CN103501937A - 铸造模具组 - Google Patents

Abstract

模具组构造成具有上型箱、下型箱、中型箱和型芯。在所述模具组在熔融金属被供给之前闭合的情况下，位于所述型芯的铸件形状形成部上方的第一模具（上型箱）和所述铸件形状形成部之间的第一间隔小于所述型芯的型芯座的上表面和与所述上表面对向的第二模具（中型箱）之间的第二间隔。

Description

铸造模具组

技术领域

本发明涉及一种包括型芯的铸造模具组。

背景技术

当铸造形状复杂的铸件、特别是具有内部空间的铸件（模铸/压铸件）时，除限定出铸件的外形（外观廓形）的模具以外，还使用限定出铸件内部的空间的模具。限定出铸件的外形的模具通常包括下型箱、上型箱和中型箱。一些模具组仅用下型箱和上型箱限定出型腔的形状，而一些模具组用上型箱、下型箱和多个中型箱限定出型腔。在本文中，组装模具组以限定出型腔的封闭空间称为“使模具闭合”。模具“组”在本文中指限定出型腔所需的一组模具并且包括后文描述的“型芯”。此外，本文中记载的术语“铸件”是用模具铸造出的产品的总称并且包括不仅由铸铁而且由诸如铝的其它金属制成的铸件（铝模铸件）。

限定出铸件的内部空间的模具称为型芯。在本说明书中，型芯的一部分（端部）称为型芯座，并且除型芯座以外的部分称为铸件形状形成部。“型芯座”是铸造技术从业者使用的术语。型芯座是对铸件的形状形成不起作用的型芯端部，并且其上部和下部由别的部分保持。型芯座常常由上型箱和下型箱、或下型箱和中型箱保持。“铸件形状形成部”是型芯的除型芯座以外的部分，即，对铸件的形状形成起作用的部分。换言之，铸件形状形成部的表面与型腔表面对应。

在诸如铝模铸件的铸件制造中，型芯是通过焙烧砂和树脂的混合物而制作的。树脂用作使砂密实的粘合剂。这种砂和树脂的混合物也叫做树脂涂覆砂。

由砂制成的型芯的强度不是很高。因此，当模具组闭合时，如果型芯被牢牢地卡在别的模具中，则可能影响型芯的形状。因而，通常在模具组闭合的状态下在型芯和别的模具之间设置有具有预定间隔的空隙。

由砂制成的型芯在重量上比熔融金属轻，并且因而当熔融金属被倒入型腔内时，型芯因所述具有间隔的空隙而浮动。例如在日本专利申请公报No.5-253663（JP5-253663A）中公开了一种防止型芯浮动的技术。JP5-253663A中公开的技术包括在模具组闭合之后从上方将型芯座压靠在下型箱上的滑杆。

然而，如果从上方挤压型芯，则型芯的上方留有空隙。如果该空隙留在铸件形状形成部和位于型芯的铸件形状形成部上方的模具之间，则熔融金属流入该空隙内，并且可能产生所谓的“毛刺”。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止产生毛刺的铸造模具组。

如上所述，JP5-253663A中公开的技术在于防止型芯的浮动。本说明书中公开的技术通过构思的转换而积极地利用型芯的浮力。通过使型芯浮动，铸件形状形成部上方的空隙被充填。更具体而言，当型芯浮动时，型芯座的上表面的空隙被扩宽，使得铸件形状形成部的上表面与别的模具相接触。通过设计这种模具组，确保了铸件形状形成部的上表面与别的模具相接触。

本发明的第一方面涉及一种包括型芯的铸造模具组。所述模具组被确定成使得，在所述模具组在熔融金属被供给之前闭合的情况下，位于所述型芯的铸件形状形成部上方的第一模具和所述铸件形状形成部之间的第一间隔小于所述型芯的型芯座的上表面和与所述上表面对向的第二模具之间的第二间隔。用语“间隔”是指两个相邻的模具（包括型芯）之间的空隙的间隙宽度（space）。在本说明书中，特别地，间隔是指在竖直方向上的间隙宽度。

所述模具组可包括上型箱、下型箱和中型箱，并且可使用这些模具限定出型腔。所述“第一模具”可为上型箱，并且所述“第二模具”可为中型箱。然而，一些模具组通过堆叠多个型芯而使用，并且因此所述“第一模具”可为上下堆叠的各型芯的上段中的型芯。也就是说，本说明书公开的技术优选地在多个型芯被上下堆叠的情况下防止在型芯之间产生毛刺。

由于在铸件形状形成部上方形成的间隔（第一间隔）小于在型芯座上方形成的间隔（第二间隔），因此当熔融金属流入型腔内并且型芯浮动时，铸件形状形成部的上表面与位于其上方的模具相接触，且空隙消失。因此，铸件形状形成部的上方难以产生毛刺。

在上述铸造模具组中，在所述第一模具中可形成有气体排出口，其中所述气体排出口的一侧开口成面对所述型芯并且所述气体排出口的另一侧开口成通向所述第一模具的外部。在所述模具组在熔融金属被供给之前闭合的情况下，所述第一间隔可形成在所述第一模具的位于所述气体排出口的面对所述型芯的开口周围的区域和面对所述第一模具的该区域的所述型芯之间。设置气体排出口以便将通过熔融金属的热从型芯产生的气体排出到外部。当气体排出口周围的区域被第一间隔围绕时，气体排出口周围的区域在型芯浮动期间被封隔。因此，防止了熔融金属流入气体排出口内。

本发明的第二方面涉及一种铸造模具组。在所述模具组在熔融金属被供给之前闭合的情况下，位于所述型芯的铸件形状形成部上方的第一模具和所述铸件形状形成部之间的空隙的最小间隔小于所述型芯的型芯座的上表面和与所述上表面对向的第二模具之间的空隙的最小间隔。这里，最小间隔对应于面对所述型腔的空隙的间隔。

使用上述模具组制造的铸件在铸造中具有更少的毛刺。对于这种铸件，能简化铸造之后的毛刺去除过程。因此，能以比使用根据相关（现有）技术的模具制造的铸件低的成本制造此类铸件。本说明书公开的技术的一个方面能提供比相关技术铸件更便宜的铸件。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1为根据本发明的第一实施例的模具组的剖视图；

图2为由图1的虚线II圈起的区域的放大视图；

图3为气缸盖的示意性透视图；

图4A至4C为气缸盖的俯视图和剖视图，其中图4A为气缸盖的俯视图，图4B为沿着图4A的线B-B截取的剖视图，并且图4C为沿着图4A的线C-C截取的剖视图；

图5为根据本发明的第二实施例的型芯的示意性透视图；

图6为根据本发明的第二实施例的模具组的剖视图；以及

图7为由图6的虚线VII圈起的区域的放大视图。

具体实施方式

（第一实施例）参照图1和图2描述根据第一实施例的模具组100。模具组100是铸造发动机的气缸盖的一组模具。作为铸造对象的气缸盖的形状将在第二实施例中示例性地进行描述。在本说明书中公开的技术旨在型芯和限定出型腔的形状的模具（诸如上型箱、下型箱和中型箱）之间的关系，且因此铸造对象的形状在第一实施例中不进行描述。

图1为模具组100的剖视图，并且图2为由图1的虚线II圈起的区域的放大视图。模具组100构造成具有上型箱2、下型箱6、一对中型箱4、和型芯8。当上型箱2、下型箱6和一对中型箱4彼此接触时，限定出型腔CV的形状。型腔CV的形状对应于期望铸件的外观的形状。型芯8用于在气缸盖内部产生一空间（诸如用于凸轮箱的空间）。尽管型芯8也限定出型腔CV的一部分，但型芯8形成的是限定出形成在铸件内部的空间的型腔表面，而不是期望铸件的外形（型腔的形状）。

型芯8被分成型芯座8a和铸件形状形成部8b。型芯座8a是在上侧和下侧由下型箱6和中型箱4保持并且对期望铸件的形状形成不起作用的部分。另一方面，铸件形状形成部8b是如上所述形成气缸盖的内部空间的部分。铸件形状形成部8b的表面对应于型腔表面。

型芯8的型芯座8a和铸件形状形成部8b由同样的材料制成。型芯8是通过将砂和树脂的混合物装入模具中并焙烧该混合物而制成的。在铸造期间，树脂通过熔融金属的热而气化。换言之，型芯8在铸造期间产生气体。气体经后述的气体排出口2a排出到外部。

下型箱6设置有多个熔融金属供给开口6a。熔融金属从外部经熔融金属供给开口6a倒入型腔CV内。上型箱2设置有气体排出口2a。气体排出口2a的一个开口通向型芯8的铸件形状形成部8b，另一个开口通往模具的外部。如上所述，在铸造期间从型芯8产生的气体（树脂气化气体）经气体排出口2a排出到外部。

图1和图2两者都示出模具组闭合的状态和各模具在熔融金属供给之前的安置。如图2所示，在型芯8的铸件形状形成部8b的上表面和上型箱2之间形成有空隙G1，在型芯8的型芯座8a的上表面和中型箱4之间也形成有空隙G2。在模具组100中，空隙G1在高度方向上的高度H1（第一间隔）被确定为小于空隙G2在高度方向上的高度H2（第二间隔）。第一间隔H1对应于铸件形状形成部8b的上表面和上型箱2之间的空隙的最窄部位的间隙宽度，第二间隔H2对应于型芯座8a的上表面和中型箱4之间的空隙的最窄部位的间隙宽度。此外，第一间隔H1在形成为面对型腔CV的型芯和别的模具之间的边界中均匀地隔开。

在模具组100闭合之后，熔融金属经熔融金属供给开口6a供给到型腔CV内。型芯8的比重比熔融金属的比重低。因此，当熔融金属被倒入模具内时，型芯8通过其浮力向上移动。此时，由于空隙G1比空隙G2窄，因此型芯8的铸件形状形成部8b的上表面始终与上型箱2接触，并且型芯座8a的上表面不与中型箱4接触。换言之，当熔融金属被倒入模具内时，铸件形状形成部8b的上表面和上型箱2之间的空隙G1完全消失，并且供熔融金属流动的间隙也消失。此外，也就是说，空隙在面对铸件形状形成部8b和上型箱2的型腔CV的边界中消失。因此，防止了在铸件形状形成部8b和上型箱2之间产生毛刺。换言之，防止了在型芯和别的模具之间产生毛刺。型芯座8a的上表面和中型箱4之间的空隙G2通过型芯8的浮动而变窄，但并未消失。因而，在空隙G2中产生毛刺。然而，由于型芯座8a位于期望铸件的外周上，因此能在后续过程中容易地去除该毛刺。此外，铸件形状形成部8b的下表面不与任何模具接触，并且因此不会产生毛刺。

如图2所示，气体排出口2a的开口面对铸件形状形成部8b，并且空隙形成在上型箱的位于气体排出口2a的开口周围的区域和面对上型箱的该区域的铸件形状形成部8b之间，且均匀地隔开间隔H1。也就是说，具有第一间隔的空隙形成为位于气体排出口的面对铸件形状形成部8b的开口周围。因此，当型芯8通过熔融金属浮动时，上型箱2和铸件形状形成部8b在气体排出口2a的开口周围彼此紧密接触。因而，防止了熔融金属进入气体排出口2a。

空隙G1（间隔H1）对应于铸件形状形成部8b的上表面和上型箱2之间的间隙的最窄部分。空隙G2（间隔H2）对应于型芯座8a和中型箱4之间的间隙的最窄部分。因此，能将模具组100的特征描述如下。亦即，铸件形状形成部8b和位于型芯8的铸件形状形成部8b上方的第一模具（上型箱2）之间的间隙的最小间隔H1小于型芯8的型芯座8a的上表面和与型芯8的型芯座8a的上表面对向的第二模具（中型箱4）之间的最小间隔H2。

（第二实施例）参照图3至7描述根据第二实施例的模具组200。图3是使用模具组200制造的气缸盖90的示意性透视图。应注意，图中示出的气缸盖90的形状或模具组200的形状为示意性的并且在此未精确地示出气缸盖等的实际形状的细节。图4A至4C是气缸盖90的俯视图和剖视图。图4A为俯视图，并且图4B为沿着图4A的线B-B截取的剖视图。图4C为沿着图4A的线C-C截取的剖视图。气缸盖90具有在箱状框架91内部形成有盖部92的形状。附图标记93表示火花塞孔，并且94表示气门挺杆孔眼。如图4B和4C所示，火花塞孔93和气门挺杆孔眼94未贯穿气缸盖90；然而，这些孔在铸造之后的后续过程中被加工成通孔。

用于凸轮箱的空间（凸轮箱空间96）形成在框架91的底部和盖部92之间。为了形成凸轮箱空间96，利用下面描述的型芯18。

图5为形成凸轮箱空间96的型芯18的透视图。图6为铸造气缸盖的模具组200的剖视图。图7为由图6的虚线VII圈起的区域的放大视图。这里，图6对应于沿着图4A的线C-C截取的截面。

型芯18包括限定出凸轮箱空间96的铸件形状形成部18b、用于利用别的模具保持型芯18的型芯座18a、以及在型芯座18a和铸件形状形成部18b之间连接的连接部18d。在气缸盖的框架91中在铸造之后立即形成供连接部18d穿过的孔；然而，该孔作为气缸盖90的功能并非必要部分，而仅仅是保持型芯18的必要部分，并且因此该孔在铸造之后被堵塞。图4C中用附图标记98示出的部分是由连接部18d形成的孔。附图标记18e表示形成在框架91的底部和盖部92之间连接的柱部的空间（通孔）。熔融金属流入通孔内以形成柱部并且因此框架91和盖部92一体地形成为铸件。

型芯18的两端上的型芯座18a的每个侧面（倾斜侧面18c）倾斜于竖直方向。倾斜侧面18c在后文详细描述。

如图6所示，模具组200构造成具有下型箱12、上型箱16、一对中型箱14、和型芯18。如第一实施例中的情形那样，上型箱12、下型箱16和中型箱14限定出型腔CV的形状（作为期望铸件的气缸盖90的外观的形状）。上型箱12设置有多个气体排出口12a，并且下型箱16设置有多个熔融金属供给开口16a。

如图7所示，同样在模具组200中，在型芯18的铸件形状形成部18b的上表面和上型箱12之间形成有空隙G1，并且在型芯18的型芯座18a的上表面和中型箱14之间形成有空隙G2。包括型芯18的各个模具形成为使得空隙G1在高度方向上的高度H1（第一间隔）小于空隙G2在高度方向上的高度H2（第二间隔）。第一间隔H1对应于铸件形状形成部18b的上表面和上型箱12之间的空隙的最窄部位的间隙宽度，并且第二间隔H2对应于型芯座18a的上表面和中型箱14之间的空隙的最窄部位的间隙宽度。在位于气体排出口12a的面对型芯的开口周围的部分中，空隙G1的高度均匀地隔开第一间隔H1。第二实施例的模具组200实现了与第一实施例的模具组100相同的效果。如第一实施例中的情形那样，铸件形状形成部18b的下部不与任何其它模具相接触。

模具200所具有的特征在于型芯18的型芯座18a的倾斜侧面18c和中型箱14的面对倾斜侧面18c的对向面14c。型芯座18a的倾斜侧面18c从下部向上倾斜以便接近型芯18的中心。换言之，倾斜侧面18c的下部向型芯座18a的外侧突出并朝着型芯18的中心向上倾斜。此外，中型箱14中与型芯座18a的倾斜侧面18c对向的表面（对向面14c）与型芯座18a的倾斜侧面18c平行地倾斜。尽管图中未示出，但位于相对一侧的型芯座和中型箱也具有类似的倾斜面。当熔融金属被倒入型腔CV内并且型芯18开始浮动时，倾斜侧面18c与对向面14c相接触。当型芯18进一步浮动时，型芯在图6的水平方向上的位置能利用中型箱14的对向面14c引导并精确地定位在指定位置。除模具组100的优点外，模具组200具有另一优点，即，当熔融金属被倒入模具组200内时，能使型芯18精确地定位。

使用模具组200制造的气缸盖90在铸件中具有更少的毛刺。也就是说，能简化铸造之后的毛刺去除过程。因此，能以比使用根据相关技术的模具制造的铸件低的成本来制造铸件。能以更低成本来制造铸件这一点也是根据本发明实施例的模具组的一个优点。

尽管已参照本发明的示例性实施例详细描述了本发明，但应理解，这些示例仅仅是说明性的并且本发明的权利要求并不限于这些示例。在本发明的权利要求中公开的技术意图涵盖上述示例性实施例的各种修改和变化。此外，在本说明书和附图中公开的技术要素单独或以各种组合和构型发挥技术实用性，并且这些技术要素并不限于在提交本申请时在权利要求中公开的组合和构型。在本说明书和附图中说明的技术能同时达到多个目的，并且其一个目的本身的实现具有技术实用性。

Claims (6)

1.一种铸造模具组，所述模具组包括型芯，其中

在所述模具组在熔融金属被供给之前闭合的情况下，位于所述型芯的铸件形状形成部上方的第一模具和所述铸件形状形成部之间的第一间隔小于所述型芯的型芯座的上表面和与所述型芯座的上表面对向的第二模具之间的第二间隔。

2.根据权利要求1所述的铸造模具组，其中

上型箱、下型箱和中型箱限定出型腔，所述第一模具为所述上型箱，并且所述第二模具为所述中型箱。

3.根据权利要求1或2所述的铸造模具组，其中

在所述第一模具中形成有气体排出口，其中所述气体排出口的一侧开口成面对所述型芯并且所述气体排出口的另一侧开口成通向所述第一模具的外部，

在所述模具组在熔融金属被供给之前闭合的情况下，所述第一间隔设置在所述第一模具的位于所述气体排出口的面对所述型芯的开口周围的区域和面对所述第一模具的该区域的所述型芯之间。

4.一种铸造模具组，包括：

型芯，所述型芯包括用于形成由所述铸造模具组形成的铸件的形状的铸件形状形成部和对形成所述铸件的形状不起作用的型芯座；

第一模具，所述第一模具位于所述型芯的所述铸件形状形成部的上方；和

第二模具，所述第二模具与所述型芯的所述型芯座的上表面对向；

其中

在所述模具组在熔融金属被供给之前闭合的情况下，所述铸件形状形成部和所述第一模具之间的最小间隔小于所述型芯座的上表面和与所述型芯座的上表面对向的所述第二模具之间的最小间隔。

5.一种铸造模具组，包括：

型芯，所述型芯包括：用于形成由所述铸造模具组形成的铸件的形状的铸件形状形成部；和对形成所述铸件的形状不起作用的型芯座；

第一模具，所述第一模具位于所述型芯的所述铸件形状形成部的上方，使得在所述模具组在熔融金属被供给之前闭合的情况下，在所述型芯的所述铸件形状形成部和所述第一模具之间设置有第一间隔；和

第二模具，所述第二模具位于所述型芯的所述型芯座的上方，使得在所述模具组在熔融金属被供给之前闭合的情况下，在所述型芯的所述型芯座的上表面和所述第二模具之间设置有大于所述第一间隔的第二间隔。

6.一种利用根据权利要求1至5中任一项所述的模具组制造的铸件。

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