CN112692233A - 一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，包括以下步骤：步骤一、原料的准备：原料为铝合金，铝合金的原料按重量百分比计，组份为Fe0.01‑0.05％，Mn1.2‑1.5％，Ni0.5‑1.0％，Zn7.5‑9.0％，Ti2‑2.5％，Mg1.5‑3.0％，Cu1.0‑2.0％；Sc 0.1‑0.2％，Zr 0.1‑0.2％，Si 0.01‑0.05％，其余为Al，按照上述重量份数进行混合，并制成铝锭。通过对铝合金的配方进行改良，铝合金中包含Fe，Mn，Ni，Zn，Ti，Mg，Cu，Sc，Zr，Si以及Al，可在熔炼后加入石膏模制作发动机箱盖，制作的发动机箱盖的结构强度相比传统材料更高。
Description
技术领域
本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺。
背景技术
发动机是由曲柄连杆机构和配气机构两大机构，以及冷却、润滑、点火、燃料供给、启动系统等五大系统组成。主要部件有气缸体、气缸盖、活塞、活塞销、连杆、曲轴、飞轮等。往复活塞式内燃机的工作腔称作汽缸，汽缸内表面为圆柱形。在汽缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲轴相连，曲轴由气缸体上的轴承支承，可在轴承内转动，构成曲柄连杆机构。活塞在汽缸内作往复运动时，连杆推动曲轴旋转。反之，曲轴转动时，连杆轴颈在曲轴箱内作圆周运动，并通过连杆带动活塞在气缸内上下移动。曲轴每转一周，活塞上、下各运行一次，汽缸的容积在不断的由小变大，再由大变小，如此循环不已。汽缸的顶端用汽缸盖封闭。
发动机的主体结构是发动机箱体和箱盖，在发动机的箱体和箱盖的制造时，主要采用铸造成型方式。但是目前对发动机箱盖制造时，箱盖一般设计较薄，导致结构强度不够高，尤其是在材料方面问题突出，发动机箱盖在制造时，冷却效率不够高，导致工序时间较长。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一、原料的准备：原料为铝合金，铝合金的原料按重量百分比计，组份为Fe0.01-0.05％，Mn1.2-1.5％，Ni0.5-1.0％，Zn7.5-9.0％，Ti2-2.5％，Mg1.5-3.0％，Cu1.0-2.0％；Sc 0.1-0.2％，Zr 0.1-0.2％，Si 0.01-0.05％，其余为Al，按照上述重量份数进行混合，并制成铝锭；
步骤二、制备蜡模：根据四柱发动机箱盖数字立体模型，使用3D打印设备将四柱发动机箱盖打印出来；
步骤三、制备石膏模：将步骤二中打印出来的四柱发动机箱盖外部包覆石膏，模体分为上模和下模，然后进行焙烧，焙烧后进行冷却；
步骤四、石膏模的打磨：将步骤三中焙烧后的石膏模进行分模，并对石膏模的内部进行精密打磨；
步骤五、石膏模的定位：将石膏模通过定位夹具安装在浇注平台上，定位夹具配备冷却装置，冷却装置采用风冷冷却；
步骤六、铝合金的熔炼：将步骤一中的原材料进行熔炼，熔炼后置于保温炉中保温，备用；
步骤七、箱盖浇铸成型：将步骤六中的铝合金液输入石膏模内，进行铸造成型，铸造成型后进行冷却；
步骤八、脱模卸料：将石膏模拆开，将石膏模内的箱盖取出；
步骤九、箱盖端面钻孔加工：将箱盖安装在钻孔夹具上，对箱盖端面进行钻孔加工；
步骤十、箱盖端面的打磨：将箱盖端面朝上固定安装在打磨夹具上，通过打磨装置对箱盖的端面进行打磨。
优选地，所述步骤二中采用CAM技术，将发动机箱盖数字模型导入计算机，并与3D打印机连接，进行蜡模的制作。
优选地，所述步骤三中焙烧时，初段焙烧温度为150-180℃，焙烧时间为30min，中段焙烧温度为300-350℃，焙烧时间为50min，末段焙烧温度为680-750℃，焙烧时间为20min。
优选地，所述步骤五中的冷却装置设计螺旋管通风，并将螺旋管浸入冷却水槽中，冷却水槽安装制冷器，可设置指定冷却温度。
优选地，所述步骤六中熔炼温度为400-450℃，升温时间为20-30min，熔炼的时间为30-50min，并降温至350℃保温。
优选地，所述步骤七中浇铸完成后，启动冷却装置进行冷却，冷却时间为20-30min。
优选地，所述步骤八中脱模时采用气缸驱动石膏模的上模进行分模，然后再将发动机箱体手动取出。
优选地，所述步骤十中打磨夹具设计吸尘装置，采用风机吸除打磨时的粉尘，并收集于集尘筒中。
本发明提供的一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，通过对铝合金的配方进行改良，铝合金中包含Fe，Mn，Ni，Zn，Ti，Mg，Cu，Sc，Zr，Si以及Al，可在熔炼后加入石膏模制作发动机箱盖，制作的发动机箱盖的结构强度相比传统材料更高；
通过在浇铸成型时采用冷却装置冷却，且在冷却时通过螺旋管通风，将螺旋管浸入冷却水槽，对螺旋管内的空气进行制冷，使用冷气流进行冷却，相比传统冷却，本方案的冷却效率更高，可缩短工序时长，从而提高生产效率。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、原料的准备：原料为铝合金，铝合金的原料按重量百分比计，组份为Fe0.01％，Mn1.2％，Ni0.5％，Zn7.5％，Ti2％，Mg1.5％，Cu1.0％；Sc 0.1％，Zr 0.1％，Si0.01％，其余为Al，按照上述重量份数进行混合，并制成铝锭；
步骤二、制备蜡模：根据四柱发动机箱盖数字立体模型，使用3D打印设备将四柱发动机箱盖打印出来；
步骤三、制备石膏模：将步骤二中打印出来的四柱发动机箱盖外部包覆石膏，模体分为上模和下模，然后进行焙烧，焙烧后进行冷却；
步骤四、石膏模的打磨：将步骤三中焙烧后的石膏模进行分模，并对石膏模的内部进行精密打磨；
步骤五、石膏模的定位：将石膏模通过定位夹具安装在浇注平台上，定位夹具配备冷却装置，冷却装置采用风冷冷却；
步骤六、铝合金的熔炼：将步骤一中的原材料进行熔炼，熔炼后置于保温炉中保温，备用；
步骤七、箱盖浇铸成型：将步骤六中的铝合金液输入石膏模内，进行铸造成型，铸造成型后进行冷却；
步骤八、脱模卸料：将石膏模拆开，将石膏模内的箱盖取出；
步骤九、箱盖端面钻孔加工：将箱盖安装在钻孔夹具上，对箱盖端面进行钻孔加工；
步骤十、箱盖端面的打磨：将箱盖端面朝上固定安装在打磨夹具上，通过打磨装置对箱盖的端面进行打磨。
所述步骤二中采用CAM技术，将发动机箱盖数字模型导入计算机，并与3D打印机连接，进行蜡模的制作。
所述步骤三中焙烧时，初段焙烧温度为150-180℃，焙烧时间为30min，中段焙烧温度为300-350℃，焙烧时间为50min，末段焙烧温度为680-750℃，焙烧时间为20min。
所述步骤五中的冷却装置设计螺旋管通风，并将螺旋管浸入冷却水槽中，冷却水槽安装制冷器，可设置指定冷却温度。
所述步骤六中熔炼温度为400-450℃，升温时间为20-30min，熔炼的时间为30-50min，并降温至350℃保温。
所述步骤七中浇铸完成后，启动冷却装置进行冷却，冷却时间为20-30min。
所述步骤八中脱模时采用气缸驱动石膏模的上模进行分模，然后再将发动机箱体手动取出。
所述步骤十中打磨夹具设计吸尘装置，采用风机吸除打磨时的粉尘，并收集于集尘筒中。
实施例2：一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、原料的准备：原料为铝合金，铝合金的原料按重量百分比计，组份为Fe0.03％，Mn1.35％，Ni0.75％，Zn8.25％，Ti2.25％，Mg2.25％，Cu1.5％；Sc 0.15％，Zr0.15％，Si 0.03％，其余为Al，按照上述重量份数进行混合，并制成铝锭；
步骤二、制备蜡模：根据四柱发动机箱盖数字立体模型，使用3D打印设备将四柱发动机箱盖打印出来；
步骤三、制备石膏模：将步骤二中打印出来的四柱发动机箱盖外部包覆石膏，模体分为上模和下模，然后进行焙烧，焙烧后进行冷却；
步骤四、石膏模的打磨：将步骤三中焙烧后的石膏模进行分模，并对石膏模的内部进行精密打磨；
步骤五、石膏模的定位：将石膏模通过定位夹具安装在浇注平台上，定位夹具配备冷却装置，冷却装置采用风冷冷却；
步骤六、铝合金的熔炼：将步骤一中的原材料进行熔炼，熔炼后置于保温炉中保温，备用；
步骤七、箱盖浇铸成型：将步骤六中的铝合金液输入石膏模内，进行铸造成型，铸造成型后进行冷却；
步骤八、脱模卸料：将石膏模拆开，将石膏模内的箱盖取出；
步骤九、箱盖端面钻孔加工：将箱盖安装在钻孔夹具上，对箱盖端面进行钻孔加工；
步骤十、箱盖端面的打磨：将箱盖端面朝上固定安装在打磨夹具上，通过打磨装置对箱盖的端面进行打磨。
所述步骤二中采用CAM技术，将发动机箱盖数字模型导入计算机，并与3D打印机连接，进行蜡模的制作。
所述步骤三中焙烧时，初段焙烧温度为150-180℃，焙烧时间为30min，中段焙烧温度为300-350℃，焙烧时间为50min，末段焙烧温度为680-750℃，焙烧时间为20min。
所述步骤五中的冷却装置设计螺旋管通风，并将螺旋管浸入冷却水槽中，冷却水槽安装制冷器，可设置指定冷却温度。
所述步骤六中熔炼温度为400-450℃，升温时间为20-30min，熔炼的时间为30-50min，并降温至350℃保温。
所述步骤七中浇铸完成后，启动冷却装置进行冷却，冷却时间为20-30min。
所述步骤八中脱模时采用气缸驱动石膏模的上模进行分模，然后再将发动机箱体手动取出。
所述步骤十中打磨夹具设计吸尘装置，采用风机吸除打磨时的粉尘，并收集于集尘筒中。
实施例3：一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、原料的准备：原料为铝合金，铝合金的原料按重量百分比计，组份为Fe0.05％，Mn1.5％，Ni1.0％，Zn9.0％，Ti2.5％，Mg3.0％，Cu2.0％；Sc 0.2％，Zr 0.2％，Si0.05％，其余为Al，按照上述重量份数进行混合，并制成铝锭；
步骤二、制备蜡模：根据四柱发动机箱盖数字立体模型，使用3D打印设备将四柱发动机箱盖打印出来；
步骤三、制备石膏模：将步骤二中打印出来的四柱发动机箱盖外部包覆石膏，模体分为上模和下模，然后进行焙烧，焙烧后进行冷却；
步骤四、石膏模的打磨：将步骤三中焙烧后的石膏模进行分模，并对石膏模的内部进行精密打磨；
步骤五、石膏模的定位：将石膏模通过定位夹具安装在浇注平台上，定位夹具配备冷却装置，冷却装置采用风冷冷却；
步骤六、铝合金的熔炼：将步骤一中的原材料进行熔炼，熔炼后置于保温炉中保温，备用；
步骤七、箱盖浇铸成型：将步骤六中的铝合金液输入石膏模内，进行铸造成型，铸造成型后进行冷却；
步骤八、脱模卸料：将石膏模拆开，将石膏模内的箱盖取出；
步骤九、箱盖端面钻孔加工：将箱盖安装在钻孔夹具上，对箱盖端面进行钻孔加工；
步骤十、箱盖端面的打磨：将箱盖端面朝上固定安装在打磨夹具上，通过打磨装置对箱盖的端面进行打磨。
所述步骤二中采用CAM技术，将发动机箱盖数字模型导入计算机，并与3D打印机连接，进行蜡模的制作。
所述步骤三中焙烧时，初段焙烧温度为150-180℃，焙烧时间为30min，中段焙烧温度为300-350℃，焙烧时间为50min，末段焙烧温度为680-750℃，焙烧时间为20min。
所述步骤五中的冷却装置设计螺旋管通风，并将螺旋管浸入冷却水槽中，冷却水槽安装制冷器，可设置指定冷却温度。
所述步骤六中熔炼温度为400-450℃，升温时间为20-30min，熔炼的时间为30-50min，并降温至350℃保温。
所述步骤七中浇铸完成后，启动冷却装置进行冷却，冷却时间为20-30min。
所述步骤八中脱模时采用气缸驱动石膏模的上模进行分模，然后再将发动机箱体手动取出。
所述步骤十中打磨夹具设计吸尘装置，采用风机吸除打磨时的粉尘，并收集于集尘筒中。
根据实施例1-3中分别加工三组发动机箱盖，其中改变步骤一中的原料的配比，分别取最低值、中值和最高值，产出三组发动机箱盖后，进行发动机箱盖的强度实验，并以传统铸铁箱盖为对照组，对实施例1-3所产出的发动机箱盖施加力，施加力值高于传统铸铁箱盖破裂承受力值，实验结果如下：
通过以上表格可以看出，实施例1-3中所产出的发动机箱盖其结构强度均高于传统铸铁发动机箱盖，明显改善发动机箱盖的结构强度；
而且在实施例中通过在浇铸成型时采用冷却装置冷却，且在冷却时通过螺旋管通风，将螺旋管浸入冷却水槽，对螺旋管内的空气进行制冷，使用冷气流进行冷却，相比传统冷却，本方案的冷却效率更高，可缩短工序时长，从而提高生产效率。
Claims (8)
1.一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、原料的准备：原料为铝合金，铝合金的原料按重量百分比计，组份为Fe0.01-0.05％，Mn1.2-1.5％，Ni0.5-1.0％，Zn7.5-9.0％，Ti2-2.5％，Mg1.5-3.0％，Cu1.0-2.0％；Sc 0.1-0.2％，Zr 0.1-0.2％，Si 0.01-0.05％，其余为Al，按照上述重量份数进行混合，并制成铝锭；
步骤二、制备蜡模：根据四柱发动机箱盖数字立体模型，使用3D打印设备将四柱发动机箱盖打印出来；
步骤三、制备石膏模：将步骤二中打印出来的四柱发动机箱盖外部包覆石膏，模体分为上模和下模，然后进行焙烧，焙烧后进行冷却；
步骤四、石膏模的打磨：将步骤三中焙烧后的石膏模进行分模，并对石膏模的内部进行精密打磨；
步骤五、石膏模的定位：将石膏模通过定位夹具安装在浇注平台上，定位夹具配备冷却装置，冷却装置采用风冷冷却；
步骤六、铝合金的熔炼：将步骤一中的原材料进行熔炼，熔炼后置于保温炉中保温，备用；
步骤七、箱盖浇铸成型：将步骤六中的铝合金液输入石膏模内，进行铸造成型，铸造成型后进行冷却；
步骤八、脱模卸料：将石膏模拆开，将石膏模内的箱盖取出；
步骤九、箱盖端面钻孔加工：将箱盖安装在钻孔夹具上，对箱盖端面进行钻孔加工；
步骤十、箱盖端面的打磨：将箱盖端面朝上固定安装在打磨夹具上，通过打磨装置对箱盖的端面进行打磨。
2.根据所述权利要求1的一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，其特征在于，所述步骤二中采用CAM技术，将发动机箱盖数字模型导入计算机，并与3D打印机连接，进行蜡模的制作。
3.根据权利要求1所述的一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，其特征在于，所述步骤三中焙烧时，初段焙烧温度为150-180℃，焙烧时间为30min，中段焙烧温度为300-350℃，焙烧时间为50min，末段焙烧温度为680-750℃，焙烧时间为20min。
4.根据权利要求1所述的一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，其特征在于，所述步骤五中的冷却装置设计螺旋管通风，并将螺旋管浸入冷却水槽中，冷却水槽安装制冷器，可设置指定冷却温度。
5.根据权利要求1所述的一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，其特征在于，所述步骤六中熔炼温度为400-450℃，升温时间为20-30min，熔炼的时间为30-50min，并降温至350℃保温。
6.根据权利要求1所述的一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，其特征在于，所述步骤七中浇铸完成后，启动冷却装置进行冷却，冷却时间为20-30min。
7.根据权利要求1所述的一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，其特征在于，所述步骤八中脱模时采用气缸驱动石膏模的上模进行分模，然后再将发动机箱体手动取出。
8.根据权利要求1所述的一种汽车四柱发动机箱盖的加工工艺，其特征在于，所述步骤十中打磨夹具设计吸尘装置，采用风机吸除打磨时的粉尘，并收集于集尘筒中。
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