CN202701336U - 一种复合双金属连杆的铸造模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种复合双金属连杆的铸造模具，特指一种采用复合双金属工艺制造裂解型连杆毛坯的模具装置。模具为单腔双射模具，包括上模、下模，上模的型面与下模的型面组成连杆型腔，在连杆型腔的大头部中间位置设置可活动的隔离板使其能够伸入并占据部分型腔。该模具属于双金属复合铸造工艺装置，适用于铝合金、钛合金、40Cr等材质的裂解型连杆毛坯的制造。该模具结构简单，操作方便，采用模具生产的连杆坯件质量优异，无欠浇、冷隔、卷气等，且可进行后续热处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种连杆的铸造模具，具体的说是一种采用复合双金属工艺铸造连杆的模具装置。
技术背景
连杆是发动机关键零部件之一，由连杆体与连杆盖经螺栓连接而成。连杆工作过程中主要承受燃烧爆发力和往复惯性力所产生的拉伸、压缩、弯曲等高频交变载荷，工作条件恶劣，运动状态复杂，因此，连杆体与连杆盖的结合面的配合精度，直接决定了连杆零件是否具有足够高的强度、刚度与综合机械性能。
目前，连杆加工工艺主要有机械锯切后磨削结合面的传统工艺与裂解剖分工艺两种。传统机械加工工艺是将整体锻造或铸造连杆坯件用锯、铣、磨等方法加工其结合面，精加工各部件的定位销孔和连接螺栓孔后完成合装。由于连杆毛坯在锯切及磨削时有材料的损失量，因此连杆坯件设计时要考虑加工预留量，而且机械设备要求高、工序多、效率低，加工的连杆零件装配精度有限，此方法加工的连杆体与连杆盖的结合面配合精度有限。裂解剖分工艺是利用连杆自然断裂面上相互啮合的三维凹凸结构实现连杆体与连杆盖的定位与合装的，无需再机械加工结合面，因此对连杆材料的脆断性能有很高要求，常用的裂解材料的选择使得裂解技术的广泛应用大受限制。
陈娟娟、唐全波、赵建华在“热加工技术”2011年第40卷第3期发表的论文“铝合金连杆的双重挤压铸造模具设计”提出一种双重挤压铸造装置，采用间接挤压充型后，立即对连杆头部尚未凝固的液态金属进行局部的锻压，以提高铸件组织致密度，减小铸造缺陷。但是该连杆加工需采用机械锯切方式将连杆体与连杆盖分开，要考虑预留3mm的切割厚度，因此，材料利用率低，后续磨削配合面、加工定位孔的工序繁多，要求的机床设备、刀具等成本高昂。
为解决目前连杆制造领域存在的问题：裂解剖分工艺对材料选择苛刻，可裂解用材料种类少，而铝合金、钛合金、40Cr等材质的连杆采用机械磨削结合面的工艺工序多、加工成本高，产品装配精度与承载能力有限。因此，本实用新型提出采用双金属复合铸造模具装置制造连杆坯件，通过选择适合的材料组合，使连杆裂解区材料不同于连杆主体区，使得以冶金方式结合的复合铸件满足裂解技术的加工要求，不仅能够提高连杆产品综合质量，而且工序少、材料利用率高、节能环保。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种复合双金属连杆的铸造模具，通过选择适当的材料组合，制造出连杆裂解区材料不同于连杆主体区材料的复合双金属连杆，以满足裂解加工技术的要求。模具采用间接挤压方式充型，生产的连杆铸件组织致密，无冷隔、浇不足等缺陷，可进行后续热处理。
一种复合双金属连杆的铸造模具，包括上模、下模、隔离板、连接销、传动机构、分流锥、上模框、下模框、导柱、顶杆、浇口套，下模镶嵌安装在下模框内，由下模座板支撑，上模镶嵌安装在上模框内，上部由支承板固定，在模具上下合模时由导柱和导套导向实现精确合装，上模的型面与下模的型面组成连杆型腔。在连杆铸型的大头部中间位置及下模座板内的与之对应位置开设连通连杆型腔的凹槽，并在凹槽内设置可活动的隔离板，所述隔离板上部伸入到连杆型腔内，型腔中被隔离板占据部分连杆型腔后剩余的部分为连杆主体型腔，利用模具底部的第一压射系统完成连杆主体材料的充型；活动的隔离板下端通过连接销与传动机构连接，待连杆主体区完成充型并当大部分材料凝固后，由传动机构带动隔离板沿着凹槽向下退出一段距离，并使隔离板的上表面封住下模内的凹腔，此时形成一个同连杆主体区型腔连通的空腔，构成连杆裂解区型腔，由模具侧面的第二压射装置完成裂解材料的充型。所述传动机构为液压驱动的活塞缸，由螺栓固定在下模座板的底部；所述上模内设置顶杆，以实现铸件的顺利脱模。
将所述上模与下模均设置组合式结构，在隔离板抽离形成连杆裂解区型腔后，可通过调整这些组合式结构在上模框与下模框内的位置改变该型腔的大小，或在连杆裂解用材料注满后对其进行挤压，以达到控制连杆裂解材料区厚度的目的。
所述的隔离板上部形状可设置成平面状或锯齿状，其下部的矩形状底面直接与下模内的凹槽台阶面相接触，以限制隔离板的运动位置，其上部设置0.5~1度的拔模斜度。所述隔离板通过连接销与传动机构连接，在传动机构的带动下隔离板可沿着凹槽退出连杆型腔，隔离板的上表面能封住下模内开设的凹槽，形成一个密封的空腔。
所述的凹槽的宽度略大于设置在其中的隔离板的宽度，如果凹槽宽度比隔离板的宽度大过多，熔融状态的金属液就会进入凹槽与隔离板之间的间隙，使得模具不能正常工作。反过来，如果这个距离过小，模腔及浇注后的金属将对隔离板有较大的夹紧力，使得其不能正常运动。经过实验得出隔离板与凹槽之间的间隙距离优选为0.03~0.05mm。
模具装置采用水平分型，分型面设置在连杆零件的中线偏下位置，由三个独立的液压缸运行工作。模具合模时，在导柱和导套的导向和定位作用下，合模系统带动上模向下移动，使模具闭合，并提供足够的锁模力锁紧模具。再由传动机构带动隔离板伸入连杆型腔，并使隔离板的上表面与上模的型腔底面平齐，形成连杆主体区型腔。铸造时，由外接设备通过第一压射系统将连杆主体用金属液定量浇入，待其大部分凝固后，传动机构带动隔离板向下抽离一段距离，并使隔离板的上表面与下模的型腔底面平齐，此时隔离板的上表面封住下模内的凹槽，形成一个密封空腔，然后通过模具侧面的第二压射系统将连杆裂解用金属液注入该空腔，待冷却后形成复合铸件。开模时，合模系统带动上模向上运动，模具从上模和下模分型面分开，连杆铸件随上模一起上移，同时将各流道余料从浇口套中拉出，开模行程结束后，液压顶杆推动推板，推出机构开始工作，顶杆将铸件及浇注系统余料从上模中推出。合模时，复位杆使推出机构复位，模具准备下一次浇注。
本实用新型是一种复合双金属连杆的铸造模具，相对于普通的挤压铸造模具、铸锻联合模具是一种创新，可用于铝合金、钛合金、40Cr等材质的裂解型连杆生产，解决传统机械方式加工连杆中存在的工序繁多、机床设备投资大、刀具及能源消耗大、产品质量稳定性差等诸多缺点。这种模具结构简单，体积小，不需要压铸机有较大的工作空间，制造成本低，能耗低。
附图说明
图1为复合双金属连杆的铸造模具的结构图。
图2为该模具的A-A剖面图。
图3为该模具的B-B剖面图。
图4为隔离板结构示意图。
图5为隔离板C-C剖面图。
图中的构件包括：下模座板1，导柱2，导套3，支承板4，复位杆5，上模座板6，推板导套7，推板导柱8，液压顶杆9，推板10，顶杆11，顶杆固定板12，支承柱13，垫块14，内六角螺钉15，上模框16，下模框17，内六角螺钉18，定位销19，隔离板20，传动机构21，连接销22，下模23，上模24，分流锥25，浇口套26，连杆主体型腔27，第二压射系统28，连杆裂解区型腔29，第一压射系统30。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型的一种复合双金属连杆的铸造模具，包括上模24、下模23、隔离板20、连接销22、传动机构21、上模框16、下模框17、导柱2、顶杆11、分流锥25、浇口套26，下模23镶嵌安装在下模框17内，由下模座板1支撑，上模24镶嵌安装在上模框16内，上部由支承板4固定。在模具上下合模时由导柱2和导套3导向实现精确合装，上模24的型面与下模23的型面配合时形成连杆型腔。在连杆铸型大头部及下模座板1的对应位置开设连通连杆型腔的凹槽，在凹槽内设置可活动的隔离板20，隔离板20下端与传动机构21的活塞杆通过连接销22固定连接，在传动机构21的带动下隔离板20可沿着凹槽滑动。
所述隔离板20上部伸入到连杆型腔内，把连杆型腔分成两个独立的部分，被隔离板20占据部分连杆型腔后剩余的连杆型腔空间为连杆主体型腔27，由模具底部的第一压射装置30完成连杆主体材料的充型；隔离板20下端通过连接销22与传动机构21连接，待连杆主体区完成充型并当大部分材料凝固后，由传动机构21带动隔离板20沿着凹槽向下退出一段距离，并使隔离板20的上表面封住下模23内的凹腔，此时形成一个与连杆主体型腔接触的密封空腔，为连杆裂解区型腔29，由模具侧面的第二压射系统28完成充型。
模具的工作过程：模具采用水平分型，分型面设置在连杆零件的中线偏下位置，该模具由三个独立的液压缸运行工作。模具合模时，在导柱2和导套3的导向和定位作用下，合模系统带动上模24向下移动，使模具闭合，并提供足够的锁模力锁紧模具。再由传动机构21带动隔离板20伸入连杆型腔，并使隔离板20的上表面与上模24的型腔底面平齐，铸造时，由外接设备通过第一压射系统30将连杆主体用金属液定量浇入，待其大部分凝固后，传动机构带动隔离板20向下抽离一段距离，并使隔离板的上表面与下模的型腔底面平齐，此时隔离板20的上表面封住下模23内的凹槽，形成一个密封空腔，然后通过模具侧面的第二压射系统28将连杆裂解用金属液注入该空腔，待冷却后形成复合铸件。开模时，合模系统带动上模24向上运动，模具从上模和下模分型面分开，由于分型面设置在连杆零件的中线偏下位置，连杆铸件随上模24一起上移，同时将各流道余料从浇口套中拉出，开模行程结束后，液压顶杆9推动推板10，推出机构开始工作，顶杆11将铸件及浇注系统余料从上模24中推出。合模时，复位杆5使推出机构复位，模具准备下一次浇注。
Claims (4)
1.一种复合双金属连杆的铸造模具，包括上模（24）、下模（23）、隔离板（20）、传动机构（21）、连接销（22）、上模框（16）、下模框（17）、下模座板（1）、支承板（4）、导柱（2）和顶杆（11），其特征在于：下模（23）镶嵌安装在下模框（17）内，由下模座板（1）支撑，上模（24）镶嵌安装在上模框（16）内，上部由支承板（4）固定；在模具上下合模时由导柱（2）和导套（3）导向实现精确合装，上模（24）的型面与下模（23）的型面配合时形成连杆型腔；在连杆铸型的连杆体与连杆盖的结合处及下模座板（1）与之对应的位置开设连通连杆型腔的凹槽，并在凹槽内设置活动的隔离板（20），所述隔离板（20）上部伸入到连杆型腔内，把连杆型腔分成两个独立的部分，型腔中被隔离板（20）占据部分连杆型腔后剩余的部分为连杆主体型腔（27）；所述传动机构（21）为液压驱动的活塞缸，由螺栓固定在定模座板（1）的底部；所述上模（24）内设置铸件顺利脱模的顶杆（11）。
2.根据权利要求1所述的一种复合双金属连杆的铸造模具，其特征在于，将所述上模（24）与下模（23）均设置组合式结构，在隔离板（20）抽离形成连杆裂解区型腔（29）后，通过调整这些组合式结构在上模框（16）与下模框（17）内的位置改变该型腔大小。
3.根据权利要求1所述的一种复合双金属连杆的铸造模具，其特征在于，所述隔离板（20）上部形状可设置成平面状或锯齿状，所述隔离板（20）下部的矩形状底面直接与下模（23）内的凹槽台阶面相接触，以限制隔离板（20）的运动位置，其上部设置0.5~1度的拔模斜度。
4.根据权利要求1所述的一种复合双金属连杆的铸造模具，其特征在于，所述凹槽宽度比隔离板（20）的宽度大0.03~0.05mm。
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