CN115213350A - 水冷气缸体垂直线铸造模型、水冷气缸体及压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种水冷气缸体垂直线铸造模型、水冷气缸体及压缩机。该水冷气缸体垂直线铸造模型包括：模具型板、铁液浇注通道、砂芯铸件模仁和排气通道模仁；所述砂芯铸件模仁设置在所述模具型板上；所述铁液浇注通道设置在所述砂芯铸件模仁的周边，并与所述砂芯铸件模仁的腔体连通；所述排气通道模仁设置在所述砂芯铸件模仁的顶端，并与所述砂芯铸件模仁的腔体连通。本申请提供的方案，通过连通设置在所述砂芯铸件模仁顶端的所述排气通道模仁将气体排出，进而能够有效解决因砂芯受热产生的气体被裹挟在铁液中，未及时排出所形成的气孔缺陷，进一步提高了水冷气缸体的性能以及使用寿命。

Description

水冷气缸体垂直线铸造模型、水冷气缸体及压缩机

技术领域

本申请涉及铸造加工技术领域，尤其涉及一种水冷气缸体垂直线铸造模型、水冷气缸体及压缩机。

背景技术

水冷式空气压缩机是指气缸采用水进行冷却的压缩机。气缸设有专供冷却水流通的水套。压缩机运转时，水套中流着的冷却水不断带走气缸中受压缩气体的热量，从而降低压缩机的排气温度、功耗并冷却气缸，使气缸壁保持一定温度，保证压缩机正常运转。因其冷却效果好、不受环境影响且噪音低的特点广泛应用于汽车、工程机等领域，也是柴油发动机上的重要零部件。

相关技术中，在水冷式空气压缩机中，气缸体铸件是核心的组成部分，随着汽车产量的增长以及性能的增加，通过传统且落后的造型设备生产气缸体铸件，导致气缸体铸件的产量和质量均难以满足市场需求。目前，在利用先进自动化造型设备代替传统且落后的造型设备时，垂直无箱造型线因自动化程度高、效率高和精度高的特点，已应用于生产中小铸件，但由于水冷式空气压缩机中的气缸体铸件(下简称水冷气缸体)具有水套水冷循环内腔结构，相比风冷气缸体，其结构更复杂，在采用垂直无箱造型线生产水冷气缸体时，容易产生砂芯发气导致的铸件气孔缺陷、热节处铸件凝固缩松以及砂渣眼外观不良的问题，影响水冷气缸体的性能。

因此，需要设计一种水冷气缸体垂直线铸造模型，可以代替传统且落后的造型设备，在采用垂直无箱造型线生产水冷气缸体时，有效解决砂芯发气导致的铸件气孔缺陷、热节处铸件凝固缩松以及砂渣眼外观不良的问题，从而在生产水冷气缸体时，能够采用垂直无箱造型线实现大规模机械化生产，能快速高质量满足市场需求。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种水冷气缸体垂直线铸造模型，该水冷气缸体垂直线铸造模型，能够通过连通设置在所述砂芯铸件模仁顶端的所述排气通道模仁将气体排出，进而能够有效解决因砂芯受热产生的气体被裹挟在铁液中，未及时排出所形成的气孔缺陷，进一步提高了水冷气缸体的性能以及使用寿命。

本申请第一方面提供一种水冷气缸体垂直线铸造砂芯模型，包括模具型板、铁液浇注通道、砂芯铸件模仁和排气通道模仁；所述砂芯铸件模仁设置在所述模具型板上；所述铁液浇注通道设置在所述砂芯铸件模仁的周边，并与所述砂芯铸件模仁的腔体连通；所述排气通道模仁设置在所述砂芯铸件模仁的顶端，且所述排气通道模仁的型腔与所述砂芯铸件模仁的腔体连通。

在一种实施方案中，所述模具型板上还设有溢流补缩冒口；所述溢流补缩冒口的一端与所述砂芯铸件模仁的腔体相连通，另一端与所述排气通道模仁的型腔相连通。

在一种实施方案中，所述铁液浇注通道包括浇注口、竖浇道和横浇道；所述浇注口设置在所述模具型板的上端；所述竖浇道设置在所述浇注口的下方，并与所述浇注口的下端连通；所述横浇道水平设置在所述砂芯铸件模仁的下方，且分别与所述竖浇道以及所述砂芯铸件模仁连通。

在一种实施方案中，所述砂芯铸件模仁包括内浇口；所述内浇口设置在所述砂芯铸件模仁的底端，且与所述横浇道连通。

在一种实施方案中，所述溢流补缩冒口包括第一补缩冒口和第二补缩冒口，所述第一补缩冒口和第二补缩冒口分别设置在所述砂芯铸件模仁顶端的两边。

在一种实施方案中，所述砂芯铸件模仁为单缸水冷气缸体砂芯或双缸水冷气缸体砂芯。

在一种实施方案中，所述砂芯铸件模仁包括第一铸件模仁和第二铸件模仁，所述第一铸件模仁和所述第二铸件模仁水平并排分布在所述模具型板上。

在一种实施方案中，所述模具型板包括正压板和反压板，所述正压板和所述反压板相互拼接。

本申请第二方面提供一种水冷气缸体，包括采用上述的水冷气缸体垂直线铸造模型加工生产而成。

本申请第三方面提供一种压缩机，包括上述的水冷气缸体。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：在使用垂直无箱造型线铸造水冷气缸体时，铁液在重力的作用下顺着所述铁液浇注通道流入所述砂芯铸件模仁的腔体中，在铁液进入所述砂芯铸件模仁的腔体后，由于铁液温度较高，所述砂芯铸件模仁中的砂芯受热产生气体，气体会不断上升，最终聚集在所述砂芯铸件模仁的腔体顶端处，随着所述砂芯铸件模仁的腔体顶端处气体的增多，压力逐渐上升，从而能够通过连通设置在所述砂芯铸件模仁顶端的所述排气通道模仁将气体排出，进而能够有效解决因砂芯受热产生的气体被裹挟在铁液中，未及时排出所形成的气孔缺陷，进一步提高了水冷气缸体的性能以及使用寿命。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本申请实施例示出的(单缸)水冷气缸体垂直线铸造模型中正压板模具的结构示意图；

图2是本申请实施例示出的(单缸)水冷气缸体垂直线铸造模型中反压板模具的结构示意图；

图3是本申请实施例示出的正压板和反压板拼装后的砂芯铸件模仁的结构示意图；

图4是本申请实施例示出的(双缸)水冷气缸体垂直线铸造模型中正压板模具的结构示意图；

图5是本申请实施例示出的水冷气缸体加工生产的步骤。

附图标记：

1、模具型板；21、浇注口；22、竖浇道；23、横浇道；3、砂芯铸件模仁；31、主体芯；32、水套芯；33、第一内浇口；34、第二内浇口；4、排气通道模仁；5、溢流补缩冒口。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

目前，水冷气缸体(铸件体)的砂芯是由热固性酚醛树脂加入乌洛托品发生交联反应后固化形成。由于浇注铁液时，砂芯几乎全部被高温的铁液包围着，在铁液的加热作用下，酚醛树脂粘结剂会分解生成气体，气体被裹挟到铁液中，铁液凝固后气体会在水冷气缸体上形成圆滑的孔洞类缺陷，此缺陷将影响水冷气缸体的美观，甚至会影响水冷气缸体的性能，导致水冷气缸体因质量问题而报废。

针对上述问题，本申请实施例提供一种水冷气缸体垂直线铸造模型，通过连通设置在所述砂芯铸件模仁顶端的所述排气通道模仁将气体排出，进而能够有效解决因砂芯受热产生的气体被裹挟在铁液中，未及时排出所形成的气孔缺陷，进一步提高了水冷气缸体的性能以及使用寿命。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

实施例一

请参阅图1-图4，图1是本申请实施例示出的(单缸)水冷气缸体垂直线铸造模型中正压板模具的结构示意图。

本申请的水冷气缸体垂直线铸造砂芯模型，包括模具型板1、铁液浇注通道、砂芯铸件模仁3和排气通道模仁4。

所述模具型板1包括正压板和反压板，所述正压板和所述反压板相互拼接后组成所述模具型板1，在所述模具型板1上设置有所述铁液浇注通道、砂芯铸件模仁3和排气通道模仁4。

所述砂芯铸件模仁3在所述模具型板1上会形成腔体，所述腔体为所述砂芯铸件模仁3覆盖所述模具型板1上形成的塑性腔，用于容纳浇注的铁液以形成铸件。为了节省空间，提高效率，所述砂芯铸件模仁3包括第一铸件模仁和第二铸件模仁，所述第一铸件模仁和所述第二铸件模仁水平并排分布在所述模具型板1上，所述第一铸件模仁和所述第二铸件模仁包括正边铸件子模和反边铸件子模，所述正边铸件子模和所述反边铸件子模分别相对设置在所述正压板和反压板上。

所述铁液浇注通道设置在所述砂芯铸件模仁3的周边，并与所述砂芯铸件模仁3的腔体连通；具体的，当所述铁液浇注通道只负责为一个所述砂芯铸件模仁3的腔体浇注铁液时，所述铁液浇注通道可以设置在所述砂芯铸件模仁3的任意一侧；当所述砂芯铸件模仁3包括第一铸件模仁和第二铸件模仁时，所述铁液浇注通道可以设置在所述第一铸件模仁和所述第二铸件模仁的对称轴上，使得浇注铁液时，铁液能够均匀的流入所述第一铸件模仁和所述第二铸件模仁的腔体内。

所述排气通道模仁4设置在所述砂芯铸件模仁3的顶端，并在所述模具型板1上形成型腔，所述型腔为所述排气通道模仁4覆盖所述模具型板1上形成的塑性腔，用于流通气体。所述排气通道模仁4的型腔与所述砂芯铸件模仁3的腔体连通，由于本方案采用的垂直无箱造型线，所述顶端为所述砂芯铸件模仁3最靠近所述铁液浇注通道的浇注口21的一端，也是铁液在所述砂芯铸件模仁3的腔体内最后填充的一端；为了更快速的将所述砂芯铸件模仁3的腔体中的气体排出去，所述排气通道模仁4包括第一排气模仁和第二排气模仁，所述第一排气模仁和所述第二排气模仁并列分布在所述砂芯铸件模仁3的顶端，且相互连通。

需要说明的是，所述砂芯铸件模仁3为单缸水冷气缸体砂芯或双缸水冷气缸体砂芯。

在本实施例一中，在使用垂直无箱造型线铸造水冷气缸体时，铁液在重力的作用下顺着所述铁液浇注通道流入所述砂芯铸件模仁的腔体中，在铁液进入所述砂芯铸件模仁的腔体后，由于铁液温度较高，所述砂芯铸件模仁中的砂芯受热产生气体，气体会不断上升，最终聚集在所述砂芯铸件模仁的腔体顶端处，随着所述砂芯铸件模仁的腔体顶端处气体的增多，压力逐渐上升，从而能够通过连通设置在所述砂芯铸件模仁顶端的所述排气通道模仁将气体排出，进而能够有效解决因砂芯受热产生的气体被裹挟在铁液中，未及时排出所形成的气孔缺陷，进一步提高了水冷气缸体的性能以及使用寿命。

实施例二

在铁液进入砂芯铸件模仁的腔体过程中，铁液在重力的作用下会在腔体内流动，如果铁液浇注通道设置不合理，铁液的流动会冲掉所述砂芯铸件模仁壁上的型砂，掉落在铁液中的型砂以及铁液中的渣子分别会在铸件表面形成砂眼和渣眼缺陷，不仅影响铸件美观性，甚至会影响铸件的性能。为了解决上述问题，本申请提出了相应的方案，请参阅图1-图4，具体为：

在上述实施例一的结构基础上，所述铁液浇注通道包括浇注口21、竖浇道22和横浇道23；所述浇注口21设置在所述模具型板1的上端，且高于所述砂芯铸件模仁3的顶端，所述模具型板1的上端为当所述模具型板1竖直放置时，位于所述模具型板1的上方且高于所述砂芯铸件模仁3的顶端的一端。

所述竖浇道22设置在所述浇注口21的下方，并与所述浇注口21的下端连通，使得所述铁液能够通过所述浇注口21流入所述竖浇道22中。

所述横浇道23水平设置在所述砂芯铸件模仁3的下方，所述砂芯铸件模仁3包括内浇口；所述内浇口设置在所述砂芯铸件模仁3的底端，具体的，所述砂芯铸件模仁3包括水套芯32和主体芯31，所述内浇口包括第一内浇口33和第二内浇口34，所述第一内浇口33、所述第二内浇口34与所述主体芯31连通；所述横浇道23分别与所述竖浇道22、第一内浇口33和第二内浇口34连通，使得铁液能够经过所述竖浇道22流入所述横浇道23中，再从所述横浇道23中通过所述第一内浇口33和所述第二内浇口34流入所述砂芯铸件模仁3的腔体中。

在本申请实施例中，通过将所述横浇道水平设置在所述砂芯铸件模仁的下方，铁液在重力的作用下，由浇注口流经竖浇道，再流经横浇道，并从所述砂芯铸件模仁腔体的底部往上升，一方面可使铁液在流入所述砂芯铸件模仁的腔体中无落差喷溅，能够平稳流入，无紊流；另一方面可使得铁液中的型砂和渣子能够沉淀在横浇道的底部，能够有效避免型砂和渣子随铁液进入所述砂芯铸件模仁的腔体中形成砂眼和渣眼，避渣效果好。

实施例三

目前，由于水冷气缸体具有水套水冷循环内腔结构，相比风冷气缸体，其结构更复杂；水冷气缸体存在孤立热节和过热“尖角区”，加上水套结构形成的“铁包砂”使铸件热节增加，当铁液浇注到砂芯铸件模仁的腔体内后，开始冷却，由于热节和过热尖角区散热慢，会到最后凝固，同时，铁液凝固过程中会发生体积收缩，会形成缩松或缩孔的缺陷，严重影响铸件的性能。为了解决上述问题，本申请提出了相应的方案，请参阅图1-图4，具体为：

在上述实施例的结构基础上，所述模具型板1上还设有溢流补缩冒口5；所述溢流补缩冒口5的口径要大于所述排气通道模仁4型腔的口径，所述溢流补缩冒口5的一端与所述砂芯铸件模仁3的腔体相连通，另一端与所述排气通道模仁4的型腔相连通，使得所述砂芯铸件模仁3腔体中的气体在上升后，能够沿着所述溢流补缩冒口5和所述排气通道模仁4排出去。

为了便于补缩，结合所述水冷气缸体的结构特点，所述溢流补缩冒口5包括第一补缩冒口和第二补缩冒口，所述第一补缩冒口和第二补缩冒口分别设置在所述砂芯铸件模仁3顶端的两边。

在本申请实施例中，由于铁液是从所述砂芯铸件模仁腔体的底部往上升的，故而在所述砂芯铸件模仁的顶端处，铁液最后凝固，在此处设置所述溢流补缩冒口，一方面可及时对缩松或缩孔的热节进行补液，避免形成缩松或缩孔的缺陷，另一方面，可通过额外添加的铁液，将所述砂芯铸件模仁腔体内的冷铁水从所述溢流补缩冒口排出，进一步减少裹携性气孔的生成。

实施例四

与上述实施例相对应的，本申请还提供一种水冷气缸体，是采用上述的水冷气缸体垂直线铸造模型加工生产而成。

请参阅图5，在上述实施例的结构基础上，通过所述水冷气缸体垂直线铸造模型加工生产所述水冷气缸体的步骤包括：

S1、设计水冷气缸体垂直线铸造模型。

S101、通过分析所述水冷气缸体(铸件)的结构，设计合适的浇注系统，具体为：

将浇注口设置在所述模具型板的顶端，且位于所述砂芯铸件模仁中水套芯的径面方向，不仅在水套芯最后被铁液包围时能防止水套芯断裂，又有利于砂芯铸件模仁腔体中的气体能够顺利排出。

将横浇道水平设置在所述砂芯铸件模仁的下方，能够使铁液平稳流入，无紊流；有效避免型砂和渣子随铁液进入所述砂芯铸件模仁中形成砂眼和渣眼。

S102、采用CAD工具进行工艺计算，计算出合理的浇注系统尺寸，并选择进行溢流补缩工艺的合理位置，具体为：

将所述溢流补缩冒口和所述排气通道模仁的型腔相连通设置在所述砂芯铸件模仁的顶端，有利于砂芯铸件模仁腔体中的气体能够顺利排出，且可及时对缩松或缩孔的热节进行补液，避免形成缩松或缩孔的缺陷，同时将所述砂芯铸件模仁腔体内的冷铁水从所述溢流补缩冒口排出，进一步减少裹携性气孔的生成。

S2、通过模具零件制作所述水冷气缸体垂直线铸造模型。

S3、设置铸造所述水冷气缸体的参数。

S4、往所述水冷气缸体垂直线铸造模型内浇注铁液，并及时进行排气、冷却和补缩操作。

S5、浇注后等铁液完全凝固后，拆除所述砂芯铸件模仁，得到所述水冷气缸体。

在本申请实施例中，通过垂直无箱造型线铸造模型生产的水冷气缸体，合格率可达95％以上，质量优良，极大地提升了水冷气缸体的生产效率，降低了制造成本，具有重要的意义。

实施例五

与上述实施例相对应的，本申请还提供一种压缩机，包括上述的水冷气缸体。

所述水冷气缸体的具体结构特征可参阅上述实施例，此处不再赘述。

在本申请实施例中，包括所述水冷气缸体的压缩机在运转时，通过水冷气缸体中流动的冷却水不断带走压缩机运转时产生的热量，从而有效降低压缩机排气温度，减少压缩机的功耗，保证压缩机正常运转。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。

上文中已经参考附图详细描述了本申请的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。另外，可以理解，本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本申请实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种水冷气缸体垂直线铸造砂芯模型，其特征在于，包括模具型板(1)、铁液浇注通道、砂芯铸件模仁(3)和排气通道模仁(4)；

所述砂芯铸件模仁(3)设置在所述模具型板(1)上；

所述铁液浇注通道设置在所述砂芯铸件模仁(3)的周边，并与所述砂芯铸件模仁(3)的腔体连通；

所述排气通道模仁(4)设置在所述砂芯铸件模仁(3)的顶端，且所述排气通道模仁(4)的型腔与所述砂芯铸件模仁(3)的腔体连通。

2.根据权利要求1所述的水冷气缸体垂直线铸造砂芯模型，其特征在于，所述模具型板(1)上还设有溢流补缩冒口(5)；

所述溢流补缩冒口(5)的一端与所述砂芯铸件模仁(3)的腔体相连通，另一端与所述排气通道模仁(4)的型腔相连通。

3.根据权利要求1所述的水冷气缸体垂直线铸造砂芯模型，其特征在于，

所述铁液浇注通道包括浇注口(21)、竖浇道(22)和横浇道(23)；

所述浇注口(21)设置在所述模具型板(1)的上端；

所述竖浇道(22)设置在所述浇注口(21)的下方，并与所述浇注口(21)的下端连通；

所述横浇道(23)水平设置在所述砂芯铸件模仁(3)的下方，且分别与所述竖浇道(22)以及所述砂芯铸件模仁(3)的腔体连通。

4.根据权利要求3所述的水冷气缸体垂直线铸造砂芯模型，其特征在于，

所述砂芯铸件模仁(3)包括内浇口；

所述内浇口设置在所述砂芯铸件模仁(3)的底端，且与所述横浇道(23)连通。

5.根据权利要求2所述的水冷气缸体垂直线铸造砂芯模型，其特征在于，

所述溢流补缩冒口(5)包括第一补缩冒口和第二补缩冒口，所述第一补缩冒口和第二补缩冒口分别设置在所述砂芯铸件模仁(3)顶端的两边。

6.根据权利要求1所述的水冷气缸体垂直线铸造砂芯模型，其特征在于，

所述砂芯铸件模仁(3)为单缸水冷气缸体砂芯或双缸水冷气缸体砂芯。

7.根据权利要求1所述的水冷气缸体垂直线铸造砂芯模型，其特征在于，

所述砂芯铸件模仁(3)包括第一铸件模仁和第二铸件模仁，所述第一铸件模仁和所述第二铸件模仁水平并排分布在所述模具型板(1)上。

8.根据权利要求1所述的水冷气缸体垂直线铸造砂芯模型，其特征在于，

所述模具型板(1)包括正压板和反压板，所述正压板和所述反压板相互拼接。

9.一种水冷气缸体，其特征在于，包括采用权利要求1-8任意一项所述的水冷气缸体垂直线铸造模型加工生产而成。

10.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求9所述的水冷气缸体。

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