CN109382500A - 一种铝合金活塞免浇铸成型装置及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝合金活塞免浇铸成型装置，包括承载底座、升降驱动柱、承载杆、承载台、托盘、模具定位台、铝液存储槽、导气管、导液管、密封套及成型模具，升降驱动柱嵌于承载底座内与托盘下表面连接，承载杆末端与承载台上表面连接，顶端与模具定位台下表面连接，托盘上表面设导向槽和密封环，模具定位台上表面设模具定位机构并通过模具定位机构与成型模具和导气管相互连接，导液管嵌于模具定位台上，密封套为空心管状结构，其成型方法包括设备预制，铝液转运和活塞成型加工等三步。本发明一方面可有效的提高铝合金活塞铸造加工作业的工作效率和灵活性，另一方面有效的提高了铝合金活塞成型加工后的产品质量精度。

Description

一种铝合金活塞免浇铸成型装置及成型方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金活塞免浇铸成型装置及成型方法，属铸造技术领域。

背景技术

当前在进行铝合金活塞浇铸加工作业时，往往需要将铝液浇包通过导液管与成型模具相互连通，然后使铝液浇包内的铝液在惰性气体驱动下通过导液管输送到成型模具中进行成型作业，虽然可以满足铝合金铸造作业的需要，但由于铝液浇包体积大，转运不便，且铝液浇包内的铝液量相对较多，在成型时，活塞模具的容积相对较小，因此导致铝液浇包需要长时间对铝业进行保温存储，运行能耗相对较高，于此同时在成型作业时，同一铝液浇包需要通过导液管依次对多个成型模具进行浇铸成型，因此一方面导致铝液浇包内的铝液易被惰性气体内混在的水汽、氧气及固体杂质污染，影响活塞加工作业的产品质量，另一方面在频繁进行导液管与成型模具转接过程中，也极易导致导液管磨损量大，且也易造成导液管的内部和外表面冷凝大量的固态铝合金，并导致导流管堵塞和对通入到成型模具内的液态铝合金造成污染，因此造成了当前铸造加工作业时导流管频繁更换，严重影响了铝合金活塞加工作业的产品质量和加工效率，且生产成本和铝合金损耗量也相对较大，因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的铝合金成型加工设备及与之相应的成型加工方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种铝合金活塞免浇铸成型装置及成型方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种铝合金活塞免浇铸成型装置，包括承载底座、升降驱动柱、承载杆、承载台、托盘、模具定位台、铝液存储槽、导气管、导液管及成型模具，载底座为与水平面垂直分布的空心柱状结构，升降驱动柱嵌于承载底座内，并与承载底座同轴分布，承载台与承载底座上端面连接，且承载台与承载底座同轴分布，承载台上设导向孔，升降驱动柱前端面通过导向孔嵌于承载台内并与托盘下表面垂直连接，承载杆共四个并环绕承载台轴线均布，其中承载杆末端与承载台上表面垂直分布，承载杆顶端与模具定位台下表面垂直连接，模具定位台位于承载台正上方，并与承载台同轴分布，承载杆、承载台和模具定位台共同构成承载腔，托盘位于承载台上表面并沿着承载腔轴线上下运动，托盘上表面设导向槽和密封环，导向槽与托盘同轴分布，托盘通过导向槽与铝液存储槽相互连接，密封环与导向槽同轴分布，且密封环半径至少比导向槽半径大1厘米，模具定位台上表面设模具定位机构，并通过模具定位机构与成型模具相互连接，成型模具嵌于模具定位台中并与模具定位台同轴分布，成型模具下端面低于模具定位台下表面至少1—3厘米，成型模具下端面设横截面呈“冂”字型的圆形密封槽，且当密封槽下端面与密封环相抵时，导液管嵌于铝液存储槽内，导液管末端端面与铝液存储槽下表面设0.5—3毫米间隙，导液管轴向截面为倒置等腰梯形结构，嵌于密封槽内并与承载腔轴线平行分布，导液管上端面与成型模具底部相互连通，导液管下端面与密封槽下端面平齐分布，导气管嵌于成型模具内，其前端位于成型模具侧表面处，末端与导液管外壁间距为1—10毫米并与承载腔相互连通。

进一步的，所述的托盘上表面均布若干承载槽，所述的承载槽环绕托盘轴线分布。

进一步的，所述的升降驱动柱为液压缸、气压缸及丝杠结构中的任意一种。

进一步的，所述的铝液存储槽包括承载内胆、隔热防护层及防护外罩，所述的防护外套包覆在承载内胆外并与承载内胆同轴分布，所述的隔热防护层嵌于防护外套和承载内胆之间。

进一步的，所述的铝液存储槽底部与导液管对应位置处设凸槽，且凸槽直径比导液管直径大3—5毫米。

进一步的，所述的导液管包括隔热内胆、防护套管、硬质陶瓷龙骨及隔热陶瓷纤维垫层，所述的防护套管包覆在隔热内胆外并同轴分布，所述的防护套管和隔热内胆间通过硬质陶瓷龙骨相互连接，所述的硬质陶瓷龙骨为框架结构，并在防护套管和隔热内胆间构成宽度为1—5毫米的隔热腔，所述的隔热陶瓷纤维垫层嵌于隔热腔内，并与硬质陶瓷龙骨内表面相抵。

进一步的，所述的模具定位台上表面均布至少两个冷却装置，且各冷却装置均与成型模具侧表面连接。

一种铝合金活塞免浇铸成型装置的成型方法，包括以下步骤：

第一步，设备预制，首先通过升降驱动柱驱动托盘向下运行，打开承载腔，并将铝液存储槽与模具定位台的密封槽分离，一方面将铝液存储槽从定位托盘的定位槽中取出，另一方面将成型模具安装到模具定位台上，并使导气管与承载腔相互连通，然后将成型模具加热到250℃—300℃；

第二步，铝液转运，完成第一步作业后，首先使铝液存储槽从铝液浇包处获得满足单个合金活塞及导液管浇铸作业总量的铝液，并在3—5秒内将承载铝液的铝液存储槽沿托盘的导向槽导入定位到托盘上，然后由升降驱动柱驱动托盘向上运行，并使密封环与密封套相抵并构成密闭的腔体结构；

第三步，活塞成型，完成第二步作业后，首先通过导气管向处于密封状态的铝液存储槽内匀速通入常温惰性气体，对铝液存储槽匀速增压，并使的铝液在惰性气体压力驱动作用下沿导液管输送至成型模具中，然后一方面使成型模具在3—30秒内冷却并使铝液在成型模具内成型，另一方面使托盘下降，并对铝液存储槽进行清理为下一组成型铸件做准备，在铝液成型后进行脱模即可获得铝合金活塞成品，并再次返回到第一步，准备下一个铝合金活塞加工作业。

进一步的，所述的第二步中，铝液存储槽内承载的铝液上表面低于铝液存储槽上表面3—10毫米。

本发明结构简单，使用灵活方便，运行自动化程度高，一方面可有效的提高铝合金活塞铸造加工作业的工作效率和加工作业的过程灵活性，同时通过减少成型时间实现快速成型，从而使铸件成分均匀、微观结构致密、晶粒尺寸细小，从而极大提高了铸件产品的产品质量，另一方面有效的提高了铝合金活塞成型加工后的产品质量精度，并极大的减少了浇道体积和长度，从而有效的减少了铝合金浇铸成型后工件表面附着的毛刺等缺陷，从而达到在减少铝合金浇铸损耗量的同时，有效的减少了铝合金浇铸件的后续机加工量，极大的提高了铝合金活塞加工效率、加工质量并降低加工成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为铝液存储槽结构示意图；

图3为导液管结构示意图；

图4为托盘结构示意图；

图5为本发明采样方法流程图。

具体实施方式

如图1、2、3和4所示，一种铝合金活塞免浇铸成型装置，包括承载底座1、升降驱动柱2、承载杆3、承载台4、托盘5、模具定位台6、铝液存储槽7、导气管8、导液管9及成型模具11，承载底座1为与水平面垂直分布的空心柱状结构，升降驱动柱2嵌于承载底座1内，并与承载底座1同轴分布，承载台4与承载底座1上端面连接，且承载台4与承载底座1同轴分布，承载台4上设导向孔12，升降驱动柱2前端面通过导向孔12嵌于承载台4内并与托盘5下表面垂直连接，承载杆3共四个并环绕承载台4轴线均布，其中承载杆3末端与承载台4上表面垂直分布，承载杆3顶端与模具定位台6下表面垂直连接，模具定位台6位于承载台4正上方，并与承载台4同轴分布，承载杆3、承载台4和模具定位台6共同构成承载腔13，托盘5位于承载台4上表面并沿着承载腔13轴线上下运动，托盘5上表面设导向槽14和密封环15，导向槽14与托盘5同轴分布，托盘5通过导向槽14与铝液存储槽7相互连接，密封环15与导向槽14同轴分布，且密封环15半径至少比导向槽14半径大1厘米，模具定位台6上表面设模具定位机构16，并通过模具定位机构16与成型模具11相互连接，成型模具11嵌于模具定位台6中并与模具定位台6同轴分布，成型模具11下端面低于模具定位台6下表面至少1—3厘米，成型模具11下端面设横截面呈“冂”字型的圆形密封槽10，且当密封槽10下端面与密封环14相抵时，导液管9嵌于铝液存储槽7内，导液管9末端端面与铝液存储槽7下表面设0.5—3毫米间隙，导液管9轴向截面为倒置等腰梯形结构，嵌于密封槽10内并与承载腔13轴线平行分布，导液管9上端面与成型模具11底部相互连通，导液管9下端面与密封槽10下端面平齐分布，导气管8嵌于成型模具11内，其前端位于成型模具11侧表面处，末端与导液管9外壁间距为1—10毫米并与承载腔13相互连通。

本实施例中，所述的托盘5上表面均布若干承载槽17，所述的承载槽17环绕托盘5轴线分布。

本实施例中，所述的升降驱动柱2为液压缸、气压缸及丝杠结构中的任意一种。

本实施例中，所述的铝液存储槽7包括承载内胆71、隔热防护层72及防护外罩73，所述的防护外套73包覆在承载内胆71外并与承载内胆71同轴分布，所述的隔热防护层72嵌于防护外套73和承载内胆71之间。

本实施例中，所述的铝液存储槽7底部与导液管9对应位置处设凸槽74，且凸槽74直径比导液管9直径大3—5毫米。

本实施例中，所述的导液管9包括隔热内胆91、防护套管92、硬质陶瓷龙骨93及隔热陶瓷纤维垫层94，所述的防护套管92包覆在隔热内胆91外并同轴分布，所述的防护套管92和隔热内胆91间通过硬质陶瓷龙骨93相互连接，所述的硬质陶瓷龙骨93为框架结构，并在防护套管92和隔热内胆91间构成宽度为1—5毫米的隔热腔95，所述的隔热陶瓷纤维垫层94嵌于隔热腔95内，并与硬质陶瓷龙骨93内表面相抵。

本本实施例中，所述的模具定位台6上表面均布至少两个冷却装置18，且各冷却装置18均与成型模具11侧表面连接。

如图5所示，一种铝合金活塞免浇铸成型装置的成型方法，包括以下步骤：

第一步，设备预制，首先通过升降驱动柱驱动托盘向下运行，打开承载腔，并将铝液存储槽与模具定位台的密封槽分离，一方面将铝液存储槽从定位托盘的定位槽中取出，另一方面将成型模具安装到模具定位台上，并使导气管与承载腔相互连通，然后将成型模具加热到250℃—300℃；

第二步，铝液转运，完成第一步作业后，首先使铝液存储槽从铝液浇包处获得满足单个合金活塞及导液管浇铸作业总量的铝液，并在3—5秒内将承载铝液的铝液存储槽沿托盘的导向槽导入定位到托盘上，然后由升降驱动柱驱动托盘向上运行，并使密封环与密封套相抵并构成密闭的腔体结构；

第三步，活塞成型，完成第二步作业后，首先通过导气管向处于密封状态的铝液存储槽内匀速通入常温惰性气体，对铝液存储槽匀速增压，并使的铝液在惰性气体压力驱动作用下沿导液管输送至成型模具中，然后一方面使成型模具在3—30秒内冷却并使铝液在成型模具内成型，另一方面使托盘下降，并对铝液存储槽进行清理为下一组加工做准备，在铝液成型后进行脱模即可获得铝合金活塞成品，并再次返回到第一步，准备下一个铝合金活塞加工作业；

本实施例中，所述的第二步中，铝液存储槽内承载的铝液上表面低于铝液存储槽上表面3—10毫米。

发明结构简单，使用灵活方便，运行自动化程度高，一方面可有效的提高铝合金活塞铸造加工作业的工作效率和加工作业的过程灵活性，同时通过减少成型时间实现快速成型，从而使铸件成分均匀、微观结构致密、晶粒尺寸细小，从而极大提高了铸件产品的产品质量，另一方面有效的提高了铝合金活塞成型加工后的产品质量精度，并极大的减少了浇道体积和长度，从而有效的减少了铝合金浇铸成型后工件表面附着的毛刺等缺陷，从而达到在减少铝合金浇铸损耗量的同时，有效的减少了铝合金浇铸件的后续机加工量，极大的提高了铝合金活塞加工效率、加工质量并降低加工成本。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种铝合金活塞免浇铸成型装置，其特征在于，所述的铝合金活塞免浇铸成型装置包括承载底座、升降驱动柱、承载杆、承载台、托盘、模具定位台、铝液存储槽、导气管、导液管及成型模具，所述承载底座为与水平面垂直分布的空心柱状结构，所述升降驱动柱嵌于承载底座内，并与承载底座同轴分布，所述的承载台与承载底座上端面连接，且承载台与承载底座同轴分布，所述的承载台上设导向孔，所述的升降驱动柱前端面通过导向孔嵌于承载台内并与托盘下表面垂直连接，所述的承载杆共四个并环绕承载台轴线均布，其中所述的承载杆末端与承载台上表面垂直分布，承载杆顶端与模具定位台下表面垂直连接，所述的模具定位台位于承载台正上方，并与承载台同轴分布，所述的承载杆、承载台和模具定位台共同构成承载腔，所述的托盘位于承载台上表面并沿着承载腔轴线上下运动，所述的托盘上表面设导向槽和密封环，所述的导向槽与托盘同轴分布，所述的托盘通过导向槽与铝液存储槽相互连接，所述的密封环与导向槽同轴分布，且所述的密封环半径至少比导向槽半径大1厘米，所述的模具定位台上表面设模具定位机构，并通过模具定位机构与成型模具相互连接，所述的成型模具嵌于模具定位台中并与模具定位台同轴分布，成型模具下端面低于模具定位台下表面至少1—3厘米，所述的成型模具下端面设横截面呈“冂”字型的圆形密封槽，且当密封槽下端面与密封环相抵时，导液管嵌于铝液存储槽内，导液管末端端面与铝液存储槽下表面设0.5—3毫米间隙，所述的导液管轴向截面为倒置等腰梯形结构，嵌于密封槽内并与承载腔轴线平行分布，所述的导液管上端面与成型模具底部相互连通，导液管下端面与密封槽下端面平齐分布，所述的导气管嵌于成型模具内，其前端位于成型模具侧表面处，末端与导液管外壁间距为1—10毫米并与承载腔相互连通。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金活塞免浇铸成型装置及成型方法，其特征在于：所述的托盘上表面均布若干承载槽，所述的承载槽环绕托盘轴线分布。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金活塞免浇铸成型装置及成型方法，其特征在于：所述的升降驱动柱为液压缸、气压缸及丝杠结构中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金活塞免浇铸成型装置及成型方法，其特征在于：所述的铝液存储槽包括承载内胆、隔热防护层及防护外罩，所述的防护外套包覆在承载内胆外并与承载内胆同轴分布，所述的隔热防护层嵌于防护外套和承载内胆之间。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金活塞免浇铸成型装置及成型方法，其特征在于：所述的铝液存储槽底部与导液管对应位置处设凸槽，且凸槽直径比导液管直径大3—5毫米。

6.根据权利要求1所述的一种铝合金活塞免浇铸成型装置及成型方法，其特征在于：所述的导液管包括隔热内胆、防护套管、硬质陶瓷龙骨及隔热陶瓷纤维垫层，所述的防护套管包覆在隔热内胆外并同轴分布，所述的防护套管和隔热内胆间通过硬质陶瓷龙骨相互连接，所述的硬质陶瓷龙骨为框架结构，并在防护套管和隔热内胆间构成宽度为1—5毫米的隔热腔，所述的隔热陶瓷纤维垫层嵌于隔热腔内，并与硬质陶瓷龙骨内表面相抵。

7.根据权利要求1所述的一种铝合金活塞免浇铸成型装置及成型方法，其特征在于：所述的模具定位台上表面均布至少两个冷却装置，且各冷却装置均与成型模具侧表面连接。

8.一种铝合金活塞免浇铸成型装置的成型方法，其特征在于：所述的铝合金活塞免浇铸成型装置的成型方法包括以下步骤：

第一步，设备预制，首先通过升降驱动柱驱动托盘向下运行，打开承载腔，并将铝液存储槽与模具定位台的密封槽分离，一方面将铝液存储槽从定位托盘的定位槽中取出，另一方面将成型模具安装到模具定位台上，并使导气管与承载腔相互连通，然后将成型模具加热到250℃—300℃；

第二步，铝液转运，完成第一步作业后，首先使铝液存储槽从铝液浇包处获得满足单个合金活塞及导液管浇铸作业总量的铝液，并在3—5秒内将承载铝液的铝液存储槽沿托盘的导向槽导入定位到托盘上，然后由升降驱动柱驱动托盘向上运行，并使密封环与密封套相抵并构成密闭的腔体结构；

第三步，活塞成型，完成第二步作业后，首先通过导气管向处于密封状态的铝液存储槽内匀速通入常温惰性气体，对铝液存储槽匀速增压，并使的铝液在惰性气体压力驱动作用下沿导液管输送至成型模具中，然后一方面使成型模具在3—30秒内冷却并使铝液在成型模具内成型，另一方面使托盘下降，并对铝液存储槽进行清理为下一组成型铸件做准备，在铝液成型后进行脱模即可获得铝合金活塞成品，并再次返回到第一步，准备下一个铝合金活塞加工作业。

9.根据权利要求8所述的一种铝合金活塞免浇铸成型装置及成型方法的采样方法，其特征在于：所述的第二步中，铝液存储槽内承载的铝液上表面低于铝液存储槽上表面3—10毫米。