RU2250152C2

RU2250152C2 - Apparatus for making pistons of internal combustion engines

Info

Publication number: RU2250152C2
Application number: RU2003122569/02A
Authority: RU
Inventors: А.М. Шейн (RU); А.М. Шейн; В.Ю. Власов (RU); В.Ю. Власов
Original assignee: Открытое акционерное общество "КАМАЗ-Металлургия"
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-04-20
Also published as: RU2003122569A

Abstract

FIELD: manufacture of pistons of internal combustion engines by casting with use of crystallization under pressure.

SUBSTANCE: apparatus includes movable plate with punch; stationary plate having lower yoke and knocking out member; die. Die is formed of two movable halves moving along guides secured to lower yoke. In die halves lateral rods are arranged for defining openings for piston pins. Upper yoke with centering pins is mounted on movable plate. Intermediate yoke is mounted on said centering pins with possibility of vertical motion limited by means of stops. Guiding sleeve of punch and insert for holding sleeve are mounted on intermediate yoke. Said insert serves as locking member for movable die halves. Grips for fixing intermediate yoke in position when it is joined with lower yoke are mounted in stationary yoke. Bottom of die is secured to lower yoke and it has seat for ceramic insert and for Niresist ring.

EFFECT: enhanced quality of piston, improved operational reliability of easy-to-use apparatus.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, к литейному производству, в частности к изготовлению поршней двигателей внутреннего сгорания, в том числе с нирезистовым кольцом и керамической вставкой, кристаллизацией под давлением.The invention relates to mechanical engineering, to foundry, in particular to the manufacture of pistons of internal combustion engines, including with a niresist ring and ceramic insert, crystallization under pressure.

Известно устройство для изготовления поршней, содержащее подвижную плиту с пуансоном, матрицу с рабочей полостью, установленную на опоре нижней плиты, выталкиватель и контейнер (а.с. СССР 161100). Недостатком устройства является низкое качество нижней части получаемого изделия из-за отсутствия подпрессовки снизу, а также возможный перекос и смещение нирезистового кольца и керамической вставки из-за отсутствия фиксации.A known device for the manufacture of pistons containing a movable plate with a punch, a matrix with a working cavity mounted on a support of the lower plate, an ejector and a container (AS USSR 161100). The disadvantage of this device is the low quality of the lower part of the resulting product due to the lack of pre-pressing from the bottom, as well as the possible distortion and displacement of the nresist ring and ceramic insert due to the lack of fixation.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания, содержащее подвижную плиту с пуансоном, матрицу с рабочей полостью, установленную на опоре нижней плиты, выталкиватель и контейнер с возможностью осевого перемещения. Матрица выполнена в виде втулки, установленной в контейнере, и днища, закрепленного на опоре нижней плиты. Устройство снабжено подвижным упором для фиксирования торца выталкивателя относительно нижней рабочей поверхности матрицы, боковыми прошивками, установленными в контейнере с возможностью перемещения перпендикулярно к вертикальной оси устройства и средством для фиксации нирезистового кольца (патент РФ 2060140). Устройство имеет следующие недостатки: перемещение контейнера производится посредством дополнительных гидроцилиндров с ходом 700 мм за счет уменьшения просвета между неподвижной матрицей и пуансоном, что затрудняет установку и контроль установки нирезистового кольца и керамической вставки. Из-за нестабильности дозы заливаемого металла неизбежна нестабильность хода стержней, оформляющих отверстия под поршневые пальцы. При уменьшении выхода стержней из втулки на отливке оформятся кольцевые приливы, затрудняющие извлечения отливки из матрицы. На юбке поршня в районе отверстий под поршневые пальцы образуются утолщения. В связи с отсутствием давления со стороны пуансона в процессе кристаллизации под давлением возможны дефекты в зоне торца юбки поршня и утолщения под поршневые пальцы со стороны торца юбки поршня.Closest to the claimed is a device for the manufacture of pistons of internal combustion engines, containing a movable plate with a punch, a matrix with a working cavity mounted on a support of the lower plate, an ejector and a container with the possibility of axial movement. The matrix is made in the form of a sleeve installed in the container, and the bottom, mounted on a support of the bottom plate. The device is equipped with a movable stop for fixing the end of the ejector relative to the lower working surface of the matrix, side firmware installed in the container with the ability to move perpendicular to the vertical axis of the device and means for fixing the niresist ring (RF patent 2060140). The device has the following disadvantages: the container is moved by means of additional hydraulic cylinders with a stroke of 700 mm by reducing the clearance between the fixed matrix and the punch, which makes it difficult to install and control the installation of a niresist ring and ceramic insert. Due to the instability of the dose of the poured metal, the instability of the course of the rods forming the holes for the piston fingers is inevitable. With a decrease in the output of the rods from the sleeve, ring tides will form on the casting, making it difficult to extract the casting from the matrix. On the piston skirt in the area of the holes for the piston fingers thickenings are formed. Due to the lack of pressure from the punch side during crystallization under pressure, defects in the area of the end face of the piston skirt and thickening under the piston fingers from the end face of the piston skirt are possible.

Заявляемое изобретение направлено на решение следующих задач: повышение качества поршня за счет изменения технологии получения поршня путем давления на расплав со стороны торца юбки, за счет изменения конструкции поршня путем уменьшения утолщения в юбке в районе отверстий под поршневые пальцы, выполняя для этого выступающие площадки в подвижных полуформах, повышение надежности работы и удобства обслуживания устройства за счет устранения влияния кольцевых приливов, оформляющихся вокруг стержней, оформляющих отверстия под поршневые пальцы, на извлечение отливки из формы; облегчение обслуживания и повышение безопасности работы за счет устранения дополнительной плиты в разъеме формы, приводимой автономными гидроцилиндрами; облегчение съема отливки с пуансона при раскрытии формы за счет удержания промежуточной обоймы прихватами при раскрытии пресса.The invention is aimed at solving the following problems: improving the quality of the piston by changing the technology of producing the piston by applying pressure to the melt from the side of the end of the skirt, by changing the design of the piston by reducing the thickening in the skirt in the region of the holes for the piston fingers, performing protruding platforms in movable half-forms, improving the reliability and ease of maintenance of the device by eliminating the influence of annular tides, formed around the rods, forming holes for the piston altsa, on the extraction of castings from the mold; ease of maintenance and increased safety by eliminating an additional plate in the mold connector driven by autonomous hydraulic cylinders; facilitating the removal of the casting from the punch when opening the mold due to the retention of the intermediate holder by tacks during opening of the press.

Для решения поставленных задач предлагается устройство для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания, содержащее подвижную плиту с пуансоном, неподвижную плиту с нижней обоймой и выталкивателем, матрицу с рабочей полостью и боковыми стержнями, оформляющими отверстия под поршневые пальцы, днище матрицы.To solve the tasks, a device is proposed for the manufacture of pistons of internal combustion engines, comprising a movable plate with a punch, a fixed plate with a lower cage and an ejector, a matrix with a working cavity and side rods making holes for the piston fingers, the bottom of the matrix.

Устройство снабжено верхней обоймой, закрепленной на подвижной плите, промежуточной обоймой, установленной на центрирующих штырях, закрепленных в верхней обойме, с возможностью вертикального перемещения, ограниченного упорами, установленными в верхней обойме, направляющей втулкой пуансона, закрепленной в промежуточной обойме, вкладышем, установленным в промежуточной обойме и удерживающим направляющую втулку, захватами, установленными в неподвижной обойме и фиксирующими промежуточную обойму в сомкнутом с нижней обоймой положении, конечным выключателем, установленным в верхней обойме. Матрица выполнена из двух подвижных полуформ, перемещающихся по направляющим, закрепленным в нижней обойме. Днище матрицы закреплено в нижней обойме, боковые стержни установлены в подвижных полуформах с возможностью осевого перемещения от гидроцилиндров, а вкладыш, установленный в промежуточной обойме, является замком для подвижных полуформ.The device is equipped with an upper holder fixed to the movable plate, an intermediate holder mounted on centering pins fixed in the upper holder, with the possibility of vertical movement limited by stops installed in the upper holder, the guide sleeve of the punch fixed in the intermediate holder, a liner installed in the intermediate holder and holding the guide sleeve, grippers installed in a stationary holder and fixing the intermediate holder in the closed position with the lower holder, to finitely switch in the upper wing. The matrix is made of two movable half-molds moving along guides fixed in the lower holder. The bottom of the matrix is fixed in the lower cage, the side rods are mounted in movable half-forms with the possibility of axial movement from the hydraulic cylinders, and the liner installed in the intermediate cage is a lock for moving half-forms.

Для изготовления поршней, имеющих корпус с боковыми отверстиями и нирезистовое кольцо в дне поршня, днище матрицы может иметь гнездо для установки нирезистового кольца.For the manufacture of pistons having a housing with side holes and a niresist ring in the bottom of the piston, the bottom of the matrix may have a slot for mounting a niresist ring.

Для изготовления поршней, имеющих корпус с боковыми отверстиями, нирезистовое кольцо и керамическую вставку в дне поршня, днище матрицы может иметь гнездо для установки керамической вставки и нирезистового кольца.For the manufacture of pistons having a housing with side holes, a niresist ring and a ceramic insert at the bottom of the piston, the bottom of the matrix may have a socket for installing a ceramic insert and a niresist ring.

На фиг.1 изображена открытая пресс-форма при верхнем положении ползуна пресса с выведенными в крайних положениях подвижными полуформами, в которых стержни находятся в крайних положениях до упора.Figure 1 shows an open mold at the upper position of the press slider with the movable half-molds brought to extreme positions, in which the rods are in extreme positions to the stop.

На фиг.2 изображена пресс-форма в момент закрытия по I разъему с сведенными к центру подвижными полуформами, в которых стержни находятся в крайних положениях до упора.Figure 2 shows the mold at the time of closing along the I connector with the movable half-molds reduced to the center, in which the rods are in extreme positions until they stop.

На фиг.3 изображена закрытая пресс-форма, в подвижных полуформах которой стержни введены в полость формы на величину осевого перемещения ΔL.Figure 3 shows a closed mold, in the movable half-forms of which the rods are inserted into the cavity of the mold by the value of the axial displacement ΔL.

Пресс-форма состоит из плиты 1, на которой закреплена обойма 2 с вкладышем 3, оформляющим донышко поршня, подвижными полуформами 4 и 5, перемещающимися по направляющим 6 с помощью гидроцилиндров 7, закрепленных на плите 8, в свою очередь крепящейся к обойме 2. В обойме 2 установлены на осях 9 поворотные подпружиненные пружинами 10 захваты 11. В подвижных полуформах 4 и 5 установлены с возможностью осевого перемещения ΔL стержни 12, оформляющие отверстия под поршневые пальцы в отливке, приводимые гидроцилиндром 13. Во вкладыше 3 устанавливается плунжер 14, соединяемый с гидроцилиндром выталкивания пресса при монтаже пресс-формы. На центрирующих штырях 15, установленных в верхней обойме 16, закрепленной на опорной плите 17, установлена промежуточная обойма 18, в которой закреплен вкладыш 19, служащий замком для запирания полуформ 4 и 5, удерживающий направляющую втулку 20 пуансона 21 и оформляющий вместе с ней торец юбки поршня. В промежуточной обойме 18 установлены упоры 22, которые вместе с пружинами 23 определяют величину перемещения промежуточной обоймы 18 по центрирующим штырям 15. В верхней обойме 16 с помощью вставки 24 закреплен пуансон 21. В верхней обойме 16 установлен конечный выключатель 25, срабатывающий в момент смыкания верхней обоймы 16 и промежуточной обоймы 18 в конце рабочего хода пресса.The mold consists of a plate 1, on which a holder 2 is fixed with a liner 3, forming the bottom of the piston, movable half-molds 4 and 5, moving along the guides 6 using hydraulic cylinders 7, mounted on the plate 8, which in turn is attached to the holder 2. B the yoke 2 is mounted on the axes 9 rotary spring-loaded grippers 10 11. In the movable half-forms 4 and 5 are installed with the possibility of axial movement ΔL rods 12, forming holes for the piston pins in the casting, driven by the hydraulic cylinder 13. In the liner 3 is installed plunger 1 4, connected to the press ejection hydraulic cylinder when mounting the mold. An intermediate sleeve 18 is mounted on the centering pins 15 installed in the upper cage 16 fixed to the base plate 17, in which the insert 19 is fixed, which serves as a lock for locking the half molds 4 and 5, which holds the guide sleeve 20 of the punch 21 and forms the end of the skirt with it piston. In the intermediate cage 18, stops 22 are installed, which together with the springs 23 determine the displacement of the intermediate cage 18 along the centering pins 15. A punch 21 is fixed in the upper casing 16 by means of the insert 24. The limit switch 25 is activated in the upper casing 16, which is activated when the upper clips 16 and intermediate clips 18 at the end of the press stroke.

Пресс-форма работает следующим образом. Перед началом цикла обойма верхняя 16 и обойма промежуточная 18 находятся в верхнем крайнем положении (фиг.1). Подвижные полуформы 4 и 5 находятся в крайних положениях слева и справа соответственно. Стержни 12 также находятся в крайних положениях до упора в полуформах 4 и 5. Плунжер 14 находится в крайнем нижнем положении. Цикл начинается следующим образом. В гнездо вкладыша 3 на упоры устанавливается керамическая вставка, затем нирезистовое кольцо, прижимающее керамическую вставку. Гидроцилиндрами 7 подвижные полуформы 4 и 5 сдвигаются к оси пресс-формы до упора во вкладыш 3 и при этом прижимают нирезистовую вставку к опорной поверхности в формообразующей полости вкладыша 3, образуя полость формы. В полость формы заливается расплавленный металл. Пресс начинает ход закрытия с давлением в рабочем гидроцилиндре прессования 0,1 от Р mах: при смыкании промежуточной обоймы 18 с обоймой 2 по разъему 1 вкладыш 19 фиксирует полуформы 4 и 5 от раскрытия, втулка 20 закрывает часть верхнего торца формообразующей полости, захваты 11 заходят в пазы верхней обоймы 16 и фиксируют промежуточную обойму 18 в сомкнутом с обоймой 2 положении (фиг.2). При дальнейшем ходе закрытия пресса сжимаются пружины 23, центрирующие штыри 15 заходят в отверстие в обойме 2, выбирается зазор между промежуточной обоймой 18 и верхней обоймой 16, пуансон 21 касается зеркала расплавленного металла и вытесняет расплавленный металл вверх, заполняя форму. Через 8...10 с включается полное давление Р мах в рабочем гидроцилиндре прессования. Создается давление в жидкой фазе металла формы. После полного смыкания верхней обоймы и промежуточной обоймы при закрытии разъема II срабатывает конечный выключатель 25, который дает команду на включение гидроцилиндров 13, двигающих стержни 12 в подвижных полуформах 4 и 5 к оси формы, а также гидроцилиндра выталкивания пресса, двигающего плунжер 14 вверх (фиг.3). После приложения давления осуществляется выдержка отливки. После окончания процесса кристаллизации сбрасывается давление на гидроцилиндре выталкивания пресса, гидроцилиндрами 13 стержни 12 возвращаются в исходное положение. Пресс начинает ход раскрытия. Ползун пресса поднимается вверх, плита 17 с верхней обоймой 16 отходят вверх, открывая разъем II. Пуансон выходит из отливки, удерживаемой втулкой 20. После выбирания хода, определенного упорами 22, прихваты 11 выходят из контакта с пазами верхней обоймы 16 и освобождают промежуточную обойму 18, которая раскрывает разъем 1. После возвращения ползуна пресса в крайнее верхнее положение подвижные полуформы 4 и 5 отводятся гидроцилиндрами 7 в крайнее положение. Гидроцилиндр выталкивателя пресса двигает плунжер 14 вверх, выталкивая отливку из вкладыша 3 обоймы 2.The mold works as follows. Before the start of the cycle, the upper clip 16 and the intermediate clip 18 are in the upper extreme position (Fig. 1). The movable half-molds 4 and 5 are in extreme positions on the left and right, respectively. The rods 12 are also in extreme positions against the stop in the half-molds 4 and 5. The plunger 14 is in its lowest position. The cycle begins as follows. A ceramic insert is mounted on the stops in the socket of the liner 3, then a niresist ring pressing the ceramic insert. Hydraulic cylinders 7, the movable half-molds 4 and 5 are shifted to the axis of the mold against the stop in the liner 3 and at the same time press the niresist insert to the supporting surface in the forming cavity of the liner 3, forming a mold cavity. Molten metal is poured into the mold cavity. The press starts the closing stroke with a pressure in the working hydraulic cylinder of 0.1 from P max: when the intermediate cage 18 is closed with the cage 2 through the connector 1, the insert 19 fixes the half-molds 4 and 5 from opening, the sleeve 20 closes a part of the upper end of the forming cavity, the grippers 11 enter in the grooves of the upper clip 16 and fix the intermediate clip 18 in the closed position with the clip 2 (figure 2). With the further course of closing the press, the springs 23 are compressed, the centering pins 15 go into the hole in the clip 2, a gap is selected between the intermediate clip 18 and the upper clip 16, the punch 21 touches the molten metal mirror and forces the molten metal up, filling the mold. After 8 ... 10 s, the total pressure P max in the working hydraulic pressing cylinder is turned on. Pressure is created in the liquid phase of the mold metal. After the upper cage and the intermediate cage are completely closed, when the connector II is closed, the limit switch 25 is activated, which gives the command to turn on the hydraulic cylinders 13, which move the rods 12 in the movable half-molds 4 and 5 to the axis of the mold, as well as the hydraulic cylinder for pushing the press, moving the plunger 14 up (fig. .3). After applying pressure, the casting is held. After the crystallization process is over, the pressure on the press ejection hydraulic cylinder is released, the rods 12 return to their original position with the hydraulic cylinders 13. The press begins the course of disclosure. The slider press rises, the plate 17 with the upper casing 16 extend upward, opening connector II. The punch comes out of the casting held by the sleeve 20. After selecting the stroke defined by the stops 22, the tacks 11 come out of contact with the grooves of the upper cage 16 and release the intermediate cage 18, which opens the connector 1. After the press slide returns to its highest position, the movable half-molds 4 and 5 are withdrawn by hydraulic cylinders 7 to the extreme position. The hydraulic cylinder of the press ejector moves the plunger 14 upward, pushing the casting out of the liner 3 of the cage 2.

Claims

1. A device for the manufacture of pistons of internal combustion engines, comprising a movable plate with a punch, a fixed plate with a lower cage and an ejector, a matrix with a working cavity and side rods making holes for the piston fingers, the bottom of the matrix, characterized in that it is equipped with an upper casing, fixed on a movable plate, an intermediate holder mounted on centering pins mounted in the upper holder, with the possibility of vertical movement limited by stops installed in the upper a cage, a punch guide bush fixed in the intermediate cage, a liner installed in the intermediate cage and holding the guide bushing, grippers installed in a stationary cage and fixing the intermediate cage in the closed position with the lower cage, a limit switch installed in the upper cage, the matrix made of two movable half-molds moving along guides fixed in the lower holder, the bottom of the matrix is fixed in the lower holder, side rods are installed in the movable oluformah axially movable by hydraulic cylinders, and an insert mounted in the intermediate holder is locked to the movable mold.

2. The device according to claim 1, characterized in that for the manufacture of pistons having a housing with side openings and a niresist ring in the bottom of the piston, the bottom of the matrix has a slot for installing a niresist ring.

3. The device according to claim 1, characterized in that for the manufacture of pistons having a housing with side holes, a niresist ring and a ceramic insert in the bottom of the piston, the bottom of the matrix has a socket for installing a ceramic insert and a niresist ring.