CN110465624B - 一种v型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具及制芯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，属于砂型铸造技术领域，解决了现有手工芯盒模具不易脱模的问题；该芯盒模具包括底模和侧模组件，所述侧模组件包括分体式的第一侧模、第二侧模、第三侧模和第四侧模，所述第二侧模设在所述底模一侧，所述第四侧模设在所述底模另一侧，所述第一侧模和第三侧模分别卡接在所述第二侧模与第四侧模两侧之间，所述第一侧模、第二侧模、第三侧模和第四侧模之间所围成的区域内设有模样区，所述的模样区内设有多个分体式的模样。本发明能够有效提高砂芯质量和精度。本发明还公开了一种制芯方法，利用该方法制芯，可以保证现场操作的便捷性。

Description

一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具及制芯方法

技术领域

本发明涉及砂型铸造技术领域，更具体地说，它涉及一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，它还涉及一种使用V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具的制芯方法。

背景技术

直列发动机因具有结构简单、稳定性高、成本低等优点而被广泛应用，常见的直列发动机一般为四缸或者六缸的，且均为中小功率的发动机。但对于一些大中功率发动机，当排气量和汽缸数增加时，如果采用直列结构，发动机的长度将大大增加，发动机的安装布置将十分困难。所以，很多大中功率的发动机一般都不采用直列结构，往往设计成V型，尤其是大功率发动机。相比于直列发动机，V型发动机将所有汽缸分成两组，把相邻汽缸以一定夹角布置，使两组汽缸形成有一个夹角的平面，从侧面看气缸呈V字形。在发动机汽缸数相同的情况下，V型发动机的高度和长度尺寸要比直列发动机的小的多，安装布置起来极为方便。基于以上特点，一般大中型功率发动机往往设计成V型结构，尤其是大型船用发动机。

目前，大型船用发动机一般都是V型结构，其气缸体的铸造工艺都是采用一箱一件、立式浇注的全砂型铸造工艺。大型气缸体的外型尺寸一般都较大、结构也较复杂，其砂芯根本无法用国内外现有制芯设备进行上线生产，一般用手工芯盒模具来人工制芯。由于结构和尺寸的关系，易造成模具使用寿命不长、易报废、砂芯尺寸精度差、组芯困难、铸件尺寸精度差等问题的出现，从而增加制造成本，模具脱模困难，制芯现场操作时既费时又费力，制芯效率低。

按照现有的V型发动机气缸体的手工芯盒模具及制芯方法，虽然也能完成V型发动机气缸体的生产，但这种铸造工艺方法还是存在很明显的缺点的，主要表现在：模样采用整体结构设计，不仅浪费原材料，还会影响加工效率，增加加工成本，且整体结构的模具模样易变形，导致模样使用寿命不长、易报废、砂芯尺寸精度差、组芯困难等问题出现、从而影响铸件质量和尺寸精度；模具脱模困难，制芯现场操作时既费时又费力，制芯效率低。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，利用该芯盒模具既可以节约模具原材料、提高模具加工效率、降低模具成本，又可以有效防止模具变形、延长模具寿命，从而提高砂芯质量和精度，还可以有效解决模具脱模难、砂芯组芯难等现场操作难题，提高制芯效率和组芯精度，从而提升组芯质量和效率。

其目的之二在于提供一种使用V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具的制芯方法，利用该方法制芯可以保证现场操作的便捷性。

本发明采用的前一技术方案如下：

一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，包括底模和侧模组件，所述侧模组件包括分体式的第一侧模、第二侧模、第三侧模和第四侧模，所述第二侧模设在所述底模一侧，所述第四侧模设在所述底模另一侧，所述第一侧模和第三侧模分别卡接在所述第二侧模与第四侧模两侧之间，所述第一侧模、第二侧模、第三侧模和第四侧模之间所围成的区域内设有模样区，所述的模样区内设有多个分体式的模样。

进一步地，所述模样包括分割而成的第一模样、第二模样、第三模样、第四模样、第五模样、第六模样和第七模样，且它们均通过销钉定位在所述底模上并通过螺钉紧固。

进一步地，所述模样上方的模样区内设有芯骨架，所述第一侧模、第二侧模、第三侧模和第四侧模上均设有芯骨架支撑块，所述芯骨架支撑块可拆卸插接在所述芯骨架上以支撑所述芯骨架。

进一步地，所述芯骨架包括平行布置的两根起吊杆，所述起吊杆两端均开设有支撑孔，在所述起吊杆两侧还设置有多根具有所述支撑孔的支撑杆。

进一步地，两根所述起吊杆之间设置有多根相互平行的连接条，两根所述起吊杆之间还设置有与所述连接条相连的加强条。

进一步地，所述芯骨架支撑块包括一体成型的安装部和支撑部，所述支撑部与所述支撑孔相适配。

进一步地，所述第四侧模中部设置有辅助支撑机构，所述辅助支撑机构包括固定在所述底模上的立柱、旋接在所述立柱上的螺杆和设置在所述立柱与第四侧模外端面之间的垫块，所述螺杆顶紧所述垫块端面。

进一步地，所述第四侧模上设置有脱模螺纹孔。

进一步地，所述第二侧模固定在所述底模上，所述第二侧模与第四侧模之间通过若干根锁紧螺杆连接，每根所述锁紧螺杆的两端均通过螺母锁紧，所述第一侧模、第三侧模均位于所述锁紧螺杆的内侧。

本发明的后一技术方案如下：

一种使用V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具的制芯方法，该方法包括以下步骤：

S1、模具组合，将所述第二侧模固定在所述底模上，将分体式的所述模样沿所述第二侧模一侧分别固定在所述底模上，在所述模样的另一侧将所述第四侧模与第二侧模相固定，同时在所述第二侧模与第四侧模两侧之间分别卡接第一侧模和第三侧模；

S2、制芯，在所述第一侧模、第二侧模、第三侧模和第四侧模之间围成的模样区内填砂，待砂芯硬化；

S3、取芯，从所述第二侧模上拆卸第四侧模，进而拆卸所述第一侧模和第三侧模，从所述底模上吊出砂芯，完成取芯。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

(1)本发明的一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，利用模样分割替代整体结构，可以有效避免整体模样因外型尺寸过大而引起的变形，从而提高模具精度，并且模样加工时，可以按不同的摆放顺序及角度进行整体加工，可以有效提升加工效率。

(2)利用芯骨架，不仅可以增加砂芯强度，还可以用来辅助砂芯吊装；芯骨架周围还设置有芯骨架支撑块，在制芯填砂前，芯骨架通过八件芯骨支撑块准确装入模样中，可以用来保证使芯骨架处于吊装砂芯的最佳位置。

(3)第二侧模通过销钉定位在底模上，通过螺钉分别紧固于底模和模样上，可以大大提高第二侧模的稳定性及可靠性，还可以减少取芯时第二侧模的装拆及出模等操作步骤，从而提升制芯效率；在第四侧模的中部位置设置有辅助支撑机构，可以防止第四侧模的中间位置发生变形，从而影响模具制芯的精度。

(4)在第四侧模上设置有脱模螺纹孔，制芯完成后拧入螺栓，即可实现第四侧模的侧面脱模，脱模容易且脱模效率高。

(5)本发明的一种使用V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具的制芯方法，利用该方法可以使得模具拆装和组芯操作更加便捷，降低了现场操作的难度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明制芯完成后的外型砂芯的结构示意图；

图3是图1中模样的分割结构示意图；

图4是图1中第二侧模安装的结构示意图；

图5是图1中芯骨架的结构示意图；

图6是图1中芯骨架支撑块的结构示意图；

图中，1、外型砂芯，2、底模，3、第一侧模，4、第七模样，5、第二侧模，6、第三模样，7、第二模样，8、第一模样，9、芯骨架，9a、起吊杆，9b、连接条，9c、加强条，9d、支撑杆，9e、支撑孔，10、第三侧模，11、锁紧螺杆，12、垫片，13、螺母，14、第四模样，15、第四侧模，16、芯骨架支撑块，16a、安装部，161、螺纹孔，16b、支撑部，17、第五模样，18、立柱，19、螺杆，20、垫块，21、第六模样，22、脱模螺纹孔，23、芯骨架支撑块安装位。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

参照图1至图6所示，本发明的一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，包括底模2和侧模组件，侧模组件包括分体式的第一侧模3、第二侧模5、第三侧模10和第四侧模15，第二侧模5固定在底模2上，第一侧模3和第三侧模10分别卡接在第二侧模5与第四侧模15两侧之间，第二侧模5与第四侧模15的两侧均设有螺杆卡接槽，通过该螺杆卡接槽可以卡接锁紧螺杆11，每根锁紧螺杆11的两端均通过垫片12和螺母13锁紧，进而实现第二侧模5与第四侧模15之间的固定。第一侧模3、第二侧模5、第三侧模10和第四侧模15之间所围成的区域内设有模样区，模样区内设有多个分体式的模样，具体为第一模样8、第二模样7、第三模样6、第四模样14、第五模样17、第六模样21和第七模样4，模样的材料采用工程塑料，每个分模样均通过销钉定位和螺钉紧固的方式安装在底模2上。第二侧模5通过销钉定位在底模2上，通过螺钉分别紧固于底模2和模样上，不仅可以大大提高第二侧模5的稳定性及可靠性，还可以减少取芯时第二侧模5的装拆及出模等操作步骤，提升制芯效率。第四侧模15通过锁紧螺杆11与第二侧模5相连、紧固，第二侧模5和第四侧模15的两端均设计有安装定位卡槽，既可以用来安装第一侧模3和第三侧模10，同时又能保证其安装精度。

模样上方的模样区内设置有芯骨架9，芯骨架9包括平行布置的两根起吊杆9a，两根起吊杆9a之间设置有多根相互平行的连接条9b，两根起吊杆9a之间设置有与连接条9b相连的加强条9c。芯骨架9不仅可以增加砂芯强度，还可以用来辅助砂芯吊装，由于砂芯长度过长，需要在两根起吊杆9a之间加入连接条9b和加强条9c，以加强芯骨架9的强度。芯骨架9的尺寸比外型砂芯1的尺寸略小，既可保证芯骨架9的顺利组装和调整，又能保证芯骨架9能贯穿外型砂芯1四周面。同时在两根起吊杆9a的两端设置有取芯起吊位置和组芯起吊位置，便于取芯过程和组芯过程中的芯骨架9吊装。每根起吊杆9a的两端均开设有支撑孔9e，在每根起吊杆9a的外侧还设置有两根支撑杆9d，每根支撑杆9d的外端均开设有支撑孔9e。通过在起吊杆9a两侧设置支撑杆9d，可以使起吊杆9a与第二侧模5和第四侧模15之间预留间隙区，便于芯骨架9的安装与定位。第一侧模3、第二侧模5、第三侧模10和第四侧模15上均设置有芯骨架支撑块安装位23，芯骨架支撑块安装位23中可拆卸穿插有芯骨架支撑块16。芯骨架支撑块16包括一体成型的安装部16a和支撑部16b，安装部16a上开设有螺纹孔161，支撑部16b与芯骨架9上的支撑孔9e相适配。芯骨架支撑块16用来支撑芯骨架9，芯骨架支撑块16上设计有一螺纹孔161，取芯时，通过在该螺纹孔161内拧入螺钉来取出芯骨架支撑块16。在制芯填砂前，芯骨架9通过八件芯骨支撑块16准确装入模样中，以保证芯骨架9处于吊装砂芯的最佳位置。

第四侧模15中部设置有辅助支撑机构，辅助支撑机构包括固定在底模2上的立柱18、旋接在立柱18上的螺杆19和设置在立柱18与第四侧模15外端面之间的垫块20，螺杆19顶紧垫块20端面。制芯时，将垫块20置于立柱18和第四侧模15之间，并贴在第四侧模15的侧面，然后拧入螺杆19，直至顶住垫块20端面。取芯时，只需将螺杆19拧松，即可保证砂芯的顺利取芯。该辅助支撑结构既简单，又实用、高效，可以防止第四侧模15由于尺寸较长而在中间位置发生变形，从而影响模具制芯的精度。第四侧模15上设置有脱模螺纹孔22，制芯完成后拧入螺栓，即可实现第四侧模15的侧面脱模，脱模容易且脱模效率高。

优选的，为了保证在底模2上有充足的空间来安装相关部件，底模2的尺寸设计依据外型砂芯1的轮廓尺寸，同时为了尽可能减少底模2及整个手工芯盒的变形、保证底模2安装平面的平面度，底模2的材料采用合金铸铁。考虑到手工芯盒在制芯过程中要不断装拆侧模组件，侧模组件均采用铸铝材料，既可以保证模具的强度，减少模具变形的风险，又可以降低模具加工制造成本，还可以保证现场操作的便捷性。在进行模样分割位置确认的时候，将形状高度差较小的划分在同一模样上，在备模具毛坯料时，可以减少坯料浪费，从而降低模具成本。芯骨架9的安装位置依据砂芯的重心位置进行布置，以保证砂芯的平稳吊装，可以提高组芯的质量和精度，从而提升组芯效率。

本发明还提供了一种使用上述芯盒模具的制芯方法，在制芯时，先将模样和第二侧模5安装到底模2上，通过第二侧模5与第四侧模15两侧的锁紧螺杆11卡紧第一侧模3和第三侧模10；拧紧辅助支撑机构的螺杆19直至顶紧垫块20端面，再将芯骨架9通过芯骨架支撑块16安装到模样上方的模样区内，将八件芯骨架支撑块16全部插入芯骨架9内即可实现芯骨架9的准确定位。完成后填砂，待砂芯硬化后即可取芯。

取芯时，先将辅助支撑机构的螺杆19拧松，取下垫块20，从芯骨架支撑块16的螺纹孔161内拧入螺钉，通过用辅助工具夹住螺钉往外拉，拆出芯骨架支撑块16，拆下连接第二侧模5和第四侧模15的锁紧螺杆11，从第四侧模15的脱模螺纹孔22内拧入螺栓，拆下第四侧模15，进而拆下第一侧模3和第三侧模10，最后通过吊装芯骨架9长向的四个口，完成取芯。

该芯盒模具既可以节约模具原材料、提高模具加工效率、降低模具成本，又可以有效防止模具变形、延长模具寿命，从而提高砂芯质量和精度，还可以有效解决模具脱模难、砂芯组芯难等现场操作难题，提高制芯效率和组芯精度，从而提升组芯质量和效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，包括底模(2)和侧模组件，其特征在于：所述侧模组件包括分体式的第一侧模(3)、第二侧模(5)、第三侧模(10)和第四侧模(15)，所述第二侧模(5)设在所述底模(2)一侧，所述第四侧模(15)设在所述底模(2)另一侧，所述第一侧模(3)和第三侧模(10)分别卡接在所述第二侧模(5)与第四侧模(15)两侧之间，所述第一侧模(3)、第二侧模(5)、第三侧模(10)和第四侧模(15)之间所围成的区域内设有模样区，所述的模样区内设有多个分体式的模样；所述模样包括分割而成的第一模样(8)、第二模样(7)、第三模样(6)、第四模样(14)、第五模样(17)、第六模样(21)和第七模样(4)，且它们均通过销钉定位在所述底模(2)上并通过螺钉紧固；所述第四侧模(15)中部设置有辅助支撑机构，所述辅助支撑机构包括固定在所述底模(2)上的立柱(18)、旋接在所述立柱(18)上的螺杆(19)和设置在所述立柱(18)与第四侧模(15)外端面之间的垫块(20)，所述螺杆(19)顶紧所述垫块(20)端面；所述第四侧模(15)上设置有脱模螺纹孔(22)。

2.根据权利要求1所述的一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，其特征在于：所述模样上方的模样区内设有芯骨架(9)，所述第一侧模(3)、第二侧模(5)、第三侧模(10)和第四侧模(15)上均设有芯骨架支撑块(16)，所述芯骨架支撑块(16)可拆卸插接在所述芯骨架(9)上以支撑所述芯骨架(9)。

3.根据权利要求2所述的一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，其特征在于：所述芯骨架(9)包括平行布置的两根起吊杆(9a)，所述起吊杆(9a)两端均开设有支撑孔(9e)，在所述起吊杆(9a)两侧还设置有多根具有所述支撑孔(9e)的支撑杆(9d)。

4.根据权利要求3所述的一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，其特征在于：两根所述起吊杆(9a)之间设置有多根相互平行的连接条(9b)，两根所述起吊杆(9a)之间还设置有与所述连接条(9b)相连的加强条(9c)。

5.根据权利要求3所述的一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，其特征在于：所述芯骨架支撑块(16)包括一体成型的安装部(16a)和支撑部(16b)，所述支撑部(16b)与所述支撑孔(9e)相适配。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具，其特征在于：所述第二侧模(5)固定在所述底模(2)上，所述第二侧模(5)与第四侧模(15)之间通过若干根锁紧螺杆(11)连接，每根所述锁紧螺杆(11)的两端均通过螺母(13)锁紧，所述第一侧模(3)、第三侧模(10)均位于所述锁紧螺杆(11)的内侧。

7.一种使用权利要求1所述的V型发动机气缸体的超大型手工芯盒模具的制芯方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1、模具组合，将所述第二侧模(5)固定在所述底模(2)上，将分体式的所述模样沿所述第二侧模(5)一侧分别固定在所述底模(2)上，在所述模样的另一侧将所述第四侧模(15)与第二侧模(5)相固定，同时在所述第二侧模(5)与第四侧模(15)两侧之间分别卡接第一侧模(3)和第三侧模(10)；

S2、制芯，在所述第一侧模(3)、第二侧模(5)、第三侧模(10)和第四侧模(15)之间围成的模样区内填砂，待砂芯硬化；

S3、取芯，从所述第二侧模(5)上拆卸第四侧模(15)，进而拆卸所述第一侧模(3)和第三侧模(10)，从所述底模(2)上吊出砂芯，完成取芯。