从只能浇注16个铸件增加到可以浇注20个铸件，使用本发明的浇铸工艺和模具生产的铸件上没有了现有铸件上的横向铁棒，定位精度高、铸件精度提高，每只铸件毛坯的重量可以从57千克降低到48千克。综合核算，采用本发明提供的新工艺，使用新结构的模具，每吨铁增加附加值546.3元。具体数据和测算过程见表1所示。因此，使用本铸造工艺和模具，可以将现有旧工艺中落后但成本较低的外模，换成用现有技术中早就有的技术和材料，制成的性能、强度优越，但成本较高的树脂砂外模，然而，总的制造成本却下降了，核算起来，使用新工艺和新模具，可以有很大的利润空间。这样，就可以使得本领域生产单缸柴油机机体的企业都摒弃落后、污染、高能耗、低质量、低效率的现有工艺，为节能、低耗地生产低附加值的单缸柴油机机体开辟出新的道路。 

如图9至图13所示，为一汽车多缸发动机的机体铸造中使用的外模以及所匹配的锁固夹紧装置的结构，所述外模为水平分型结构，包括上模200和下模300，上模200扣合在下模300上，在上下模之间形成的空间，在该空间内科设有相应的内芯，在外模和内芯之间的空间构成浇注空间； 

在上模的对应发动机的油底面上的中间部位上设置浇口通孔201，在浇口通孔上设置浇口杯202在油底面浇口通孔的旁边设置排气通孔203： 

所述上下模通过其间设置的止口203和301配合定位，并通过设置在所述外模外面的锁固夹紧装置400夹紧锁固，所述锁固夹紧装置使得所述上模和下模固定在一起。锁固夹紧装置包括下垫板401、上压板402和卡固件403，所述下垫板垫在所述下模下面，所述上压板置于所述上模上面，在模具侧面设卡固件，其两端卡固于所述上压板和下垫板上；上压板402上对应上模上的浇口通孔201和排气通孔203处分别设孔402a和402b，以使得浇口通孔和排气通孔露出。 

a.制作多缸发动机机体的外模，其原料与前述单缸柴油发动机一样，也是包括砂子和树脂，另外，还包括固化剂“三乙胺”； 

b.制作外模的方法：首先将所述砂子和树脂进行混合，然后，将混合物放入制作外模中的上模和下模砂型模具中，在常温中加压成型，再喷施“三乙胺”使其固化成型，制成所述上模和下模； 

a.制作外模的原料：与现有技术中制作内模的原料相同，包括砂子和树脂，另外，还包括固化剂“三乙胺”；在具体的实施方案中以酚醛树脂砂为例，在砂子中加入酚醛树脂混合制成树脂砂，在用树脂砂在冷压成型机中成型砂型时通过喷固化剂三乙胺使得外模砂型的上模和下模固化成型。一般酚醛树脂在砂子中的加入比例为1.0-3.0％，一个上模和下模喷三乙胺的量为砂子重量的0.10-0.30％。 

酚醛树脂在砂子中的加入比例优选为1.5％，一个上模和下模喷三乙胺的优选量为0.18％。 

b.制作外模的方法：首先将砂子和树脂进行混合，然后，将混合物放入外模上模和下模砂型模具中，再喷入三乙胺使其固化，制成上模和下模； 

在具体的实施方案中，在砂子中加入酚醛树脂混合制成树脂砂，在用树脂砂在冷压成型机中成型砂型时通过喷固化剂三乙胺使得外模砂型的上模和下模固化成型。 

在本实施例中，过渡浇道也是如前述单缸柴油机机体一样地设置在模具内部，在铸出的铸件500(见图14)中，过渡浇道铸铁501比较少，能够减少铸件对铁水的消耗量，减少了能耗和机加工量。 

本外模的材料和制作方法与前述单缸柴油机机体基本相同。 

本发明工艺可在铸造行业中大力推广使用。凡是外模制作采用粘土砂加入在上箱和下箱两个砂箱内、水平分型为两片的传统造型工艺，都可以采用本发明新工艺。 

本发明提供的外模还可以用于同样是可以水平分型外模的各种铸件浇注的变速箱、飞轮壳、电机壳、减速器壳以及各种汽缸的缸盖的铸造。前述各种产品制作的外模，其中原料都是使用砂子和树脂，固化剂也可以都是用三乙胺。砂子和树脂的比例可以根据产品的铸造原料的特性调整， 

在制造前述各种机壳的模具中的外模，采用树脂加砂子，并使用固化剂，通过常温下的冷压成型，取消了常规机壳生产中外模外面使用箱体，同样可以降低成本、简化工艺。而外模中没有水分，可以保证铸件的质量。 

Claims (23)

1.一种单缸柴油机机体节能低碳铸造工艺，包括制作外模、制作内芯、合模、浇铸和冷却拆模步骤，所述外模和内芯组合起来构成与单缸柴油机机体形状对应的连通的机体浇注空间浇道，其中的：

在制作外模步骤中：

a.制作外模的原料：包括砂子和树脂，另外，还包括固化剂三乙胺；

b.制作外模的方法：首先将所述砂子和树脂进行混合，然后，将混合物放入制作外模中的上模和下模砂型模具中，在常温中加压成型，再喷施三乙胺使其固化成型，制成所述上模和下模；

c.模具上的浇道和排气口设置：

模具上的浇道：

在所述模具上对应单缸柴油机机体的中间主轴孔的相应位置上设置浇注孔，在所述模具中设置过渡浇道，所述过渡浇道连通所述浇注孔和形成单缸柴油机机体的浇注空间，所述浇注孔和过渡浇道形成所述模具上的浇道；

排气口设置：

在所述模具上对应单缸柴油机机体的除了主轴孔之外的开孔的相对位置或各个开孔相对位置的旁边的位置上设置排气口；在所述模具上设置排气通道与所述排气口连通；

在所述合模步骤中：

将所述内芯中的下芯置于所述下模中，所述内芯中的上芯扣合在所述下芯上，所述上模扣合在所述下模上，所述上下模通过其间设置的止口配合定位，并通过设置在模具外面的锁固夹紧装置夹紧锁固。

2.根据权利要求1所述的单缸柴油机机体节能低碳铸造工艺，其特征在于：所述过渡浇道这样设置：

在所述外模的该上模对应单缸柴油机机体的中间主轴孔的位置上设浇注孔，并在该浇注孔的通孔的内侧孔口设置过渡浇道与上模内侧面上机体浇注空间相连通；

在所述外模的下模上，与上模的浇注孔上下对正的位置的下模内表面上，设有汇聚凹坑，且在所述凹坑外侧壁上向外开设过渡浇道，与下模内侧面上机体浇注空间相连通；在所述内芯的所述上芯上，与所述外模的所述上模上开设的所述浇注孔上下对正的位置开设通孔，在该通孔的朝下的孔口设止口结构；在所述内芯的下芯上，与上芯上开设的通孔上下对正的位置开设通孔，在该通孔的朝上的孔口设有止口结构；由所述上模上的所述浇注孔、所述上芯和所述下芯上的所述通孔以及所述下模上的所述凹坑构成竖直的所述过渡浇道，使得所述上模与所述上芯之间和所述下模与所述下芯之间的竖直的所述过渡浇道将机体的浇注空间连通起来。

3.根据权利要求1或2所述的单缸柴油机机体节能低碳铸造工艺，其特征在于：所述排气口这样设置：

在所述模具上对应单缸柴油机机体的至少一个平衡孔的相应位置上设置排气口；或者，

在所述模具上对应单缸柴油机机体的凸轮轴孔的相应位置上设置排气口；或者，

在所述模具上对应单缸柴油机机体的主轴孔设有所述浇注孔的旁边的位置上设有排气口。

4.根据权利要求1或2所述的单缸柴油机机体节能低碳铸造工艺，其特征在于：在所述合模步骤中，所述内芯中的上芯和下芯通过其间设置的止口配合定位；和/或，

所述外模制作中，在常温中加压成型是在冷型机中进行的。

5.根据权利要求1或2所述的单缸柴油机机体节能低碳铸造工艺，其特征在于：所述排气通道这样设置：在所述上模上设置排气通孔，在所述内芯的所述上芯上与所述上模的所述排气通孔对应的位置开设排气连通孔，且该排气连通孔的上端孔口与所述上模上的排气通孔的孔口之间构成密封结构。

6.根据权利要求2所述的单缸柴油机机体节能低碳铸造工艺，其特征在于：所述上模上的所述浇注孔的下端面与所述上芯上相对应的所述通孔的上端面贴合；所述下模上的所述凹坑的上端面与所述下芯上相对应的所述通孔的下端面贴合。

7.一种单缸柴油机机体铸造模具，包括外模、内芯和锁固夹紧装置，所述外模包括上模和下模，所述内芯包括上芯和下芯，所述上模扣合在所述下模上，在上下模之间形成的空间中，所述下芯置于所述下模中，所述上芯扣合在所述下芯上；

所述外模和内芯构成与单缸柴油机机体形状对应的连通的机体浇注空间，其特征在于：还构成这样的浇注孔和过渡浇道：在所述模具上对应单缸柴油机机体的中间主轴孔的相应位置上设置所述浇注孔，在所述模具中设置所述过渡浇道，其连通所述浇注孔和所述浇注空间，所述浇注孔和过渡浇道形成模具上的浇道；在所述模具上对应单缸柴油机机体的除了主轴孔之外的开孔的相对位置或各个开孔相对位置的旁边的位置上设置排气口；在所述模具上设置排气通道与所述排气口连通；

所述锁固夹紧装置使得所述上模和下模固定在一起。

8.根据权利要求7所述的单缸柴油机机体铸造模具，其特征在于：

在所述外模的该上模对应单缸柴油机机体的中间主轴孔的位置上设所述浇注孔，并在该浇注孔的通孔的内侧孔口设置所述过渡浇道与上模内侧面上所述浇注空间相连通；

在所述外模的所述下模上，与所述上模的所述浇注孔上下对正的位置的所述下模内表面上，设有汇聚凹坑，且在所述汇聚凹坑外侧壁上向外开设所述过渡浇道，与所述下模内侧面上机体浇注空间相连通；

在所述内芯的所述上芯上，与所述外模的所述上模上开设的所述浇注孔上下对正的位置开设通孔，在该通孔的朝下的孔口设止口结构；

在所述内芯的所述下芯上，与所述上芯上开设的所述通孔上下对正的位置开设通孔，在该通孔的朝上的孔口设有止口结构，与上芯上所述通孔上的所述止口结构构成密封结构；所述下模上的所述汇聚凹坑和所述下芯上的所述通孔之间构成密封结构；

由所述上模上的所述浇注孔、所述上芯和所述下芯上的所述通孔以及所述下模上的所述凹坑构成竖直的所述过渡浇道，使得所述上模与所述上芯之间和所述下模与所述下芯之间的机体浇注空间通过竖直的所述过渡浇道连通起来。

9.根据权利要求8所述的单缸柴油机机体铸造模具，其特征在于：所述上模上的所述浇注孔的下端面与所述上芯上相对应的所述通孔的上端面贴合；所述下模上的所述凹坑的上端面与所述下芯上相对应的所述通孔的下端面贴合，从而构成密封结构。

10.根据权利要求7或8所述的单缸柴油机机体铸造模具，其特征在于：

在所述模具上对应单缸柴油机机体的至少一个平衡孔的相应位置上设置排气口；或，在所述模具上对应单缸柴油机机体的凸轮轴孔的相应位置上设置排气口；或，在所述模具上对应单缸柴油机机体的主轴孔设有所述浇注孔的旁边的位置上设有排气口。

11.根据权利要求7或8所述的单缸柴油机机体铸造模具，其特征在于：在所述上模上设置排气通孔，在所述内芯的所述上芯上，与所述上模的所述排气通孔对应的位置开设排气连通孔，且该排气连通孔的上端孔口与所述上模上的排气通孔的孔口之间构成密封结构。

12.根据权利要求9所述的单缸柴油机机体铸造模具，其特征在于：在所述上模上设置排气通孔，在所述内芯的所述上芯上，与所述上模的所述排气通孔对应的位置开设排气连通孔，且该排气连通孔的上端孔口与所述上模上的排气通孔的孔口之间构成密封结构。

13.根据权利要求7或8所述的单缸柴油机机体铸造模具，其特征在于：在所述外模的上模和下模接触的四周边缘上设有匹配的止口结构；和/或，

在所述内芯的上芯和下芯接触的四周边缘上设有匹配的止口结构。

14.根据权利要求11所述的单缸柴油机机体铸造模具，其特征在于：所述锁固夹紧装置包括下垫板、上压板和卡固件，所述下垫板垫在所述下模下面，所述上压板置于所述上模上面，在模具侧面设所述卡固件，其两端卡固于所述上压板和下垫板上；所述上压板上对应所述上模上的所述浇注孔和排气通孔处设孔，以使得所述浇注孔和所述排气通孔露出。

15.根据权利要求7所述的单缸柴油机机体铸造模具，其特征在于：所述外模和/或内芯由砂子和树脂组合而成的树脂砂制成，其上设三乙胺固化剂使得所述外模和/或所述内芯成型。

16.根据权利要求14所述的单缸柴油机机体铸造模具，其特征在于：该卡固件是C形卡固钩，所述卡固钩的上下两端卡箍在所述下垫板下底面和所述上压板上表面上。

17.根据权利要求14所述的单缸柴油机机体铸造模具，其特征在于：所述下垫板和上压板为铁板。

18.一种水平分型的铸件用铸造外模的节能低碳铸造工艺，其特征在于：所述外模为水平分型结构，包括上模和下模；其中：

a.制作外模的原料：包括砂子和树脂，另外，还包括固化剂三乙胺；

b.制作外模的方法：首先将所述砂子和树脂进行混合，然后，将混合物放入制作外模中的上模和下模砂型模具中，在常温中加压成型，再喷施三乙胺使其固化成型，制成所述上模和下模；

c.在所述上模上设置浇注孔和排气口：

所述浇注孔设置在所述上模的上表面上，所述排气口也设置在所述上模的上表面上；

所述上下模通过其间设置的止口配合定位，并通过设置在所述外模外面的锁固夹紧装置夹紧锁固；所述浇注孔和外模内的浇注空间之间设有过渡浇道，所述过渡浇道这样设置：

在所述外模的该上模的上表面上设所述浇注孔，并在该浇注孔的通孔的内侧孔口设置所述过渡浇道与所述上模内侧面上机体的浇注空间相连通；

在所述外模的下模上，与上模的浇注孔上下对正的位置的下模内表面上，设有汇聚凹坑，且在所述凹坑外侧壁上向外开设所述过渡浇道，与下模内侧面浇注空间相连通。

19.根据权利要求18所述的水平分型的铸件用铸造外模的节能低碳铸造工艺，其特征在于：所述外模制作中，在常温中加压成型是在冷型机中进行的。

20.根据权利要求19所述的水平分型的铸件用铸造外模的节能低碳铸造工艺，其特征在于：所述的水平分型的铸件为多缸发动机机体的外模。

21.一种水平分型的铸件用铸造外模，其特征在于：所述外模为水平分型结构，包括上模和下模，所述上模扣合在所述下模上，在上下模之间形成的空间；

在所述上模上设置浇注孔和排气口：

所述浇注孔设置在所述上模的上表面上，所述排气口也设置在所述上模的上表面上；

所述上下模通过其间设置的止口配合定位，并通过设置在所述外模外面的锁固夹紧装置夹紧锁固，所述锁固夹紧装置使得所述上模和下模固定在一起；

在所述外模的该上模的上表面上设所述浇注孔，并在该浇注孔的通孔的内侧孔口设置过渡浇道与上模内侧面上浇注空间相连通；

在所述外模的所述下模上，与所述上模的所述浇注孔上下对正的位置的所述下模内表面上，设有汇聚凹坑，且在所述凹坑外侧壁上向外开设过渡浇道，与所述下模内侧面上浇注空间相连通。

22.根据权利要求21所述的水平分型的铸件用铸造外模，其特征在于：在所述上模和下模接触的四周边缘上设有匹配的止口结构；和/或，

所述锁固夹紧装置包括下垫板、上压板和卡固件，所述下垫板垫在所述下模下面，所述上压板置于所述上模上面，在模具侧面设卡固件，其两端卡固于所述上压板和下垫板上；上压板上对应上模上的浇注孔和排气通孔处设孔，以使得浇注孔和排气通孔露出。

23.根据权利要求21所述的水平分型的铸件用铸造外模，其特征在于：所述的水平分型的铸件为多缸发动机机体的外模；和/或者，

所述外模由砂子和树脂组合而成的树脂砂制成，其上设三乙胺固化剂使得所述外模成型。

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