CN117139567A - 一种活塞浇铸模具、活塞浇铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞浇铸模具及活塞浇铸方法，其中活塞浇铸模具包括：分体设置的第一外模和第二外模，第一外模与第二外模之间设有模腔，第一外模与第二外模上靠近模腔的位置均设有限位腔，镶圈周部的镶圈限位部可拆卸的安装在限位腔内，以使镶圈悬置于模腔中；固定组件，安装在限位腔内，用于固定镶圈限位部；加热组件，安装在第一外模和/或第二外模上，用于加热镶圈。本发明所提供的活塞浇铸模具，通过固定组件的设置，将镶圈悬置固定于模腔中，避免了现有技术中依靠模盖与外模夹紧定位的方式，可有效提高镶圈上下端面合金液的温度，提高镶圈的粘结质量，消除镶圈下端面气孔等缺陷，提高活塞的可靠性及使用寿命。

Description

一种活塞浇铸模具、活塞浇铸方法

技术领域

本发明涉及活塞生产制备技术领域，特别是涉及一种活塞浇铸模具及活塞浇铸方法。

背景技术

随着汽车柴油机向高功率、高速度及高可靠方向发展，对活塞质量要求越来越高，为了提高活塞环槽耐蚀耐磨性，改善气密性，降低机油耗，提高柴油机性能，一般都采用镶圈铝活塞。

现有技术中，镶圈定位方式是将镶圈放入外模镶圈的定位台上，活塞毛坯浇注时，模盖下降压住镶圈上端面，同时镶圈下端面和外模镶圈的定位台接触，依靠模盖和外模夹紧定位；或者，通过在外模上开设放置槽，放置槽中放置加热器，提高镶圈周围温度，并最终实现避免镶圈粘接不良和环下白斑的风险。

然而，现有技术中，依靠模盖与外模夹紧定位的方式，由于限制了外模浇道结构，模盖挡住了镶圈上端面浇注铝水的可能，因而铝水只能通过现有浇道在镶圈下端面成型，该区域铝水易产生倒卷紊流，易产生缩松缩孔等缺陷，同时造成镶圈温度偏低，易产生气孔等缺陷；另外，因为模盖与外模夹紧定位镶圈方式，定位精度不高，镶圈很可能在外模镶圈的定位台上移动，造成镶圈偏移。

同时，在外模开设放置槽，放置槽中放置加热器的方式，由于现有结构镶圈的上下凸出端面分别与模盖和外模镶圈的定位台接触，三者接触面积大，且现有模具材料为模具钢，散热快，利用外模放置槽内加热的方式，镶圈温度无法保持，并不能很好实现避免镶圈粘接不良和活塞镶圈周围产生气孔的风险。

因此，如何有效减少活塞毛坯铸造缺陷，改善活塞镶圈及其周围区域质量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种活塞浇铸模具及活塞浇铸方法，用于提高活塞的浇铸质量，提高使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种活塞浇铸模具，包括：

分体设置的第一外模和第二外模，所述第一外模与所述第二外模之间设有模腔，所述第一外模与所述第二外模上靠近所述模腔的位置均设有限位腔，所述镶圈周部的镶圈限位部可拆卸的安装在所述限位腔内，以使所述镶圈悬置于所述模腔中；

固定组件，安装在所述限位腔内，用于固定所述镶圈限位部；

加热组件，安装在所述第一外模和/或所述第二外模上，用于加热所述镶圈。

优选地，所述固定组件包括弹性部件和定位顶杆，所述定位顶杆的一端与所述弹性部件抵接，另一端可与所述镶圈限位部抵接。

优选地，所述限位腔的开口处设有台阶面，所述定位顶杆上设有台阶部，所述定位顶杆的台阶部与所述台阶面卡接以防止所述定位顶杆从所述限位腔内脱离；所述加热组件包括加热线圈，所述加热线圈环绕在所述定位顶杆的台阶部上。

优选地，所述第一外模与所述第二外模之间还设有浇道，所述浇道内设有直浇道和与所述直浇道联通的若干内浇道，所述内浇道远离所述直浇道的一侧分别与所述模腔联通。

优选地，各所述内浇道由靠近所述直浇道的一侧模腔向下倾斜设置；和/或，所述内浇道相对于水平方向的拔模角度为30-35°。

优选地，所述内浇道包括第一内浇道、第二内浇道和第三内浇道，所述第一内浇道、所述第二内浇道和所述第三内浇道与所述模腔交界位置的横截面积的面积比为S1：S2：S3＝1：0.8～0.6：0.5～0.3；且浇道结构设计采用如下公式：

H＝P+E+D/2；D＝Q/6；E＝20+D；P＝Q+D；

其中：H是指浇口杯的内壁远离模腔的一侧与模腔轴线之间的距离，P是指浇口杯的外壁靠近模腔的一侧与模腔轴线之间的距离；E是指浇口杯的杯口直径；D是指第一内浇道的底部与镶圈上表面之间的距离；Q是指活塞缸径，Q＝85-200mm。

优选地，所述第一外模与所述第二外模的预设位置开设有外模定位环套，所述外模定位环套上与所述限位腔对应的位置设有定位部，所述镶圈的镶圈限位部可贯穿所述定位部后，装入所述限位腔内。

优选地，还包括供气组件，所述第一外模和/或所述第二外模上设有第一供气通道，所述第一供气通道的一端与所述供气组件连接，另一端与所述限位腔连接。

优选地，所述固定组件上还设有第二供气通道，所述第二供气通道的一端与所述第一供气通道联通，另一端与所述模腔联通。

一种活塞浇铸方法，采用如上述的活塞浇铸模具，包括以下步骤：

开启浇注机，并将浇注用合金液和镶圈渗合金液加热至预设温度后，转移至浇铸工位；

控制所述活塞浇铸模具中的第一外模和第二外模自动合拢，保留间隙，并启动所述加热组件；

获取镶圈，并将所述镶圈的镶圈限位部防止在所述第一外模和所述第二外模的限位腔内；

控制所述第一外模与所述第二外模自动合模，至所述镶圈限位部与所述固定组件抵接；

控制所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度为B1，对所述模腔的第一区域进行浇铸；控制所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度调整为B2，对所述模腔的第二区域进行浇铸；控制所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度调整为B3，对所述模腔的第三区域进行浇铸；所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域自下而上排列；将所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度缓慢调整至B4，同时继续浇注，直至直浇道浇满，将所述活塞浇铸模具缓慢放平，浇注完成；其中，所述倾斜角度B1、B2、B3、B4依次减小；

控制所述第一外模与所述第二外模开模，取出活塞毛坯。

本发明所提供的活塞浇铸模具，包括：分体设置的第一外模和第二外模，所述第一外模与所述第二外模之间设有模腔，所述第一外模与所述第二外模上靠近所述模腔的位置均设有限位腔，所述镶圈周部的镶圈限位部可拆卸的安装在所述限位腔内，以使所述镶圈悬置于所述模腔中；固定组件，安装在所述限位腔内，用于固定所述镶圈限位部；加热组件，安装在所述第一外模和/或第二外模上，用于加热所述镶圈。本发明所提供的活塞浇铸模具，通过所述固定组件的设置，将所述镶圈悬置固定于所述模腔中，避免了现有技术中依靠模盖与外模夹紧定位的方式，可有效提高所述镶圈上下端面合金液的温度，提高所述镶圈的粘结质量，消除所述镶圈下端面气孔等缺陷，提高活塞的可靠性及使用寿命。

本发明所提供的活塞浇铸方法，包括以下步骤：开启浇注机，并将浇注用合金液和镶圈渗合金液加热至预设温度后，转移至浇铸工位；控制所述活塞浇铸模具中的第一外模和第二外模自动合拢，保留间隙，并启动所述加热组件；获取镶圈，并将所述镶圈的镶圈限位部防止在所述第一外模和所述第二外模的限位腔内；控制所述第一外模与所述第二外模自动合模，至所述镶圈限位部与所述固定组件抵接；控制所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度为B1，对所述模腔的第一区域进行浇铸；控制所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度调整为B2，对所述模腔的第二区域进行浇铸；控制所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度调整为B3，对所述模腔的第三区域进行浇铸；所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域自下而上排列；将所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度缓慢调整至B4，同时继续浇注，直至直浇道浇满，将所述活塞浇铸模具缓慢放平，浇注完成；其中，所述倾斜角度B1、B2、B3、B4依次减小；控制所述第一外模与所述第二外模开模，取出活塞毛坯。本发明所提供的活塞浇铸方法，通过改变浇注成型方法，利用所述浇注机带动所述活塞浇铸模具倾斜，并在浇铸过程中，倾斜角度逐渐降低，即所述活塞浇铸模具由倾斜逐渐趋于水平，可有效提高合金液的流动性，避免引起合金液在阻塞点的回流，防止合金液紊流、倒卷等现象产生，消除直浇道上端面缩松及缩孔等铸造缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的活塞浇铸模具一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1所示活塞浇铸模具中A-A截面示意图；

图3为图1所示活塞浇铸模具中B-B截面示意图；

图4为图1所示活塞浇铸模具中C-C截面示意图；

图5为图2所示活塞浇铸模具中E-E截面示意图；

图6-1至图6-6为本发明所提供的活塞浇铸方法过程示意图；

其中：外模1、第一外模11、第二外模12、外模定位环套13、镶圈2、镶圈限位部21、固定组件3、定位顶杆31、弹性部件32、加热组件4、加热线圈41、加热线管42、浇道5、直浇道51、内浇道52、第一内浇道521、第二内浇道522、第三内浇道523、浇口杯53、供气组件6、第一供气通道61、第二供气通道62、进出气管接头63、模盖7、合金液8。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种活塞浇铸模具及活塞浇铸方法，能够显著提高镶圈与活塞本体的粘结质量，消除镶圈下端面的气孔等缺陷。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图6，图1为本发明所提供的活塞浇铸模具一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示活塞浇铸模具中A-A截面示意图；图3为图1所示活塞浇铸模具中B-B截面示意图；图4为图1所示活塞浇铸模具中C-C截面示意图；图5为图2所示活塞浇铸模具中E-E截面示意图；图6-1至图6-6为本发明所提供的活塞浇铸方法过程示意图。

在该实施方式中，如图1所示，活塞浇铸模具包括外模1和模盖7，外模1包括分体设置的第一外模11和第二外模12，第一外模11与第二外模12之间设有模腔，第一外模11与第二外模12上靠近模腔的位置均设有限位腔，镶圈2周部的镶圈限位部21可拆卸的安装在限位腔内，以使镶圈2悬置于模腔中；还包括固定组件3和加热组件4，固定组件3安装在限位腔内，用于固定镶圈限位部21；加热组件4安装在第一外模11和/或第二外模12上，用于加热镶圈2。

具体的，第一外模11和第二外模12可相对移动，第一外模11和第二外模12并拢时，模腔组合为一个完整的模腔；镶圈2的周部具有镶圈限位部21，镶圈限位部21为突出于周部的凸起结构，镶圈限位部21的个数优选为两个，位于镶圈2直径方向的两侧；镶圈限位部21的侧部设有斜角，方便进出限位腔；在安装时，先将镶圈2一侧的镶圈限位部21插入第一外模11与第二外模12一者的限位腔内，然后将镶圈2另一侧的镶圈限位部21放入第一外模11与第二外模12另一者的限位腔内即可；固定组件3用于定位镶圈2，具体的，可以通过固定镶圈限位部21，实现对镶圈2的固定；加热组件4安装在第一外模11和/或第二外模12上，可以安装在限位腔内，用于加热限位腔及其周围区域，从而实现对镶圈2的加热，提高镶圈2周围温度，并最终避免镶圈2粘接不良和环下白斑的风险。进一步，该模具可用于加工铝质活塞，即模具内浇铸铝液。

本发明所提供的活塞浇铸模具，通过固定组件3的设置，将镶圈2悬置固定于模腔中，避免了现有技术中依靠模盖7与外模1夹紧定位的方式，可有效提高镶圈2上下端面合金液8的温度，提高镶圈2的粘结质量，消除镶圈2下端面气孔等缺陷，提高活塞的可靠性及使用寿命。

在一些实施方式中，固定组件3包括弹性部件32和定位顶杆31，定位顶杆31的一端与弹性部件32抵接，另一端可与镶圈限位部21抵接。具体的，在镶圈2安装时，镶圈2一侧的镶圈限位部21与第一外模11或第二外模12一者中的定位顶杆31接触，缓慢压缩弹性部件32，然后将镶圈2另一侧的镶圈限位部21与第一外模11或第二外模12另一者中的定位顶杆31接触，压缩另一个弹性部件32，镶圈2会在两个弹性部件32的作用下，移动至第一外模11与第二外模12的中间位置，达到平衡，同时弹性部件32受力顶住定位顶杆31，使定位顶杆31与镶圈2两端处于受力状态，完成镶圈2的安装过程。

在一些实施方式中，限位腔的开口处设有台阶面，定位顶杆31上设有台阶部，定位顶杆31的台阶部与台阶面卡接以防止定位顶杆31从限位腔内脱离；具体的，通过定位顶杆31的台阶部与限位腔的台阶面两者的配合，可以防止定位顶杆31从限位腔内脱离，保证定位顶杆31对限位腔的稳定压紧作用。

在一些实施方式中，加热组件4包括加热线圈41，加热线圈41环绕在定位顶杆31的台阶部上。具体的，加热线圈41环绕在定位顶杆31的台阶部上，加热线圈41通过定位顶杆31热量传递给镶圈限位部21，然后传递给装个镶圈2，实现对镶圈2的加热目的。进一步，加热组件4还包括加热线管42，加热线管42与加热线圈41连接，用于为加热线圈41供电；加热线管42贯穿第一外模11和/第二外模12，两端分别与电源的正负极连接。

在一些实施方式中，如图2和图3所示，还包括浇道5，浇道5内设有直浇道51和与直浇道51联通的若干内浇道52，内浇道52远离直浇道51的一侧分别与模腔联通。也就是说，各内浇道52均与模腔联通，并沿模腔的纵向间隔排列；具体的，内浇道52开设在第一外模11与第二外模12之间，来实现分层浇铸，避免合金液8紊流而导致缩松等缺陷。

在一些实施方式中，各内浇道52由靠近直浇道51的一侧模腔向下倾斜设置，从而保证合金液8平稳流入模腔中，减少合金液8的冲击，从而防止合金液8紊流、倒卷现象。

在一些实施方式中，内浇道52包括自上而下依次排列的第一内浇道521、第二内浇道522和第三内浇道523，进一步，第一内浇道521与模腔的连接位置位于镶圈2的上部，第二内浇道522与模腔的连接位置位于镶圈2的下部，第三内浇道523与模腔的连接位置位于模腔的底部，从而实现分层浇铸。特别需要说明的是，正是因为采用本发明中镶圈2的定位方式，因此，可以满足三个内浇道的设计，并且，通过采用三个内浇道的结构设计，第三内浇道523会提供铝水，造成镶圈2的温度上升，从而可以进一步提升镶圈2周围铝水的温度，使金属液在补缩通道内流动通畅，最终提高活塞质量。

进一步，第一内浇道521、第二内浇道522和第三内浇道523相对于水平方向均倾斜设置，即采用三段式直浇道51设计，同时采用倾斜浇注，避免直浇道51内合金液8紊流造成缩松等缺陷。优选地，第一内浇道521、第二内浇道522和第三内浇道523相对于水平方向的倾斜角度依次为10-15°、8-10°和10-15°，有效降低浇铸时合金液8的冲击速度，避免合金液8紊流。

在一些实施方式中，内浇道52相对于水平方向的拔模角度为30-35°，方便拔模。上述通过内浇道52个数和倾角的设置，可以改变铸造过程中的顺序凝固，使合金液8在补缩通道内流动通畅；实现合金液8的平稳充型，避免合金液8断流和汇流；在合金液8平稳充型前提下，倾斜设置可以提高充型速度；有利于挡渣和排气；提高生产效率，节约合金液8，便于清除浇冒口。

在一些实施方式中，内浇道52包括第一内浇道521、第二内浇道522和第三内浇道523，第一内浇道521、第二内浇道522和第三内浇道523的截面积依次减少。具体的，第一内浇道521、第二内浇道522和第三内浇道523与模腔交界位置的横截面积的面积比为S1：S2：S3＝1：0.8～0.6：0.5～0.3；且浇道结构设计采用如下公式：

H＝P+E+D/2；D＝Q/6；E＝20+D；P＝Q+D；

其中：如图2所示，H是指浇口杯53的内壁远离模腔的一侧与模腔轴线之间的距离，P是指浇口杯53的外壁靠近模腔的一侧与模腔轴线之间的距离；E是指浇口杯53的杯口直径；D是指第一内浇道521的底部与镶圈2上表面之间的距离；Q是指活塞缸径，Q＝85-200mm。

该浇道结构设计可以实现铸造过程中的顺序凝固和金属液的平稳充型，使金属液在补缩通道内流动通畅，提升镶圈周围温度，提高活塞质量。

通过上述设置，可以逐渐地减慢第一内浇道521、第二内浇道522和第三内浇道523中合金液8的流速，使合金液8进入型腔时变得平缓，降低浇铸速度，避免合金液8进入型腔时的飞溅现象，合金液8表面的紊流将会削弱铸件的质量。

在一些实施方式中，第一外模11与第二外模12的预设位置开设有外模定位环套13，外模定位环套13上与限位腔对应的位置设有定位部，镶圈2的镶圈限位部21可贯穿定位部后装入限位腔内。具体的，外模定位环套13可以直接加工在第一外模11和第二外模12上，外模定位环套13与镶圈2安装位置对应，形状相似，限位腔与外模定位环套13上的定位部位置对应，方便镶圈限位部21安装；镶圈2安装完成后，悬置在外模定位环套13的中间；外模定位环套13的设置，可以方便镶圈2的定位安装，将镶圈2的镶圈限位部21与外模定位环套13的定位部位置对应，即可快速将镶圈限位部21装配到限位腔内。

在一些实施方式中，如图4和图5所示，还包括供气组件6，第一外模11和/或第二外模12上设有第一供气通道61，第一供气通道61的一端与供气组件6连接，另一端与限位腔连接，以供供气组件6内的气体通过第一供气通道61后吹向限位腔，从而将限位腔内的残渣吹出。具体的，第一供气通道61开设在第一外模11和/或第二外模12上，优选在第一外模11和第二外模12上均开设第一供气通道61，第一供气通道61可以位于限位腔的两侧，在第一外模11和第二外模12的侧部还设有进出气管接头63，进出气管接头63的一端插入第一供气通道61中，进出气管接头63与第一供气通道61之间设有垫圈，进出气管接头63上设有环形台阶，环形台阶的一端与第一供气通道61的边缘卡接，进出气管接头63远离第一供气通道61的一侧还设有皮管接头，即通气管道；第一外模11和第二外模12的左右两侧均设有第一供气通道61，保证气流的均匀性。

在一些实施方式中，固定组件3上还设有第二供气通道62，第二供气通道62的一端与第一供气通道61联通，另一端与模腔联通。具体的，第二供气通道62设置设在定位顶杆31上，定位顶杆31的中间具有中空部分，中空部分与第一供气通道61联通，定位顶杆31靠近镶圈2的位置设有若干第二供气通道62，第二供气通道62的一端与中空部分联通，另一端开口位于靠近镶圈2的位置，气流通过通气管道进入第一供气通道61，然后通过定位顶杆31的中空部分，进入第二供气通道62；高速气体通过通气管道进入，把铝屑或渣物吹掉，使外模定位环套13保持干净，不影响下次镶圈2定位。

除上述活塞浇铸模具外，如图6-1至图6-6所示，本发明还提供了一种活塞浇铸方法。

该活塞浇铸方法包括以下步骤：

开启浇注机，并将浇注用合金液和镶圈渗合金液加热至预设温度后，转移至浇铸工位；浇注用合金液即浇铸活塞所采用的合金液，镶圈渗合金液是指在镶圈3装配至模具之前，用于加热镶圈3所使用的合金液；

控制活塞浇铸模具中的第一外模11和第二外模12自动合拢，保留间隙，并启动加热组件4；

获取镶圈2，并将镶圈2的镶圈限位部21防止在第一外模11和第二外模12的限位腔内；

控制第一外模11与第二外模12自动合模，至镶圈限位部21与固定组件3抵接；

控制活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度为B1，对模腔的第一区域进行浇铸；控制活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度调整为B2，对模腔的第二区域进行浇铸；控制活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度调整为B3，对模腔的第三区域进行浇铸；第一区域、第二区域和第三区域自下而上排列；将活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度缓慢调整至B4，同时继续浇注，直至直浇道51浇满，将活塞浇铸模具缓慢放平，浇注完成；其中，倾斜角度B1、B2、B3、B4依次减小；

控制第一外模11与第二外模12开模，取出活塞毛坯。

具体的，浇注机倾斜带动活塞浇铸模具倾斜，可有效提高合金液8的流动新，避免引起铝液在阻塞点的回流。即本发明所提供的活塞浇铸方法，通过改变浇注成型方法，利用浇注机带动活塞浇铸模具倾斜，并在浇铸过程中，倾斜角度逐渐降低，即活塞浇铸模具由倾斜逐渐趋于水平，可有效提高合金液8的流动性，避免引起合金液8在阻塞点的回流，防止合金液8紊流、倒卷等现象产生，消除直浇道51上端面缩松及缩孔等铸造缺陷。

在一些实施方式中，倾斜角度B1、B2、B3、B4分别为30-38°、28-35°、20-25°以及10-15°，也就是说，浇铸过程包括：控制活塞浇铸模具的倾斜角度为30-38°，对模腔的第一区域进行浇铸；控制活塞浇铸模具的倾斜角度调整为28-35°，对模腔的第二区域进行浇铸；控制活塞浇铸模具的倾斜角度调整为20-25°，对模腔的第三区域进行浇铸；第一区域、第二区域和第三区域自下而上排列；将活塞浇铸模具缓慢调整至倾斜角度为10-15°，同时继续浇注，直至直浇道51浇满，将活塞浇铸模具缓慢放平，浇注完成。

在一些实施方式中，步骤开启浇注机，并将浇注用合金液和镶圈渗合金液加热至预设温度后，转移至浇铸工位包括：

浇注机的主电源，启动设备、冷水机、空压机及空气干燥机，设置活塞浇铸模具的冷却水温为20～30℃，活塞浇铸模具的冷却水压为1.3～1.5MPa，保证正常运行。

将已经完成精炼和除气的浇注用合金液和镶圈渗合金液转移至浇注工位，并对浇注用合金液保温至740～760℃，对镶圈渗合金液保温至710～730℃；通过控制活塞浇铸模具的冷却水温、活塞浇铸模具的冷却水压以及浇注用合金液和镶圈渗合金液的温度，可以保证镶圈2在装入外模1后，与合金液8的温度接近，避免温差太大。

在一种具体实施例中，本发明所提供的活塞浇铸模具及活塞浇铸方法，主要工艺步骤包括：

1.打开浇注机的主电源，启动设备、冷水机、空压机及空气干燥机，设置模具冷却水温为20～30℃，镶圈2夹爪气压0.20～0.5MPa、模具冷却水压1.3～1.5MPa；

2.将已经完成精炼和除气的合金液8和镶圈渗合金液转移至浇注工位，浇注用合金液保温740～760℃，镶圈渗合金液温度为710～730℃；

3.当浇注模具第一外模11和第二外模12自动合拢，间隙留有5～10mm；同时第一外模11和第二外模12启动加热线圈41，起蓄热作用，提高外模定位环套13及周围区域温度，提高镶圈2接触面温度，减少镶圈2与外模定位环套13温度差；

4.下环机器手自动从渗铝钩上依次取镶圈2，然后下环机器人将镶圈2居中放置在放置到外模定位环套13对齐水平面上，镶圈限位部21与外模定位环套13相对应放置；

5.第一外模11和第二外模12缓慢自动合模，镶圈限位部21嵌套在定位顶杆31之中，镶圈限位部21的拔模角度为10°～15°，第一外模11和第二外模12中弹性部件32处于缓慢压缩状态，同时弹性部件32受力顶住定位顶杆31，使定位顶杆31与镶圈2两端处于受力状态，这时下环机器手退出，这时镶圈2的定位完成，其中镶圈2脱离渗铝炉至工作合金浇注覆盖镶圈2的下环时间，须≤30秒；

6.浇注机合拢模盖7，将浇注模倾斜30°～38°准备浇注，等待浇注合金液8；

7.按浇注按钮，机器人自动进行浇注；合金液8主要从第一内浇道521的区域流入模具时，将浇注模缓慢放平角度为28°～35°，合金液8主要从第二内浇道522的区域流入模具时，将浇注模缓慢放平角度为20°～25°，液流必须平稳连续无断流现象；根据活塞缸径不同，液流从开始浇铸至浇铸完毕的浇注时间为200s～300s，浇铸时间尽量缩短，使合金液8充满浇道5并接近模具的浇口杯53；

8.当浇包内合金液8已浇完大部分，且型腔内合金液8已覆盖到镶圈2下端面时，将浇注模缓慢放平角度为10°～15°，同时浇注动作不能停止，直至冒口浇满，浇注模缓慢放平，浇注完成；其中内浇道52面积比为S1：S2：S3＝1：0.8～0.6：0.5～0.3；其中S1、S2、S3分别代表第一内浇道521、第二内浇道522和第三内浇道523与模腔交界位置的横截面积；

9.浇注完后活塞铸件凝固，镶圈2加热线圈41停止加热，模盖7优先向上升起，第一外模11和第二外模12缓慢往开模后退，镶圈2两突出定位端与外模定位环套13脱离，高速气体通过通气管道进入，把铝铝屑或渣物吹掉，使外模定位环套13保持干净，不影响下次镶圈2定位；

10.成型活塞毛坯应在5秒内取件将活塞夹至风冷架或通水槽中，按要求进行风冷或水淬。

关于浇道5的结构设计，给出几种具体实施例，如表1所示。

表1不同缸径活塞的浇道结构设计(单位：mm)

其中，如图2所示，H＝P+E+D/2；D＝Q/6；E＝20+D；P＝Q+D；单位为mm。

该活塞浇铸模具及活塞浇铸方法，具有以下有益效果：

1.浇道5设计及合金液8浇注方式不同：采用三段式直浇道51设计，三段式直浇道51拔模角度为30°～35°，同时浇注模三段式倾斜浇注，避免上直浇道51合金液8紊流造成缩松等缺陷；

2.第一内浇道521、第二内浇道522和第三内浇道523的结构设计，同时倾斜式浇道5设计，改变了合金液8充型方向、速度及流量，从而减低合金液8的充型速度，适合充型要求平稳的外模1模具结构，浇口缩松等缺陷得到明显改善；

3.镶圈2结构、外模1结构设计及镶圈2定位方式：不同以往镶圈2结构及其定位方式，采用镶嵌式定位方式，同时提高镶圈2定位精度，为浇道5结构优化提供条件，提高活塞可靠性及使用寿命。

以上对本发明所提供的活塞浇铸模具及活塞浇铸方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的活塞浇铸方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种活塞浇铸模具，其特征在于，包括：

分体设置的第一外模(11)和第二外模(12)，所述第一外模(11)与所述第二外模(12)之间设有模腔，所述第一外模(11)与所述第二外模(12)上靠近所述模腔的位置均设有限位腔，所述镶圈(2)周部的镶圈限位部(21)可拆卸的安装在所述限位腔内，以使所述镶圈(2)悬置于所述模腔中；

固定组件(3)，安装在所述限位腔内，用于固定所述镶圈限位部(21)；

加热组件(4)，安装在所述第一外模(11)和/或所述第二外模(12)上，用于加热所述镶圈(2)。

2.根据权利要求1所述的活塞浇铸模具，其特征在于，所述固定组件(3)包括弹性部件(32)和定位顶杆(31)，所述定位顶杆(31)的一端与所述弹性部件(32)抵接，另一端可与所述镶圈限位部(21)抵接。

3.根据权利要求2所述的活塞浇铸模具，其特征在于，所述限位腔的开口处设有台阶面，所述定位顶杆(31)上设有台阶部，所述定位顶杆(31)的台阶部与所述台阶面卡接以防止所述定位顶杆(31)从所述限位腔内脱离；所述加热组件(4)包括加热线圈(41)，所述加热线圈(41)环绕在所述定位顶杆(31)的台阶部上。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的活塞浇铸模具，其特征在于，所述第一外模(11)与所述第二外模(12)之间还设有浇道(5)，所述浇道(5)内设有直浇道(51)和与所述直浇道(51)联通的若干内浇道(52)，所述内浇道(52)远离所述直浇道(51)的一侧分别与所述模腔联通。

5.根据权利要求4所述的活塞浇铸模具，其特征在于，各所述内浇道(52)由靠近所述直浇道(51)的一侧模腔向下倾斜设置；和/或，所述内浇道(52)相对于水平方向的拔模角度为30-35°。

6.根据权利要求4所述的活塞浇铸模具，其特征在于，所述内浇道(52)包括第一内浇道(521)、第二内浇道(522)和第三内浇道(523)，所述第一内浇道(521)、所述第二内浇道(522)和所述第三内浇道(523)与所述模腔交界位置的横截面积的面积比为S1：S2：S3＝1：0.8～0.6：0.5～0.3；且浇道结构设计采用如下公式：

H＝P+E+D/2；D＝Q/6；E＝20+D；P＝Q+D；

其中：H是指浇口杯(53)的内壁远离模腔的一侧与模腔轴线之间的距离，P是指浇口杯(53)的外壁靠近模腔的一侧与模腔轴线之间的距离；E是指浇口杯(53)的杯口直径；D是指第一内浇道(521)的底部与镶圈(2)上表面之间的距离；Q是指活塞缸径，Q＝85-200mm。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的活塞浇铸模具，其特征在于，所述第一外模(11)与所述第二外模(12)的预设位置开设有外模定位环套(13)，所述外模定位环套(13)上与所述限位腔对应的位置设有定位部，所述镶圈(2)的镶圈限位部(21)可贯穿所述定位部后，装入所述限位腔内。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的活塞浇铸模具，其特征在于，还包括供气组件(6)，所述第一外模(11)和/或所述第二外模(12)上设有第一供气通道(61)，所述第一供气通道(61)的一端与所述供气组件(6)连接，另一端与所述限位腔连接。

9.根据权利要求8所述的活塞浇铸模具，其特征在于，所述固定组件(3)上还设有第二供气通道(62)，所述第二供气通道(62)的一端与所述第一供气通道(61)联通，另一端与所述模腔联通。

10.一种活塞浇铸方法，采用如权利要求1至9任意一项所述的活塞浇铸模具，其特征在于，包括以下步骤：

开启浇注机，并将浇注用合金液(8)和镶圈渗合金液(8)加热至预设温度后，转移至浇铸工位；

控制所述活塞浇铸模具中的第一外模(11)和第二外模(12)自动合拢，保留间隙，并启动所述加热组件(4)；

获取镶圈(2)，并将所述镶圈(2)的镶圈限位部(21)防止在所述第一外模(11)和所述第二外模(12)的限位腔内；

控制所述第一外模(11)与所述第二外模(12)自动合模，至所述镶圈限位部(21)与所述固定组件(3)抵接；

控制所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度为B1，对所述模腔的第一区域进行浇铸；控制所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度调整为B2，对所述模腔的第二区域进行浇铸；控制所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度调整为B3，对所述模腔的第三区域进行浇铸；所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域自下而上排列；将所述活塞浇铸模具相对于水平方向的倾斜角度缓慢调整至B4，同时继续浇注，直至直浇道(51)浇满，将所述活塞浇铸模具缓慢放平，浇注完成；其中，所述倾斜角度B1、B2、B3、B4依次减小；

控制所述第一外模(11)与所述第二外模(12)开模，取出活塞毛坯。