一种改进型车用箱体模具的砂芯定位结构的制作方法

本实用新型涉及铝合金铸造技术领域，更具体的是涉及一种改进型车用箱体模具的砂芯定位结构。

背景技术：

随着世界各国针对汽车尾气的排放控制越来越严格，现商用车尾气处理箱体铸造升级是必然产物。由于市场车用发动机效率及动力性要求较高，公司在研发铸造车用尾气处理箱体时，着重改善金属液体在型腔内流动性，且不断对充型材料、金属模具以及砂芯进行改进，定制车用铸造专用设备。

经研发，车用尾气处理箱体采用半砂型低压铸造工艺，砂芯是铸造生产中用于制造型芯的材料，由铸造砂、型砂粘结剂等组成；芯砂按所用粘结剂不同分为粘土芯砂、水玻璃芯砂、油芯砂、合脂芯砂、树脂芯砂等。现车用尾气处理箱体采用发气量较低的树脂砂，但箱体模具结构复杂，且三个型腔相对独立、不能相互渗水，产品一次性铸造成型难度大。由于车用尾气处理箱体结构复杂，采用一体式砂芯设计难以达到产品设计精度；若将砂芯设计为分块式，可方便砂芯成型后开裂。

鉴于以上研究，本领域技术人员在分块式砂芯设计中遇到以下技术难点：一方面砂芯需由小水道砂芯、水道砂芯等不同的砂型件与主砂芯相互定位支撑组装而成，而小水道砂芯、水道砂芯以及主砂芯在车用尾气处理箱体模具内竖放置，在合模后，水道砂芯以及小水道砂芯容易移位而产生不同型腔相互渗水的现象；另一方面，箱体铸件重量约为砂芯重量的1/3，砂芯遇铝水覆盖产气量大，各砂芯相互独立，产生的气体若不能及时顺畅排出而浸入铸件内，将导致铸件组织疏松以及不同部位存在不同程度的缩孔，形成铸件气孔、欠铸或轮廓不清晰等缺陷。

技术实现要素：

为了解决现有砂芯组合安装定位难度大而难以保证在充型过程中各砂型件不产生移位现象的问题，本实用新型的目的在于提供一种改进型车用箱体模具的砂芯定位结构，有效保证各砂型件相互支撑稳定、定位可靠而不产生移位；且箱体充型完整，不存在铸件气孔、欠铸或轮廓不清晰等缺陷。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种改进型车用箱体模具的砂芯定位结构，包括主砂芯、水道砂芯、小水道砂芯、十字砂芯以及定位底座和固定在定位底座上的搭子砂芯，所述定位底座的材质为H13模具钢，且定位底座上设有分流孔，所述主砂芯呈中空设置，所述主砂芯通过十字砂芯固定在分流孔上，铝液经十字砂芯与分流孔的配合间隙进入型腔内，所述小水道砂芯的下端与主砂芯定位配合，小水道砂芯的上端与主砂芯定位配合，所述水道砂芯的下端插入定位底座上进行固定，且水道砂芯的上端设有与主砂芯配合的定位芯头。

本实用新型基础方案的工作原理为：应用上述砂芯定位机构铸造车用尾气处理箱体，铝液经十字砂芯与分流孔的配合间隙由下往上注入至型腔内，定位底座采用H13模具钢制成，结构强度高，可稳定支撑其他砂型件，且定位底座优化为金属型H13模具钢，相对传统砂型底座不容易受铝水长时间高温冲刷导致底座砂易脱落的情况。

利用水道砂芯下端的镶崁入定位底座再涂砂芯粘结剂，用以支撑水道砂芯下端与定位底座进行定位，而利用水道砂芯上端的定位芯头插入主砂芯内，用以支撑水道砂芯上端与主砂芯进行定位；且利用小水道砂芯下端的弯折部镶崁入主砂芯再涂砂芯粘结剂，用以支撑小水道砂芯下端与主砂芯进行定位，而利用小水道砂芯直接与主砂芯配合，用以支撑小水道砂芯上端与主砂芯进行定位，精确控制小水道砂芯、水道砂芯与主砂芯之间的间距，保证各砂型件相互支撑稳定、定位可靠，避免小水道砂芯、水道砂芯与主砂芯发生错位，导致水道砂芯形成的水道与主砂芯、小水道砂芯形成的水道之间存在相互渗水的现象，保证成型铸件的设计精度，提高成型铸件正品率。

而分块式的砂芯件相定位配合，可有效将小水道砂芯、水道砂芯与主砂芯连通，将小水道砂芯和水道砂芯产生的气体引入主砂芯内，并通过通过中空设置的主砂芯排出模具型腔，排气效果好，箱体充型完整，不存在铸件气孔、欠铸或轮廓不清晰等缺陷。

优选方案，所述十字砂芯搭接在分流孔上端，在十字砂芯的上端设有圆形凸台，主砂芯的底部设有与圆形凸台配合的凹槽，十字砂芯通过圆形凸台插入主砂芯的凹槽内与其进行定位。十字砂芯的精确设计可有效控制铝液经十字砂芯与分流孔的配合间隙，保证铝液均匀进入各个路径的型腔内。

优选方案，所述小水道砂芯的上端设有锥盲孔，且小水道砂芯通过与锥盲孔配合的插销与模具外壳定位连接。在合模后插入插销，可有效将小水道砂芯与模具壳体进行定位。

优选方案，所述小水道砂芯在正对于锥盲孔的一侧设有芯头凸台，所述芯头凸台沿其轴向垂直插入主砂芯内，用以连通小水道砂芯与主砂芯。可有效防止锥盲孔偏离预期位置而导致插销无法正常导入锥盲孔内，进而避免小水道砂芯发生断裂的现象；与此同时，小水道砂芯的上端通过芯头凸台与主砂芯连接，连通小水道砂芯与主砂芯，将小水道砂芯产生的气体引入主砂芯内，排气效果好。

优选方案，所述小水道砂芯的上端沿其长度方向外扩成圆弧结构，且圆弧结构的圆心线沿锥盲孔中心穿过，并与芯头凸台的轴向线在同一条直线上。可有效提高小水道砂芯上端与主砂芯和模具壳体连接的可靠性，避免芯头凸台插入主砂芯内与主砂芯相抵或者利用插销插入锥盲孔内与小水道砂芯相抵时，小水道砂芯出现形变或折损的现象，增加小水道砂芯定位效果同时保证其结构刚性强度。

优选方案，所述芯头凸台的横截面呈圆形状，且芯头凸台横截面的直径沿其插入主砂芯一侧逐步递减。为便于小水道砂芯芯头凸台下芯操作，不仅便于下芯定位精度高，且不存在棱角棱边的结构，不易磕碰掉砂，实用性好。

优选方案，所述定位芯头呈凸台结构，且水道砂芯通过定位芯头插入主砂芯进行定位，并与所述主砂芯的配合面上设有至少两个排气沉孔。

优选方案，所述排气沉孔为两个，且两个所述排气沉孔沿凸台结构的底面中心呈镜像对称设置。排气沉孔的设置可将水道砂芯内的气体沿气体蔓延方向引入至主砂芯内，优化水道砂芯排气效果，结构设计简单巧妙。

优选方案，在所述水道砂芯的上端至少设有两个沿模具型腔上方垂直延伸的排气芯头，每个所述排气芯头与型腔内待成型的箱体法兰盘预留攻丝工艺孔的位置相对应。排气芯头将型腔内气体迅速将气体引出模具型腔，即使水道砂芯仍然在产生气体，也不会导致模具型腔内存在大量窝气而影响铸件成型质量的问题，可使得成型箱体顶部的法兰盘结构紧凑，后期攻丝螺纹丝牙饱满，有效提高成型铸件的正品率。

优选方案，两个所述排气芯头为圆柱状，且两个排气芯头的尺寸与箱体法兰盘的螺纹孔的尺寸相适配。从而在箱体法兰盘预留攻丝工艺孔的位置直接形成与箱体法兰盘的螺纹孔尺寸相适配的通孔，可有效减少箱体法兰盘后期钻孔工序，便于攻丝，提高箱体加工质量的同时可有效提高箱体加工效率。

如上所述，本实用新型相对现有技术的有益效果如下：

1.本实用新型将分块式的各砂型件安装在金属型定位底座上，定位底座结构强度高，可稳定支撑其他砂型件，且定位底座优化为金属座，相对传统砂型底座不容易受铝水长时间高温冲刷导致底座砂易脱落的情况。

2.本实用新型小水道砂芯上端通过芯头凸台与主砂芯配合定位，一方面用以支撑小水道砂芯上端与主砂芯进行定位，精确控制小水道砂芯芯身与主砂芯之间的间距，保证成型铸件的设计精度，提高成型铸件正品率；另一方面芯头凸台连用以通小水道砂芯与主砂芯，将小水道砂芯产生的气体引入主砂芯内进行排放，排气效果好，可有效气体窝在模具型腔内而影响铸件成型质量的问题。

3.本实用新型水道砂芯上端设计的定位芯头，可有效支撑水道砂芯上端与主砂芯定位，精确控制水道砂芯芯身与主砂芯之间的间距，避免水道砂芯发生错位而导致水道砂芯形成的水道与主砂芯、小水道砂芯形成的水道之间存在相互渗水的现象，保证成型铸件的设计精度，提高成型铸件正品率；且定位芯头排气沉孔的设计可优化水道砂芯排气效果。

4.本实用新型水道砂芯上端设有排气芯头，排气芯头将混合气体沿气体向上蔓延的方向迅速将气体引出模具型腔，即使水道砂芯仍然在产生气体，也不会导致模具型腔内存在大量窝气而影响铸件成型质量的问题，结合上述排气结构可使得箱体充型完整，不存在铸件气孔、欠铸或轮廓不清晰等缺陷。

5.本实用新型十字砂芯与定位底座和主砂芯的配合定位，可有效控制铝液经十字砂芯与分流孔的各个配合间隙同时且均匀进入各个路径的型腔内，避免传统两个分流孔的设计，铝液沿不同路径进入模具型腔内而容易在型腔内形成紊流的问题，优化系统排气效果。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种改进型车用箱体模具的砂芯定位结构的示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种改进型车用箱体模具的砂芯定位结构的爆炸示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种改进型车用箱体模具的砂芯定位结构中定位底座的俯视图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种改进型车用箱体模具的砂芯定位结构中十字砂芯的示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种改进型车用箱体模具的砂芯定位结构中小水道砂芯的示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的一种改进型车用箱体模具的砂芯定位结构中水道砂芯的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：1-主砂芯、2-水道砂芯、3-小水道砂芯、4-十字砂芯、5-搭子砂芯、6-定位底座、7-分流孔、8-定位芯头、9-圆形凸台、10-排气凸起、11-锥盲孔、12-芯头凸台、13-排气沉孔、14-排气芯头。

实施例1

请参考图1和图2所示，本实施例提供一种改进型车用箱体模具的砂芯定位结构，包括主砂芯1、水道砂芯2、小水道砂芯3、十字砂芯4以及定位底座6和固定在定位底座6上的搭子砂芯5，具体地，请结合图3和图4所示，定位底座6上设有分流孔7，主砂芯1通过十字砂芯4固定在分流孔7上，铝液经十字砂芯4与分流孔7的四个配合间隙进入型腔内，十字砂芯4搭接在分流孔7上端，在十字砂芯4的上端设有圆形凸台9，主砂芯1的底部设有与圆形凸台9配合的凹槽，十字砂芯4通过圆形凸台9插入主砂芯1的凹槽内与其进行定位；十字砂芯4的精确设计可有效控制铝液经十字砂芯4与分流孔7的配合间隙，保证铝液均匀进入各个路径的型腔内。

小水道砂芯3的下端与主砂芯1定位配合，小水道砂芯3的上端与模具外壳定位配合，水道砂芯2的下端插入定位底座6上进行固定，且水道砂芯2的上端设有与主砂芯1配合的定位芯头8。具体地，请结合图1和图5所示，小水道砂芯3包括小水道砂芯芯身以及沿小水道砂芯芯身下端设置的弯折端，小水道砂芯芯身为直线形块状结构，小水道砂芯芯身与弯折端设有90°圆弧形转角结构，用以安装在主砂芯1下端，用以支撑小水道砂芯3下端与主砂芯1进行定位；且保证定位过程中不容易磕碰摩擦擦产生掉砂的现象。

在小水道砂芯芯身远离所述弯折端的上端设有锥盲孔11，用以合模后通过插销插入锥盲孔11内，便于支撑小水道砂芯3上端与金属模具进行定位；且在锥盲孔11的底部设有金属型限位块，避免插销插入锥盲孔11内与锥盲孔11底部产生摩擦掉砂的现象，进行产生定位松动影响产品质量。

小水道砂芯芯身在正对于锥盲孔11的一侧设有芯头凸台12，芯头凸台12沿其轴向垂直插入主砂芯1内，用以支撑小水道砂芯3上端与主砂芯1进行定位，且用以连通小水道砂芯芯身与主砂芯1气道。具体地，为便于小水道砂芯3芯头凸台12下芯操作，将芯头凸台12的横截面呈圆形状，且芯头凸台12横截面的直径沿其插入主砂芯1一侧逐步递减，不仅便于下芯定位精度高，且不存在棱角棱边的结构，不易磕碰掉砂，实用性好。

小水道砂芯芯身与芯头凸台12连接的上端沿小水道砂芯芯身的长度方向外扩成圆弧结构，且圆弧结构的圆心线沿锥盲孔11中心穿过，并与芯头凸台12的轴向线在同一条直线上，可有效提高小水道砂芯芯身与芯头凸台12连接的一端的受力强度，避免芯头凸台12插入主砂芯1内与主砂芯1相抵或者利用插销插入锥盲孔11内与小水道砂芯芯身相抵时出现砂芯形变或折损的现象，增加小水道砂芯3定位效果同时保证其结构刚性强度。

水道砂芯2包括水道砂芯2芯身以及设于水道砂芯2芯身上端的定位芯头8，水道砂芯2芯身的下端通过插入定位底座6进行定位，水道砂芯2芯身上端通过定位芯头8插入主砂芯1内进行定位，水道砂芯2芯身插入主砂芯1一端的定位芯头8沿水道砂芯2芯身呈垂直弯折，且垂直弯折的定位芯头8为底面呈长方形的凸台结构。水道砂芯2芯身与主砂芯1配合连接的上端设有两个排气芯头14，两个排气芯头14与型腔内待成型的箱体法兰盘预留攻丝工艺孔的位置相对应，且两个排气芯头14可向上穿过型腔并与金属模具的排气通道相连通。

两个排气芯头14为圆柱状，且两个排气芯头14的尺寸与箱体法兰盘的螺纹孔的尺寸相适配。箱体法兰盘成型过程中，设计的排气芯头14可直接在箱体法兰盘预留攻丝工艺孔的位置形成与箱体法兰盘的螺纹孔尺寸相适配的通孔，减少了箱体法兰盘后期钻孔工序，提高箱体加工质量的同时可提高箱体加工效率。

本实用新型的具体实施方式为：将上述砂芯定位结构应用于车用尾气处理箱体模具，将主砂芯1以及主砂芯1下端的定位底座6定位好后，利用水道砂芯2芯身下端镶崁入定位底座6再涂砂芯粘结剂，用以支撑水道砂芯2下端与定位底座6进行定位，定位后水道砂芯2水道砂芯2芯身下端距离主砂芯1为5m；而利用水道砂芯2上端的凸台结构的定位芯头8插入主砂芯1内，用以支撑水道砂芯2上端与主砂芯1进行定位,定位后水道砂芯2水道砂芯2芯身上端距离主砂芯1为5m，可精确控制水道砂芯2水道砂芯2芯身与主砂芯1之间的间距。

进而，利用小水道砂芯3弯折端镶崁入主砂芯1再涂砂芯粘结剂，用以支撑小水道砂芯3下端与主砂芯1进行定位，定位后小水道砂芯3小水道砂芯芯身下端距离主砂芯1为5m；利用小水道砂芯3上端的芯头凸台12插入主砂芯1内，用以支撑小水道砂芯3上端与主砂芯1进行定位,芯头凸台12高度为19mm，插入主砂芯1内的距离为14mm，定位后小水道砂芯3小水道砂芯芯身上端距离主砂芯1为5m，两定位位置距离为340mm左右，直线形块状的小水道砂芯芯身沿竖直平面的主砂芯1距离相同，可精确控制小水道砂芯3小水道砂芯芯身与主砂芯1之间的间距，保证成型铸件的设计精度；保证各砂型件相互支撑稳定、定位可靠，避免小水道砂芯3、水道砂芯2与主砂芯1发生错位，导致水道砂芯2形成的水道与主砂芯1、小水道砂芯3形成的水道之间存在相互渗水的现象，保证成型铸件的设计精度，提高成型铸件正品率。

经金属模具合模后，铝液经十字砂芯4与分流孔7的配合间隙由下往上注入至型腔内，定位底座6采用金属制成，优选为H13模具钢，结构强度高，可稳定支撑其他砂型件，且定位底座6优化为H13模具钢，相对传统砂型底座不容易受铝水长时间高温冲刷导致底座砂易脱落的情况；而采用分块式的砂芯件相定位配合，可有效将小水道砂芯3、水道砂芯2与主砂芯1连通，将小水道砂芯3和水道砂芯2产生的气体引入主砂芯1内，并通过通过中空设置的主砂芯1排出模具型腔，排气效果好，箱体充型完整，不存在铸件气孔、欠铸或轮廓不清晰等缺陷。

实施例2

请结合图1和5所示，本实施例在实施例1的基础上做了进一步改进，具体地，在小水道砂芯芯身上设有至少两个沿模具型腔内垂直延伸的排气凸起10，可将小水道砂芯3所发的气体部分引入模具型腔内，在模具型腔未被铝水完全覆盖时，将气体排出模具型腔，进一步完善排气效果。

本实施例以两个排气凸起10为例，两个排气凸起10沿小水道砂芯芯身长度方向等距离间隔设置；且两个排气凸起10的圆心线与小水道砂芯芯身的中心线相互垂直。由于小水道砂芯3在车用尾气处理箱体模具内竖直放置，沿小水道砂芯芯身长度方向上等距离间隔设置的排气凸起10可在铝水液面覆盖到小水道砂芯芯身高度的1/3以及2/3位置时，沿气体蔓延方向起到更好的排气，该结构设计简单巧妙，实用性好。

实施例3

请结合图1和图6所示，本实施例在实施例2的基础上做了进一步改进，具体地，水道定位芯头8与主砂芯1的配合面上设有至少两个排气沉孔13；本实施例以提供两个排气沉孔13为例，且两个排气沉孔13沿凸台结构的底面中心呈镜像对称设置，由于水道砂芯2在车用尾气处理箱体模具内竖放置，并排镜像对称设置的排气沉孔13可沿气体蔓延方向将气体引入主砂芯1内，起到较好的排气效果，结构设计简单巧妙。

两个排气沉孔13均为直径是11mm-13mm的圆形沉孔，本实施例以提供两个圆形排气沉孔13的直径为12mm，可有效增加水道砂芯2的排气面积。本实施例不仅可通过两个排气芯头14将混合气体引入至型腔外侧，且可通过两个沉孔内凹面的气道将水道砂芯2气体引入主砂芯1内，通过中空设置的主砂芯1迅速排出模具型腔，在避免摩擦掉砂的情况下将排气沉孔13设计成圆形沉孔，其排气面积相对较大；使得水道砂芯2顶部的型腔内成型的箱体法兰盘结构紧凑，后期攻丝螺纹丝牙更加饱满。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。