CN114346219A - 快速冷却活塞模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速冷却活塞模具，属于活塞工件铸造技术领域，包括外模、顶模和内芯，顶模的外侧套有顶模套；所述的顶模套的下端安装有外模，外模的内侧空腔处安装有内芯，外模的外壁上设有两插孔，插孔与外模的内侧空腔相通，销子的内端穿过外模的插孔顶在内芯的外壁上，其特征在于：所述的顶模、顶模套和外模的内部分别设有环形水路，所述的内芯上设有随形水路；所述的顶模、顶模套、外模的环形水路和内芯的随形水路一体成型；所述的顶模、顶模套和外模的环形水路的各个部分与顶模的内腔的距离相同。与现有技术相比较具有提高冷却效果的特点。

Description

快速冷却活塞模具

技术领域

本发明涉及活塞工件铸造技术领域，特别是一种快速冷却活塞模具。

背景技术

目前，因发动机的性能提高，对于活塞工件头部的金相组织要求严格；以及活塞工件铸造自动化水平程度大幅的提高，对铸坯效率的提高有明显的要求；原来活塞模具内芯为直上直下通水，只能冷却活塞工件的中心部位，冷却速度慢，冷却效果不好。

活塞模具的顶模部分虽然采用环形水道设计，但是其为分体式结构设计，不仅加工难度高，而且具有漏水现象，冷却效果差，并且不能很好的改善活塞工件的头部金相组织，并且对铸件效率的提高也不是很明显。

发明内容

本发明的目的在于针对以上现有技术的不足，提供一种快速冷却活塞模具，通过新型模具和分段式冷却方法，达到提高活塞坯金相组织和力学性能的目的。

本发明所提供的一种快速冷却活塞模具，包括外模、顶模和内芯，顶模的外侧套有顶模套；所述的顶模套的下端安装有外模，外模的内侧空腔处安装有内芯，顶模套的外壁上设有两插孔，插孔与外模的内侧空腔相通，销子的内端穿过外模的插孔顶在内芯的外壁上；销子内部设有冷却水路，冷却水路内安装有水管；其特征在于：所述的顶模、顶模套和外模的内部分别设有环形水路，所述的内芯上设有随形水路；所述的顶模、顶模套、外模的环形水路和内芯的随形水路一体成型；所述的顶模、顶模套和外模的环形水路的各个部分与顶模的内腔的距离相同；所述的内芯的随形水路依次通过第一三通阀和管路分别与储水罐和外模环形水路连通，外模环形水路与储水罐连通，储水罐依次通过管路、水泵、第二三通阀和第三三通阀分别与销子和顶模连通，销子和顶模并联，并分别与回水箱连通，所述的内芯、外模和顶模套的冷却水道分别通过管路与阀门与供水管连通，顶模套的环形水道通过管路与回水箱连通，第三三通阀通过管路与供水管连通。

上述的顶模的内侧空腔内套有保温冒口，保温冒口的上端套有保温冒口套。

上述的顶模套和顶模之间通过螺栓配合。

上述的顶模上设有多条环形水路，多条环形水路呈上下分布排列，相邻的两环形水路之间通过通孔连通。

上述的内芯中间位置设有贯通上下两端的排气通道，排气通道的一段上设有环形通道，环形通道绕过随形水路。

与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：

本发明中的顶模和内芯采用3D打印技术制成，顶模上设有一体成型的环形水路，内芯上设有一体成型的随形水路，降低了模具内部水路的加工难度，提高了水路的密封性，明显改善了冷却效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的内芯部分的结构示意图。

图4是本发明的内芯部分的内部结构示意图。

图5是本发明的顶模部分的结构示意图。

图6是本发明的内芯部分的内部结构示意图。

图7是本发明的冷却水路部分的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1和2所示，本发明包括外模5、顶模3和内芯7。

所述的顶模3的内侧空腔内套有保温冒口2，保温冒口2的上端套有保温冒口套1，顶模3的外侧套有顶模套4，顶模套4和顶模3之间通过螺栓配合。

所述的顶模套4的下端安装有外模5，外模5的内侧空腔处安装有内芯7，内芯7由外模5空腔的下端向上伸入其内部，外模5的外壁上设有两对称分布的插孔，插孔与外模5的内侧空腔相通，销子6的内端穿过外模5的插孔顶在内芯7的外壁上，销子6的外壁与外模5的插孔内壁密封配合。

如图5和6所示，所述的顶模3的内部设有多条环形水路，多条环形水路呈上下分布排列，相邻的两环形水路之间通过通孔连通。

所述的顶模套4上设有环形水路，环形水路环绕于顶模3的外周。

如图3和4所示，所述的内芯7上设有随形水路，随形水路的两端分别外连接口，中间位置设有贯通上下两端的排气通道，排气通道的一段上设有环形通道，从而能够绕过随形水路。

所述的外模5上设有环形水路，环形水路位于外模5的上半部分，销子6内部设有冷却水路，冷却水路内安装有水管8，水管8的外端与销子6的外端的内壁固定连接，并与进水接口相通，销子6的外壁上设有出水接口与冷却水路相通。

所述的顶模3、顶模套4和外模5的环形水路的两端分别外连接口，其两接口分别为进水接口和出水接口，而且其环形水路的各个部分与顶模3的内腔的距离相同。

所述的顶模套4、顶模3、外模5和内芯7采用3D打印一体式设计，一体成型，从而降低了顶模套4、顶模3、外模5的环形水路和内芯7的随形水路的加工难度，提高了其水路的连贯性，增强了其水路的密封性，能够有效的防止漏水。

如图7所示，本发明通过冷却水路连通各零部件，冷却水路的具体结构如下所示：

所述的内芯7的随形水路的进水接口依次通过阀门和管路与供水管9连通，内芯7随形水路的出水接口通过管路与第一三通阀12的进水接口连通，第一三通阀12的其中一出水接口通过管路与外模5环形水路的进水接口连通，第一三通阀12的的另一出水接口通过管路与储水罐10的进水接口连通，外模5环形水路的出水接口通过管路与储水罐10的进水接口连通，储水罐10的出水接口通过管路与水泵15的进水接口连通，水泵15的出水接口通过管路第二三通阀13的其中一进水接口连通，第二三通阀13的另一进水接口通过管路与供水管连通，第二三通阀13的出水接口通过管路与第三三通阀14的进水接口连通，第三三通阀14的其中一出水接口与销子6的进水接口连通，第三三通阀14的另一出水接口与顶模3的进水接口连通，销子6与顶模3的出水接口通过管路与回水箱11连通。

所述的顶模套4的环形水道的进水接口依次通过管路与阀门与供水管9连通，顶模套4的环形水道的出水接口通过管路与回水箱11连通。

本实施例中，所述的供水管9通过管路与五通阀的进水接口连通，五通阀的四个出水接口分别通过管路与内芯7、外模5、第二三通阀13和顶模套4的进水接口连通。

本发明中的快速冷却活塞模具对活塞坯进行冷却的冷却方法，其具体步骤如下：

第一步，当向模具内注满780℃的铝液后，首先打开供水管9与内芯7之间的阀门，继而操作第一三通阀12，使内芯7能够通过第一三通阀12与储水罐10相通，向内芯7的随形水路内注入供水管9内的常温冷却水，通水冷却时间为40″±2″，当到达时间后，关闭供水管9与内芯7之间的阀门，停止对内芯7供水，通过首先向内芯7的随形水路进行通水冷却，能够使活塞坯的下半部分首先冷却，从而铝水充分流入到模具中，避免其上半部分活塞坯首先冷却，而使铝液无法流到下半部分，从而使下半部分产生气孔。

第二步，在内芯7通水25″±2″后，操作第一三通阀12，使内芯7通过第一三通阀12与外模相通，向外模5的环形水路内注入流经内芯7的冷却水，对活塞坯的上半部分进行冷却，冷却水依次经内芯7的随形水路和外模5的环形水路流入储水罐10，此时流经外模5环形水路的冷却水较供水管9内的冷却水温度高，从而能够使外模5的环形水路起到逐渐冷却、缓和降温的作用，避免活塞坯上半部分由于温度骤降，使其内部产生较大应力，而影响其金相组织。

第三步，在使用流经内芯7的冷却水冷却15″后，关闭外模5与内芯7之间的第一三通阀12，开启外模5与供水管9之间的阀门，向外模5的环形水路中注入供水管9内的冷却水，使流经外模5环形水路的冷却水流出到储水罐10中，对储水罐10内的冷却水进行降温，避免其温度过高，影响后续散热，继续使用供水管9内的常温冷却水冷却20″±2″，使其总冷却时间为35″±2″。

第四步，在外模5通水冷却完成后，分别启动第二三通阀13和第三三通阀14，使水泵15依次通过第二三通阀13和第三三通阀14连通销子6的冷却水路，使用水泵15将储水罐10中的冷却水注入销子6的冷却水路，冷却5″±1″后，启动第二三通阀13，使供水管9通过第二三通阀13连通销子6的冷却水路，向销子6的冷却水路中注入供水管7内的常温冷却水，继续冷却10″±2″，对活塞坯进行冷却。

第五步，在销子6完成冷却后，分别重新启动第二三通阀13和第三三通阀14，使水泵15依次通过第二三通阀13和第三三通阀14连通顶模3环形水路，向顶模3的环形水路内注入储水罐10内的冷却水对活塞坯进行冷却5″±1″。

第六步，顶模3通水冷却5″±1″后，操作第二三通阀13，使供水管9通过第二三通阀13连通顶模3的环形水路，向顶模3的环形水路中注入供水管9内的冷却水，继续冷却10″±2″。

第七步，在向顶模3的环形水路注入冷却水的同时，开启顶模套4的环形水路与供水管9之间的阀门，使供水管9内的冷却水注入到顶模套4的环形水路中，冷却15″±2″后，关闭阀门，继而完成整个冷却流程。

所述的供水管9提供的冷却水为常温冷却水，储水罐10中的冷却水为经过热交换温度升高的冷却水。

需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种快速冷却活塞模具，包括外模（5）、顶模（3）和内芯（7），顶模（3）的外侧套有顶模套（4）；所述的顶模套（4）的下端安装有外模（5），外模（5）的内侧空腔处安装有内芯（7），外模（5）的外壁上设有两插孔，插孔与外模（5）的内侧空腔相通，销子（6）的内端穿过外模（5）的插孔顶在内芯（7）的外壁上；销子（6）内部设有冷却水路，冷却水路内安装有水管（8）；其特征在于：所述的顶模（3）、顶模套（4）和外模（5）的内部分别设有环形水路，所述的内芯（7）上设有随形水路；所述的顶模（3）、顶模套（4）、外模（5）的环形水路和内芯（7）的随形水路一体成型；所述的顶模（3）、顶模套（4）和外模（5）的环形水路的各个部分与顶模（3）的内腔的距离相同；所述的内芯（7）的随形水路依次通过第一三通阀（12）和管路分别与储水罐（10）和外模（5）环形水路连通，外模（5）环形水路与储水罐（10）连通，储水罐（10）依次通过管路、水泵（15）、第二三通阀（13）和第三三通阀（14）分别与销子（6）和顶模（3）连通，销子（6）和顶模（3）并联，并分别与回水箱（11）连通，所述的内芯（7）、外模（5）和顶模套（4）的冷却水道分别通过管路与阀门与供水管（9）连通，顶模套（4）的环形水道通过管路与回水箱（11）连通，第三三通阀（14）通过管路与供水管（9）连通。

2.根据权利要求1所述的快速冷却活塞模具，其特征在于：所述的顶模（3）的内侧空腔内套有保温冒口（2），保温冒口（2）的上端套有保温冒口套（1）。

3.根据权利要求1所述的快速冷却活塞模具，其特征在于：所述的顶模套（4）和顶模（3）之间通过螺栓配合。

4.根据权利要求1所述的快速冷却活塞模具，其特征在于：所述的顶模（3）上设有多条环形水路，多条环形水路呈上下分布排列，相邻的两环形水路之间通过通孔连通。

5.根据权利要求1所述的快速冷却活塞模具，其特征在于：所述的内芯（7）中间位置设有贯通上下两端的排气通道，排气通道的一段上设有环形通道，环形通道绕过随形水路。

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