CN106890978B - 混合动力发动机缸盖一模两件低压铸造模具及其铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力发动机缸盖一模两件低压铸造模具及其铸造方法，包括外部浇铸装置和模具部分，模具部分位于外部浇铸装置上面，外部浇铸装置包括外浇道、升液管、升液盆、浇口，升液管上部设置升液盆，升液盆上部两侧各设置两个浇口，浇口上部均设置外浇道，模具部分包括顶模、底模、端模、侧模和中模，模具部分的上下侧分别设置顶模、底模，前后侧各设置一侧模，左右侧各设置一端模，中模设置在顶模和底模之间，中模分上中模和下中模，下中模安装在底模顶面中央，上中模安装在顶模底面中央，中模的左右两侧各设置一缸盖浇铸部位，底模安装在升液盆上部，底模上设置供浇口和外浇道穿过的孔，外浇道与缸盖浇铸部位相连通。

Description

混合动力发动机缸盖一模两件低压铸造模具及其铸造方法

技术领域

本发明涉及一种发动机缸盖铸造领域，特别涉及一种混合动力发动机缸盖一模两件低压铸造模具及其铸造方法。

背景技术

目前，随着国内汽车工业迅猛发展，汽车轻量化、低排放要求的提出和发动机核心零部件缸体、缸盖等不断向着轻量化、薄壁化、集成化和复杂化方向发展，特别是随着排气集成发动机缸盖的设计和出现，重力铸造工艺已经很难满足缸盖产品设计和铸造工艺的要求。

低压铸造具有尺寸精度高、金属利用率高、充型平稳、铸件组织致密、力学性能好等优点，已经成为国内汽车铸造行业，特别是发动机缸盖、缸体等薄壁复杂铸件的重要生产工艺，但现有的缸盖低压铸造工艺周期长，成本高，限制了其发展，所以开发新的铸造工艺已成为必然。

由于缸盖结构的薄壁、复杂特殊性和工作环境的高温、高压恶劣性，使得缸盖对表面质量和各项性能的要求较高，这也大大增加了铸造和生产的难度。普通的缸盖低压铸造因为缸盖尺寸较大、六个面和内部的复杂程度较高，同时受到低压铸造设备、模具尺寸的局限，只能采用一模一件五开模的铸造方式，一次浇铸只能获得一个缸盖铸件，并且单个缸盖铸造周期长、生产效率低、成本高。

发明内容

本发明针对上述现有技术中的不足，一个目的是提供一种能一次浇铸获得两个混合动力发动机缸盖铸件、缩短铸造周期、提高生产效率、降低生产成本的低压铸造模具。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

该发动机缸盖一模两件低压铸造模具，包括外部浇铸装置和模具部分，模具部分位于外部浇铸装置上面，外部浇铸装置包括四个外浇道、一个升液管、一个升液盆、四个浇口，升液管上部设置升液盆，升液盆上部左右两侧各设置两个浇口，每个浇口上部均设置一个外浇道，且升液管、升液盆、浇口、外浇道是相连通的，模具部分包括一个顶模、一个底模、两个端模、两个侧模和一个中模，模具部分的上、下侧分别设置顶模、底模，模具部分的前、后侧各设置一个侧模，模具部分的左、右侧各设置一个端模，即顶模、底模、两个端模和两个侧模安装后能拼合成一箱体结构，中模设置在顶模和底模之间，中模分为上中模和下中模上下两部分，上中模和下中模连接，下中模安装设置在底模顶面中央，上中模安装设置在顶模底面中央，中模的左右两侧各设置一缸盖浇铸部位，底模安装在升液盆上部，底模上设置供浇口和外浇道穿过的孔，左侧的两个外浇道与左侧的缸盖浇铸部位相连通，右侧的两个外浇道与右侧的缸盖浇铸部位相连通。

优选地，缸盖模具材料方面，除冷却水道、进气道、排气道和油池这些内部空腔结构使用砂芯外，其余部分均采用金属型模具，缸盖浇铸部位的型腔采用铝合金材质。

优选地，各外浇道均呈弓字形。

优选地，中模采用钢质模具。

本发明的另一个目的在于提供一种应用上述铸造模具的铸造方法，其特征在于：

包括以下步骤：

（1）浇铸时，熔化好的铝液在较低压力下沿升液管、升液盆、左右浇口和左右外浇道分别同时进入两个缸盖浇铸部位的型腔，通过缓慢提升压力，使得铝液缓慢、平稳自下而上的同时充满两个型腔；

（2）然后通过快速增加铝液压力并保持压力不变一段时间，使得两个型腔的铝液同时在该压力下结晶凝固，冷却凝固后卸掉压力；

（3）打开模具，打开模具的方式为底模不动，下中模固定在底模上也不动，先打开两个侧模，再打开两个端模，然后向上移动顶模和上中模一段距离后保持不动，此过程中左右两个凝固件是跟随顶模和上中模同时向上移动的，将机械手伸至凝固件下部,在顶模上同时顶出两个凝固件，该凝固件即缸盖铸件,铸件落至机械手托盘，将机械手收回，这样一个浇铸过程即可浇铸得到两个缸盖铸件。

优选地，所述步骤（1）中的压力控制在0-0.035Mpa。

优选地，所述步骤（2）中保持不变的压力范围为0.035-0.04Mpa，保持时间为150-180s，冷却时间为60-80s。

优选地，所述步骤（1）、（2）中，熔化好的铝液浇铸温度控制在695±5℃。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

本发明一次浇铸同时获得两个缸盖铸件，大大提高了生产效率，缩短了铸造周期，减少了浇铸次数，生产相同产量的缸盖，可减少浇铸过程中的铝液损耗，降低生产成本，本发明与普通低压铸造工艺相比，生产成本能够降低50%，生产率能够提高一倍，解决了普通低压铸造周期长、成本高的问题；

两个缸盖浇铸的中间设置中模，中模采用钢质模具，非砂型模具，可以显著提高铸件表面质量，使得铸件冷却可控，同时还能减少浇铸过程中的砂芯发气现象，降低由于砂芯发气所导致的针孔、气孔的可能性，可以很好的匹配缸盖薄壁化、集成化和复杂化的特点，可以显著提高铸件质量和力学性能，提高成品率，减少了污染气体的排放和环境污染，具有环保效益。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明作示意性的说明和解释，并不限于本发明的范围。其中，

图1为本发明缸盖模具结构示意图；

图2为本发明外部浇铸装置结构示意图；

图3为本发明两个缸盖浇铸部位在模具中的布局示意图；

图4为本发明两个缸盖的中间部位的模具结构示意图；

图5为本发明缸盖模具顶模结构示意图。

具体实施方式

下面未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术特征、目的、效果以及实施例，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护范围。

如图1-5所示，该发动机缸盖一模两件低压铸造模具，包括外部浇铸装置和模具部分，模具部分位于外部浇铸装置上面，外部浇铸装置包括四个外浇道2、一个升液管5、一个升液盆6、四个浇口7，升液管5上部设置升液盆6，升液盆6上部左右两侧各设置两个浇口7，每个浇口7上部均设置一个外浇道2，且升液管5、升液盆6、浇口7、外浇道2是相连通的，模具部分包括一个顶模11、一个底模8、两个端模9、两个侧模10和一个中模，模具部分的上、下侧分别设置顶模11、底模8，模具部分的前、后侧各设置一个侧模10，模具部分的左、右侧各设置一个端模9，即顶模11、底模8、两个端模9和两个侧模10安装后能拼合成一箱体结构，中模设置在顶模11和底模8之间，中模分为上中模3和下中模4上下两部分，上中模3和下中模4连接，下中模4安装设置在底模8顶面中央，上中模3安装设置在顶模11底面中央，中模的左右两侧各设置一缸盖浇铸部位1，底模8安装在升液盆6上部，底模8上设置供浇口7和外浇道2穿过的孔，左侧的两个外浇道2与左侧的缸盖浇铸部位1相连通，右侧的两个外浇道2与右侧的缸盖浇铸部位1相连通。

缸盖模具材料方面，除冷却水道、进气道、排气道和油池这些内部空腔结构使用砂芯外，其余部分均采用金属型模具，缸盖浇铸部位1的型腔采用铝合金材质。

如图3所示，将两个缸盖浇铸部位1横向排列布置，中模将两个缸盖浇铸部位1分隔开。

优选地，所述上中模3和下中模4采用钢质模具。

应用上述铸造模具的铸造方法包括以下步骤：

（1）浇铸时，熔化好的铝液在较低压力下沿升液管5、升液盆6、左右浇口7和左右外浇道2分别同时进入两个缸盖浇铸部位1的型腔，通过缓慢提升压力，使得铝液缓慢、平稳自下而上的同时充满两个型腔；

（2）然后通过快速增加铝液压力并保持压力不变一段时间，使得两个型腔的铝液同时在该压力下结晶凝固，冷却凝固后卸掉压力；

（3）打开模具，打开模具的方式为底模8不动，下中模4固定在底模8上也不动，先打开两个侧模10，再打开两个端模9，然后向上移动顶模11和上中模3一段距离后保持不动，此过程中左右两个凝固件是跟随顶模11和上中模3同时向上移动的，将机械手伸至凝固件下部,在顶模11上同时顶出两个凝固件，该凝固件即缸盖铸件,铸件落至机械手托盘，将机械手收回，这样一个浇铸过程即可浇铸得到两个缸盖铸件。

优选地，各外浇道2均呈弓字形，这样可增大其与缸盖浇铸部位1的接触面积，既能满足缸盖的复杂结构浇铸，又能使铝液平稳充满型腔。

优选地，所述步骤（1）中的压力控制在0-0.035Mpa。

优选地，所述步骤（2）中保持不变的压力范围为0.035-0.04Mpa，保持时间为150-180s，冷却时间为60-80s。

优选地，所述步骤（1）、（2）中，熔化好的铝液浇铸温度控制在695±5℃，此温度即可满足本铸造方法的条件，相比现有710-720℃的浇铸温度，可显著提高缸盖的力学性能。

上述方案中，中模采用钢质模具并将两个缸盖浇铸部位1分隔开，可使铝液凝固效果更好。

因铝液浇铸过程中，待浇铸的熔化好的铝液温度一直需要控制在690-720℃的高温环境中，而该温度范围内，铝液会有烧损情况，本发明一次浇铸同时获得两个缸盖铸件，大大提高了生产效率，减少了浇铸次数，缩短了铸造周期，生产相同产量的缸盖，减少了待浇铸的铝液690-720℃的温度控制时间，使得铝液烧损量减少，相应的减少了浇铸过程中的铝液损耗，降低了生产成本，与普通低压铸造工艺相比，生产成本能够降低50%，生产率能够提高一倍，解决了普通低压铸造周期长、成本高的问题；两个缸盖浇铸的中间设置中模，中模采用钢质模具，非砂型模具，可显著提高铸件表面质量，使得铸件冷却可控，同时还能减少浇铸过程中的砂芯发气现象，降低由于砂芯发气所导致的针孔、气孔的可能性，可以很好的匹配缸盖薄壁化、集成化和复杂化的特点，可以显著提高铸件质量和力学性能，提高成品率，减少了污染气体的排放和环境污染，具有环保效益。

Claims (8)

1.混合动力发动机缸盖一模两件低压铸造模具，包括外部浇铸装置和模具部分，模具部分位于外部浇铸装置上面，外部浇铸装置包括外浇道（2）、升液管（5）、升液盆（6）、浇口（7），升液管（5）上部设置升液盆（6），升液盆（6）上部左右两侧各设置两个浇口（7），每个浇口（7）上部均设置一个外浇道（2），且升液管（5）、升液盆（6）、浇口（7）、外浇道（2）是相连通的，模具部分包括顶模（11）、底模（8）、端模（9）、侧模（10）和中模，模具部分的上、下侧分别设置顶模（11）、底模（8），模具部分的前、后侧各设置一侧模（10），模具部分的左、右侧各设置一端模（9），即顶模（11）、底模（8）、两个端模（9）和两个侧模（10）安装后能拼合成一箱体结构，中模设置在顶模（11）和底模（8）之间，中模分为上中模（3）和下中模（4）上下两部分，上中模（3）和下中模（4）连接，下中模（4）安装设置在底模（8）顶面中央，上中模（3）安装设置在顶模（11）底面中央，中模的左右两侧各设置一缸盖浇铸部位（1），底模（8）安装在升液盆（6）上部，底模（8）上设置供浇口（7）和外浇道（2）穿过的孔，左侧的两个外浇道（2）与左侧的缸盖浇铸部位（1）相连通，右侧的两个外浇道（2）与右侧的缸盖浇铸部位（1）相连通。

2.根据权利要求1所述的混合动力发动机缸盖一模两件低压铸造模具，其特征在于：所述缸盖模具材料，除冷却水道、进气道、排气道和油池这些内部空腔结构使用砂芯外，其余部分均采用金属型模具，缸盖浇铸部位（1）的型腔采用铝合金材质。

3.根据权利要求1所述的混合动力发动机缸盖一模两件低压铸造模具，其特征在于：所述各外浇道（2）均呈弓字形。

4.根据权利要求1所述的混合动力发动机缸盖一模两件低压铸造模具，其特征在于：所述中模采用钢质模具。

5.应用权利要求1所述的铸造模具的铸造方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：浇铸时，熔化好的铝液在较低压力下沿升液管（5）、升液盆（6）、左右浇口（7）和左右外浇道（2）分别同时进入两个缸盖浇铸部位（1）的型腔，通过缓慢提升压力，使得铝液缓慢、平稳自下而上的同时充满两个型腔；

步骤二：然后通过快速增加铝液压力并保持压力不变一段时间，使得两个型腔的铝液同时在该压力下结晶凝固，冷却凝固后卸掉压力；

步骤三：打开模具，打开模具的方式为底模（8）不动，下中模（4）固定在底模（8）上也不动，先打开两个侧模（10），再打开两个端模（9），然后向上移动顶模（11）和上中模（3）一段距离后保持不动，此过程中左右两个凝固件是跟随顶模（11）和上中模（3）同时向上移动的，将机械手伸至凝固件下部,在顶模（11）上同时顶出两个凝固件，该凝固件即缸盖铸件,铸件落至机械手托盘，将机械手收回，这样一个浇铸过程即可浇铸得到两个缸盖铸件。

6.根据权利要求5所述的铸造模具的铸造方法，其特征在于：所述步骤一中的压力控制在0-0.035Mpa。

7.根据权利要求5所述的铸造模具的铸造方法，其特征在于：所述步骤二中保持不变的压力范围为0.035-0.04Mpa，保持时间为150-180s，冷却时间为60-80s。

8.根据权利要求5所述的铸造模具的铸造方法，其特征在于：所述步骤一、步骤二中，熔化好的铝液浇铸温度控制在695±5℃。