JP2004230403A - Mold for casting cylinder head - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリンダヘッド鋳造用鋳型の改良に関し、特に内燃機関用シリンダヘッドを低圧鋳造法にて鋳造するにあたり、給排気ポートとなるべき位置に配置されるポート中子を正確に位置決めしつつそのポート中子から発生するガスを効率よく排出できるようにした鋳型の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シリンダヘッド鋳造用鋳型におけるポート中子の位置決め技術として例えば特許文献1に記載のものが知られている。この特許文献1に記載の技術では、シリンダヘッドそのものの鋳造を司る横型同士の接近離間動作に連動してクランプ部材を進退移動させ、横型同士の型締め完了時にポート中子を下型に押し付けて位置決めするようになっている。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−253663号公報 (図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載された従来の技術では、横型同士の接近離間変位をそれと直交方向のクランプ部材の進退変位に変換する方式であるために、複数のロッドやラック&ピニオン等を必要とし、構造が複雑になる。また、上記従来の技術では、ポート中子の巾木部の直近位置をゲート部として溶湯の充填を行ういわゆるサイドゲート方式を採用した場合には、砂中子であるポート中子と溶湯との接触面積が大きくなってポート中子からレジンガスが発生することになるが、そのレジンガスの逃げ場がなく、なおも改善の余地を残している。すなわち、ポート中子と溶湯との接触によってそのポート中子から発生したレジンガスが製品部に巻き込まれて、ブローホールや引け巣あるいは湯回り不良等の鋳造欠陥を招きやすい。
【0005】
本発明は以上のような課題に着目してなされたものであり、とりわけポート中子を正確に位置決めしつつそのポート中子から発生するガスを効率よく排出できるようにした鋳型を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、開閉可能な複数の金型要素の内部に給排気ポートに相当するポート中子(砂中子)を配置してそのポート中子の巾木部を複数の金型要素にて圧締保持するとともに、同じくポート中子の巾木部に隣接する位置をゲート部として溶湯を充填することによりシリンダヘッドを鋳造するいわゆるサイドゲート方式の鋳型であって、溶湯充填時にポート中子から発生するガスを外部に排出するガス抜き機構を兼ねていて、且つポート中子の巾木部を特定の金型要素に押し付けて位置決めする中子位置決め機構を設けたことを特徴とする。
【0007】
上記の中子位置決め機構は、例えば溶湯圧力に対抗し得る自重をもつ上下動可能な位置決めピンをもって構成されていて、型締め時にポート中子の巾木部に当接することにより浮上して、その自重をもってポート中子の巾木部を特定の金型要素に押し付けるもの構造のものとする。
【0008】
また、上記位置決めピンはガス抜き通路に挿入されていて、型締め時におけるその位置決めピンの浮上動作をもってガス抜き通路を開くようになっているか、もしくは、位置決めピンにはガス抜き通路の連通性を常時維持するために長手方向に沿ってガス抜き孔が貫通形成されていることが望ましい。
【0009】
したがって、本発明では、鋳型を構成することになる一部の金型要素にポート中子を配置しながらそれらの金型要素同士を型締めすると、ポート中子は中子位置決め機構の主要素である位置決めピンによって位置決めされる。そして、位置決めピンは溶湯圧力に対抗し得る自重を有しているので、仮に溶湯圧力が作用してもポート中子の位置決め状態を自己保持することになる。また、溶湯充填時には巾木部を含むポート中子の大部分が溶湯と接触することになるので、砂中子であるポート中子からは多量のレジンガスが発生することになるが、これらのレジンガスはガス抜き機構を兼ねている中子位置決め機構をもって効率よく外部に排出されることになる。
【0010】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、きわめて簡単な構造の中子位置決め機構をもってポート中子を正確に位置決めすることができるほか、その中子位置決め機構がガス抜き機構を兼ねているので、サイドゲート方式を採用したことによってポート中子から多量のレジンガスが発生してもそのレジンガスを確実に外部に排出することができ、製品部へのレジンガスの巻き込みによるブローホールや引け巣あるいは湯回り不良等の鋳造欠陥の発生を未然に防止して、シリンダヘッドの品質向上に寄与できる効果がある。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1,2は本発明の好ましい実施の形態を示す図であり、特に図1はいわゆる2個取り方式のシリンダヘッド鋳造用鋳型を含む低圧鋳造方式の鋳造装置全体の構造を、図2は図1の鋳型の要部の詳細をそれぞれ示している。
【0012】
図1に示すように、保持炉1の上方に位置するロアプラテン2上にシリンダヘッド鋳造用の2個取り方式の鋳型(金型)3が搭載されており、それらの保持炉1と鋳型3とは給湯用のストーク4を介して接続されている。鋳型3は、左右一対の製品形状部空間R1,R2が共有することになる金型要素としてのセンター型5のほか、このセンター型5に対して接近離間可能な金型要素としての左右一対の横型6A,6B、および同じく互いに接近離間可能な金型要素としての下型7と上型8とをもって構成されており、各金型要素同士の型締め状態をもって左右一対の製品形状部空間R1,R2が形成される。そして、湯口部18とゲート部(堰)9とを介してストーク4から製品形状部空間R1,R2に溶湯Mの供給を受けることになる。なお、保持炉1は、外部から導入される圧縮空気圧によってその液面を加圧することにより鋳型3に対し溶湯Mを充填する公知の構造のものである。
【0013】
ここで、図1のほか図2にも示すようにゲート部9は製品形状部空間R1,R2のサイド部に開口しており、このゲート部構造がサイドゲート方式と称されるものである。このサイドゲート方式は、製品形状部空間R1,R2の下面側にゲート部9を設定するいわゆるアンダーゲート方式と比べた場合に、その下型7側での水冷冷却構造の設定自由度が高く、下型7の温度上昇を効果的に抑制できる利点があるとされている。
【0014】
図2に示すように、鋳型3内には図示しないウォータージャケット中子等とともに給排気ポートに相当するポート中子(砂中子)10,11が配置されるようになっており、各ポート中子10,11は金型要素同士の型締め状態をもってその巾木部10a,11aがセンター型5と下型7との間もしくは横型6A,6Bと下型7との間に圧締保持されるようになっている。
【0015】
一方のポート中子11の巾木部11aは湯口部18につながるゲート部9に配置されるようになっていて実質的にゲート部9の一部を兼ねており、したがってそのポート中子11の巾木部11aはゲート部9内に配置されることになるフィルター12と予め一体化された状態でセンター型5と下型7との間に圧締保持される。このゲート部9の一部を兼ねたポート中子11の採用は、中子砂の保温性のために湯口部18での凝固進行を製品形状部区間R1,R2側に比べて遅らせることができる効果がある。そして、センター型5のうちポート中子11の巾木部11aを拘束することになる部分にはガス抜き機構を兼ねた複数の中子位置決め機構13が配置されている。
【0016】
この中子位置決め機構13は、センター型5に形成された段付き孔形状のガス抜き通路14に段付き形状の位置決めピン15を上下動可能に挿入したものであり、位置決めピン15の頭部15a側にはウエイト16が載置されている。なお、位置決めピン15とウエイト16とは予め一体化されていてもよく、また相互に別体のものであってもよい。ただし、ウエイト部16を重量の異なるものと積極的に交換することを前提とした場合には別体となっていることが望ましい。また、ガス抜き孔14はそれに接続される連通路17をもって大気開放されている。そして、位置決めピン15とウエイト16の総重量は後述する溶湯圧力に十分に対抗し得るだけの大きさに設定されており、鋳型3の型開き状態では図3の(A)に示すように位置決めピン15の先端が下方にわずかに(所定量α)突出しつつ位置決めピン15の頭部15aがガス抜き通路14の段状部であるショルダー部に当接して、その位置決めピン15の下降限位置の規制とともにガス抜き通路14を閉止する一方、図3の(B)に示すように鋳型3の型締め状態では位置決めピン15がポート中子11の巾木部11aに当接することにより相対的に上動してその巾木部11aを下側に押し付けて位置決めし、同時にガス抜き通路14を開くようになっている。
【0017】
ここで、位置決めピン15とウエイト16はその機能よりして耐熱性を有していて且つできるだけ比重が大きいことが望ましく、例えば鉄系金属に比べて60%程度容積を削減できるタングステン製のものを使用すれば、小型のものであっても所定の機能を発揮できるようになる。
【0018】
したがって、本実施の形態によれば、図3の(A)に示すように下型7上にポート中子10,11を位置決めした状態で金型(鋳型)要素であるセンター型5のほか横型6A,6Bや下型7および上型8をそれぞれ型締めする。これにより、鋳型3内には正規形状の製品形状部空間R1,R2が形成されるとともに、各ポート中子10,11は下型7とセンター型5の間もしくは下型7と横型6A,6B6との間に挟まれるかたちとなって一時的な位置決めがなされることになる。
【0019】
型締めが完了すると、同図(B)に示すように位置決めピン15の先端がポート中子11の巾木部11aに当接して相対的に上動し、位置決めピン15およびウエイト16の総重量がポート中子11の巾木部11aに加わり、これらの位置決めピン15およびウエイト16の総重量をもってポート中子11の巾木部11aを下型7に押し付けることでポート中子11の最終位置決めがなされることになる。これより、ポート中子11の浮き上がり等が防止される。同時に、同図に示すような位置決めピン15の上動はそれまで頭部15aによって閉止されていたガス抜き通路14を開くことになり、これによりポート中子11の巾木部11aに相当する部分はガス抜き通路14と連通路17とをもって大気開放されるかたちとなる。
【0020】
この状態で例えばアルミニウム合金等の溶湯Mを注湯すると、図1のストーク4を通して押し上げられた溶湯Mは湯口部18およびゲート部9であるフィルター12を通して製品形状部空間R1,R2に充填され、シリンダヘッド粗材が鋳造される。この時、ポート中子11の巾木部11aに溶湯Mの圧力が作用したとしても、先に述べたように位置決めピン15およびウエイト16の総重量としてはその溶湯圧力に十分に対抗し得る大きさに予め設定してあることから、位置決めピン15は図3の(B)におけるポート中子11の位置決め状態を維持し続ける。
【0021】
また、ポート中子11はそのポート相当部だけでなく巾木部11aまでも高温の溶湯Mと接することから、砂中子であるポート中子11にバインダーとして含まれている例えばフェノール樹脂が分解してフェノール、ホルムアルデヒド、アンモニア等のいわゆるレジンガスGが発生することになるが、これらのレジンガスGは図4に示すようにガス抜き通路14および連通路17を通して鋳型3の外部にスムーズに排出される。これにより、レジンガスGが製品内に巻き込まれることがなく、ブローホールや引け巣あるいは湯回り不良等の鋳造欠陥の発生を未然に防止できるようになる。
【0022】
図5は本発明の第2の実施の形態を示す図であり、中子位置決め機構13を形成することになる位置決めピン25とウエイト26とを予め一体に形成するとともに、位置決めピン25にその軸心方向に貫通するガス抜き孔27を形成したものである。この実施の形態によれば、位置決めピン25の浮上量にかかわらずポート中子11の巾木部11a相当部が常にガス抜き通路14と連通して大気開放できる利点がある。
【0023】
図6は本発明の第3の実施の形態を示す図であり、図2に示した第1の実施の形態と同様の構造を前提とした上で、連通路17に吸引装置20を接続してポート中子11から発生するレジンガスを強制吸引するようにしたものであり、製品品質にとって有害なガスの吸引排出効率が一段と向上する利点がある。
【0024】
図7は本発明の第4の実施の形態を示す図であり、位置決めピン15とウエイト36とを別体構造とした上でそのウエイト36を複数のウエイト素片36a,36a…に細分割し、ウエイト素片36aの一つの重量を単位としてウエイト36の総重量を調整可能としたものである。したがって、この実施の形態によれば、ポート中子11の巾木部11aに付与すべき位置決め圧力を簡単に調整できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】低圧鋳造法による鋳造装置の一例を示す概略説明図。
【図2】本発明の第1の実施の形態を示す図で、図1の鋳型の要部拡大説明図。
【図3】図2に示す鋳型要部の作動説明図。
【図4】図2に示す鋳型要部の機能説明図。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す要部拡大説明図。
【図6】本発明の第3の実施の形態を示す要部拡大説明図。
【図7】本発明の第4の実施の形態を示す要部拡大説明図。
【符号の説明】
3…鋳型(金型)
5…センター型(金型要素)
6A,6B…横型(金型要素)
7…下型(金型要素)
8…上型(金型要素)
9…ゲート部
10,11…ポート中子
12…フィルター
10a,11a…巾木部
13…中子位置決め機構(ガス抜き機構)
14…ガス抜き通路
15…位置決めピン
16…ウエイト
18…湯口部
20…吸引装置
25…位置決めピン
26…ウエイト
27…ガス抜き孔
36…ウエイト[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a cylinder head casting mold, and in particular, when casting a cylinder head for an internal combustion engine by a low-pressure casting method, accurately positioning a port core arranged at a position to be a supply / exhaust port while accurately positioning the port core. The present invention relates to a structure of a mold capable of efficiently discharging gas generated from a core.
[0002]
[Prior art]
As a technique for positioning a port core in a cylinder head casting mold, for example, a technique described in
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H5-253663 (FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional technique described in
[0005]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and aims to provide a mold capable of efficiently discharging gas generated from the port core while accurately positioning the port core. Things.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a port core (sand core) corresponding to an air supply / exhaust port is disposed inside a plurality of mold elements that can be opened and closed, and a baseboard portion of the port core is formed by a plurality of molds. A so-called side gate type mold that casts the cylinder head by filling the molten metal with the position adjacent to the skirting part of the port core as the gate while holding the mold element with pressure. A core positioning mechanism that doubles as a degassing mechanism that discharges gas generated from the port core to the outside, and that presses and positions the baseboard portion of the port core against a specific mold element. I do.
[0007]
The core positioning mechanism is configured with a vertically movable positioning pin having its own weight that can withstand the pressure of the molten metal, and floats by abutting on the baseboard of the port core at the time of mold clamping. The structure shall be such that the baseboard of the port core is pressed against a specific mold element by its own weight.
[0008]
Further, the positioning pin is inserted into the gas vent passage, and the gas vent passage is opened by the floating operation of the positioning pin at the time of mold clamping, or the positioning pin has communication with the gas vent passage. It is desirable that a gas vent hole is formed in the longitudinal direction so as to be constantly maintained.
[0009]
Therefore, in the present invention, when the port cores are clamped together while arranging the port cores on some of the mold elements that constitute the mold, the port cores are the main elements of the core positioning mechanism. It is positioned by a certain positioning pin. Since the positioning pin has its own weight that can withstand the pressure of the molten metal, even if the pressure of the molten metal acts, the positioning state of the port core is held by itself. Also, when filling the molten metal, most of the port core, including the baseboard, comes into contact with the molten metal.Therefore, a large amount of resin gas is generated from the port core, which is a sand core. Is efficiently discharged to the outside with the core positioning mechanism also serving as the gas release mechanism.
[0010]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the port core can be accurately positioned by the core positioning mechanism having a very simple structure, and the core positioning mechanism also functions as the gas release mechanism. By adopting the gate method, even if a large amount of resin gas is generated from the core of the port, the resin gas can be reliably discharged to the outside. This has the effect of preventing the occurrence of casting defects and improving the quality of the cylinder head.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and 2 are views showing a preferred embodiment of the present invention. In particular, FIG. 1 shows the entire structure of a low-pressure casting type casting apparatus including a so-called two-piece type cylinder head casting mold, and FIG. The details of the main parts of one mold are shown.
[0012]
As shown in FIG. 1, a two-cavity mold (die) 3 for cylinder head casting is mounted on a
[0013]
Here, as shown in FIG. 1 as well as in FIG. 2, the
[0014]
As shown in FIG. 2, port cores (sand cores) 10 and 11 corresponding to supply / exhaust ports are arranged in a
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
Here, it is desirable that the
[0018]
Therefore, according to the present embodiment, in addition to the
[0019]
When the mold clamping is completed, the tip of the
[0020]
When a molten metal M such as an aluminum alloy is poured in this state, the molten metal M pushed up through the
[0021]
Further, since the
[0022]
FIG. 5 is a view showing a second embodiment of the present invention, in which a
[0023]
FIG. 6 is a view showing a third embodiment of the present invention. The
[0024]
FIG. 7 is a view showing a fourth embodiment of the present invention, in which the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of a casting apparatus using a low-pressure casting method.
FIG. 2 is a view showing the first embodiment of the present invention, and is an enlarged explanatory view of a main part of the mold of FIG. 1;
FIG. 3 is an operation explanatory view of a main part of the mold shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a functional explanatory view of a main part of the mold shown in FIG. 2;
FIG. 5 is an enlarged explanatory view of a main part showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged explanatory view of a main part showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged explanatory view of a main part showing a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
3. Mold (die)
5 ... Center type (die element)
6A, 6B ... horizontal type (mold element)
7. Lower mold (mold element)
8 Upper mold (mold element)
9
14
Claims (7)
溶湯充填時にポート中子から発生するガスを外部に排出するガス抜き機構を兼ねていて、且つポート中子の巾木部を特定の金型要素に押し付けて位置決めする中子位置決め機構を設けたことを特徴とするシリンダヘッド鋳造用鋳型。A port core corresponding to an air supply / exhaust port is arranged inside a plurality of mold elements that can be opened and closed, and a baseboard portion of the port core is pressed and held by the plurality of mold elements. A mold for casting a cylinder head by filling molten metal with a position adjacent to the baseboard portion of the gate as a gate portion,
A core positioning mechanism that doubles as a gas release mechanism that discharges gas generated from the port core when filling the molten metal to the outside, and that presses the baseboard of the port core against a specific mold element to position the core. A cylinder head casting mold characterized by the following.
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