CN103495705A - 一种发动机缸体砂芯模具结构及其造型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机缸体砂芯模具结构及其造型工艺。模具结构包括缸筒、轴座和油底壳构成的发动机缸体主芯，轴座由轴座芯和与轴座芯匹配组合的一次芯构成；本发明分拆结构有利于发动机缸体主芯标准化加工造型，将有特殊结构的异形面单独加工，在整体造型加工时更精确，效率更高；本发明造型加工时将有异形面的主芯分为两次制芯，在第二次制芯时，仍能从缸筒中心连线分模，将有异形面的主芯做成一个整体芯。其中，一次芯在合模时是模具部分、取型时是主芯部分。这种方法既保证了主芯的质量，又使主芯的取型方式简单、快捷。

Description

一种发动机缸体砂芯模具结构及其造型工艺

 

技术领域

本发明属于机械设计与制造领域，尤其属于机械铸造技术领域，特别涉及一种发动机缸体砂芯模具结构及其造型工艺。

背景技术

在铸造生产过程中，模具的设计和造型工艺直接影响到生产效率和铸件质量。当铸件的结构复杂时，传统的方法不能满足需要。如曲轴箱体，该铸件对缸筒和轴座的要求很高，而缸筒和轴座在树脂砂造型过程中是由主芯形成的，主芯的砂芯质量是关健。因此，设计模型时通常考虑从缸筒中心连线分模，就可将主芯做成一个整体芯，以保证质量。但不同的曲轴箱体，其主芯结构的复杂程度不同。对复杂的主芯结构来说，因轴座两侧面的平面凹凸不平，形成异形面，若从缸筒中心连线分模则取型有阻碍。针对轴座两侧凹凸不平的异形面，现有的模具是把主芯分成几块，按缸筒数量从轴座中间分拆开，每一个缸筒连带分开的轴座做成单独的缸筒模具。先造出几个单独的缸筒芯，合型时，由几个单独缸筒芯组合成一个主芯。这种组合的主芯存在一些问题，或者因为组合不到位有间隙，造成铸件飞边；或者又因为定位有误差，造成砂芯移位影响铸件尺寸。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种发动机缸体砂芯模具结构及其造型工艺。本发明要解决的问题是提供一种效率更高、铸造质量更好的发动机缸体砂芯模具的分拆结构，本发明还提供上述发动机缸体砂芯模具分拆结构的造型及其应用工艺方法。

本发明发动机缸体砂芯模具结构通过以下技术方案实现：

发动机缸体砂芯模具结构，包括缸筒、轴座和油底壳构成的发动机缸体主芯，其特征在于：所述轴座由轴座芯和与轴座芯匹配组合的一次芯构成。

进一步上述一次芯一侧面是与轴座芯匹配的平面、另一侧面是形成发动机缸体相邻轴座间异形结构的异形面、下部有与模具定位固定的定位凹槽。

进一步上述轴座芯上端与缸筒连接固定、一侧面或两侧面分别与一次芯的平面匹配组合。

本发明可以有多组上述缸筒和轴座并行组合在油底壳上构成多缸发动机缸体主芯。

上述一次芯有用于相互配合固定的定位锥或定位孔。

本发明发动机缸体模具造型工艺通过以下技术方案实现：

本发明发动机缸体模具根据发动机缸体三维结构造型，其特征在于包括以下步骤：

（1）造型分拆

将缸体主芯分拆为：包括平面、异形面和定位凹槽的一次芯，和，包括缸筒、轴座芯和油底壳的二次芯；

将主芯外模分拆为主芯左模、主芯右模和主芯底座，主芯左模与主芯右模以缸筒的中心连线分型，缸筒位置位于模具下部；

（2）第一次制芯

按一次芯结构制作一次芯左模、一次芯右模和一次芯下模，采用热芯盒射芯机控制柜将上述各模合模到位构成一次芯模具；模具升温后将射芯机的覆膜砂通过射嘴射入模具中；砂芯固化后取芯，将取出的一次芯清理飞边待用；

（3）第二次制芯

按二次芯结构制作主芯左模、主芯右模和主芯底座，并将一次芯作为主芯外模合模后的模具部分；

将主芯左模、主芯右模和主芯底座在工作台上合模锁紧；将两个待用的一次芯通过定位锥和定位孔配对定位成一组，将多组配对定位的一次芯放入上述合模模具中，并通过定位凹槽与定位凸台在模具中定位；加入树脂砂紧实，固化后取出由一次芯和二次芯嵌融组成的主芯。

上述第一次制芯步骤中，一次芯模具升温温度控制在260～300℃，射芯压力控制在0.3～0.6MPa，射芯后砂芯固化时间为90～120秒。

本发明利用覆膜砂高强度的优点，分两次进行发动机缸体主芯造型，先造一次芯，第二次造主芯，造主芯合模时，高强度的一次芯作为模具活块放入模具中固定，因为在主芯模具里面有定位凸台与一次芯的定位凹槽相配，再用树脂砂填入模具剩余空间，形成包括一次芯的主芯。由于一次芯和二次芯的接触部位是相嵌融合的，取型后就形成了尺寸稳定、表面光洁、完整的整体主芯。

本发明有益性：本发明打破了传统的造型方法，将发动机缸体主芯结构的缸筒、轴座和油底壳分拆，特别将轴座分拆由轴座芯和与轴座芯匹配组合的一次芯构成。并且一次芯一侧面是与轴座芯匹配的平面、另一侧面是形成发动机缸体相邻轴座间异形结构的异形面、下部有与模具定位固定的定位凹槽。该分拆结构有利于发动机缸体主芯标准化加工造型，将有特殊结构的异形面单独加工，在整体造型加工时更精确，效率更高。

本发明造型加工时将有异形面的主芯分为两次制芯，在第二次制芯时，仍能从缸筒中心连线分模，将有异形面的主芯做成一个整体芯。其中，一次芯在合模时是模具部分、取型时是主芯部分。这种方法既保证了主芯的质量，又使主芯的取型方式简单、快捷。

附图说明

图1是本发明发动机缸体砂芯四缸模具分拆结构示意图；

图2是本发明发动机缸体砂芯四缸模具的二次芯结构示意图；

图3是本发明发动机缸体砂芯一次芯一种结构示意图；

图4是本发明发动机缸体砂芯一次芯另一种结构示意图；

图5是本发明发动机缸体砂芯一次芯模具合型结构示意图；

图6是本发明发动机缸体砂芯一次芯模具内部结构示意图；

图7是本发明发动机缸体砂芯一次芯三组组合结构示意图；

图8是本发明主芯轴座横截面结构及分模位置示意图；

图9是本发明主芯外模模具结构示意图；

图10是本发明主芯外模模具放入一次芯后的结构示意图；

图11是本发明主芯外模模具放入一次芯的分拆结构局部示意图；

图12是现有发动机曲轴箱体单缸筒芯结构示意图；

图13是现有发动机曲轴箱体缸筒芯的分模位置示意图。

图中，01是缸筒，02是轴座，03是轴座芯，04是一次芯，05是一次芯台阶面，06是一次芯异形面，07是定位凹槽，08是定位锥，09是定位孔，10是油底壳，11是二次芯，12是凸棱，13是定位凸台，14是主芯左模，15是主芯右模，16是主芯底座，17是一次芯左模，18是一次芯右模，19是一次芯下模，20是一次芯射嘴，A是主芯左型，B是主芯右型。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。

本发明提供的是一种发动机缸体砂芯模具分拆结构及其利用该分拆结构进行造型的工艺。在发动机缸体铸造加工中，不同的曲轴箱体，其主芯结构的复杂程度不同，对复杂的主芯结构来说，因轴座两侧面的平面凹凸不平，形成异形面，通常为了简化模具，提高生产效率和产品质量，采用分拆结构。

结合图1至图11，如图所示，本发明发动机缸体砂芯模具结构，包括缸筒01、轴座02和油底壳10构成的发动机缸体主芯，其中轴座02由轴座芯03和与轴座芯03匹配组合的一次芯04构成。即本发明采用将轴座02对称分拆的结构，将无异形结构的轴座芯03标准化制作，实际制作时采用两次嵌融铸造方法。

分拆的一次芯04一侧面是与轴座芯03匹配的平面05、另一侧面是形成发动机缸体相邻轴座02间异形结构的异形面06、下部有与模具定位固定的定位凹槽07。异形面06结构根据曲轴箱体结构造型，平面05是与轴座芯03匹配的统一平面。

分拆的轴座芯03上端与缸筒01连接固定、一侧面或两侧面分别与一次芯04的平面05匹配组合。

通常可以有多组所述缸筒01和轴座02并行组合在油底壳10上构成多缸发动机缸体主芯。本例是四组缸筒01和轴座02并行组合在油底壳10上构成四缸发动机缸体主芯。

分拆的一次芯04在进行二次铸造时，采用两两相对组合，组合时通过一次芯04相互配合固定的定位锥08或定位孔09定位固定。

利用上述发动机缸体砂芯模具结构进行发动机缸体模具造型时，通常包括以下步骤：

（1）造型分拆

将缸体主芯分拆为一次芯04和二次芯11结构：一次芯04包括平面05、异形面06和定位凹槽07，二次芯11包括缸筒01、轴座芯03和油底壳10；

将主芯外模分拆为主芯左模14、主芯右模15和主芯底座16，主芯左模14与主芯右模15以缸筒01的中心连线分型，缸筒01位置位于模具下部；

（2）第一次制芯

按一次芯04结构制作一次芯左模17、一次芯右模18和一次芯下模19并采用热芯盒射芯机控制柜将上述各模合模到位构成一次芯04模具；模具升温后将射芯机的覆膜砂通过射嘴20射入模具中；砂芯固化后取芯，将取出的一次芯04清理飞边待用；

（3）第二次制芯

按二次芯11结构制作主芯左模14、主芯右模15和主芯底座16，并将一次芯04作为主芯外模合模后的模具部分；

将主芯左模14、主芯右模15和主芯底座16在工作台上合模锁紧；将两个待用的一次芯04通过定位锥08和定位孔09配对定位成一组，将多组配对定位的一次芯04放入主芯模具中，并通过定位凹槽07与定位凸台13在模具中定位；加入树脂砂紧实，固化后取出由一次芯04和二次芯11嵌融组成的主芯。本例是三组一次芯04组合后通过定位凹槽07与定位凸台13在模具中定位过程四缸发动机缸体主芯。

在第一次制芯步骤中，一次芯04模具升温温度控制在260～300℃，射芯压力控制在0.3～0.6MPa，射芯后砂芯固化时间为90～120秒。

如图1所示，以四缸发动机缸体主芯为例，主芯包括缸筒01、轴座02和油底壳10，轴座02两侧面有结构复杂的异形结构，异形结构根据曲轴箱体结构设计造型决定；本发明采用将轴座分拆由轴座芯03和与轴座芯03匹配组合的一次芯04构成。本例中四缸发动机缸体主芯中部两轴座02采用两侧面均分拆一次芯04结构，两端两轴座02采用一内侧面分拆一次芯04结构。

如图2所示，图中是分拆去掉一次芯04后的二次芯11结构，二次芯11包括位于图中上部的缸筒01，与缸筒01连接的轴座芯03和下部的油底壳10，图中可以见分拆一次芯04后轴座芯03侧面的台阶平面。

图3和图4是分拆的一次芯04的结构示意图，一次芯04包括与图2中轴座芯03台阶平面匹配的平面05、另一侧面是形成发动机缸体相邻轴座02间异形结构的异形面06、下部有与模具定位固定的定位凹槽07。异形面06结构根据曲轴箱体结构造型。通常一次芯04设计为左右配合结构用于与轴座芯03两侧面配合。本例中一次芯04相互配合固定的定位锥08或定位孔09分别同时设计在一侧的一次芯04结构上，在实际设计时，还可以在一侧一次芯04上同时设计定位锥08和定位孔09结构，以与另一侧一次芯04同时设计的定位锥08和定位孔09结构配合固定。

图5是本发明发动机缸体砂芯一次芯模具合型结构示意图；图6是本发明发动机缸体砂芯一次芯模具内部结构示意图；图中，17是一次芯左模，18是一次芯右模，19是一次芯下模，20是一次芯射嘴，图6表示了没有合模一次芯左模17时的状态，如图所示，通常可一次铸造左右配合结构两个一次芯04。铸造时，按一次芯04结构造型的一次芯左模17、一次芯右模18和一次芯下模19采用热芯盒射芯机控制柜合模到位构成一次芯04模具；模具升温后将射芯机的覆膜砂通过射嘴20射入模具中；砂芯固化后取芯，将取出的一次芯04清理飞边待用；本例一次芯04模具升温温度控制在260～300℃，射芯压力控制在0.3～0.6MPa，射芯后砂芯固化时间为90～120秒。

图7本发明发动机缸体砂芯一次芯三组组合结构示意图，如图所示，每两个一次芯04通过定位锥08与定位孔09组合，图中组合构成了三组组合结构，每组结构中均包括了与图2中轴座芯03台阶平面匹配的平面05、形成发动机缸体相邻轴座02间异形结构的异形面06，相对的两异形面06形成异形面缝隙，下部有与模具定位固定的定位凹槽07。

图8是本发明主芯轴座横截面结构及分模位置示意图；如图所示，主芯外模以缸筒01的中心连线分型为主芯左型A和主芯右型B；主芯分拆为一次芯03和包括轴座芯03的二次芯11。

图9是本发明主芯外模模具结构示意图；图10是本发明主芯外模模具放入一次芯后的结构示意图；图11是本发明主芯外模模具放入一次芯的分拆结构局部示意图。如图所示，按二次芯11结构制作主芯左模14、主芯右模15和主芯底座16，并将一次芯04作为主芯外模合模后的模具部分、取型时是主芯的结构部分；图9中包括主芯左模14、主芯右模15和主芯底座16，主芯左模14与主芯右模15以缸筒01的中心连线分型，缸筒01位置位于模具下部，图中可见与定位凹槽07定位一次芯04的定位凸台13，定位凸台13下部还延续设置有与图7中异形面缝隙配合封闭和定位的凸棱12。

二次制芯时，将主芯左模14、主芯右模15和主芯底座16在工作台上合模锁紧构成模具；将两个待用的一次芯04通过定位锥08和定位孔09配对定位成一组，将多组配对定位的一次芯04放入主芯模具中，并通过定位凹槽07与定位凸台13在模具中定位；加入树脂砂紧实，固化后取出由一次芯04和二次芯11嵌融组成的主芯。本例是三组一次芯04组合后通过定位凹槽07与定位凸台13在模具中定位过程四缸发动机缸体主芯。

图12和图13，是现有发动机曲轴箱体缸筒芯结构。它是把1个主芯按缸筒数量分拆成4个单独的缸筒芯，每个缸筒芯都包含有1个缸筒01、1个轴座02和切开的油底壳10。每个缸筒芯的模具都改为从垂直方向分模，便于异形面的取型，分别由4付模具先造出4个单独的缸筒芯；合型时，由4个缸筒芯组合在一起，拼成一个主芯。这4个缸筒芯组合后，在油底壳有3处组合面易产生错移和间隙，且主芯这种拼成的4个缸筒相互位置也不精确，这就造成了铸件飞边清理难和铸件尺寸不合格。

Claims (7)

1.一种发动机缸体砂芯模具结构，包括缸筒（01）、轴座（02）和油底壳（10）构成的发动机缸体主芯，其特征在于：所述轴座（02）由轴座芯（03）和与轴座芯（03）匹配组合的一次芯（04）构成。

2.根据权利要求1所述的发动机缸体砂芯模具结构，其特征在于：所述一次芯（04）一侧面是与轴座芯（03）匹配的平面（05）、另一侧面是形成发动机缸体相邻轴座（02）间异形结构的异形面（06）、下部有与模具定位固定的定位凹槽（07）。

3.根据权利要求2所述的发动机缸体砂芯模具结构，其特征在于：所述轴座芯（03）上端与缸筒（01）连接固定、一侧面或两侧面分别与一次芯（04）的平面（05）匹配组合。

4.根据权利要求1或2或3所述的发动机缸体砂芯模具结构，其特征在于：有多组所述缸筒（01）和轴座（02）并行组合在油底壳（10）上构成多缸发动机缸体主芯。

5.根据权利要求4所述的发动机缸体砂芯模具结构，其特征在于：所述一次芯（04）有用于相互配合固定的定位锥（08）或定位孔（09）。

6.一种发动机缸体模具造型工艺，根据发动机缸体三维结构造型，其特征在于包括以下工艺步骤：

（1）造型分拆

将缸体主芯分拆为：包括平面（05）、异形面（06）和定位凹槽（07）的一次芯（04），和，包括缸筒（01）、轴座芯（03）和油底壳（10）的二次芯（11）；

将主芯外模分拆为主芯左模（14）、主芯右模（15）和主芯底座（16），主芯左模（14）与主芯右模（15）以缸筒（01）的中心连线分型，缸筒（01）位置位于模具下部；

（2）第一次制芯

按一次芯（04）结构制作一次芯左模（17）、一次芯右模（18）和一次芯下模（19）；采用热芯盒射芯机控制柜将上述各模合模到位构成一次芯（04）模具；模具升温后将射芯机的覆膜砂通过射嘴（20）射入模具中；砂芯固化后取芯，将取出的一次芯（04）清理飞边待用；

（3）第二次制芯

按二次芯（11）结构制作主芯左模（14）、主芯右模（15）和主芯底座（16），并将一次芯（04）作为主芯外模合模后的模具部分；

将主芯左模（14）、主芯右模（15）和主芯底座（16）在工作台上合模锁紧，将两个待用的一次芯（04）通过定位锥（08）和定位孔（09）配对定位成一组，将多组配对定位的一次芯（04）放入上述合模模具中，并通过定位凹槽（07）与定位凸台（13）在模具中定位；加入树脂砂紧实，固化后取出由一次芯（04）和二次芯（11）嵌融组成的主芯。

7.根据权利要求5所述的发动机缸体模具造型工艺，其特征是：所述第一次制芯步骤中，一次芯（04）模具升温温度控制在260～300℃，射芯压力控制在0.3～0.6MPa，射芯后砂芯固化时间为90～120秒。

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