CN205085354U - 一种铸造缸盖的装置 - Google Patents
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Abstract
一种铸造缸盖的装置,包括模具;模具包括底模、侧模、组芯工装;组芯工装包括组芯板、装于组芯板上的砂芯,组芯板为楔形板,组芯板内有冷却通道;底模包括底模模框、底模模芯,底模模框中间上部为楔形槽,楔形槽槽壁处开有排气孔二、进气孔二,底模模框中间下部为与楔形槽相连通的安装槽,底模模芯装于安装槽内,底模模芯下端设有密闭舱盖;当组芯板与楔形槽装配时,进气孔二经冷却通道与排气孔二相连通形成抽气通道,密闭舱盖内腔形成密闭舱室,与压缩空气气源相连的管一端与密闭舱盖相连,管另一端接于进气孔二。本实用新型通过三阶段冷却阶梯形成温度梯度差以消除铸件应力裂纹,模具拆分布局,上线便于操作,能满足缸盖规模生产的铸造需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铸造缸盖的装置。
背景技术
缸盖成型技术中铸造方法有很多,金属型重力铸造毛坯因其尺寸稳定、工艺可靠可复制、便于生产组织等特点,成为铝合金缸盖铸造首选。现有缸盖铸造过程中,存在如下问题:
第一、由于缸盖是发动机的重要承载部件,铸件加工后要求机械性能优良;为得到细腻的组织,通用做法采取底模和燃烧室两阶段激冷措施,激冷强度大温度阶梯过窄,铸件凝固收缩后内部往往容易产生热裂纹或冷裂纹;激冷强度小缸盖中心区域温度高,顺序凝固难以在单位时间内完成,铸件内部易形成疏松缺陷;缸盖使用过程中表现为渗油、渗水、油沫化等问题。
第二、缸盖内腔结构复杂要求壁厚均匀,常用方法在底模摆放下芯,后用动模合模,间隙配合的方式定位砂芯,由于砂芯组合相互关联,合模错位、砂芯变形、浇铸浮芯等原因,难以保证砂芯相互位置度、壁厚、尺寸变化。
第三、传统缸盖浇铸模底模布局有冷却、排气、退料、导向连接、管道排布等机构,整体设计较为复杂,上线连续生产需采用备模切换,维护制造费用高。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的上述不足,而提供一种铸造缸盖的装置,通过三阶段冷却阶梯形成温度梯度差以消除铸件应力裂纹,模具拆分布局,上线便于操作,能满足缸盖规模生产的铸造需求。
本实用新型的技术方案是:包括模具;所述模具包括底模、侧模、组芯工装;组芯工装包括组芯板、装于组芯板上的砂芯,组芯板为楔形板,组芯板内有冷却通道;冷却通道是用于冷却组芯板,冷却通道位于砂芯下部与砂芯不相通;所述底模包括底模模框、底模模芯,底模模框中间上部为与组芯板配合装配的楔形槽,楔形槽槽壁处开有与冷却通道的排气孔一相对应的排气孔二、与冷却通道的进气孔一相对应的进气孔二,底模模框中间下部为与楔形槽相连通的安装槽,底模模芯装于安装槽内,底模模芯下端设有密闭舱盖;当组芯板与楔形槽装配时,进气孔二经冷却通道与排气孔二相连通形成抽气通道,密闭舱盖内腔形成密闭舱室,与压缩空气气源相连的空心管一端与密闭舱盖相连,空心管另一端接于进气孔二。
所述组芯板与底模模框之间设有两个以上导向装置。
导向装置为定位销,组芯板上设有与定位销配合的导向孔。
还包括可定位多块组芯板用于旋转组芯以形成多个组芯工装的转台。
组芯板四周开有取件孔,砂芯经砂芯座装于组芯板上。
进气孔一和排气孔一为X方向孔,导向孔为Z方向孔。
密闭舱盖内腔经空心管与进气孔二相连通,空心管内套有小管。
组芯板内还设有用于连接砂芯与密闭舱盖内腔的通孔,通孔一端经排气塞与砂芯的砂芯脚连接,通孔另一端与密闭舱盖内腔相连通;通孔为Z方向孔。
底模模芯上固定有燃烧室。
组芯板为QT材质的金属组芯板。
本实用新型提供一种在组芯板上进行砂芯组合,将组芯板整体取件和浇铸模底模相配装置。在冷却方面,本实用新型利用三个阶段阶梯冷却方式,满足铸件质量要求,浇铸时组芯板自身导热冷却为第一阶梯;将负压抽出的废气通过空心管导入组芯板冷却通道75冷却组芯工装,负压气体冷却为第二阶梯;燃烧室通循环水水冷却为第三阶梯。温度梯度符合铸件凝固速率,消除了铸件应力裂纹,得到了细腻的组织结构。
在模具设计方面,本实用新型燃烧室装配于底模保证缸盖中心坐标原始点,底模燃烧室周边形成产品的区域、包含底模上部装配的砂芯定位支座部分,整体作为活块取出复制多块改装为组芯工装;多块组芯工装定位于旋转平台,旋转组芯可供大批量生产;组芯板组芯工装上开设有四个取件孔,组芯完成用机械手取组芯工装和浇铸模具底模相配,开有销孔和安装左右动模的销合模相配,锁紧组芯板;顶出机构分两步,顶出底板和缸盖,分离缸盖和底板,冷却检修底板、组芯循环。
在砂芯排气装置方面,目前缸盖砂芯排气设计多为负压排气;大多数模具负压排气装置为开放式和顶杆相连利用配板Z向上下运动退料、密闭,由于没有独立的负压密闭舱,存在负压漏气现象,影响砂芯排气效果、影响铸件内部质量;密闭舱盖和底模模芯使用盘根(即石棉条)相配装密封,上口有组芯板Z向密闭,从而形成密闭舱室;组芯板内还设有用于连接砂芯与密闭舱盖内腔的通孔,通孔一端经排气塞与砂芯的砂芯脚连接,通孔另一端与密闭舱盖内腔相连通。负压抽出密闭舱室的废气经过组芯工装的冷却通道对其冷却降温,接着通循环水给燃烧室降温;由于底模拆分设计,使安装独立的负压密闭舱成为可能,密闭舱稳压可实现内部压力恒定负压抽气均匀。
在砂芯定位方面,本实用新型以燃烧室中心为原点将燃烧室固定于底模框,将浇铸模底模上的组芯板部分作为活块取出,用于组合砂芯,砂芯用液体胶水固定;砂芯和组芯板整体吊装,利用金属导向和浇铸模底模框相配,利用销和销孔配合压紧组芯板,销安装于侧模底部,合模同时压紧,可解决流水作业砂芯定位精度问题。
在缸盖规模生产方面,本实用新型通过复制多块组芯工装边生产边维护,组芯旋转工作台循环使用即可,简化浇铸模机构的排布,有维护成本低维护不停线的优点。
本实用新型根据铝合金成型技术特点,提供一种工艺可行,模具拆分布局,上线便于操作,能满足缸盖规模生产的铸造。
本实用新型特点如下:
一、平台旋转组芯,机械手下芯、浇铸、取件、自动化程度高。
二、浇铸系统组合设计,利于铝液平稳冲型,利于气体、氧化杂质上浮。
三、密闭舱稳压形成压力差抽气,利于砂芯排气减压,降低内部缺陷发生率。
四、三个阶梯控温,保证缸盖凝固顺序,解决铸件裂纹疏松缺陷,得到细腻组织。
五、组芯工装和浇铸模组合可循环使用检护,确保上线每只缸盖冷却排气条件一致。
六、砂芯组件和浇铸模侧模不发生重复定位关系,定位准确精度高。
附图说明
图1为转台示意图。
图2为砂芯组合图。
图3为组芯板剖面图。
图4为底模框图。
图5为模框下芯组合图。
图6为缸盖浇铸系统图。
图7为下芯组合剖示图。
图8为砂芯排气剖面图。
图9为排气局部剖面图。
图10为排气塞的结构示意图。
图11为图10的俯视图。
图12为凝固取件图。
图13为模具结构图。
具体实施方式
通过以下工序说明本实用新型的具体结构:
一、组芯(图1、2中):
工作台11用螺栓13固定在转轴12上,逆时针旋转;组芯工装使用销孔14定位于工作台11,开有取件孔19、20、21、22用于机械手取件,组芯板15安装有砂芯定位支撑装置如:水道砂芯座26、排气砂芯座24、横浇道砂芯座25、油道砂芯座23;通孔27安装有排气塞62和浇铸模底模密闭舱盖55相连,组芯板侧边开设有风冷孔(即排气孔一)28。
砂芯开设有凸凹相配的定位装置,组芯时水道砂芯座26对应水道砂芯29、排气砂芯座24对应排气道砂芯30、横浇道砂芯座25对应横浇道砂芯31、油道砂芯座23对应油道砂芯32、进气砂芯34摆放于横浇道砂芯31上方、大冒口砂芯33摆放于32油道砂芯上方,砂芯组合完毕芯头滴入液态快干胶定型。
二、取件下芯(图3、4、5中):
燃烧室35内开有冷却孔43和温控孔44固定于底模模芯39,底模模芯39固定于底模模框60;砂芯组合后定型于组芯板15,组芯板15开设有销孔14,浇铸模底模模芯39安装有定位销50,定位销50和销孔14相配;取件下芯后风冷孔28和排气孔49重合,侧模77和78合模,销76和压紧孔54重合,组芯板15受力锁紧,此时组芯板15和底模模芯39和密闭舱盖55组合形成空腔;空腔经通孔27与上部砂芯脚相通。密闭舱盖55内腔经空心管73与进气孔二71相连通,空心管73内套有小管70,进气孔48用于连接压缩空气。砂芯组合完毕,机械手将组芯工装连同砂芯一起取件下芯,此时组芯工装排气孔和负压排气孔相通,侧部四个销孔和销相配。
三、合模浇注(图6中):
本实用新型缸盖浇铸系统设计,含浇口杯、直浇道、浇口颈、过滤片、横浇道、内浇道、集渣冒口、集渣包、进气侧边冒口、排气侧边冒口、顶冒口等。铝液倒入浇口杯1,铝液通过直浇道2流入浇口颈3,浇口颈截面变小铝液流动速度减缓;浇口杯1进料速度大于浇口颈3流速,浇口杯被注满,铝液浇铸冲击产生的部分气体和氧化杂质开始上浮;底部铝液继续流动进入直浇道5,被滤网4过滤,通过滤网孔隙控制流速;铝液流动产生的氧化杂质被推入末端集渣包8存储,液面上升表面的氧化渣被集渣冒口6收集阻拦,铝液继续上升由内浇道7分流进入型腔;缸盖砂芯组合形成的空腔被铝液所充填,铝液高度到达盖沿面(盖沿面是指缸盖安装盖罩方向的那一面)铸件成型阶段完成,铝液继续上升首先到达进气侧边冒口9、排气侧边冒口10,到达大冒口11高度铝液停止流动,缸盖浇铸完成。液面上升过程中,铝液相对砂芯高温作用产生的部分气体、氧化杂质等被铝液静流涌入顶冒口、进气侧边冒口、排气侧边冒口停留。
四、砂芯排气设计(图7、8、9、10、11中):
密闭舱盖55开有凹槽,凹槽内装有盘根65,用螺栓64和底模模芯39相连形成空腔与通孔27相连通,孔口凹槽69装有排气塞62,排气塞62顶部开有切口66,多个水道脚68和油道脚67分别通过在凹槽69与排气塞上切口66相连;密闭舱盖55,X向装有空心管73和进气孔二71相连通,分别用螺母74固定;经进气孔48进入的压缩空气沿着→X方向运动,从排气孔二49排出,密闭舱盖55空腔形成负压,密闭舱盖55空腔内的气体向X方向运动;通孔27安装的排气塞62顶部开有切口66和水道脚68油道脚67相连通,废气经通孔27被吸入密闭舱内,经空心管73→方向运动,进入组芯板15经冷却通道75循环后排出,同时组芯板得到了第二阶段冷却;
液面上升,水道砂芯29、排气道砂芯30、进气砂芯34、油道砂芯32、大冒口砂芯33组合形成的空腔区51被铝液填充包覆,砂芯在高温作用下树脂开始气化,在高温作用下气体不断生成,在铝液表面张力和最初形成的一层铝壳密闭的作用下,砂芯产生的气体沿着砂砾间缝隙向低压区53前行,在负压抽气作用下,部分气体由通孔27吸入,部分气体由裸露的芯头52、开放的油道砂芯32、大冒口砂芯33排出。
五、凝固取件(图12、13中):
缸盖凝固成型方案设计,含静压头高度、浇铸温度场分布、浇铸速度、模具温度、涂料厚度、冷却、排气等。时间不断延伸,铝液液相温度开始下降,缸盖最初表现为液面收缩,冒口液面开始下降;最初凝固由底模三个阶段低温区晶枝的生长开始,在激冷和压头静压力作用下晶枝不断破碎组合生长,逐层立体网格状向冒口方向蔓延、凝固;温度持续降低当凝固区到达缸盖盖沿面高度时,冒口的热量急剧降低,冒口在自身体积和重力作用下高温区形成坍缩区56,冒口表面凹陷缸盖凝固补缩结束。即缸盖由底面58开始凝固,经盖沿面57向上至坍缩区56凝固结束。滑块79沿着C+向打开,B+向开右侧模77,A+向开左侧模78,装配于侧模底面销76和销孔54脱离开,顶料装置59分布让位于密闭舱周围,顶料装置59Z向顶出组芯板15,底模模框60和燃烧室35与组芯板15分离,铸件61和组芯板15脱离,机械手取件空冷;浇铸模底模80上的组芯板15部分作为活块取出,用于组合砂芯。底模80上有孔和组芯工装风冷孔相配,负压排气孔和组芯工装风冷孔相配,负压抽气开冷却循环开始进行,废气排出;底模和组芯工装相连为导向销定位,侧模安装有销,侧模合模,销76和销孔54相配。
机械手将组芯板平移至检护工作台冷却降温,检护清理排气、冷却口密封装置;当达到设定50±5℃返回组芯平台进行下一循环。
芯板检护:将排气塞62沿着通孔27退出,清理排气塞切口66积碳;检查排气冷却孔28密封装置;检查补喷底面63涂料,清理销54销孔14、水道砂芯座26、排气砂芯座24、横浇道砂芯座25、油道砂芯座23配合定位面;控温组芯板50±5℃转移循环。
Claims (10)
1.一种铸造缸盖的装置,其特征在于:包括模具;所述模具包括底模、侧模、组芯工装;
组芯工装包括组芯板(15)、装于组芯板上的砂芯,组芯板(15)为楔形板,组芯板(15)内有冷却通道(75);
所述底模包括底模模框(60)、底模模芯(39),底模模框(60)中间上部为与组芯板配合装配的楔形槽,楔形槽槽壁处开有与冷却通道(75)的排气孔一(28)相对应的排气孔二(49)、与冷却通道(75)的进气孔一(72)相对应的进气孔二(71),底模模框(60)中间下部为与楔形槽相连通的安装槽,底模模芯(39)装于安装槽内,底模模芯(39)下端设有密闭舱盖(55);
当组芯板(15)与楔形槽装配时,进气孔二(71)经冷却通道(75)与排气孔二(49)相连通形成抽气通道,密闭舱盖(55)内腔形成密闭舱室,与压缩空气气源相连的空心管(73)一端与密闭舱盖(55)相连,空心管(73)另一端接于进气孔二(71)。
2.根据权利要求1所述的铸造缸盖的装置,其特征在于:所述组芯板(15)与底模模框(60)之间设有两个以上导向装置。
3.根据权利要求2所述的铸造缸盖的装置,其特征在于:导向装置为定位销(50),组芯板(15)上设有与定位销配合的导向孔(14)。
4.根据权利要求1所述的铸造缸盖的装置,其特征在于:还包括可定位多块组芯板(15)用于旋转组芯以形成多个组芯工装的转台。
5.根据权利要求1所述的铸造缸盖的装置,其特征在于:组芯板(15)四周开有取件孔,砂芯经砂芯座装于组芯板(15)上。
6.根据权利要求1所述的铸造缸盖的装置,其特征在于:进气孔一(72)和排气孔一(28)为X方向孔,导向孔(14)为Z方向孔。
7.根据权利要求1所述的铸造缸盖的装置,其特征在于:密闭舱盖(55)内腔经空心管(73)与进气孔二(71)相连通,空心管(73)内套有小管(70)。
8.根据权利要求1所述的铸造缸盖的装置,其特征在于:组芯板(15)内还设有用于连接砂芯与密闭舱盖(55)内腔的通孔(27),通孔(27)一端经排气塞(62)与砂芯的砂芯脚连接,通孔(27)另一端与密闭舱盖(55)内腔相连通;通孔(27)为Z方向孔。
9.根据权利要求1所述的铸造缸盖的装置,其特征在于:底模模芯上固定有燃烧室。
10.根据权利要求1所述的铸造缸盖的装置,其特征在于:组芯板(15)为QT材质的金属组芯板。
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CN105397035A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-03-16 | 湖北长鑫源汽车实业有限公司 | 一种铸造缸盖的装置 |
CN110965028A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-04-07 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种基于镍基靶材的真空离子镀涂镀工艺 |
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