KR100470356B1

KR100470356B1 - 실린더헤드 주조용 금형 구조

Info

Publication number: KR100470356B1
Application number: KR10-2003-0030960A
Authority: KR
Inventors: 최길환
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2005-03-09
Also published as: KR20040098733A

Abstract

본 발명은 실린더헤드 주조용 금형 구조에 관한 것으로, 상형금형의 내측에 메탈코어가 구비된 슬라이딩 구조의 이동수단을 구비하여 주조시 제품과 제품 사이에 발생되는 종래의 언더컷 형상을 메탈코어의 전,후진 운동에 의해 제거되도록 함으로써 실린더더헤드 주조에 따른 생산효율의 향상과 제조비의 절감 및 제품의 외관품질을 향상시킬 수 있는 실린더헤드 주조용 금형 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 실린더헤드 주조용 금형 구조는 하나의 금형에서 두개의 제품을 제조하는 1몰드 2캐빗형의 실린더헤드 주조용 금형 구조에 있어서, 상기 상형금형의 내부에 메탈코어가 장착된 이송수단이 구비되며, 이 이송수단은 상기 이동장치는 제품이 주조되는 2캐빗의 사이 공간부에 설치되며 일정간격 이격되게 설치되는 브래킷과, 상기 각 브래킷의 내측에 설치되어 주조시 형성되는 언더컷을 직접 접촉하여 제거하는 메탈코어와, 상기 브래킷의 양측단에 일측단이 결착되고 타측단은 유압실린더 장비에 연결되어 유압실린더의 작동에 의해 움직여 상기 브래킷의 왕복운동을 유도하는 실린더 로드와, 상기 양측 브래킷의 단부에 설치되어 각 브래킷의 왕복 운동을 안내하는 가이드 블록으로 구성된다.

Description

실린더헤드 주조용 금형 구조{Cast mold structure of cylinder head}

본 발명은 실린더헤드 주조용 금형 구조에 관한 것으로, 특히 하형금형의 제품과 제품 사이의 세팅되는 종래의 외벽 샌드코어(sand core) 대신에 상형금형의 내측에 메탈코어(metal core)가 구비된 슬라이딩 구조의 이동수단을 구비하여 실린더헤드 주조에 따른 생산효율의 향상, 제조비의 절감 및 제품의 외관품질을 향상시킬 수 있는 실린더헤드 주조용 금형 구조에 관한 것이다.

도 1 은 종래의 기술에 따른 실린더헤드 주조용 금형이 장착된 주조기 전체의 개략적인 단면도이고,

도 2 는 종래의 실린더헤드 주조용 금형을 이용하여 실린더헤드를 제조하는 제조 공정도이다.

상기 도면을 참조하여 자동차 실린더헤드를 생산하기 위한 종래의 제품 제조공정에 대해 설명한다.

먼저, 용해로에서 알루미늄 인고트(ingot)를 녹여 용탕(11)을 만들고, 이 용탕(11)을 히터(21)와 에어 가압시스템(22)이 구비된 실린더헤드 주조기의 보온로(20)에 공급한다. 이 후 코어 삽입공정에서 실린더헤드의 워터자킷(water jacket)(31)에 배기포트(34)를 조립한 후 조립된 구조물을 다시 하형금형(41)에 세팅하고, 마지막으로 외벽샌드코어(35)를 하형금형(41)의 상부면 제품(50)과 제품(50) 사이 공간에 세팅한다.

이후 측면의 슬라이딩 금형(43)을 결착시키고, 상형금형(42)을 하형금형(41)에 형합시켜 그 내부로 용탕(11)을 주입한다. 용탕(11) 주입후에 일정시간의 냉각공정을 거친 다음, 측면의 상기 슬라이드 금형(43)을 먼저 이탈시켜 개방하고 제품(50)이 취부된 상형금형(42)을 하형금형(41)으로부터 분리시킨다.

이때 제품을 취출시키기 위한 제품 취출받이를 상기 상형금형(42)의 하부로 밀어 넣은 다음, 상형금형(42)에 취부되어 있는 이젝트핀(eject pin)으로 제품(50)과 외벽샌드코어(35)를 상형금형(42)으로부터 취출시킨다. 취출된 제품(50)과 외벽샌드코어(35)는 그 하부의 제품 취출받이에 의해 작업자 앞으로 이송되고, 이송된 제품(50)으로부터 상기 외벽샌드코어(35)와 버어(burr)를 제거한 다음, 제품을 다시 반송 콘베어를 이용하여 후처리 및 열처리 공정으로 이송시킨다.

이상 상기와 같이 하나의 금형에서 두개의 제품을 생산하는 금형구조에 있어서는, 두개의 제품과 제품 사이에는 제품 형상에 의한 빼기구배가 역방향으로 되는 언더컷(under cut)이 발생되며, 이 언더컷의 생성을 방지하기 위해 해당부위에 샌드코어를 조립하여 공정을 진행하고, 후처리 공정으로 상기 샌드코어를 제거하게 된다.

이와 같이 샌드코어를 제조, 조립하여 공정을 진행하는 종래의 기술에서는, 샌드코어를 제조하기 위한 조형기와 금형을 만들어야 하고, 샌드코어의 부재료비가 소요되며, 샌드코아의 후처리 공정의 추가 등으로 실린더헤드 제조에 따른 비용이 증대하여 제조원가가 상승하게 되는 문제점이 있다.

또한, 제조 공정상에 있어서, 샌드코어에서 발생하는 레진가스에 의핸 샌드코어 지지부위에 해당하는 금형부에서의 부식으로 해당 금형부에서 틈새가 발생하게 되며, 이 틈새로 인해 성형된 제품상에 버어(burr)가 생기고, 제품의 치수가 불량하게 되는 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명은 하형금형의 제품과 제품 사이에 세팅되는 종래의 외벽샌드코어 대신에 상형금형의 내측에 메탈코어가 구비된 슬라이딩 구조의 이동수단을 구비하여, 상기 메탈코어의 전후진 작동에 의해 역구배형상의 언더컷 처리를 기계적으로 수행하도록 함으로써 실린더헤드 주조에 따른 생산효율의 향상, 제조비의 절감 및 제품의 외관품질 향상을 도모할 수 있는 실린더헤드 주조용 금형 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실린더헤드 주조용 금형 구조는 내부에 형성되는 제품을 사이에 두고 그 상측에 위치한 상형금형과, 상기 제품의 하부에 위치하여 상기 상형금형 및 각 코어를 지지하는 하형금형과, 실린더헤드의 측면형상을 이루는 사이드금형을 포함하여 하나의 금형에서 두개의 제품을 제조하는 1몰드 2캐빗형의 실린더헤드 주조용 금형 구조에 있어서, 상기 두 제품의 사이에서 발생되는 언더컷 형상을 제거하기 위해 상기 상형금형의 내부에 메탈코어가 결착되며, 일정 범위내에서 왕복운동이 이루어지는 슬라이딩 구조의 이동수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 이동수단은 제품이 주조되는 2캐빗의 사이 공간부에 설치되며 일정간격 이격되게 각각 설치되는 브래킷(bracket)과, 상기 각 브래킷의 내측에 설치되어 주조시 형성되는 언더컷을 전,후진 운동에 의해 제거하는 메탈코어와, 상기 브래킷의 양측단에 일측단이 결착되고 타측단은 유압실린더 장비에 연결되어 유압실린더의 작동에 의해 움직여 상기 브래킷의 왕복운동을 유도하는 실린더 로드(cilynder rod)와, 상기 양측 브래킷의 단부에 설치되어 각 브래킷의 왕복 운동을 안내하는 가이드 블록(guide block)으로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실린더헤드 주조용 금형 구조의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4a 는 본 발명에 따른 실린더헤드 주조용 상형금형의 세부 구조를 도시한 사시도이고,

도 4b 는 본 발명의 기술에 따라 메탈코어가 구비된 실린더헤드 주조용 금형의 상형 및 하형금형의 결합 단면도이며,

도 4c 는 본 발명에 따른 메탈코어가 부착된 이송수단의 분리 사시도이다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명의 실린더헤드 주조용 금형(100)은 내부에 형성되는 제품(150)을 사이에 두고 그 상측의 상형금형(102)과, 상기 제품(150)의 하부에 위치하여 상기 상형금형(102) 및 코어를 지지하는 하형금형(101)과, 실린더헤드의 측면형상을 이루는 사이드 금형(143)을 포함하는 1 몰드 2 캐빗형(cavit type)의 금형구조로 이루어지며, 상기 상형금형(102)의 내부에 주조되는 제품(150)과 제품(150)의 사이에 발생되는 언더컷을 제거하기 위한 메탈코어(135)를 구비하고 있다.

상기 메탈코어(135)는 그 인접한 구조물인 브래킷(133)을 이용하여 상형금형(102)에 결착된다. 즉 도 4b 와 도 4c 에 도시된 바와 같이, 브래킷(133,133′)은 제품이 주조되는 2 캐빗의 사이의 설치되며, 실린더 로드(137)의 길이 방향에 대해 수직한 방향으로 상형금형(102)의 내측에 각각 설치된다. 이때 설치되는 상기 두 브래킷(133,133′)간에는 일정거리 이격되어 각 브래킷(133,133′)이 실린더 로드(137)의 길이 방향인 화살표 방향(도4a의 139)을 따라 일정거리 범위 내에서 왕복 이동이 가능하도록 공간이 확보되도록 한다.

본 발명의 상기 브래킷(133,133′)은 그 양측단부 부근에 실린더 로드(137,137′)가 결합되어 로드 가이드 블록(138)의 상부면을 따라 왕복이동하게 된다. 상기 브래킷(133,133′)의 양측단부에서 내측으로 일정길이 들어 온 지점에서 실린더 로드(137,137′) 단부와 결착되며, 로드블록(Rod block)(도 4c 의 141,141′)을 이용하여 브래킷(133,133′)에 결착된다. 브래킷(133,133′)의 양측 최외측 단부는 가이드 키블록(guide key block)(142,142′)과 결착되어 상기 가이드 키블록(142,142′)의 내측에 형성된 가이드부를 따라 이동한다. 즉, 상기 가이드 키블록(142,142′)은 그 하부의 로드 가이드블록(138)에 고정되어 내측에 브래킷이 이동하는 안내부를 갖는다.

한편, 상기 실린더 로드(137,137′)는 그 일측단이 유압실린더 장비와 연결되어 유압에 의해 움직이며, 실린더 로드(137,137′)의 움직임에 의해 브래킷(133,133′)이 일정 범위 내에서 왕복운동하게 된다.

이상 상기와 같이 구성된 본 발명의 실린더헤드 주조용 금형 구조에서, 실린더헤드 제품을 주조하는 제조공정에 대해 설명한다

먼저, 실린더헤드의 워터자켓(103)에 배기포트(104)를 조립한 후 하형금형(101)에 세팅한다. 이후 흡기포트(105)와 오일패시지 코어(oil passage core)를 하형금형(101)에 세팅하고 하형금형(101)에 취부된 사이드 금형(143)을 결착시켜 닫는다. 이 과정에서 종래의 외벽샌드코어를 세팅하는 공정이 빠지게 된다. 그리고 상형금형(102)의 내측에 메탈코어(135)가 구비된 이송수단(133,133′,135,135′,137,137′)을 슬라이딩시켜 닫은 후 상형금형(102)을 하형금형(101)에 형합하고, 용탕을 합형된 금형(100) 내부로 주입하여 실린더헤드 제품을 주조한다.

이 후 냉각공정을 거친 후 하형금형(101)에 취부된 사이드 금형(143)을 분리하여 개방시키고, 상형금형(102)을 제품을 취부한 상태에서 하형금형(101)으로부터 분리시켜 상부로 이동한다.

다음, 상형금형(102)의 이송수단의 작동에 의해 메탈코어(135)를 전,후진 하도록 슬라이딩시켜 형성된 언더컷을 해소한 후, 제품을 취출한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 실린더헤드 주조용 금형 구조는 상형금형의 내측에 메탈코어가 결착된 이송수단을 구비하여 주조되는 제품과 제품 사이의 공간부에 제품 취출시 발생하는 언더컷을 메탈코어의 전, 후진의 왕복 슬라이딩 운동에 의해 제거되도록 함으로써, 역구배 형상의 언더컷 처리를 기계적인 작동에 의해 제거함으로 외관품질의 향상 등 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 종래의 외벽샌드코어의 제조 및 설치공정의 삭제로 비용 및 시간절약을 도모함과 동시에 제조공정 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.

도 1 은 종래의 기술에 따른 실린더헤드 주조용 금형이 장착된 주조기 전체의 개략적인 단면도,

도 2 는 종래의 실린더헤드 주조용 금형을 이용하여 실린더헤드를 제조하는 제조 공정도,

도 3a 는 종래의 실린더헤드 주조용 금형 중 하형금형의 상부 구조를 도시한 사시도,

도 3b 는 종래의 실린더헤드 주조용 금형에 있어서, 상형금형과 하형금형의 합형된 상태에서의 개략적인 단면도,

도 4a 는 본 발명에 따른 실린더헤드 주조용 상형금형의 세부 구조를 도시한 사시도,

도 4b 는 본 발명의 기술에 따라 메탈코어가 구비된 실린더헤드 주조용 금형의 상형 및 하형금형의 결합 단면도,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

35 : 외벽샌드코어 38 : 용탕 주입구

41,101 : 하형금형 42,102 : 상형금형

43,143 : 사이드금형 50,150 : 주조제품

133 : 브래킷 135 : 메탈코어

137 : 실린더 로드 141 : 로드블록

142 : 가이드 키블록

Claims

내부에 형성되는 제품을 사이에 두고 그 상측에 위치한 상형금형과, 상기 제품의 하부에 위치하여 상기 상형금형 및 각 코어를 지지하는 하형금형과, 실린더헤드의 측면형상을 이루는 사이드금형을 포함하여 하나의 금형에서 두개의 제품을 제조하는 1몰드 2캐빗형의 실린더헤드 주조용 금형 구조에 있어서,

상기 두 제품의 사이에서 발생되는 언더컷을 제거하기 위해 상기 상형금형의 내부에 메탈코아가 결착되고, 일정 범위내에서 왕복운동이 이루어지는 슬라이딩 구조의 이동수단을 구비한 것을 특징으로 하는 실린더헤드 주조용 금형 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 이동수단은 제품이 주조되는 2캐빗의 사이 공간부에 각각 설치되며 일정간격 이격되게 설치되는 브래킷과, 상기 각 브래킷의 내측에 설치되어 주조시 형성되는 언더컷을 전,후진 운동에 의해 제거하는 메탈코어와, 상기 브래킷의 양측단에 일측단이 결착되고 타측단은 유압실린더 장비에 연결되어 유압실린더의 작동에 의해 움직여 상기 브래킷의 왕복운동을 유도하는 실린더 로드와, 상기 양측 브래킷의 단부에 설치되어 각 브래킷의 왕복 운동을 안내하는 가이드 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더헤드 주조용 금형 구조.