一种下缸体浇铸模具及浇铸方法与流程

本发明涉及汽车零部件领域的一种下缸体浇铸模具及浇铸方法。

背景技术：

下缸体是汽车发动机上的重要零件，其上部与气缸体相连、下部与油底壳相连。气缸体与下缸体之间安装有曲轴。下缸体在发动机工作过程中始终处于高温状态，并承受较大的热冲击力，工作条件较为恶劣。下缸体中设有五个铸铁嵌件，铸铁嵌件在下缸体中的作用是承受下缸体所受到的热冲击力。这就对铸铁嵌件在下缸体中的定位是很大的挑战。

现有技术中，下缸体浇铸模具包括一个由底模、第一边模、第二边模、第一端模和第二端模所围成的型模，所述型模的型腔中设置五个垂直固定在所述底模顶面并与所述第一端模平行的铸铁嵌件，以及冒口砂芯，所述冒口砂芯顶部设置溢流冒口。该五个铸铁嵌件先预热到500～700℃再固定到所述底模顶面的，接着底模、第一边模、第二边模、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，最后将铝硅合金熔液浇铸到型模的型腔中。

现有技术存在下列问题：对铸铁嵌件型腔中的定位要求很高。铝硅合金熔液经过型模上的浇铸系统流入型模的型腔后，对铸铁嵌件产生很大的冲击力，铸铁嵌件定位不稳，极易被铝硅合金熔液冲击而导致偏向，使下缸体达不到相关的机械性能等要求。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种下缸体浇铸模具，其能够解决浇铸过程中铸铁嵌件容易因为铝硅合金熔液冲击而偏向的技术问题。

实现上述目的的一种技术方案是：一种下缸体浇铸模具，包括一个由第一端模、第二端模、第一边模、第二边模和底模围成的型模，所述型模的型腔中设有五个垂直固定于所述底模顶面的铸铁嵌件，所述铸铁嵌件的底面设有一对定位孔，所述底模顶面设有五对垂直于所述底模顶面，并与所述定位孔位置对应的定位销，将所述铸铁嵌件垂直固定在所述底模顶面，所述铸铁嵌件的底面与所述底模顶面弧面契合，所述底模顶面设有五条平行于所述第一端模的定位槽，每条所述定位槽内设有一对所述的定位销。

进一步的，所述第一端模的顶端设有浇口杯，所述第一边模和所述第二边模内均设有与所述浇口杯连通的横浇道，以及将所述横浇道和所述型模的型腔连通的缝隙式内浇口。

进一步的，所述第一端模、所述第二端模、所述第一边模、所述第二边模和所述底模都由金属制成。

实现上述目的的一种技术方案是：一种下缸体浇铸方法，包括下列步骤：

铸铁嵌件固定步骤：五个铸铁嵌件分别通过位于其底面的一对定位孔和底模顶面的一对定位销的插接，从而使五个铸铁嵌件分别垂直固定在所述底模顶面；

下芯步骤：将冒口砂芯放置在所述底模顶面，并将第一端模、第二端模、第一边模、第二边模和所述底模围成型腔模；

浇铸步骤：将铝硅合金熔液浇铸进入所述型模的型腔中；

开模步骤：待铝硅合金熔液冷却成为铸件，拆除型模，去除铸件内的冒口砂芯，去除铸件上的浇口和冒口，得到下缸体。

进一步的，铸铁嵌件固定步骤前，所述底模预热到150℃－350℃，所述铸铁嵌件预热到400℃-700℃。

进一步的，下芯步骤中所放入的冒口砂芯是通过冷芯盒法制得的。

进一步的，浇铸步骤中，铝硅合金熔液依次经过所述第一端模顶端的浇口杯，位于第一边模和第二边模内的横浇道，以及缝隙式内浇口，进入所述型模的型腔。

进一步的，浇铸步骤中，铝硅合金熔液的温度为700℃－730℃。

采用了本发明的一种下缸体浇铸模具的技术方案，即在铸铁嵌件的底面设有一对定位孔，底模顶面设有五对垂直于所述底模顶面，并与所述定位孔位置对应的定位销的技术方案，其技术效果是：浇铸过程中铸铁嵌件不会因为铝硅合金熔液冲击而偏向，保证了下缸体的机械性能和安全性能。本发明还提供了一种下缸体浇铸方法，即铸铁嵌件通过位于其底面的定位孔和位于底模顶面的定位销垂直固定在底模顶面，再进行浇铸的技术方案，其技术效果是：浇铸过程中铸铁嵌件容易因为铝硅合金熔液冲击而偏向，保证了下缸体的机械性能和安全性能。

附图说明

图1为本发明的一种下缸体浇铸模具的俯视示意图。

图2为本发明的一种下缸体浇铸模具的型模立体结构示意图。

图3为本发明的一种下缸体浇铸模具中的铸铁嵌件主视图。

图4本发明的一种下缸体浇铸模具中的铸铁嵌件俯视图。

图5为本发明的一种下缸体浇铸模具中的底模顶面视图。

图6为本发明的一种下缸体浇铸模具中第一边模或第二边模的剖视图。

图7为本发明的一种下缸体浇铸方法的流程图

具体实施例

请参阅图1至图7，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1和2，本发明的一种下缸体浇铸模具，包括一个由第一端模11、第二端模12、第一边模13、第二边模14和底模15围成的型模1。

请参阅图3至图5，本发明的一种下缸体浇铸模具还包括五个铸铁嵌件2，每个铸铁嵌件2的底面21分别设有一对定位孔22，与之对应，底模15顶面设置了五对与底模15顶面垂直的定位销151，通过定位销151与定位孔22的插接，在型模1的型腔中，五块铸铁嵌件2被分别垂直固定在底模15顶面，此外，所述型腔内还设有冒口砂芯3，冒口砂芯3的顶部设置溢流冒口(图中未显示)。

这样设计的目的在于：铸铁嵌件2在底模15上的定位稳定，在铝硅合金熔液浇铸过程中铸铁嵌件2不会产生偏向，下缸体成型后，下缸体的机械性能及安全性能均能到达设计要求。这样的设计也解决了不同金属在不同温度加热的条件下因膨胀系数的不同造成的配合间隙过大的技术问题。同时也解决了下缸体内腔孤立、形状复杂部位的成型问题。

为了进一步避免了铸铁嵌件2在铝硅合金熔液浇铸过程中产生偏向，本发明还做了如下的改进，如图5所示：

首先，将铸铁嵌件2的底面设计成一个上凹弧面，底模15顶面设计成一个与所述上凹弧面对应的上凸弧面。这样，在铸铁嵌件2安装到底模15顶面时，铸铁嵌件2的底面通过弧面契合垂直固定在底模15顶面。

第二，在底模15顶面，设置了五个定位槽152，每个定位槽152内设置一对定位销151，通过定位槽152，以及位于定位槽152内的定位销151与定位孔22的插接，铸铁嵌件2垂直固定在底模15顶面的定位槽152内。

这样通过铸铁嵌件2与底模15顶面的弧面契合，以及定位槽152的固定作用，进一步避免了铸铁嵌件2在铝硅合金熔液浇铸过程中产生偏向，保证了下缸体的机械性能和安全性能。

本发明的另外一项改进在于：第一端模11、第二端模12、第一边模13、第二边模14和底模15都是由金属制成。即该浇铸模具是铸铁嵌件2加金属型模1再加冒口砂芯3的结构。由于第一端模11、第二端模12、第一边模13、第二边模14和底模15有良好的冷却效果，比使用全砂型的浇铸模具，下缸体的材质致密度高，密封性好，机械性能好，尺寸精度高；并且比全砂型浇铸模具节省了大量的型砂，节约了大量能源。在改善了劳动环境条件的同时，降低了操作工人的劳动强度，提高了生产效率。

同时由于该浇铸模具顶面是开口的，所述型模1的型腔中的气体很容易排出，浇铸模具的排气效果良好，即使在浇铸过程中发生缩孔，也可在冒口砂芯顶部的溢流冒口处补浇铸，避免了下缸体产生憋气、浇不足等铸造缺陷。

请参阅图1至图6，本发明的一种下缸体浇铸模具的另外一项改进在于：其设置了位于第一端模1顶端的浇口杯111，以及位于第一边模13和第二边模14内，并与浇口杯111连通的横浇道17，以及位于横浇道17底部，将横浇道17和型模1的型腔连通的缝隙式内浇口18。这样设计的目的在于：浇铸的过程中铝硅合金熔液流速减缓，流动更加顺畅，不产生湍流，进一步防止了铸铁嵌件2在浇铸过程中发生偏向。

请参阅图7，本实施例中，本发明的一种下缸体浇铸方法，包括下列的步骤：

型模预热步骤：将第一端模11、第二端模12、第一边模13、第二边模14和底模15安放在浇铸机上，并用天然气加热装置预热，预热温度150℃－350℃。预热的同时，采用喷砂工具清除掉第一端模11、第二端模12、第一边模13、第二边模14和底模15表面的锈迹和杂物。之后，在第一端模11、第二端模12、第一边模13、第二边模14和底模15表面喷涂上脱模剂，以防止铝硅合金的粘附。

制备冒口砂芯步骤：该步骤中，冒口砂芯是用冷芯盒法制得的，即采用粒径为70～150目的原砂与树脂粘结剂在金属模具内混合后，通过吹三乙胺的方式，使树脂粘结剂固化，制得冒口砂芯，所选用的树脂粘结剂包括环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂、不饱和聚酯粘结剂等。

铝硅合金熔液制备步骤：将铝硅合金投入熔炉中熔化成铝硅合金熔液，并在700℃-750℃的温度下，通过常用的精炼、除气、除渣、变质等工序得到洁净的铝硅合金熔液待用。

铸铁嵌件预热步骤：将要安装到底模15顶面的五个铸铁嵌件2在500-700℃预加热10min以上。使五个铸铁嵌件2在充分膨胀，五个铸铁嵌件2在500-700℃预加热，是因为其与铝硅合金熔液的温度接近，这有助与解决了不同金属在不同温度加热的条件下因膨胀系数的不同造成的配合间隙过大的技术问题。

铸铁嵌件固定步骤：待底模15预热升温后，用夹具逐一夹取五个铸铁嵌件2，再将铸铁嵌件2底面21的一对定位孔22和底模15顶面的一对定位销151插接，从而使五个铸铁嵌件2分别垂直固定于底模15顶面。为了防止铸铁嵌件2下不到位而上抬，用锤子分别垂直敲击五个铸铁嵌件2的顶面，使铸铁嵌件2与底模15顶面垂直固定。

下芯步骤：第一端模11、第二端模12、第一边模13、第二边模14和底模15合围成型模1，在型模1的型腔中，五个铸铁嵌件2分别垂直固定在底模15的顶面，同时，将冒口砂芯3放入型模1的型腔中。

浇铸步骤：浇铸步骤采用的是重力充型浇铸工艺，即将铝硅合金熔液从位于第一端模11顶部的浇口杯111注入型模1的型腔，在铝硅合金熔液温度为700-730℃时，浇铸步骤持续的时间为10-12秒，即在10-12s的时间内，使铝硅合金熔液依次经过浇口杯111，位于第一端模13和第二端模14内的横浇道17，以及位于横浇道17底部的缝隙式内浇口18，注入型模1的型腔。铝硅合金熔液温度太高，则下缸体内会出现结晶粗大等缺陷，力学性能降低，并易形成气孔、针孔等缺陷；铝硅合金熔液温度太低则易导致浇不足、冷隔等缺陷。

然后铝硅合金的熔液经过200s的冷却形成的铸件，在冷却的同时，在冒口砂芯的溢流冒口和浇口杯111处补浇铸，防止铸件产生缩孔等缺陷。

开模步骤：拆去型模1，去除铸件内冒口砂芯3，去除铸件上的浇口和冒口，并对铸件进行打磨和抛丸处理，得到下缸体。

本发明的一种下缸体浇铸方法，即通过铸铁嵌件2底面21的定位孔22以及底模15底面得定位销151之间的配合，将铸铁嵌件2处置固定在底模15顶面，再下芯并合模成为型模1，再将铝硅合金熔液浇铸进入型模1的型腔中。浇铸过程中铸铁嵌件2不会因为铝硅合金熔液冲击而偏向，保证了下缸体的机械性能和安全性能。同时也解决了下缸体型腔孤立、形状复杂部位的成型问题。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。