专利名称：铸造有气缸套的气缸体结构、制造气缸体的方法以及在该方法中铸造的气缸套的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造有气缸套的气缸体，该气缸体通过铸造气缸套同时覆盖端面来制造，一种制造方法，以及采用同样方法的铸造气缸套。
背景技术：
发动机的气缸体是使用轻金属比如铝合金通过压铸成型的。用铝合金制造的气缸体有不耐磨的缺陷。为了克服这样的缺陷，在需要耐磨性的气缸中置入气缸套。气缸套为圆柱形，由铸铁制成，在其被压铸成型的时候与气缸体一起铸造。例如，在日本专利申请KOKAI公报NO.2000-64902中公布了一种压铸方法。
在公布的方法中，如图11和图12所示，由铝合金制成的气缸体2铸造成铝合金4覆盖包括平台表面侧面的端面3的整个气缸套1。这种被称作覆盖型的气缸体是常用的。
这种类型的气缸体2通常使用压铸机的模子5a和5b来铸造，由铝合金4覆盖气缸盖侧面的端面3，如图13所示。在铸造之后，半成品气缸体本体2a由机械加工来完成气缸的尺寸。与覆盖气缸套1的气缸盖侧端面的上侧凸出部分4a一起，沿着图14中点划线所示的最终内径尺寸位置α，用孔加工工具7磨削气缸套1内部。例如，镗孔或搪磨用于这种加工。对铸造的气缸体本体2a完成气缸盖平台表面的加工。平台表面由抛光工具8沿着图14中点划线所示的最终平台表面位置δ抛光。通过这些加工完成气缸体2。
在气缸套1通常的铸造过程中，从上模5a向下凸出的柱状部分10插入到气缸套1中，如图13所示，上模5a形成气缸体2平台表面侧面。相对平台表面的气缸套1端面由支架11支撑，支架11成型于下模5b的模子平面上，下模5b形成平台表面侧面的相对侧面。从而，气缸套1被支撑在上模5a和下模5b之间。
如果气缸套1内部位置与覆盖端面的上侧凸出部分4a的末端位置是同一个的话，就没有地方支撑气缸套1。也就是，如果整个气缸套安置在上模5a和下模5b形成的空腔中，那么气缸套不能支撑在上模5a和下模5b中的期望位置进行压铸。
从而，用于覆盖型气缸体2的气缸套1的内表面，其壁厚从覆盖气缸套1平台表面侧的端面3的上侧凸出部分4a的末端凸出到内径侧面，如图14所示。通过使用这种套，气缸套1被支撑在上模5a和下模5b之间。
具体的，如图13和图14所示，在气缸套1的平台表面侧面中，气缸套1端面3的部分从形成上侧凸出部分4a的空腔部分12a凸出到内径侧面，用作模子接触部分13。在整个气缸套1中，模子接触部分13受到环形支持部分14的挤压，柱状部分10的基座处的环形支撑部分14比其它部分厚。结果，气缸套1支撑在上模5a的支撑部分14和下模5b的支撑部分11之间。也就是，气缸套1支撑在上模5a和下模5b之中。
孔加工比如气缸套1中的镗孔或搪磨的结果是，可以在从设计的最终内径尺寸位置α偏移的位置处镗孔。只要这种偏移(制造误差)在成品加工公差(成品套孔的尺寸公差)内，就可以保证一定的气缸套1壁厚。因此，把气缸体2看作是按设计完成的产品是没有问题的。
气缸套1的内表面与覆盖端面3的上侧凸出部分4a一起进行镗孔或搪磨加工，如图14所示。因此，即使孔加工位置偏移了，加工套孔23也不能从外部判断其位置是否偏移了。
有一种套凸出型气缸体，其气缸套从气缸体凸出铸造。在使用这种类型的气缸套中，内表面在初期加工过程中接近最终内径尺寸。由于内表面在加工之前接近最终尺寸，当发生超出公差范围的偏移时，这种气缸套可以立即判断出加工质量是好还是坏。
相反，对于覆盖型气缸套1，最终内径尺寸α到加工前的内表面距离大的初期加工产品被用于确保模子接触部分13。因为这种类型的气缸套1到最终尺寸有大的加工富余量，所以可能在发生超出最终尺寸公差的偏移时完成孔加工。从而，拥有极小壁厚部分的气缸套1可以存在于完成的气缸体2中。
发明内容
本发明提供一种气缸体结构，铸造有气缸套，其易于允许检测超过气缸套孔加工公差的偏移而不必改变制造气缸体的方法，一种制造气缸体的方法，以及用于铸造有适合于检测偏移的简单结构的气缸套。
依据本发明的气缸体结构有一个气缸套，沿气缸套的下端面，以及在气缸套离心方向有预定宽度的不同水平面部分，形成有凸出部分。在这种情况下，不同水平面部分形成与气缸套同心的圆，或形成于气缸套圆周上的几个位置。
依据本发明的另一个气缸体结构有一个铸造在气缸体预定位置上的气缸套。沿气缸套的下端面形成有凸出部分。在铸造的气缸套内圆周的加工过程之前，凸出部分有在气缸套离心方向宽度预定的不同水平面部分。气缸套径向上的不同水平面部分的外径相对于气缸套的最终内径尺寸设置为等于铸造气缸套时允许移动产生的铸造公差和制造加工过程中加工公差之和。
依据本发明的制造铸造有气缸套的气缸体的方法，通过在预定位置铸造圆柱形气缸套形成气缸体。首先，准备一个气缸套做为初级产品，该初级产品具有环形不同水平面部分，该不同水平面部分带有的边界形成在相对于气缸套内圆周的最终尺寸、以预定尺寸在径向上向内的位置。然后，将做为初级产品的气缸套设置在支撑部分上，支撑部分设置在模子中以形成气缸体，并与不同水平面部分配合。在这种状况下，通过用熔化的金属填充模子来铸造气缸体。将气缸套的内圆周加工到最终尺寸。气缸套相对于气缸体的位置、气缸套孔相对于气缸套的位置和气缸套的壁厚，依据加工后不同水平面部分是否存在来检测以上三者中的至少一个。
依据本发明铸造的气缸套是圆柱形的，在端面有环形的不同水平面部分。不同水平面部分的边界位于从气缸套内圆周最终尺寸允许的加工尺寸公差在径向上的内侧位置。不同水平面部分设置在气缸套的两端面，使得在将气缸套置入模子时不必指定气缸套的方向。
依据本发明，有气缸套铸件的气缸体的制造方法，使用容纳有圆柱形气缸套的模子以便在气缸体预定位置铸造气缸套。通过铸造，模子形成环形不同水平面部分的边界，该环形不同水平面部分沿气缸套下端面在气缸套径向上有一宽度。不同水平面部分的边界设置在直径的外侧相对于气缸套内圆周最终尺寸位置等于铸造公差和加工公差的和的位置上。铸造公差为当在模子中气缸体铸造有气缸套时允许产生的位移的值。加工公差是用于气缸套内圆周最终加工的公差。在通过将熔化金属填充在模子内铸造气缸体之后，进行气缸套内圆周的最终加工。基于不同水平面部分是否存在，检测气缸套相对气缸体的位移、气缸套的孔的加工位置的位移和气缸套的壁厚中的至少一个。
图1为如轴向所示，用于依据本发明第一实施例的覆盖型气缸体的制造方法，做为初级产品的气缸套的平面图；图2为沿图1中所示线F2-F2的气缸套的剖视图；图3为图2中所示的气缸套置入模子中的剖视图；图4为在气缸套周围，如图3中所示的由模子铸造的半成品气缸体的剖视图；图5为显示有套孔的气缸体的平面图，该套孔通过图4中所示的气缸体中气缸套孔的加工而最大的移动；图6为沿图5中所示线F6-F6的气缸体的剖视图；图7为在气缸套孔被加工之前，从下面看的依据本发明第二实施例的气缸体的平面图；图8为沿图7中所示线F8-F8的气缸体的剖视图；图9为气缸套置入模子中铸造如图8所示的气缸体时的剖视图；图10为在气缸套周围，如图9中所示的由模子铸造的半成品气缸体的剖视图；图11为传统覆盖型气缸体的平面图；图12为沿图11中所示线F12-F12的气缸体的剖视图；图13为气缸套置入模子中铸造如图12所示的气缸体时的剖视图；和图14为在气缸套周围，如图13中所示的由模子铸造的半成品气缸体的剖视图。
具体实施例方式
参考图1-6解释依据本发明第一实施例的气缸体结构。在这个实施例中，如图1和2所示，通过铸造气缸套20来铸造覆盖型气缸体2。气缸套20设计成可以从外部判断孔的加工质量是好还是坏。对于那些在背景技术中说明的具有相同功能的元件，将采用相同的附图标记，同时省略其详细说明。
气缸套20有套体20a，该套体形成圆柱形，做为初级产品气缸套，以及不同水平面部分21，该不同水平面部分在套体20a的两个端面3形成环形，用于支撑模子。例如，气缸套20采用高硬度铸铁制造。不同水平面部分21在端面3上朝向径向方向成型，类似台阶。相对于图中点划线所示的气缸套20的孔的最终内径尺寸位置α，不同水平面部分21的边界21a设置在内圆周侧的尺寸公差范围β内。
尺寸公差范围β包括铸造公差和加工公差。铸造公差为当在气缸体2中铸造气缸套20时允许产生的位移的值。加工公差是当完成加工气缸套内圆周时允许的值。
从最终内径尺寸位置α沿径向向外的区域为铸造区域γ，该铸造区域通过铸造气缸体2而被隐藏。最终内径尺寸位置α设置在连续的尺寸公差范围β和铸造区域γ中间。在平台表面侧面的上模5a支撑部分14和在平台表面相对侧面的下模5b支撑部分11的形状对应于不同水平面部分21的形状从而相互配合。不同水平面部分21是分别与支撑部分11和14连接的套支撑区域∈。
接着将解释制造气缸体2的方法。如图3所示，气缸套20设置在压铸机的上模5a和下模5b之间。在平台表面相对侧面的气缸套20的端面3通过不同水平面部分21与模子5b的支撑部分11配合。从上模5a内部凸出的柱状部分10，即图中的下表面侧面，从位于气缸套20平台表面侧面的端面3插入。柱状部分10基座处的支撑部分14与设置在气缸套20平台表面侧面的端面3上的不同水平面部分21相配合。
上模5a和下模5b紧紧支撑住气缸套20，如图3所示。气缸套20支撑在上模5a和下模5b之间，使得外圆周被空腔12围绕。空腔部分12a形成于位于气缸套20平台表面相对侧面的铸造区域γ的上部。空腔12和空腔部分12a填充有熔化的铝合金4。结果，气缸体2与气缸套20铸造成一件(压铸成型)。不采用铝合金，也可以使用其它的熔化金属，比如轻金属。
在做为铸造气缸体2半成品的气缸体本体2a中，气缸套20外圆周和在平台表面侧面的包括公差范围β和铸造区域γ端面3的延伸部被铝合金4覆盖，如图4所示。
进行几个加工过程将气缸体本体2a制成成品气缸体2，如图4所示。为了将气缸套的内圆周加工到预定内径尺寸，通过使用其加工直径预定以满足最终成品尺寸的孔加工工具7，对平台表面侧面以及覆盖端面3的上侧凸出部分4a进行孔加工，比如镗孔和搪磨。使用切削工具8对气缸体本体2a的平台表面进行磨削加工，达到图4中线δ所示的位置。
孔加工的结果是，当气缸套20的内圆周在考虑加工和成品的尺寸公差范围β内加工完成的时候，气缸套20的内圆周形成平滑表面。也就是，形成套孔23，该套孔是连续的平滑表面，从覆盖气缸套20端面3的上侧凸出部分4a到气缸套20的内圆周没有不平坦的地方。
然而，对气缸套20的孔加工可能会超出尺寸公差范围β，或处于极大偏移最终内径尺寸位置α的位置。在这种情况下，如图5和图6所示，与加工套孔23时偏移方向同方向的壁表面从上侧凸出部分4a到气缸套20是连续的平滑表面，但是，在与偏移方向反向的壁表面上，由于偏移量超过了下限定值，不同水平面部分21保持新月形，该下限定值是尺寸公差范围β的内圆周侧。当孔的位置超出了尺寸公差的时候，在尺寸公差范围β内不接触孔加工工具，而从不同水平面部分21加工出气缸套20的孔。因此，当偏移在尺寸公差范围内时将要加工的部分，或如图6中A1所示的不同水平面部分21的部分在如图5中A2所示较宽的范围内保持新月形。
因此，在孔加工之后，通过视觉上检查(检测)孔加工之后不同水平面部分21保留在变成气缸体2外侧的平台表面侧面上，以及检查在气缸套20的内表面上是否保留有加工痕迹，来了解气缸套20最终加工的孔(套孔23)已经被极大偏移的加工。结果，可以避免气缸套20有极薄部分。
尽管提高上述气缸体与气缸套一起铸造的加工精度被认为是有难度的，仍可以通过运用本发明很容易的提高铸造气缸套的孔的位置精度。也就是，可以提高气缸体的质量。此外，可以在简单结构中高精度的检测偏移，该简单结构具有在气缸套20端面3上形成的环形不同水平面部分21。可以通过视觉检查在加工气缸套20的内圆周后是否还保留有不同水平面21来容易的检测偏移。
不同水平面部分21形成于气缸套20的两个端面3。因此，当初级产品气缸套设置在模子中以便铸造气缸体2的时候，其可以与初级产品气缸套的方向无关的设置在模子中，并且不同水平面部分21位于平台表面侧面。
依据上述本发明的实施例，以气缸套20最终内径尺寸位置α为参考的不同水平面部分21的边界21a，在铸造前设置在气缸套20的端部。因此，可以通过检测在加工气缸套20的内圆周后是否还保留有不同水平面21来检测气缸套20孔的极大偏移。可以轻松的检测气缸套20孔的偏移，而不必对制造方法做很大的改变。
依据本发明实施例的气缸套20，可以在端部设置有不同水平面部分21的简单结构中检测气缸套20孔的极大偏移。依据本发明实施例，在铸造前不同水平面部分21设置在气缸套20的两个端面处，当气缸套20设置在模子5a和5b中来铸造气缸体2的时候，不必指明气缸套20的安置方向。因此，气缸套20在模子5a和5b中的安置操作就减轻了，提高了工作效率。
将参考图7至图10说明本发明的第二实施例。对于那些在第一实施例中具有相同功能的元件，将分别采用相同的附图标记，同时省略其详细说明。
本实施例中的气缸体2有沿气缸套1上端面3a形成的上侧凸出部分4a，以及沿气缸套1下端面3b形成的下侧凸出部分4b，如图8所示。上侧凸出部分4a凸出到相对于最终内径尺寸位置α设置的尺寸公差范围β内圆周边的内侧，并且覆盖铸造区域γ。同样的，下侧凸出部分4b凸出到尺寸公差范围β内圆周边的内侧，并且覆盖铸造区域γ。
下侧凸出部分4b还有一个对应于尺寸公差范围β宽度的不同水平面部分31。不同水平面部分的边界31a设置在外侧边位置，该外侧边成为设置在比最终内径尺寸位置α更远的外圆周侧上的尺寸公差范围β的外径。因此，如图7所示，最终内径尺寸位置α设置在不同水平面部分31范围中。上侧凸出部分4a通过形成于气缸套1上端面3a和用于压铸气缸体的上模5a之间的空腔部分12a铸造成型。下侧凸出部分4b通过形成于气缸套1下端面3b和用于压铸的下模5b之间的空腔部分12b铸造成型。
上模5a有柱状部分10和支撑部分14。柱状部分10插入到气缸套1中，并且其下端与下模5b接触。支撑部分14设置在柱状部分10的基座处，与气缸套1上端面3a在设置在气缸套1上端面3a上的铸造区域γ的内侧范围内接触。下模5b有支撑部分11和台阶形部分15。支撑部分11与气缸套1下端面3b在从尺寸公差范围β内侧边的内径范围内接触。台阶形部分15环形设置在支撑部分11的外圆周上，其宽度与尺寸公差范围β对应。
在以下工序中，气缸体2与气缸套1一起铸造。首先，圆柱形初级产品气缸套1保持在上模5a和下模5b之间，用于压铸，如图9所示。在这种状况下，将铝合金的熔化金属填充进由上模5a、下模5b和气缸套外圆周形成的空腔12中，来铸造气缸体2。结果，气缸体以图10中所示状态成型，该气缸体在下侧凸出部分4b上有不同水平面部分31。其后，和第一实施例一样，完成气缸套1平台表面和内圆周的加工。相对于做为目标位置的最终内径尺寸位置α，如果气缸套1孔的内径在尺寸公差范围β之内，那么在整个圆周上保留有不同水平面部分31。因此，通过确认加工后保留不同水平面部分31，来了解气缸套1孔的位置是被正确加工的。因为气缸体2沿气缸套1的下端面3b有下侧凸出部分4b，与没有下延伸部分4b的情况相比，在气缸套1内圆周加工之后，产生较少的毛刺，毛刺的清理工作也减轻了。
第一实施例是在气缸套20中设置有不同水平面部分21，而第二实施例是在气缸体2中设置有不同水平面部分31。第一实施例通过加工气缸套20的内圆周消除了不同水平面部分21，而第二实施例在加工气缸套1的内圆周之后仍保留不同水平面部分31。因此，在加工气缸套1的孔之后，可以很容易的用视觉检测确定第二实施例气缸体2的气缸套1的孔是在更接近最终内径尺寸位置α的位置加工的。
本发明不受上述实施例的限制，在不脱离发明精神和必要技术特征的情况下，可以在发明范围内进行变动。
工业应用依据本发明的技术不仅可以应用于铸造有气缸套的气缸体，还可以做为一项技术应用于在滑动轴承外壳中铸造轴承衬。
权利要求
1.一种带有气缸套的气缸体结构，包括凸出部分，沿气缸套的下端面成型，所述凸出部分形成有在气缸套离心方向有预定宽度的不同水平面部分。
2.根据权利要求1所述的气缸体结构，其特征在于不同水平面部分形成象与气缸套同心的圆的形状。
3.根据权利要求1所述的气缸体结构，其特征在于不同水平面部分形成于气缸套圆周上的几个位置。
4.一种气缸体结构，有一个铸造在气缸体预定位置上的气缸套，其特征在于，包括凸出部分，沿气缸套的下端面成型，在铸造的气缸套内圆周的加工过程之前，凸出部分形成有在气缸套离心方向有预定宽度的不同水平面部分；和其中，不同水平面部分在气缸套径向上有外径，所述外径相对于气缸套的最终内径尺寸等于铸造气缸套时允许产生位移的铸造公差和制造加工过程中的加工公差之和。
5.一种制造气缸体的方法，通过在预定位置铸造圆柱形气缸套来制造气缸体，其特征在于，包括准备一个气缸套做为初级产品，该初级产品具有环形不同水平面部分，该不同水平面部分具有的边界形成在相对于气缸套内圆周的最终尺寸、以预定尺寸沿径向向内的位置；将做为初级产品的气缸套固定在支撑部分上，该支撑部分设置在模子中以便形成气缸体，并与不同水平面部分配合；通过用熔化的金属填充模子来铸造气缸体；将气缸套的内圆周加工到最终尺寸；依据不同水平面部分是否存在来检测气缸套相对于气缸体的位置、气缸套孔相对于气缸套的位置和气缸套的壁厚中的至少一个。
6.一种被铸造的气缸套，该气缸套在端面有环形不同水平面部分，其特征在于不同水平面部分形成在一个边界上，该边界处于从气缸套内圆周最终尺寸允许的加工尺寸公差在径向上内侧的位置。
7.根据权利要求6所述的气缸套，其特征在于不同水平面部分设置在气缸套的两端面。
8.一种制造气缸体的方法，该气缸体与气缸套一起铸造，其特征在于，包括使用支撑圆柱形气缸套的模子，以便在气缸体预定位置铸造气缸套，并且通过铸造形成环形不同水平面部分的边界，该环形不同水平面部分沿气缸套下端面在气缸套径向上有一宽度，该不同水平面部分的边界位于直径外侧相对于气缸套内圆周最终尺寸位置等于铸造气缸套时允许产生的位移的铸造公差和用于气缸套内圆周最终加工的加工公差之和的位置；通过用熔化金属模子来填充铸造气缸体；铸造后进行气缸套内圆周的最终加工；和依据不同水平面部分是否存在来检测气缸套相对气缸体的位移、气缸套的孔的加工位置的位移和气缸套的壁厚中的至少一个。
全文摘要
气缸体(2)有铸造的气缸套(1)。宽度预定的不同水平面部分(31)设置在沿气缸套(1)下端面(3b)，在气缸套(1)离心方向上形成的凸出部分(4b)上。在这种情况下，不同水平面部分(31)的宽度相对于最终内径尺寸位置(α)对应于尺寸公差范围(β)，并且不同水平面部分(31)的外圆周边设置在比最终内径尺寸位置α更远的外圆周侧上。通过检查气缸套(1)内圆周加工后的不同水平面部分(31)来检测孔的偏移。
文档编号B22D19/08GK1784542SQ20048001240
公开日2006年6月7日 申请日期2004年7月7日 优先权日2003年7月7日
发明者吉原昭, 田丸敦士 申请人:三菱自动车工业株式会社