CN1972770A - 模制装置和制造气缸体的方法 - Google Patents

Abstract

制造气缸体的模制装置和方法。该模制装置包括分割式模芯(16)，该模芯具有：两个第一分割式模芯(46)，它们如此形成，从而其顶部可以为锥形；两个第二分割式模芯(50)，它们安装在第一分割式模芯(46)之间，并且内部模芯(42)安装在中央部分处并且沿着从其中央轴线后退的方向将第一分割式模芯(46)推出。在将内部模芯(42)推出以将第一分割式模芯(46)推出并且定位时，第二分割式模芯(50)的两个端部与相邻第一分割式模芯(46)的顶端部分接触，并且第一分割式模芯(46)的外侧表面(46a)和第二分割式模芯(50)的外侧表面(50a)形成圆柱形形状。在内部模芯(42)上升时，通过第一接合件(67)和第二接合件(66)将第一分割式模芯(46)和第二分割式模芯(50)拉向轴向中心线(C)。

Description

模制装置和制造气缸体的方法

技术领域

本发明涉及具有用于形成柱状孔的分割式模芯的模制装置以及用该模制装置制造气缸体的方法。

背景技术

为了制造具有柱状孔、例如在发动机气缸体中的缸膛的铸件，一般将模芯插入到模腔中，将熔融金属浇铸到腔中，在熔融金属固化之后取出模芯，并且使铸件脱模，从而生产出其中形成有柱状孔的铸件。为了平滑地取出模芯，模芯必须具有一定的起模角度以便拆除。但是，由于缸膛必须是没有斜度的圆柱形状，所以必须根据起模角度切割铸件。如果起模角度较大或柱状孔较深，则在切割铸件时从铸件中机加工掉的材料量较大，切割铸件所需的时间较长，并且产生出许多切屑，从而导致材料利用率下降。一般来说，铸件趋向在离表面更深的区域中包含更多的气孔。因此，如果从铸件机加工去除大量材料，则在铸件的切割表面中容易出现许多气孔。

从铸件机加工除去的材料量优选应该较少，并且模芯的起模角度最好应该为零。为了满足这些要求，已经提出一种具有模芯的模制装置，它包括内部构件和外部构件，这些构件的倾斜表面可滑动地支撑在内部构件的相对侧面上(例如，参见专利No.3406266(日本))。

所提出的模制装置使得模芯能够在保持没有与在产品中的空间底壁干涉的同时平滑地被去除。只有模芯的侧面模芯构件能够径向向内运动以便去除模芯。因此，侧面模芯构件不需要在其外圆周表面上具有起模角度。但是，如果柱状孔较深，则虽然侧面模芯构件是可松开的，但是另一个模芯构件可能松不开，需要起模角度。

为了将铸件用作发动机气缸体，鉴于活塞的滑动运动，优选通过硬质涂层方法来处理铸件。但是，如果铸件具有起模角度，则在切割铸件的内表面之后，在切割内表面上出现气孔，并且可能妨碍在内表面上准确进行硬质涂层过程。在加热铸件时，铸件的表面可能由于出现在铸件表面上或表面附近的气孔而过度变形。

发明内容

本发明是鉴于上面的缺陷作出的。本发明的目的在于提供具有分割式模芯组件以便在铸件中形成柱状孔的模制装置，该模制装置不需要起模角度就能够平滑地拆卸分割式模芯组件，由此形成柱状孔，并且还提供了一种用该模制装置制造气缸体的方法。

本发明的另一个目的在于提供用于防止在切割铸件表面时在铸件表面上或表面附近形成气孔的模制装置，由此使得铸件能够正确地进行硬质涂层过程和加热过程，并且还提供了一种用该模制装置制造气缸体的方法。

根据本发明的模制装置包括插入到铸模中的模腔中以在铸件中形成柱状孔的分割式模芯组件，该分割式模芯组件包括：多个第一分割式模芯，它们至少具有在与柱状孔轴线垂直延伸的横截面中沿着远离轴线方向逐渐变小的远端部分；多个第二分割式模芯，它们从轴线看设置在第一分割式模芯之间；以及包括所述轴线的内部模芯，用于沿着远离轴线的方向推压并且定位至少第一分割式模芯，其中在通过内部模芯使第一分割式模芯定位时，每个第二分割式模芯具有保持抵靠在第一分割式模芯的相邻模芯的远端部分上的相对端部，并且第一分割式模芯的外圆周表面和第二分割式模芯的外圆周表面形成柱状孔的内圆周表面形状。

如上所述，第一分割式模芯的外圆周表面和第二分割式模芯的外圆周表面形成柱状孔的内圆周表面形状，并且在将熔融金属引入进模腔中之后，第一分割式模芯和第二分割式模芯朝着轴线运动。第一分割式模芯和第二分割式模芯没有起模角度，并且能够平滑地松开并且拆卸分割式模芯组件。由于第一分割式模芯的远端部分为锥形，所以第一分割式模芯能够在没有与第二分割式模芯干涉的情况下向内运动。第二分割式模芯能够在第一分割式模芯运动之后运动。

该模制装置还可以包括第一止动件，用于防止第一分割式模芯和第二分割式模芯沿着朝着柱状孔的底部的方向运动，第一分割式模芯具有沿着朝着底部的方向逐渐靠近轴线的内部倾斜表面，内部模芯具有面对着内部倾斜表面并且以与内部倾斜表面相同的角度倾斜的外部倾斜表面，其中在沿着朝着底部的方向推压内部模芯时，在内部倾斜表面正压在内部模芯的外倾斜表面上滑动的同时，第一分割式模芯沿着远离轴线的方向受到推压并且定位。

采用上面的布置，通过简单地使内部模芯沿着朝着底部的方向运动而使第一分割式模芯适当定位，并且第一分割式模芯通过宽区域保持抵靠在内部模芯上，并且因此稳定。

如果第一止动件包括保持与第一分割式模芯和第二分割式模芯的更靠近底部的侧面接触的远端模芯，则能够形成在其底面上没有毛刺的具有平滑形状的产品。

模制装置还可以包括用于防止第一分割式模芯和第二分割式模芯从柱状孔中拉出的第二止动件，第一分割式模芯或内部模芯具有沿着朝着底部的方向逐渐靠近轴线的第一接合沟槽，并且第一分割式模芯和内部模芯中的另一个具有接合在第一接合沟槽中并且可以运动的第一接合构件，第二分割式模芯或内部模芯具有沿着朝着底部的方向逐渐靠近轴线的第二接合沟槽，并且第二分割式模芯和内部模芯中的另一个具有接合在第二接合沟槽中并且可以运动的第二接合构件，其中在将熔融金属导入进模腔中之后，使内部模芯回撤以使得第一接合构件和第二接合构件分别在第一接合沟槽和第二接合沟槽中运动，并且第一分割式模芯和第二分割式模芯沿着朝着轴线的方向回缩并且脱离所形成的产品。

因此，通过简单地使内部模芯回撤就能够使第一分割式模芯和第二分割式模芯与所形成的产品脱开。

在撤回内部模芯之前，在第一接合沟槽和第一接合构件的接合面之间形成第一间隙，并且在第二接合沟槽和第二接合构件的接合面之间形成第二间隙，并且在撤回内部模芯时，第一接合沟槽和第一接合构件相互接合，并且之后第二接合沟槽和第二接合构件相互接合。由于第一分割式模芯和第二分割式模芯如此在不同时刻与所形成的产品分开，所以能够很容易使第一分割式模芯和第二分割式模芯松开，并且为了撤回内部模芯所施加的力较小。

如果第一间隙小于第二间隙，则容易在第一分割式模芯和第二分割式模芯与所形成的产品脱开的时间之间形成差异。

柱状孔可以包括在气缸体中的缸膛，并且在通过内部模芯使第一分割式模芯定位时，第一分割式模芯的外圆周表面和第二分割式模芯的外圆周表面可以形成圆柱形表面。

第一止动件包括保持与第一分割式模芯和第二分割式模芯的更靠近底部的侧面接触的远端模芯，并且远端模芯形成为在气缸体中的燃烧室。该燃烧室由此可以具有适当的形状。

如果第一分割式模芯包括两个第一分割式模芯并且第二分割式模芯包括两个第二分割式模芯，则模制装置可以为简单的结构。

根据本发明的制造气缸体的方法采用了上面的模制装置，其中柱状孔包括在气缸体中的缸膛，该方法包括：第一步，将熔融金属导入进模腔中；第二步，使内部模芯回撤以使第一分割式模芯和第二分割式模芯朝着轴线运动并且使第一分割式模芯和第二分割式模芯与由固化的熔融金属制成的所形成产品脱开；第三步，从所形成产品中拆除分割式模芯组件以形成缸膛；以及第四步，切割缸膛的内表面。

由于采用了上面的模制装置，所以形成没有起模角度的缸膛，并且在第四步骤中切割掉的材料量较少。减少了机加工时间，并且通过减少切屑提高了材料利用率。减小了出现在切割表面上的气孔，并且生产出高质量气缸体。

如果该方法在第四步之后还包括在缸膛的内表面上进行硬质涂层过程，则所形成的产品具有更大的滑动能力并且优选用作气缸体。

附图说明

图1为根据本发明一实施方式的模制装置的局部剖开的侧视图；

图2为在将内部模芯推出的情况下的固定模具、可滑动模具、可动模具和分割式模芯组件的侧剖视图；

图3为分割式模芯组件的分解透视图；

图4为一分解透视图，显示出在分割式模芯组件和气缸杆之间的接头；

图5为在将内部模芯推出的情况下的分割式模芯组件的剖视俯视图；

图6为根据第一变型的分割式模芯组件的剖视俯视图；

图7为根据本发明一实施方式的制造气缸体的方法的流程图；

图8为在只拆除第一分割式模芯的情况下的分割式模芯组件的剖视俯视图；

图9为在撤回内部模芯的情况下的固定模具、可滑动模具、可动模具和分割式模芯组件的侧剖视图；

图10为在松开第一和第二分割式模芯的情况下的分割式模芯组件的侧剖视图；

图11为显示出切割缸膛的方式的视图；

图12A为一示意性剖视图，显示出在铸件具有起模角度的情况中的气孔分布；

图12B为一示意性剖视图，显示出在铸件没有任何起模角度的情况中的气孔分布；

图13为根据第二变型的分割式模芯组件的剖视俯视图；并且

图14为根据第三变型的分割式模芯组件的剖视俯视图。

具体实施方式

下面将参照这些附图中的图1至14对根据本发明一实施方式的制造气缸体的模制装置和方法进行说明。根据本发明该实施方式的制造气缸体的方法为铸造用于单缸发动机的气缸体的方法。由于气缸体为与缸盖一体的结构，所以它具有深的带底的柱形孔的形式的缸膛B。根据本发明该实施方式的模制装置10用来形成缸膛B。

如图1所示，模制装置10具有形成模腔12的外圆周表面的模具组件14、插入在模腔12中的分割式模芯组件16和用于致动分割式模芯组件16来回运动的致动机构18。

模具组件14包括用于形成气缸体的缸盖部分的固定模具20、用于形成气缸体的周围部分的第一可滑动模具22和第二可滑动模具24以及用于形成气缸体的曲轴箱部分的可动模具26。用于导入例如铝合金的熔融金属(包括半固态浆液)的浇口28设置在固定模具20的下表面处。通过未示出的顶出活塞将熔融金属推出管子，并且通过浇口28导入到模腔12中。两个向上延伸的撑杆30安装在固定模具20的上表面处，并且导销32分别从撑杆30的上表面伸出。

致动机构18包括外壳34、安装在外壳34的下部上的底板36、居中安装在外壳34中的第一气缸38和用于使外壳34垂直运动的第二气缸40(在图1中只显示出其活塞杆)。第一气缸38具有与缸膛B的轴向中心(轴线)C共轴设置的活塞杆38a。该活塞杆38a具有与分割式模芯组件16的内部模芯42的上部连接以便使内部模芯42垂直运动的远端。底板36与可动模具26连接，并且在通过第二气缸40使外壳34垂直运动时可以与外壳34一体地垂直运动。第一气缸38和分割式模芯组件16也可以与之一体地垂直运动。

在参照图1至5对模制装置10的说明中，活塞杆38a伸出，并且止动件62保持抵靠在弹簧座86上。

底板36具有形成在其下表面中的导孔36a，并且导销32分别装配在导孔36a中。外壳34由导销32引导以便进行精确的垂直运动。可动模具26与底板36的下部连接，从而形成在底板36中的圆柱形孔36b和形成在可动模具26中的圆柱形孔26a保持相互垂直连通。在彼此相互垂直连通的圆柱形孔26a、36b的内壁表面中分别形成有垂直沟槽26b、36c(参见图4)。悬挂构件64在垂直沟槽26b、36c中横向延伸。

如图2至4所示，分割式模芯组件16包括在模腔12中沿着轴向中心线C在中央延伸的内部模芯42、与内部模芯42成包围关系设置的两个第一分割式模芯46和两个第二分割式模芯50以及与第一和第二分割式模芯46、50的下端的基本上整个表面成覆盖关系设置的远端模芯(第一止动件)54。远端模芯54为伞形，并且包括具有较低轴向高度的圆柱形部分54a和安装在圆柱形部分54a的下表面上并且具有向下逐渐减小的直径的锥形底部54b。向上延伸的柱55在中央与远端模芯54的上表面连接。在远端模芯54的上表面和内部模芯42的下表面之间设有较小的间隙。锥形底部54b为与在气缸中的燃烧室互补的具有圆角的平滑形状。除了分割式模芯组件16之外，在模腔12中设有砂型芯56，用来形成在气缸体中的水套，该砂型芯56具有固定在第一可滑动模具22和第二可滑动模具24上的部分。

内部模芯42为具有朝着模腔12的底部12a逐渐变小的远端部分的锥形，并且在其与轴向中心线C垂直的横截面中具有基本上为方形的形状。内部模芯42具有一对第一外倾斜表面42a和一对第二外倾斜表面42b。内部模芯42具有在其横截面中居中形成的用于让柱55插入到其中的中央孔58。一对上部侧体60从内部模芯42的基本上垂直中间部分从相应第一外倾斜表面42a垂直连续延伸出。上部侧体60具有通过螺栓63与活塞杆38a连接的相应上端，其中盘状止动件62插入其间。活塞杆38a能够下降直到止动件62抵靠在弹簧座86上。

第一和第二分割式模芯46、50围绕着内部模芯42交替设置。在内部模芯42在第一气缸38的作用下朝着底部12a伸出最大行程时，第一和第二分割式模芯46、50共同形成圆柱形形状。第一和第二分割式模芯46、50为具有沿轴向延伸相同长度的基本上柱形形状，并且具有插入在形成在可动模具26中的圆柱形孔26a中的上部。在抽出内部模芯42时，第一和第二分割式模芯46、50在第一接合构件67和第二接合构件66的作用下以预定的时间差朝着轴向中心线C收缩。

每个第一分割式模芯46具有外侧表面46a、内部倾斜表面46b和圆周侧表面46c、46d。外侧表面46a为在轴向中心线C处对着大约20°的角度的弧形。圆周侧面46c、46d为这样的表面，它们沿着远离轴向中心线C的方向逐渐靠近，从而每个第一分割式模芯46具有其远端部分向外逐渐变小的基本上梯形横截面形状。每个第一分割式模芯46可以至少具有锥形远端部分。

每个第二分割式模芯50具有外侧面50a、内部中央倾斜表面50b、保持抵靠在圆周侧面46c上的内部第一侧表面50c和保持抵靠在圆周侧面46d上的内部第二侧表面50d。外部侧表面50a为在轴向中心线C处对着大约160°的角度的弧形。每个第二分割式模芯50具有基本上新月形横截面形状。

第一分割式模芯46的内部倾斜表面46b和第二分割式模芯50的内部中央倾斜表面50b以与内部模芯42的第一外部倾斜表面42a和第二外部倾斜表面42b的倾角相等的角度沿着朝着底部12a的方向逐渐倾斜靠近轴向中心线C。第一外部倾斜表面42a和内部倾斜表面46b保持相互压靠，并且第二外部倾斜表面42b和内部中央倾斜表面50b保持相互压靠。内部倾斜表面46b具有形成在其中的第一接合沟槽48，它们沿着平行于内部倾斜表面46b的朝着底部12a的方向延伸。类似地，内部中央倾斜表面50b具有形成在其中的第二接合沟槽52，它们沿着平行于内部中央倾斜表面50b的朝着底部12a的方向延伸。第一接合沟槽48和第二接合沟槽52分别为具有分叉内部的T形横截面。

分别接合在第一接合沟槽48中的具有T形横截面的第一接合构件67在其远端附近部分地嵌入在内部模芯42的相应第一外部倾斜表面42a中，并且由螺栓69紧固在其上。类似的，分别接合在第二接合沟槽52中的具有T形横截面的第二接合构件66在其远端附近部分地嵌入在内部模芯42的相应第二外部倾斜表面42b中，并且由螺栓69紧固在其上。

如图5所示，在第一接合构件67和第一接合沟槽48之间的横截面为T形的横向延伸部分中存在径向外侧第一外部间隙68和径向内侧第一内部间隙70。在第二接合构件66和第二接合沟槽52之间的横截面为T形的横向延伸部分中存在径向外侧第二外部间隙72和径向内侧第二内部间隙74。第一内部间隙70其宽度A1小于第二内部间隙74的宽度A2。

第一分割式模芯46的内部倾斜表面46b保持抵靠在内部模芯42的第一外部倾斜表面42a上。第一分割式模芯46由内部模芯42径向向外稍微挤压。第一分割式模芯46具有保持压靠在位于可动模具26中的圆柱形孔26a的内表面上并且由其定位的上部。

第二分割式模芯50的内部中央倾斜表面50b保持抵靠在内部模芯42的第二外部倾斜表面42b上，并且第二分割式模芯50的内部第一侧面50c和内部第二侧面50d保持抵靠在第一分割式模芯46的圆周侧面46c、46d上。第二分割式模芯50由内部模芯42和第一分割式模芯46径向向外稍微挤压。由于内部模芯42为向下的锥形，所以在向下挤压内部模芯42时，第一分割式模芯46由第一外部倾斜表面42a向外推压。由于第一分割式模芯46径向向外逐渐变小，所以第二分割式模芯50沿着与第一分割式模芯46运动的方向垂直的方向受到推压。因此，第二分割式模芯50的内部第一侧面50c和内部第二侧面50d在压着第一分割式模芯46的圆周侧面46c滑动的同时被径向向外推压。内部第一侧面50c和圆周侧面46c以及内部第二侧面50d和圆周侧面46d在其间没有任何间隙的情况下可靠地保持相互抵靠。第一分割式模芯46和第二分割式模芯50共同构成气缸，并且在其外圆周表面上的接缝具有很小的间隙。

在图6所示的分割式模芯组件16a中，在内部模芯42的第二外部倾斜表面42b和第二分割式模芯50的内部中央倾斜表面50b之间可以形成间隙76，用来使得第二分割式模芯50只是由第一分割式模芯46径向向外推压。进一步可靠地使第一分割式模芯46和第二分割式模芯50相互抵靠，从而减小在外圆周表面上的接缝的间隙。在后面描述的图6和图13、14中，那些与分割式模芯组件16的部分相同的部分由相同的附图标记表示，并且将不进行详细说明。

第一接合构件67和第一接合沟槽48可以相反的位置设置。具体地说，第一接合构件67可以按照从第一分割式模芯46的内部倾斜表面46b向内伸出的方式设置，并且第一接合沟槽48可以形成在内部模芯42的第一外部倾斜表面42a中。在该情况中，第一接合构件67可以设在内部倾斜表面46b的上部上。第二接合构件66和第二接合沟槽52也可以相反的位置设置。

在其中形成中央方孔78a的环(第二止动件)78具有一个保持压靠在第一分割式模芯46和第二分割式模芯50的上表面上的下表面。以相等距离间隔开的四个销80压配合在环78的上部中并向上伸出。内部模芯42延伸穿过中央方孔78a。

环78以及第一分割式模芯46和第二分割式模芯50的上部插入在圆柱形孔26a中，并略微向上伸出到可动模具26之外。

悬挂构件64具有通过螺栓81紧固在柱55的上表面上的中央部分。悬挂构件64从其夹在上部侧体60之间的一部分沿着相反的方向穿过在环78的上表面中限定的凹槽78b水平伸出。悬挂构件64具有插入到竖直沟槽26b、36c中的相对端部，用于沿着竖直沟槽26b、36c竖直运动。悬挂构件64的相对端部通过螺栓82固定在可动模具26上。在悬挂构件64的下表面和环78的上表面之间设置间隙。

彼此稍微间隔开的两个基本上半圆形的弹簧座86安装在底板36的上表面上，并提供了围绕内部模芯42的沿直径方向分开的圆形，基本上闭合了圆柱形孔36b的上端。每个弹簧座86具有通过多个螺栓65固定到底板36的外圆周部分。

每个弹簧座86具有两个在其径向内部形成的垂直通孔86a并且销80部分插入在通孔86a中。弹簧88围绕着销80设置，并且在弹簧座86的下表面和环78的上表面之间压缩，从而向下挤压环78。这些销80具有位于比弹簧座86的上表面稍低的位置中的相应上端表面。

下面将对使用这样构成的该模制装置10制造气缸体的方法进行说明。该方法的加工顺序按照所示的步骤标号顺序进行。

在图7中所示的步骤S1中，第一可滑动模具22和第二可滑动模具24滑动运动，并且通过第二气缸40使可动模具26下降，从而固定模具20、第一可滑动模具22、第二可滑动模具24和可动模具26共同形成模腔12。

具有远端模芯54、第一分割式模芯46和第二分割式模芯50的分割式模芯组件16穿过圆柱形孔36b和圆柱形孔26a插入到模腔12中。通过弹簧88将第一分割式模芯46和第二分割式模芯50向下挤压成抵靠在远端模芯54的上表面上。

在步骤S2中，致动第一气缸38以使活塞杆38a下降直到止动件62抵靠在弹簧座86上，从而将内部模芯42推压进模腔12中。第一分割式模芯46和第二分割式模芯50在由远端模芯54限制朝着底部12a运动的同时由内部模芯42向外挤压，从而共同形成与缸膛B的内圆周表面互补的圆柱形形状。根据在后面所述的步骤S10中的切割过程中所要切掉的材料量和在熔融金属固化时的收缩率来算出圆柱形形状的外径。该圆柱形的外圆周表面为没有与传统模芯的起模角度对应的倾斜表面的形状。

在步骤S3中，从浇口28将熔融金属导入进模腔12中。在熔融金属冷却并且固化时，将所形成的产品W铸造作为气缸体。在所形成产品的与气缸盖的燃烧室对应的部分中只设有远端模芯54，该燃烧室具有无毛刺的平滑形状。

由于第一分割式模芯46和第二分割式模芯50为没有任何起模角度的圆柱形形状，所以在缸膛B周围没有形成任何不必要的壁厚，并且在熔融金属固化时没有形成任何收缩空腔。

少量熔融金属进入在第一分割式模芯46和第二分割式模芯50之间的间隙、在远端模芯54和第一分割式模芯46之间的间隙和在远端模芯54和第二分割式模芯50之间的间隙，从而在圆柱形形状的外圆周表面上形成毛刺。但是，在后面所述的步骤S10中很容易将这种毛刺去除。

在步骤S4中，通过第一气缸38使内部模芯42回撤。因此，使跨过第一内部间隙70彼此面对的第一接合构件67的径向内部接合表面67a和第一接合沟槽48的径向内部接合表面48a相向运动，并且相互抵靠(参见图8)。

由于在径向内部接合表面67a和径向内部接合表面48a之间的间隙的初始宽度A1小于在第二接合构件66的径向内部接合表面66a和第二接合沟槽52的径向内部接合表面52a之间的间隙的初始宽度A2，所以在径向内部接合表面67a和径向内部接合表面48a相互抵靠时，径向内部接合表面66a和径向内部接合表面52a相互间隔一间隙。

在步骤S5中，在径向内部接合表面67a和径向内部接合表面48a相互抵靠之后，内部模芯42进一步回撤以使得第一接合构件67在第一接合沟槽48中向上运动。由于第一分割式模芯46的上表面受到环78和弹簧88的弹性挤压，所以防止了第一分割式模芯46从模腔12中拉出。由于第一接合沟槽48沿着向上方向径向向外倾斜，所以第一分割式模芯46在来自第一接合构件67的力的作用下朝着轴向中心线C吸引，并且外侧表面46a与所形成的产品W脱开(参见图8)。

这时，由于第二分割式模芯50没有受到来自第二接合构件66的任何力，所以第二分割式模芯50不会运动，并且第二分割式模芯50的外侧表面50a不会脱离所形成的产品W。在第一分割式模芯46的圆周侧面46c和第二分割式模芯50的内部第一侧面50c之间并且还有在第一分割式模芯46的圆周侧面46d和第二分割式模芯50的内部第二侧面50d之间形成有间隙。

在步骤S6中，如图9所示，内部模芯42进一步回撤以使第二接合构件66在第二接合沟槽52中向上运动，从而使得径向内部接合表面66a抵靠在径向内部接合表面52a上。因为第二分割式模芯50的上表面与第一分割式模芯46一样由环78和弹簧88弹性挤压，所以防止了第二分割式模芯50运动离开模腔12。因为第二接合沟槽52沿着向上方向径向向外倾斜，所以第二分割式模芯50在来自第二接合构件66的力的作用下朝着轴向中心线C吸引，并且外侧表面50a脱离所形成的产品W(参见图10)。在图9中，为了简化起见，与模腔12一样，将所形成的产品W显示为中空部分。

在完成铸造工艺时(步骤S3)，第一分割式模芯46的外侧表面46a和第二分割式模芯50的外侧表面50a与所形成的产品W保持固定接触，并且需要用于克服固定力的力来使第一和第二分割式模芯46、50与所形成的产品W分开。在模制装置10中，由于第二分割式模芯50在第一分割式模芯46松开(步骤S5)之后以一定的时间差松开(步骤S6)，所以根据第一分割式模芯46的外侧表面46a的面积用于克服固定力的力在步骤S5中足够，并且根据第二分割式模芯50的外侧表面50a的面积用于克服固定力的力在步骤S6中足够。换句话说，在使第一和第二分割式模芯46、50与所形成的产品W脱开所需的力随着时间耗散时，第一和第二分割式模芯46、50也很容易松开，并且用于致动内部模芯42的第一气缸38可以具有较小的致动力产生能力。

宽度A1可以不必小于宽度A2(参见图5)。宽度A1和宽度A2可以彼此相等，并且第一外部倾斜表面42a和内部倾斜表面46b的倾角以及第二外部倾斜表面42b和内部中央倾斜表面50b的倾角可以彼此不同，以便使得第一分割式模芯46能够比第二分割式模芯50更早松开。

在第一分割式模芯46松开时，第一分割式模芯46的圆周侧面46c、46d与内部第一侧面50c和内部第二侧面50d间隔开。因此，这些表面不会彼此压靠滑动，并且在没有受到在这些表面彼此压靠滑动的情况下施加的摩擦力的情况下能够平滑地松开。

在第二分割式模芯50松开时，第一分割式模芯46已经运动，并且在第一分割式模芯46和第二分割式模芯50之间形成作为运动间隙的间隙。因此第二分割式模芯50能够径向向内运动。

第一分割式模芯46和第二分割式模芯50在它们径向向内运动时不需要起模角度。因此，在所形成的产品W中形成没有梯度的圆柱形缸膛。

只要第一分割式模芯46和第二分割式模芯50由环78和弹簧88弹性挤压，则第一分割式模芯46和第二分割式模芯50在它们松开时能够平滑地操作，而不会固定不动。换句话说，分割式模芯组件16用来将垂直运动转换成水平运动，并且通过弹簧88防止了在该操作中的模芯在用来使模芯倾斜的力的作用下固定不动或不活动。如果足以保证防止这些模芯固定不动或不活动，则可以省略弹簧88，并且可以将环78固定不动。

为了便于说明，已经在不同的步骤编号中描述了步骤S4至S6。但是这些步骤属于一个连续的过程，通过抽出内部模芯42来简单地进行释放过程。

此时，由于第一分割式模芯46和第二分割式模芯50已经从所形成的产品W中释放出来，因此与缸膛B的深度无关，在分割式模芯组件16和所形成的产品W之间不会发生任何粘着。

在步骤S7，在内部模芯42被充分地向上抽出之后，使第一气缸38不活动，致动第二气缸40以向上拉动外壳34和可动模具26。现在从所形成的产品W除去分割式模芯组件16。此时，从所形成的产品W释放远端模芯54。由于远端模芯54的圆柱形部分54a具有足够低的轴向高度，因此即使圆柱形部分54a具有起模角度，需要在随后所述的步骤S10中切去的材料量也很小。另外，当圆锥形底部54b由于其形状而具有梯度时，可以容易地释放圆锥形底部54b。由于在远端模芯54的下表面上没有任何接缝，因此燃烧室形成为平滑的形状。

在步骤S8，第一可滑动模具22和第二可滑动模具24滑动，并从所形成的产品W的外周表面释放，从固定模具20除去所形成的产品W。在浇口28中固化的熔融金属作为不必要部分保持连接至所形成的产品W。根据预定的程序除去该不必要部分。

在步骤S9，通过空气、喷砂或水射流冲洗和除去砂芯56，由此在该气缸中形成冷水套。

在步骤S10，如图11所示，通过刀具89切割所形成的产品W中的缸膛B的内周表面。由于通过模制装置10已经将缸膛B形成为没有梯度的圆柱形，因此在步骤S10中切去的材料量小。如果缸膛B具有梯度，那么如图12A所示，在缸膛B的开口中切去的材料量比较小，但是朝着其底部方向逐渐变大。由于铸件倾向于在离表面90越深的区域中包括越多的气孔92，因此如果起模角度大，则在某些区域中从铸件上机加工去掉大量的材料，容易在铸件的切割表面94中呈现许多气孔92。

根据利用模制装置10制造气缸体的方法，如图12B所示，由于铸件中的缸膛B没有梯度，因此切去的量小，在切割表面94中基本没有出现气孔92。因此，气缸体具有高质量。另外，缩短了加工时间，因为产生的切屑等少，因此节省了材料。在切割过程中容易除去在上述铸造过程中在第一分割式模芯46和第二分割式模芯50之间的接缝处产生的毛刺。

在步骤S10中的切割过程表示了切去缸膛B的表面的过程，与刀具的类型无关，并且例如可以包括一个切割过程。

在步骤S11中，通过硬质涂层工艺、例如镀覆或者喷涂工艺进行涂布来保护缸膛B。此时，因为在缸膛B的内周表面上基本没有出现气孔92，因此适当的进行硬质涂层工艺以提供高质量的表面和更高的产率。因为硬质涂层工艺产生了更好的滑动能力，因此所形成的产品W优选作为气缸体。

在步骤S10和步骤S11之间，可以通过加热工艺来处理产品W，以除去应变。因为在紧接着缸膛B的内周表面之下基本不存在任何气孔92，因此可以稳定的加热内周表面，并且不会不适当的变形。因此在随后的步骤S11中，可以在缸膛B的表面上进行适当的涂层工艺。

如上所述，利用根据本实施方式的模制装置10和气缸体的制造方法，由于第一分割式模芯46和第二分割式模芯50径向向内运动，因此缸膛B的形状没有起模角度。因此，可以优选在与气缸盖属于一体结构的气缸体中形成深底的缸膛B。

因为缸膛B没有起模角度，在步骤S10中切去的材料量少，因此不会在切割表面上呈现气孔92。

模制装置10中的分割式模芯组件16可以分成四个构件(除了内部模芯42之外)，包括两个第一分割式模芯46和两个第二分割式模芯50。但是，如图13所示，分割式模芯组件16b可以分成六个构件，包括交替设置的三个第一分割式模芯100和三个第二分割式模芯102。另外，原则上来说，分割式模芯组件可以分成八个或者十个构件，包括相同数量的第一分割式模芯和第二分割式模芯，以提供与上述同样的优点。

分割式模芯组件16具有圆柱形截面形状。但是分割式模芯组件16可以具有所需的截面形状。例如，图14所示的分割式模芯组件16c具有方形截面形状。分割式模芯组件16c分成八个构件，包括分别设置在四个角处的第一分割式模芯104以及分别设置在其余四侧的第二分割式模芯106。按照与分割式模芯组件16同样的方式，第一分割式模芯104首先径向向内运动，然后第二分割式模芯106运动。如果分割式模芯组件是三角形截面形状，虽然图中没有显示，分割式模芯组件应当优选分成六个构件。

分割式模芯组件16的内部模芯42、远端模芯54以及柱55可以具有冷却剂通道，并且在铸造过程中，可以提供冷却剂以流动穿过冷却剂通道来冷却内部模芯42、远端模芯54以及柱55，用于提高缸膛B的表面质量。已经描述了模制装置10用于制造单气缸的气缸体。如果模制装置10用于制造具有多个气缸的气缸体，那么模制装置可以具有一个具有与气缸数量一样多的分割式模芯组件的阵列。

根据本发明的模制装置和气缸体制造方法不限于上述实施方式，而是可以在不脱离本发明的精神的情况下具有各种设置。

Claims (12)

1.一种模制装置，包括将被插入到铸模中的模腔(12)中以在铸件中形成柱状孔(B)的分割式模芯组件(16)，

所述分割式模芯组件(16)包括：

多个第一分割式模芯(46)，它们至少具有在与柱状孔(B)的轴线(C)垂直延伸的横截面中沿着远离柱状孔(B)的轴线(C)的方向逐渐变小的远端部分；

多个第二分割式模芯(50)，它们在从所述轴线(C)看时设置在第一分割式模芯(46)之间；以及

包括所述轴线(C)的内部模芯(42)，用于沿着远离所述轴线(C)的方向推压并且定位至少第一分割式模芯(46)；

其中在通过内部模芯(42)使第一分割式模芯(46)定位时，每个第二分割式模芯(50)具有保持抵靠在第一分割式模芯(46)的相邻模芯的远端部分上的相对端部，并且第一分割式模芯(46)的外圆周表面和第二分割式模芯(50)的外圆周表面形成所述柱状孔(B)的内圆周表面形状。

2.如权利要求1所述的模制装置，还包括：

第一止动件(54)，用于防止第一分割式模芯(46)和第二分割式模芯(50)沿着朝着所述柱状孔(B)的底部(12a)的方向运动；

所述第一分割式模芯(46)具有沿着朝着所述底部(12a)的方向逐渐靠近所述轴线(C)的内部倾斜表面；

所述内部模芯(42)具有面对着所述内部倾斜表面并且以与所述内部倾斜表面相同的角度倾斜的外部倾斜表面；

其中在沿着朝着所述底部(12a)的方向推压所述内部模芯(42)时，在所述内部倾斜表面正压在内部模芯(42)的所述外部倾斜表面上滑动的同时，第一分割式模芯(46)沿着远离所述轴线(C)的方向受到推压和定位。

3.如权利要求2所述的模制装置，其中，所述第一止动件(54)包括与所述第一分割式模芯(46)和所述第二分割式模芯(50)的更靠近所述底部(12a)的侧面保持接触的远端模芯(54)。

4.如权利要求1所述的模制装置，还包括：

第二止动件(78)，用于防止所述第一分割式模芯(46)和所述第二分割式模芯(50)从所述柱状孔(B)中拉出；

所述第一分割式模芯(46)或所述内部模芯(42)具有沿着朝着所述底部(12a)的方向逐渐靠近所述轴线(C)的第一接合沟槽(48)，并且所述第一分割式模芯(46)和所述内部模芯(42)中的另一个具有接合在第一接合沟槽(48)中并且可以运动的第一接合构件(67)；

所述第二分割式模芯(50)或所述内部模芯(42)具有沿着朝着所述底部(12a)的方向逐渐靠近所述轴线(C)的第二接合沟槽(52)，并且所述第二分割式模芯(50)和所述内部模芯(42)中的另一个具有接合在所述第二接合沟槽(52)中并且可以运动的第二接合构件(66)；

其中在将熔融金属导入进模腔(12)中之后，使所述内部模芯(42)回撤以使得所述第一接合构件(67)和所述第二接合构件(66)分别在所述第一接合沟槽(48)和所述第二接合沟槽(52)中运动，并且所述第一分割式模芯(46)和所述第二分割式模芯(50)沿着朝着所述轴线(C)的方向回缩并且脱离所形成的产品。

5.如权利要求4所述的模制装置，其中，在撤回所述内部模芯(42)之前，在所述第一接合沟槽(48)和所述第一接合构件(67)的接合面之间形成第一间隙(A1)，并且在所述第二接合沟槽(52)和所述第二接合构件(66)的接合面之间形成第二间隙(A2)，并且在撤回所述内部模芯(42)时，所述第一接合沟槽(48)和所述第一接合构件(67)相互接合，并且之后所述第二接合沟槽(52)和所述第二接合构件(66)相互接合。

6.如权利要求5所述的模制装置，其中，所述第一间隙(A1)小于所述第二间隙(A2)。

7.如权利要求1所述的模制装置，其中，所述柱状孔(B)包括在气缸体中的缸膛，并且在通过所述内部模芯(42)使所述第一分割式模芯(46)定位时，所述第一分割式模芯(46)的外圆周表面和所述第二分割式模芯(50)的外圆周表面形成圆柱形表面。

8.如权利要求7所述的模制装置，其中，所述第一止动件(54)包括与所述第一分割式模芯(46)和所述第二分割式模芯(50)的更靠近底部(12a)的侧面保持接触的远端模芯(54)，并且所述远端模芯成形为在气缸体中的燃烧室。

9.如权利要求1所述的模制装置，其中，所述第一分割式模芯(46)包括两个第一分割式模芯并且第二分割式模芯(50)包括两个第二分割式模芯。

10.用如权利要求1所述的模制装置制造气缸体的方法，其中所述柱状孔(B)包括在气缸体中的缸膛，所述方法包括：

第一步，将熔融金属导入进模腔(12)中；

第二步，使所述内部模芯(42)回撤以使所述第一分割式模芯(46)和所述第二分割式模芯(50)朝着轴线(C)运动并且使所述第一分割式模芯(46)和所述第二分割式模芯(50)与由固化的熔融金属制成的所形成产品(W)脱开；

第三步，从所形成产品(W)拆除所述分割式模芯组件(16)以形成缸膛；以及

第四步，切割所述缸膛的内表面。

11.如权利要求10所述的制造气缸体的方法，还包括：

在第四步之后，在所述缸膛的内表面上进行硬质涂层工艺。

12.如权利要求11所述的制造气缸体的方法，其中，所述硬质涂层工艺包括镀覆工艺。

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