CN214684259U - 一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，属于活塞制造技术领域。铸造机包括浇注系统、桁架取件机械手、关节浇注机器人、液压系统、电气操作系统和淬火冷却箱，其中，浇注系统上方设置桁架取件机械手，桁架取件机械手上设置关节浇注机器人，关节浇注机器人提取铝液浇注进浇注系统，桁架取件机械手一侧下方设置淬火冷却箱，桁架取件机械手将浇注系统浇注出的活塞毛坯夹取至淬火冷却箱，浇注系统连接至液压系统，液压系统、桁架取件机械手和关节浇注机器人均连接至电气操作系统。本实用新型实现活塞毛坯的浇注、淬火自动化操作，提高了生产效率，同时提高了活塞的机械性能和耐热疲劳性能。

Description

一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机

技术领域

本实用新型涉及一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，属于活塞制造技术领域。

背景技术

随着发动机爆发压力超过20MPa，燃气温度超出400℃，高温高压的工作环境对内燃机的要求更为苛刻，而内燃机整体性能的提高主要依靠于关键零部件的提升，活塞作为内燃机的心脏零件，在整个发动机工作过程及废气排放方面起到至关重要的作用。

目前市场上的活塞铸造机器主要包括机器本体、电气系统、液压系统和冷却系统，浇注模式为操作者手工浇注铝液，手工取活塞毛坯进行淬火冷却，然后从淬火箱取出活塞毛坯放置框，频繁操作导致工人劳动强度大，生产效率低，出品率低，而且铸造出的活塞毛坯头部顶面中心区域即燃烧室区域厚大，使得活塞毛坯头部冷却缓慢，形成的晶粒组织粗大，金相组织差，影响活塞的机械性能及耐热疲劳性能。

中国专利文件CN109332668B公开了一种活塞自动浇铸工艺，包括安装过滤网、压盐芯、装镶圈、合模浇铸、取件步骤，各步骤依靠活塞自动浇铸装置完成。该工艺一次只能浇注出一只活塞毛坯，生产效率较低，且无法解决活塞毛坯头部冷却缓慢，形成的晶粒组织粗大，金相组织差的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，实现活塞毛坯的浇注、淬火自动化操作，提高了生产效率，同时提高了活塞的机械性能和耐热疲劳性能。

本实用新型的技术方案如下：

一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，包括浇注系统、桁架取件机械手、关节浇注机器人、液压系统、电气操作系统和淬火冷却箱，其中，

浇注系统上方设置桁架取件机械手，桁架取件机械手上设置关节浇注机器人，关节浇注机器人提取铝液浇注进浇注系统，桁架取件机械手一侧下方设置淬火冷却箱，桁架取件机械手将浇注系统浇注出的活塞毛坯夹取至淬火冷却箱，浇注系统连接至液压系统，液压系统、桁架取件机械手和关节浇注机器人均连接至电气操作系统。

优选的，浇注系统包括底座和机架，底座上设置机架，机架两侧分别设置4个外模座，4个外模座构成2个夹持空间，分别夹持左模具和右模具，左模具一侧通过圆柱形导轨连接外模伸缩油缸，左模具背侧通过圆柱形导轨连接中芯伸缩油缸，右模具一侧通过圆柱形导轨连接外模伸缩油缸，右模具背侧通过圆柱形导轨连接中芯伸缩油缸，机架下端两侧分别设置直线导轨，直线导轨上设置顶模座，顶模座下端设置顶模上下油缸，通过顶模上下油缸的伸缩带动顶模座上下运动，顶模座上侧设置顶模伸缩油缸，顶模伸缩油缸通过圆柱形导轨分别连接至左模具和右模具。

优选的，左模具包括模具A、模具B、模具C和模具D，模具A和模具B固定设置于外模座，外模座通过圆柱形导轨连接外模伸缩油缸，模具A连接的外模座固定设置于机架，模具C通过中芯模座和圆柱形导轨连接中芯伸缩油缸，模具D通过圆柱形导轨连接顶模伸缩油缸，模具A、模具B、模具C和模具D闭合后的浇注腔形状为活塞外形，右模具与左模具结构相同。

进一步优选的，模具D一侧设置浇口，浇口经垂直浇道和水平浇道连接至浇注腔，水平浇道经模具D延伸至模具A，浇注腔内一侧设置补缩口，补缩口与铝液进入浇注腔的进口对称设置，使浇注更平稳，浇注后的活塞凝固位置在水平浇道和补缩口与活塞的接触面，不会出现在活塞顶部的燃烧室，加快了活塞顶部的冷却速度，使晶粒组织细小，金相组织良好。

优选的，模具A和模具B的顶面连接处设置凹槽，凹槽内设置铁环。

优选的，左模具和右模具内分别设置冷却水道，通过通入冷却水进行降温，加快毛坯冷却，外模座、顶模座和中芯模座内设置冷却水道，避免热量传导至机架和油缸，影响使用寿命，冷却水道的外接管道内设置流量传感器和电磁阀，控制通入冷却水的流量和时间，保证每个部位冷却均匀。

优选的，底座上设置吸气装置，吸气装置分别连接至左模具和右模具。

优选的，左模具和右模具上设置温度检测仪，温度检测仪连接至电气操作系统，通过温度检测仪实时检测左模具和右模具温度，温度不达标时进行报警。

优选的，机架两端通过转轴安装于底座，机架后侧通过倾转油缸连接底座，通过倾转油缸带动机架倾斜，调整浇口位置，方便浇注。

优选的，桁架取件机械手包括桁架、横梁、竖梁、翻转手腕、底板、电机A和电机B，桁架上均匀设置2条直线导轨，2条直线导轨中间位置上设置齿条，横梁通过电机A和齿轮连接于齿条一侧，横梁一端连接竖梁，竖梁下端垂直于横梁设置抓板，抓板两侧分别设置翻转手腕，翻转手腕连接手抓，底板通过电机B和齿轮连接于齿条另一侧，底板上设置关节浇注机器人，电机A、电机B、翻转手腕和手抓连接至电气操作系统。

优选的，关节浇注机器人包括旋转底座、转臂和浇勺，旋转底座上设置转臂，转臂上连接2个浇勺，转臂弯曲提取铝液后旋转底座转动，将浇勺移动至左模具和右模具的浇口上方，转臂倾转，将铝液浇注进左模具和右模具。

进一步优选的，2个浇勺中间的转臂上分别设置温度检测棒和液位检测棒，温度检测棒检测铝液炉内的铝液温度，温度过高或者过低机器人停止工作，避免影响活塞毛坯质量，液位检测棒用于检测铝液炉内铝液的液位相对高度，随着不断浇注毛坯，铝液炉内铝液的液位高度下降，调整转臂伸进铝液炉高度，保证每次浇勺提取的铝液重量相等。

上述横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机的使用方法，操作步骤如下：

(1)电气操作系统和液压系统启动，左模具和右模具闭合，左模具和右模具内分别设置盐芯和铁环：

(2)关节浇注机器人通过转臂将浇勺探入铝液炉内，转臂带动浇勺旋转提取铝液，然后浇勺将铝液分别浇注进左模具和右模具的浇注腔；

(3)浇注完成后左模具和右模具内通水冷却，然后桁架取件机械手取出活塞毛坯，将活塞毛坯倾转90°，使活塞毛坯头部在上，裙部在下，放置于淬火冷却箱内进行冷却，淬火处理后将活塞毛坯放于毛坯框，完成活塞毛坯铸造。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型实现活塞毛坯的浇注、淬火自动化操作，提高了生产效率，同时使铝液在重力作用下惯性浇注，铝液在浇注腔内自下而上填满，避免了平面浇注的气隙影响，避免产生气孔，将活塞毛坯的补缩位置调整至侧面，避免影响活塞燃烧室性能，使铸造出的活塞毛坯晶粒组织细小，金相组织良好，避免出现气孔砂眼，提高了活塞毛坯的机械性能和耐热疲劳性能。

2、本实用新型的进给机构采用独立圆柱形导轨，减少磨损，运动顺畅。

3、本实用新型设置温度检测棒，温度检测棒检测铝液炉内的铝液温度，温度过高或者过低机器人停止工作，避免影响活塞毛坯质量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的浇注系统结构示意图；

图3为本实用新型的浇注系统主视图；

图4为本发的浇注系统俯视图；

图5为本实用新型的浇注系统侧视图；

图6为本实用新型的桁架取件机械手结构示意图；

图7为本实用新型的关节浇注机器人结构示意图；

图8为左模具部分结构示意图；

其中：1、浇注系统；2、淬火冷却箱；3、电气操作系统；4、活塞毛坯；5、桁架取件机械手；6、关节浇注机器人；7、液压系统；8、外模座；9、中芯模座；10、顶模座；11、吸气装置；12、左模具；13、右模具；14、外模伸缩油缸；15、中芯伸缩油缸；16、顶模伸缩油缸；17、顶模上下油缸；18、底座；19、机架；20、桁架；21、手抓；22、翻转手腕；23、竖梁；24、横梁；25、直线导轨；26、齿条；27、底板；28、电机A；29、电机B；30、转臂；31、浇勺；32、温度检测棒；33、旋转底座；34、模具A；35、模具B；36、模具C；37、模具D；38、浇口；39、垂直浇道；40、水平浇道；41、倾转油缸；42、补缩口；43、液位检测棒。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1-8所示，本实施例提供一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，包括浇注系统1、桁架取件机械手5、关节浇注机器人6、液压系统7、电气操作系统3和淬火冷却箱2，其中，

浇注系统1上方设置桁架取件机械手5，桁架取件机械手5上设置关节浇注机器人6，关节浇注机器人6提取铝液浇注进浇注系统1，桁架取件机械手5一侧下方设置淬火冷却箱2，桁架取件机械手5将浇注系统浇注出的活塞毛坯4夹取至淬火冷却箱2，浇注系统1连接至液压系统7，液压系统、桁架取件机械手和关节浇注机器人均连接至电气操作系统。

浇注系统1包括底座18和机架19，底座18上设置机架19，机架19两侧分别设置4个外模座8，4个外模座8构成2个夹持空间，分别夹持左模具12和右模具13，左模具12一侧通过圆柱形导轨连接外模伸缩油缸14，左模具12背侧通过圆柱形导轨连接中芯伸缩油缸15，右模具13一侧通过圆柱形导轨连接外模伸缩油缸14，右模具13背侧通过圆柱形导轨连接中芯伸缩油缸15，机架19下端两侧分别设置直线导轨，直线导轨上设置顶模座10，顶模座10下端设置顶模上下油缸17，通过顶模上下油缸17的伸缩带动顶模座10上下运动，顶模座10上侧设置顶模伸缩油缸16，顶模伸缩油缸16通过圆柱形导轨分别连接至左模具12和右模具13。

左模具12和右模具13内分别设置冷却水道，通过通入冷却水进行降温，加快毛坯冷却，外模座、顶模座和中芯模座内设置冷却水道，避免热量传导至机架和油缸，影响使用寿命，冷却水道的外接管道内设置流量传感器和电磁阀，控制通入冷却水的流量和时间，保证每个部位冷却均匀。

左模具12和右模具13上设置温度检测仪，温度检测仪连接至电气操作系统，通过温度检测仪实时检测左模具和右模具温度，温度不达标时进行报警。

桁架取件机械5手包括桁架20、横梁24、竖梁23、翻转手腕22、底板27、电机A28和电机B29，桁架20上均匀设置2条直线导轨25，2条直线导轨25中间位置上设置齿条26，横梁24通过电机A28和齿轮连接于齿条26一侧，横梁24一端连接竖梁23，竖梁23下端垂直于横梁设置抓板，抓板两侧分别设置翻转手腕22，翻转手腕22连接手抓21，底板27通过电机B29和齿轮连接于齿条另一侧，底板上设置关节浇注机器人，电机A、电机B、翻转手腕和手抓连接至电气操作系统。翻转手腕和手抓为桁架取件机械手的常规使用设备，市购获得。

关节浇注机器人6包括旋转底座33、转臂30和浇勺31，旋转底座33上设置转臂30，转臂30上连接2个浇勺31，转臂30弯曲提取铝液后旋转底座转动，将浇勺移动至左模具和右模具的浇口上方，转臂倾转，将铝液浇注进左模具和右模具。转臂为关节浇注机器人的常规使用设备，市购获得。

实施例2：

一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，结构如实施例1所述，不同之处在于，左模具12包括模具A34、模具B35、模具C36和模具D34，模具A34和模具B固定设置于外模座8，外模座通过圆柱形导轨连接外模伸缩油缸，模具A连接的外模座固定设置于机架，模具C36通过中芯模座和圆柱形导轨连接中芯伸缩油缸，模具D37通过圆柱形导轨连接顶模伸缩油缸16，模具A34、模具B35、模具C36和模具D34闭合后的浇注腔形状为活塞外形，右模具13与左模具12结构相同。

模具D37一侧设置浇口38，浇口38经垂直浇道39和水平浇道40连接至浇注腔，水平浇道40经模具D37延伸至模具A34，浇注腔内一侧设置补缩口42，补缩口42与铝液进入浇注腔的进口对称设置，如图8所示，使浇注更平稳，浇注后的活塞凝固位置在水平浇道和补缩口与活塞的接触面，不会出现在活塞顶部的燃烧室，加快了活塞顶部的冷却速度，使晶粒组织细小，金相组织良好。模具A和模具B的顶面连接处设置凹槽，凹槽内设置铁环，通过铁环对盐芯和活塞毛坯进行固定。

上述横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机的使用方法，操作步骤如下：

(1)电气操作系统和液压系统启动，左模具和右模具闭合，左模具和右模具内分别设置盐芯和铁环：

(2)关节浇注机器人通过转臂将浇勺探入铝液炉内，转臂带动浇勺旋转提取铝液，然后浇勺将铝液分别浇注进左模具和右模具的浇注腔；

(3)浇注完成后左模具和右模具内通水冷却，然后桁架取件机械手取出活塞毛坯，将活塞毛坯倾转90°，使活塞毛坯头部在上，裙部在下，放置于淬火冷却箱内进行冷却，淬火处理后将活塞毛坯放于毛坯框，完成活塞毛坯铸造。

实施例3：

一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，结构如实施例1所述，不同之处在于，底座18上设置吸气装置11，吸气装置11分别连接至左模具12和右模具13。通过吸气装置吸收盐芯受热产生的气体，降低活塞毛坯的气孔率。

实施例4：

一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，结构如实施例1所述，不同之处在于，机架19两端通过转轴安装于底座18，机架19后侧通过倾转油缸41连接底座，通过倾转油缸带动机架倾斜，调整浇口位置，方便浇注。

实施例5：

一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，结构如实施例1所述，不同之处在于，2个浇勺31中间的转臂30上分别设置温度检测棒32和液位检测棒43，温度检测棒检测铝液炉内的铝液温度，温度过高或者过低机器人停止工作，避免影响活塞毛坯质量，液位检测棒用于检测铝液炉内铝液的液位相对高度，随着不断浇注毛坯，铝液炉内铝液的液位高度下降，调整转臂伸进铝液炉高度，保证每次浇勺提取的铝液重量相等。

Claims (10)

1.一种横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，其特征在于，包括浇注系统、桁架取件机械手、关节浇注机器人、液压系统、电气操作系统和淬火冷却箱，其中，

浇注系统上方设置桁架取件机械手，桁架取件机械手上设置关节浇注机器人，关节浇注机器人提取铝液浇注进浇注系统，桁架取件机械手一侧下方设置淬火冷却箱，桁架取件机械手将浇注系统浇注出的活塞毛坯夹取至淬火冷却箱，浇注系统连接至液压系统，液压系统、桁架取件机械手和关节浇注机器人均连接至电气操作系统。

2.如权利要求1所述的横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，其特征在于，浇注系统包括底座和机架，底座上设置机架，机架两侧分别设置4个外模座，4个外模座构成2个夹持空间，分别夹持左模具和右模具，左模具一侧通过圆柱形导轨连接外模伸缩油缸，左模具背侧通过圆柱形导轨连接中芯伸缩油缸，右模具一侧通过圆柱形导轨连接外模伸缩油缸，右模具背侧通过圆柱形导轨连接中芯伸缩油缸，机架下端两侧分别设置直线导轨，直线导轨上设置顶模座，顶模座下端设置顶模上下油缸，顶模座上侧设置顶模伸缩油缸，顶模伸缩油缸通过圆柱形导轨分别连接至左模具和右模具。

3.如权利要求2所述的横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，其特征在于，左模具包括模具A、模具B、模具C和模具D，模具A和模具B固定设置于外模座，外模座通过圆柱形导轨连接外模伸缩油缸，模具A连接的外模座固定设置于机架，模具C通过中芯模座和圆柱形导轨连接中芯伸缩油缸，模具D通过圆柱形导轨连接顶模伸缩油缸，模具A、模具B、模具C和模具D闭合后的浇注腔形状为活塞外形，右模具与左模具结构相同；

模具D一侧设置浇口，浇口经垂直浇道和水平浇道连接至浇注腔，水平浇道经模具D延伸至模具A，浇注腔内一侧设置补缩口，补缩口与铝液进入浇注腔的进口对称设置，模具A和模具B的顶面连接处设置凹槽，凹槽内设置铁环。

4.如权利要求3所述的横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，其特征在于，左模具和右模具内分别设置冷却水道，外模座、顶模座和中芯模座内设置冷却水道，冷却水道的外接管道内设置流量传感器和电磁阀。

5.如权利要求2所述的横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，其特征在于，底座上设置吸气装置，吸气装置分别连接至左模具和右模具。

6.如权利要求2所述的横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，其特征在于，左模具和右模具上设置温度检测仪，温度检测仪连接至电气操作系统。

7.如权利要求2所述的横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，其特征在于，机架两端通过转轴安装于底座，机架后侧通过倾转油缸连接底座。

8.如权利要求1所述的横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，其特征在于，桁架取件机械手包括桁架、横梁、竖梁、翻转手腕、底板、电机A和电机B，桁架上均匀设置2条直线导轨，2条直线导轨中间位置上设置齿条，横梁通过电机A和齿轮连接于齿条一侧，横梁一端连接竖梁，竖梁下端垂直于横梁设置抓板，抓板两侧分别设置翻转手腕，翻转手腕连接手抓，底板通过电机B和齿轮连接于齿条另一侧，底板上设置关节浇注机器人，电机A、电机B、翻转手腕和手抓连接至电气操作系统。

9.如权利要求4所述的横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，其特征在于，关节浇注机器人包括旋转底座、转臂和浇勺，旋转底座上设置转臂，转臂上连接2个浇勺。

10.如权利要求9所述的横向抽芯浇注铝活塞毛坯的双模铸造机，其特征在于，2个浇勺中间的转臂上分别设置温度检测棒和液位检测棒。

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