KR100461138B1 - Method for manufacturing port of cylinder head for automobile - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 실린더 헤드의 포트 성형방법에 관한 것으로서, 실린더 헤드를 제작하는데 있어 주조 시 금형의 변형과 함께, 용탕의 주입으로 엔진의 성능에 민감한 흡기 또는 배기 포트의 들뜸현상이 발생하고 그로인해 언더커팅(undercutting)부와 과도한 가공부가 발생함에 따라 엔진성능이 저하되고, 그로 인해 연비가 악화되는 문제점이 제기된다.The present invention relates to a method for forming a port of a cylinder head for an automobile, and in the manufacture of a cylinder head, a deformation of a mold during casting, and an injection of a molten metal causes an intake or exhaust port that is sensitive to the performance of an engine due to the injection of molten metal. As the undercutting part and the excessive machining part occur, the engine performance is deteriorated, thereby causing a problem that the fuel economy is deteriorated.
따라서, 이를 해결하기 위해 상기 언더커팅부와 과도한 가공부에 밀링가공을 실시하게 되는 바, 밀링가공 시, 밀링 공구의 궤적을 밸브 가이드부 끝단까지 연장하여 연소실 입구측의 프로파일이 정상적인 프로파일을 확보할 수 있도록 하여 공기의 유동 특성 저하를 방지하는 한편, 상기 포트 선단의 모서리를 최소로 필렛 가공하여 포트의 들뜸에 의한 과도한 가공부를 최소로 가공함으로써, 엔진의 성능 및 출력을 향상시킬 수 있는 자동차용 실린더 헤드의 포트 성형방법에 관한 것이다.Therefore, in order to solve this problem, the undercutting part and the excessive machining part are subjected to milling. In the milling process, the trajectory of the milling tool is extended to the end of the valve guide part so that the profile of the combustion chamber inlet side can ensure a normal profile. It is possible to prevent the deterioration of the flow characteristics of the air, while at the same time fillet the edge of the port to a minimum by processing the excessive processing portion by the minimum of the lifting of the port, the automobile cylinder that can improve the performance and output of the engine It relates to a port forming method of a head.
Description
본 발명은 자동차용 실린더 헤드의 포트 성형방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더 헤드를 제작하는데 있어 주조 시 금형의 변형과 함께, 용탕의 주입으로 엔진의 성능에 민감한 흡기 또는 배기 포트의 들뜸현상이 발생하고 그로인해 언더커팅(undercutting)부와 과도한 가공부가 발생함에 따라 엔진성능이 저하되고, 그로 인해 연비가 악화되는 문제점이 제기된다.The present invention relates to a method for forming a port of a cylinder head for an automobile, and more particularly, in the manufacture of a cylinder head, in addition to the deformation of a mold during casting, the injection of a molten metal, which is sensitive to the performance of an engine due to injection of a molten metal, causes a phenomenon of lifting. This results in a problem that the engine performance is degraded as a result of undercutting and excessive processing, thereby deteriorating fuel economy.
따라서, 이를 해결하기 위해 상기 언더커팅부와 과도한 가공부에 밀링가공을 실시하게 되는 바, 밀링가공 시, 밀링 공구의 궤적을 밸브 가이드부 끝단까지 연장하여 연소실 입구측의 프로파일이 정상적인 프로파일을 확보할 수 있도록 하여 공기의 유동 특성 저하를 방지하는 한편, 상기 포트 선단의 모서리를 최소로 필렛 가공하여 포트의 들뜸에 의한 과도한 가공부를 최소로 가공함으로써, 엔진의 성능 및 출력을 향상시킬 수 있는 자동차용 실린더 헤드의 포트 성형방법에 관한 것이다.Therefore, in order to solve this problem, the undercutting part and the excessive machining part are subjected to milling. In the milling process, the trajectory of the milling tool is extended to the end of the valve guide part so that the profile of the combustion chamber inlet side can ensure a normal profile. It is possible to prevent the deterioration of the flow characteristics of the air, while at the same time fillet the edge of the port to a minimum by processing the excessive processing portion by the minimum of the lifting of the port, the automobile cylinder that can improve the performance and output of the engine It relates to a port forming method of a head.
일반적으로, 엔진의 성능을 시현하는데에 있어서, 실린더 헤드의 포트는 가장 중요한 인자의 하나이다.In general, in demonstrating engine performance, the port of the cylinder head is one of the most important factors.
이러한, 실린더 헤드의 제작은 금형에 의한 소재제작과 제작된 소재를 가공하고, 최종 가공품을 조립하는 것으로 이루어진다.The production of the cylinder head consists of fabrication of a material by a mold, processing of the produced material, and assembling the final processed product.
이중에 성능에 밀접한 영향을 미치는 포트는 그 특성상, 샌드코어(sand core)로 제작되어진다.Of these, ports that have a close effect on performance are made of sand cores.
여기서, 상기 포트는 실린더헤드의 주조방법 상, 샌드코어(sand core)로 제작하여 금형에 올려놓은 다음, 각 금형을 조립하고, 그 금형에 용탕을 주입하는 과정으로 이루어진다.Here, in the casting method of the cylinder head, the port is made of a sand core and placed on a mold, and then, each mold is assembled and molten is injected into the mold.
그런데, 이때 상기 포트는 도 3에 도시된 바와 같이, 위치를 아무리 잘 위치시켜 정위치에 장착시켜도 용탕의 온도에 의한 열부하, 금형의 변형, 용탕의 가압력 등에 의해서 포트(20)가 정위치에서 움직이도록 되어 들뜨게 된다.However, at this time, as shown in FIG. 3, the port 20 moves in the right position due to heat load due to the temperature of the melt, deformation of the mold, pressing force of the melt, etc. It is to be excited.
이렇게 들뜨게 된 상기 포트(20)는 들뜨는 방향쪽의 언더커팅(undercutting)부(23)와, 그 반대쪽의 과도한 가공부(24)가 발생하게 되는데, 상기 언더커팅부(23)에서는 유도 저항 및 흡입 저항이 발생하고, 과도한 가공부(24)에서는 혼합기의 흐름 교란 및 변형 그리고, 과도한 유동이 발생하여 엔진성능이 저하되고, 그로 인해 연비가 악화되는 문제점이 발생하며, 또한 이를 수정하기 위해 불필요한 후가공 공정이 추가되므로 비용의 증대와 함께, 수명도 단축되는 문제점이 있다.The extruded port 20 generates an undercutting portion 23 in the lifting direction and an excessive processing portion 24 on the opposite side, and the undercutting portion 23 induces resistance and suction. The resistance occurs, the excessive processing portion 24, the flow disturbance and deformation of the mixer, and excessive flow occurs to reduce the engine performance, thereby deteriorating the fuel economy, and also unnecessary post-processing process to correct this Since this is added, there is a problem of increasing the cost and shortening the life.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 언더커팅부와 과도한 가공부에 밀링가공을 실시하게 되는 바, 밀링가공 시, 밀링 공구의 궤적을 밸브 가이드부 끝단까지 연장하여 연소실 입구측의 프로파일이 정상적인 프로파일을 확보할 수 있도록 하여 공기의 유동 특성 저하를 방지하는 한편, 상기 포트 선단의 모서리를 최소로 필렛 가공하여 포트의 들뜸에 의한 과도한 가공부를 최소로 가공함으로써, 엔진의 성능 및 출력을 향상시킬 수 있는 자동차용 실린더 헤드의 포트 성형방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made in order to solve the above problems, the bar is subjected to the milling process to the undercutting and excessive processing, bar milling, in the combustion chamber by extending the trajectory of the milling tool to the end of the valve guide The inlet profile ensures a normal profile to prevent deterioration of the flow characteristics of the air, while at the same time filling the corners of the tip of the port with minimal fillet processing to minimize the excessive processing by the lifting of the port. And to provide a port forming method of the cylinder head for a vehicle that can improve the output.
도 1은 일반적인 자동차용 실린더 헤드의 포트를 나타내는 단면도1 is a cross-sectional view showing a port of a typical automobile cylinder head
도 2는 본 발명에 따른 포트의 밀링가공 상태를 나타내는 개략도Figure 2 is a schematic diagram showing a milling state of the pot according to the present invention
도 3은 주조 공정 시, 발생하는 포트의 들뜸현상을 나타내는 개략도Figure 3 is a schematic diagram showing the lifting phenomenon of the pot generated during the casting process
도 4는 종래의 포트의 밀링가공 상태를 나타내는 개략도4 is a schematic view showing a milling state of a conventional port
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 포트 코어 11 : 연소실 코어10: port core 11: combustion chamber core
12 : 밸브 시트 코어 13 : 포트 코어 프린트부12 valve seat core 13 port core print portion
13 : 포트 코어 프린트부 20 : 포트13 port core print part 20 port
21 : 연소실 22 : 밸브 시트부21: combustion chamber 22: valve seat
23 : 언더 커팅부 24 : 과도한 가공부23: undercut part 24: excessive processing part
25 : 밸브 가이드부 30 : 밀링 공구25 valve guide portion 30 milling tool
이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the features of the present invention for achieving the above object are as follows.
본발명은 주조 공정에 의해 뜰뜸 현상이 발생한 포트를 밀링 공구에 의해 가공하는 포트 성형방법에 있어서,In the present invention, in the pot forming method for processing a pot in which a float occurs by a casting process with a milling tool,
연소실(21) 입구측의 프로파일이 정상적인 프로파일을 확보할 수 있도록 하여 공기의 유동 특성 저하를 방지할 수 있도록 밀링 공구(30)의 궤적을 밸브 가이드부(25) 선단까지 연장하여 가공하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the trajectory of the milling tool 30 is extended to the tip of the valve guide portion 25 so that the profile of the inlet side of the combustion chamber 21 can ensure a normal profile to prevent the deterioration of the flow characteristics of the air. do.
특히, 밀링 가공 시, 밀링 공구(30)에 의한 과도한 밀링을 방지할 수 있도록 필렛 가공한 상기 포트(20)의 모서리 반지름은 0.5이하로 가공한 것을 특징으로 한다.In particular, during milling, the corner radius of the filleted port 20 to prevent excessive milling by the milling tool 30 is characterized in that the processing is 0.5 or less.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail.
도 1은 일반적인 자동차용 실린더 헤드의 포트를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 포트의 밀링가공 상태를 나타내는 개략도이다.1 is a cross-sectional view showing a port of a general automobile cylinder head, Figure 2 is a schematic diagram showing a milling state of the port according to the present invention.
실린더 헤드의 포트를 제작하기 위한 제작과정을 살펴보면, 하부에 하형을 형성하고, 포트 코어(10)를 제작하여 그 위에 조립하며, 상기 포트 코어(10)의 상부에 상형을 조립하여 이와 같이 조립된 상태에서 용탕을 주입하여 주조하게 되는데, 이때 포트 코어(10)는 연소실 코어(11)의 연접부인 밸브 시트 코어(12)에 고정되어진 후, 저압주조 방식의 경우에는 0.2~0.3bar의 압력에 의해서, 중력 주조의경우에는 자중에 의해서 용탕이 주입되어 진다.Looking at the manufacturing process for manufacturing the port of the cylinder head, the lower die is formed at the bottom, the port core 10 is manufactured and assembled thereon, and the upper die is assembled to the upper part of the port core 10 and thus assembled In the molten state, the molten metal is cast and cast. In this case, the port core 10 is fixed to the valve seat core 12, which is the junction of the combustion chamber core 11, and in the case of the low pressure casting method, the pressure is 0.2 to 0.3 bar. In the case of gravity casting, the molten metal is injected by its own weight.
그런데, 이렇게 주조된 포트(20)는 용탕의 온도(720~740℃)와 가압력 등에 의해 고정부인 포트 코어 프린트부(13)와 반대되는 선단이 들뜸 현상이 발생하여 결국, 연소실부(21)와 포트(20)는 서로 엇갈린 상태로 가공이 이루어지게 된다.By the way, the pot 20 thus formed has a tip which is opposite to the port core print portion 13, which is a fixed portion, due to the temperature of the molten metal (720 to 740 ° C.) and the pressing force, so that the combustion chamber portion 21 and The port 20 is processed in a staggered state.
이렇게 엇갈린 상태로 가공이 이루어지면 포트(20)의 선단과 밸브 시트부(22)에는 언더 커팅부(23)와 과도한 가공부(24)가 형성되어 공기의 유동특성이 저하되므로 이를 제거하기 위해 밀링 가공을 하게 되는데, 상기 밀링 가공 시에 밀링 공구(30)의 궤적을 밸브 가이드부(25) 선단까지 연장하여 가공하는 바, 연소실(21) 입구측의 프로파일이 정상적인 프로파일을 확보할 수 있도록 하여 포트(20)의 들뜸에 상관없이 항상 일정한 프로파일로서, 공기의 유동 특성 저하를 방지할 수 있도록 한다.When the processing is made in such a staggered state, the undercutting portion 23 and the excessive processing portion 24 are formed at the front end of the port 20 and the valve seat portion 22, so that the flow characteristics of the air are deteriorated. In the milling process, the trajectory of the milling tool 30 is extended to the tip of the valve guide part 25 so that the profile at the inlet side of the combustion chamber 21 can ensure a normal profile. Irrespective of the lifting of (20), the profile is always constant so that the deterioration of air flow characteristics can be prevented.
만약에 상기 밸브 가이드부(25)의 끝단까지 연장하여 가공하지 않고, 밀링 공구(30)의 궤적을 기존 가공 방법과 같이, 상기 포트(20) 선단과 밸브 가이드부(25) 선단 사이에서 가공을 하면, 포트(20) 소재와 가공점이 만나게 되는데, 가공 지점과 비가공 지점 사이에는 불연속선이 생기게 되어 공기의 유동 특성이 저하되게 된다.If it does not extend to the end of the valve guide portion 25 to process, the trajectory of the milling tool 30 is processed between the tip of the port 20 and the tip of the valve guide portion 25, as in the conventional processing method. When the material of the port 20 meets the processing point, a discontinuity line is formed between the processing point and the non-processing point, thereby deteriorating air flow characteristics.
따라서, 이와 같은 기존의 가공방법을 배제하고, 밸브 가이드부(25) 선단까지 연장하여 가공하면 항상 밀링 공구(30)가 포트(20)의 선단까지 확보 가능하므로 일정한 연속선을 유지할 수 있게 되므로 공기의 유동 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, excluding the conventional machining method, and extending to the tip of the valve guide 25, the milling tool 30 is always secured to the tip of the port 20, so that it is possible to maintain a constant continuous line air It is possible to prevent the flow characteristic of deterioration.
한편, 상기 포트(20)의 하단 모서리를 최소로 필렛 가공하여 포트(20)의 들뜸에 의한 과도한 가공부(24)를 밀링 가공 시, 최소로 가공 가능하므로 공기의 흐름 교란을 방지할 수 있게 된다.On the other hand, by processing the bottom edge of the port 20 to the minimum fillet processing of the excessive processing portion 24 due to the lifting of the port 20 during milling, it can be processed to a minimum, thereby preventing the flow of air disturbance. .
이때, 본 발명에 따른 바람직한 구현예는 밀링 가공 시, 밀링 공구(30)에 의한 과도한 밀링을 방지할 수 있도록 필렛 가공한 상기 포트(20)의 모서리 반지름은 0.5이하로 가공한 것이 바람직하다.At this time, the preferred embodiment according to the present invention, when milling, it is preferable that the corner radius of the filleted port 20 to be processed to less than 0.5 to prevent excessive milling by the milling tool 30.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 실린더 헤드의 포트 성형방법은 기존의 주조 성형에 있어서, 포트의 들뜸 현상에 의한 공기 유동특성 저하를 방지하기 위해 가공하는 밀링 가공 시, 밀링 공구의 궤적을 밸브 가이드부 선단까지 연장하여 가공함으로써, 포트의 들뜸에 상관없이 항상 일정한 프로파일로서, 공기의 유동 특성 저하를 방지하여 엔진의 성능 및 출력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the port forming method of the cylinder head for automobiles according to the present invention, in the conventional casting molding, in the milling process to be processed to prevent the air flow characteristics deterioration due to the lifting of the port, the trajectory of the milling tool By extending the process to the tip of the valve guide portion, there is an effect that can always improve the performance and output of the engine by preventing the deterioration of air flow characteristics as a constant profile irrespective of the lifting of the port.
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2002
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