一種下缸體澆鑄模具及澆鑄方法與流程

本發(fā)明涉及汽車零部件領(lǐng)域的一種下缸體澆鑄模具及澆鑄方法。

背景技術(shù)：

下缸體是汽車發(fā)動機(jī)上的重要零件，其上部與氣缸體相連、下部與油底殼相連。氣缸體與下缸體之間安裝有曲軸。下缸體在發(fā)動機(jī)工作過程中始終處于高溫狀態(tài)，并承受較大的熱沖擊力，工作條件較為惡劣。下缸體中設(shè)有五個(gè)鑄鐵嵌件，鑄鐵嵌件在下缸體中的作用是承受下缸體所受到的熱沖擊力。這就對鑄鐵嵌件在下缸體中的定位是很大的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，下缸體澆鑄模具包括一個(gè)由底模、第一邊模、第二邊模、第一端模和第二端模所圍成的型模，所述型模的型腔中設(shè)置五個(gè)垂直固定在所述底模頂面并與所述第一端模平行的鑄鐵嵌件，以及冒口砂芯，所述冒口砂芯頂部設(shè)置溢流冒口。該五個(gè)鑄鐵嵌件先預(yù)熱到500～700℃再固定到所述底模頂面的，接著底模、第一邊模、第二邊模、第一端模和第二端模合模成型模，然后在型模的型腔放置冒口砂芯，最后將鋁硅合金熔液澆鑄到型模的型腔中。

現(xiàn)有技術(shù)存在下列問題：對鑄鐵嵌件型腔中的定位要求很高。鋁硅合金熔液經(jīng)過型模上的澆鑄系統(tǒng)流入型模的型腔后，對鑄鐵嵌件產(chǎn)生很大的沖擊力，鑄鐵嵌件定位不穩(wěn)，極易被鋁硅合金熔液沖擊而導(dǎo)致偏向，使下缸體達(dá)不到相關(guān)的機(jī)械性能等要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種下缸體澆鑄模具，其能夠解決澆鑄過程中鑄鐵嵌件容易因?yàn)殇X硅合金熔液沖擊而偏向的技術(shù)問題。

實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種下缸體澆鑄模具，包括一個(gè)由第一端模、第二端模、第一邊模、第二邊模和底模圍成的型模，所述型模的型腔中設(shè)有五個(gè)垂直固定于所述底模頂面的鑄鐵嵌件，所述鑄鐵嵌件的底面設(shè)有一對定位孔，所述底模頂面設(shè)有五對垂直于所述底模頂面，并與所述定位孔位置對應(yīng)的定位銷，將所述鑄鐵嵌件垂直固定在所述底模頂面，所述鑄鐵嵌件的底面與所述底模頂面弧面契合，所述底模頂面設(shè)有五條平行于所述第一端模的定位槽，每條所述定位槽內(nèi)設(shè)有一對所述的定位銷。

進(jìn)一步的，所述第一端模的頂端設(shè)有澆口杯，所述第一邊模和所述第二邊模內(nèi)均設(shè)有與所述澆口杯連通的橫澆道，以及將所述橫澆道和所述型模的型腔連通的縫隙式內(nèi)澆口。

進(jìn)一步的，所述第一端模、所述第二端模、所述第一邊模、所述第二邊模和所述底模都由金屬制成。

實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種下缸體澆鑄方法，包括下列步驟：

鑄鐵嵌件固定步驟：五個(gè)鑄鐵嵌件分別通過位于其底面的一對定位孔和底模頂面的一對定位銷的插接，從而使五個(gè)鑄鐵嵌件分別垂直固定在所述底模頂面；

下芯步驟：將冒口砂芯放置在所述底模頂面，并將第一端模、第二端模、第一邊模、第二邊模和所述底模圍成型腔模；

澆鑄步驟：將鋁硅合金熔液澆鑄進(jìn)入所述型模的型腔中；

開模步驟：待鋁硅合金熔液冷卻成為鑄件，拆除型模，去除鑄件內(nèi)的冒口砂芯，去除鑄件上的澆口和冒口，得到下缸體。

進(jìn)一步的，鑄鐵嵌件固定步驟前，所述底模預(yù)熱到150℃－350℃，所述鑄鐵嵌件預(yù)熱到400℃-700℃。

進(jìn)一步的，下芯步驟中所放入的冒口砂芯是通過冷芯盒法制得的。

進(jìn)一步的，澆鑄步驟中，鋁硅合金熔液依次經(jīng)過所述第一端模頂端的澆口杯，位于第一邊模和第二邊模內(nèi)的橫澆道，以及縫隙式內(nèi)澆口，進(jìn)入所述型模的型腔。

進(jìn)一步的，澆鑄步驟中，鋁硅合金熔液的溫度為700℃－730℃。

采用了本發(fā)明的一種下缸體澆鑄模具的技術(shù)方案，即在鑄鐵嵌件的底面設(shè)有一對定位孔，底模頂面設(shè)有五對垂直于所述底模頂面，并與所述定位孔位置對應(yīng)的定位銷的技術(shù)方案，其技術(shù)效果是：澆鑄過程中鑄鐵嵌件不會因?yàn)殇X硅合金熔液沖擊而偏向，保證了下缸體的機(jī)械性能和安全性能。本發(fā)明還提供了一種下缸體澆鑄方法，即鑄鐵嵌件通過位于其底面的定位孔和位于底模頂面的定位銷垂直固定在底模頂面，再進(jìn)行澆鑄的技術(shù)方案，其技術(shù)效果是：澆鑄過程中鑄鐵嵌件容易因?yàn)殇X硅合金熔液沖擊而偏向，保證了下缸體的機(jī)械性能和安全性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種下缸體澆鑄模具的俯視示意圖。

圖2為本發(fā)明的一種下缸體澆鑄模具的型模立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的一種下缸體澆鑄模具中的鑄鐵嵌件主視圖。

圖4本發(fā)明的一種下缸體澆鑄模具中的鑄鐵嵌件俯視圖。

圖5為本發(fā)明的一種下缸體澆鑄模具中的底模頂面視圖。

圖6為本發(fā)明的一種下缸體澆鑄模具中第一邊?；虻诙吥５钠室晥D。

圖7為本發(fā)明的一種下缸體澆鑄方法的流程圖

具體實(shí)施例

請參閱圖1至圖7，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過具體地實(shí)施例，并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明：

請參閱圖1和2，本發(fā)明的一種下缸體澆鑄模具，包括一個(gè)由第一端模11、第二端模12、第一邊模13、第二邊模14和底模15圍成的型模1。

請參閱圖3至圖5，本發(fā)明的一種下缸體澆鑄模具還包括五個(gè)鑄鐵嵌件2，每個(gè)鑄鐵嵌件2的底面21分別設(shè)有一對定位孔22，與之對應(yīng)，底模15頂面設(shè)置了五對與底模15頂面垂直的定位銷151，通過定位銷151與定位孔22的插接，在型模1的型腔中，五塊鑄鐵嵌件2被分別垂直固定在底模15頂面，此外，所述型腔內(nèi)還設(shè)有冒口砂芯3，冒口砂芯3的頂部設(shè)置溢流冒口(圖中未顯示)。

這樣設(shè)計(jì)的目的在于：鑄鐵嵌件2在底模15上的定位穩(wěn)定，在鋁硅合金熔液澆鑄過程中鑄鐵嵌件2不會產(chǎn)生偏向，下缸體成型后，下缸體的機(jī)械性能及安全性能均能到達(dá)設(shè)計(jì)要求。這樣的設(shè)計(jì)也解決了不同金屬在不同溫度加熱的條件下因膨脹系數(shù)的不同造成的配合間隙過大的技術(shù)問題。同時(shí)也解決了下缸體內(nèi)腔孤立、形狀復(fù)雜部位的成型問題。

為了進(jìn)一步避免了鑄鐵嵌件2在鋁硅合金熔液澆鑄過程中產(chǎn)生偏向，本發(fā)明還做了如下的改進(jìn)，如圖5所示：

首先，將鑄鐵嵌件2的底面設(shè)計(jì)成一個(gè)上凹弧面，底模15頂面設(shè)計(jì)成一個(gè)與所述上凹弧面對應(yīng)的上凸弧面。這樣，在鑄鐵嵌件2安裝到底模15頂面時(shí)，鑄鐵嵌件2的底面通過弧面契合垂直固定在底模15頂面。

第二，在底模15頂面，設(shè)置了五個(gè)定位槽152，每個(gè)定位槽152內(nèi)設(shè)置一對定位銷151，通過定位槽152，以及位于定位槽152內(nèi)的定位銷151與定位孔22的插接，鑄鐵嵌件2垂直固定在底模15頂面的定位槽152內(nèi)。

這樣通過鑄鐵嵌件2與底模15頂面的弧面契合，以及定位槽152的固定作用，進(jìn)一步避免了鑄鐵嵌件2在鋁硅合金熔液澆鑄過程中產(chǎn)生偏向，保證了下缸體的機(jī)械性能和安全性能。

本發(fā)明的另外一項(xiàng)改進(jìn)在于：第一端模11、第二端模12、第一邊模13、第二邊模14和底模15都是由金屬制成。即該澆鑄模具是鑄鐵嵌件2加金屬型模1再加冒口砂芯3的結(jié)構(gòu)。由于第一端模11、第二端模12、第一邊模13、第二邊模14和底模15有良好的冷卻效果，比使用全砂型的澆鑄模具，下缸體的材質(zhì)致密度高，密封性好，機(jī)械性能好，尺寸精度高；并且比全砂型澆鑄模具節(jié)省了大量的型砂，節(jié)約了大量能源。在改善了勞動環(huán)境條件的同時(shí)，降低了操作工人的勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。

同時(shí)由于該澆鑄模具頂面是開口的，所述型模1的型腔中的氣體很容易排出，澆鑄模具的排氣效果良好，即使在澆鑄過程中發(fā)生縮孔，也可在冒口砂芯頂部的溢流冒口處補(bǔ)澆鑄，避免了下缸體產(chǎn)生憋氣、澆不足等鑄造缺陷。

請參閱圖1至圖6，本發(fā)明的一種下缸體澆鑄模具的另外一項(xiàng)改進(jìn)在于：其設(shè)置了位于第一端模1頂端的澆口杯111，以及位于第一邊模13和第二邊模14內(nèi)，并與澆口杯111連通的橫澆道17，以及位于橫澆道17底部，將橫澆道17和型模1的型腔連通的縫隙式內(nèi)澆口18。這樣設(shè)計(jì)的目的在于：澆鑄的過程中鋁硅合金熔液流速減緩，流動更加順暢，不產(chǎn)生湍流，進(jìn)一步防止了鑄鐵嵌件2在澆鑄過程中發(fā)生偏向。

請參閱圖7，本實(shí)施例中，本發(fā)明的一種下缸體澆鑄方法，包括下列的步驟：

型模預(yù)熱步驟：將第一端模11、第二端模12、第一邊模13、第二邊模14和底模15安放在澆鑄機(jī)上，并用天然氣加熱裝置預(yù)熱，預(yù)熱溫度150℃－350℃。預(yù)熱的同時(shí)，采用噴砂工具清除掉第一端模11、第二端模12、第一邊模13、第二邊模14和底模15表面的銹跡和雜物。之后，在第一端模11、第二端模12、第一邊模13、第二邊模14和底模15表面噴涂上脫模劑，以防止鋁硅合金的粘附。

制備冒口砂芯步驟：該步驟中，冒口砂芯是用冷芯盒法制得的，即采用粒徑為70～150目的原砂與樹脂粘結(jié)劑在金屬模具內(nèi)混合后，通過吹三乙胺的方式，使樹脂粘結(jié)劑固化，制得冒口砂芯，所選用的樹脂粘結(jié)劑包括環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑、酚醛樹脂粘結(jié)劑、不飽和聚酯粘結(jié)劑等。

鋁硅合金熔液制備步驟：將鋁硅合金投入熔爐中熔化成鋁硅合金熔液，并在700℃-750℃的溫度下，通過常用的精煉、除氣、除渣、變質(zhì)等工序得到潔凈的鋁硅合金熔液待用。

鑄鐵嵌件預(yù)熱步驟：將要安裝到底模15頂面的五個(gè)鑄鐵嵌件2在500-700℃預(yù)加熱10min以上。使五個(gè)鑄鐵嵌件2在充分膨脹，五個(gè)鑄鐵嵌件2在500-700℃預(yù)加熱，是因?yàn)槠渑c鋁硅合金熔液的溫度接近，這有助與解決了不同金屬在不同溫度加熱的條件下因膨脹系數(shù)的不同造成的配合間隙過大的技術(shù)問題。

鑄鐵嵌件固定步驟：待底模15預(yù)熱升溫后，用夾具逐一夾取五個(gè)鑄鐵嵌件2，再將鑄鐵嵌件2底面21的一對定位孔22和底模15頂面的一對定位銷151插接，從而使五個(gè)鑄鐵嵌件2分別垂直固定于底模15頂面。為了防止鑄鐵嵌件2下不到位而上抬，用錘子分別垂直敲擊五個(gè)鑄鐵嵌件2的頂面，使鑄鐵嵌件2與底模15頂面垂直固定。

下芯步驟：第一端模11、第二端模12、第一邊模13、第二邊模14和底模15合圍成型模1，在型模1的型腔中，五個(gè)鑄鐵嵌件2分別垂直固定在底模15的頂面，同時(shí)，將冒口砂芯3放入型模1的型腔中。

澆鑄步驟：澆鑄步驟采用的是重力充型澆鑄工藝，即將鋁硅合金熔液從位于第一端模11頂部的澆口杯111注入型模1的型腔，在鋁硅合金熔液溫度為700-730℃時(shí)，澆鑄步驟持續(xù)的時(shí)間為10-12秒，即在10-12s的時(shí)間內(nèi)，使鋁硅合金熔液依次經(jīng)過澆口杯111，位于第一端模13和第二端模14內(nèi)的橫澆道17，以及位于橫澆道17底部的縫隙式內(nèi)澆口18，注入型模1的型腔。鋁硅合金熔液溫度太高，則下缸體內(nèi)會出現(xiàn)結(jié)晶粗大等缺陷，力學(xué)性能降低，并易形成氣孔、針孔等缺陷；鋁硅合金熔液溫度太低則易導(dǎo)致澆不足、冷隔等缺陷。

然后鋁硅合金的熔液經(jīng)過200s的冷卻形成的鑄件，在冷卻的同時(shí)，在冒口砂芯的溢流冒口和澆口杯111處補(bǔ)澆鑄，防止鑄件產(chǎn)生縮孔等缺陷。

開模步驟：拆去型模1，去除鑄件內(nèi)冒口砂芯3，去除鑄件上的澆口和冒口，并對鑄件進(jìn)行打磨和拋丸處理，得到下缸體。

本發(fā)明的一種下缸體澆鑄方法，即通過鑄鐵嵌件2底面21的定位孔22以及底模15底面得定位銷151之間的配合，將鑄鐵嵌件2處置固定在底模15頂面，再下芯并合模成為型模1，再將鋁硅合金熔液澆鑄進(jìn)入型模1的型腔中。澆鑄過程中鑄鐵嵌件2不會因?yàn)殇X硅合金熔液沖擊而偏向，保證了下缸體的機(jī)械性能和安全性能。同時(shí)也解決了下缸體型腔孤立、形狀復(fù)雜部位的成型問題。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。