專利名稱：一種含砂型鑲塊金屬模具及其在傾轉(zhuǎn)鑄造中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含砂型鑲塊金屬模具及其在傾轉(zhuǎn)鑄造中
的應(yīng)用。主要適用于鑄造各類具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)、大尺寸的缸蓋、盤類、殼類等汽車零件。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的砂型重力鑄造在生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且質(zhì)量要求較高的汽車零部件缸蓋、盤類、 殼類等產(chǎn)品中，因存在生產(chǎn)效率低，工藝條件難以控制，鑄件質(zhì)量低、力學(xué)性能差等缺點(diǎn)，而 逐漸被淘汰。金屬型重力鑄造工藝能夠生產(chǎn)組織致密，力學(xué)性能好的鑄件，但在生產(chǎn)大型復(fù) 雜鑄件時(shí)澆注方案設(shè)計(jì)存在困難若采用底注式，則金屬液流程過長(zhǎng)，熱量損失嚴(yán)重，易產(chǎn) 生冷隔、澆不足等缺陷；若采用頂注式，則壓頭過高，金屬流速過快而產(chǎn)生飛濺，導(dǎo)致金屬液 氧化嚴(yán)重。金屬壓力鑄造生產(chǎn)效率高，能夠生產(chǎn)少無切削的各種復(fù)雜鋁、鎂等合金零件，因 此被廣泛用于汽車、儀表、航空航天以及家用電器等行業(yè)。然而壓力鑄造依賴于模具和設(shè) 備，成本很高。另外壓力鑄造工藝生產(chǎn)的鑄件往往存在氣孔，致密性不高，鑄件安全性差。擠 壓鑄造能夠生產(chǎn)高致密度的鑄件，但對(duì)于復(fù)雜的外形，尤其是對(duì)型芯多、大批量的生產(chǎn)來說 局限性很大。 目前越來越多的廠家采用金屬型傾轉(zhuǎn)鑄造工藝生產(chǎn)汽車用大尺寸缸蓋、盤類、殼 類產(chǎn)品。傾轉(zhuǎn)鑄造工藝參數(shù)易控制，可通過控制傾轉(zhuǎn)角度、速度來控制金屬液充型速度，后 續(xù)進(jìn)入型腔的合金液溫度相對(duì)較高，也利于鑄件的順序凝固，加強(qiáng)鑄件補(bǔ)縮，從而獲得致密 鑄件。但在生產(chǎn)汽車用缸蓋、盤類、殼類零件中以下兩個(gè)問題很難得到解決其一，汽車用缸 蓋、盤類、殼類零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往存在腔體、凹面凹角部位，采用抽芯機(jī)構(gòu)增加了模具設(shè)計(jì) 的困難，也造成傾轉(zhuǎn)機(jī)負(fù)荷增大，能耗、成本顯著增高，大大制約了生產(chǎn)該類零件的能力；其 二，金屬型傾轉(zhuǎn)鑄造過程模具是封閉的，透氣性差，翻轉(zhuǎn)過程中被金屬液包裹的氣體難以排 出模腔外，產(chǎn)生氣孔缺陷，導(dǎo)致鑄件廢品率高，質(zhì)量水平難以提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，通過設(shè)計(jì)含砂型鑲塊結(jié)構(gòu)的金屬模 具，替代模具抽芯機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)模具排氣功能，為汽車用大尺寸缸蓋、盤類、殼類等零件的生產(chǎn) 提供一種含砂型鑲塊金屬模具及其在傾轉(zhuǎn)鑄造中的應(yīng)用。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下 —種含砂型鑲塊金屬模具，包括金屬模具型腔、澆注系統(tǒng)以及鎖模機(jī)構(gòu)，其特征在 于，該金屬模具還包括砂型鑲塊、金屬模具排氣孔和鑲塊支承座；所述砂型鑲塊成形面與鑄 件毛坯的外表面輪廓一致，砂型鑲塊的模具接觸面與金屬模具向內(nèi)加工而成的鑲塊支承座 輪廓一致；所述金屬模具排氣孔，沿砂型鑲塊與金屬上模的接觸面均勻分布，與砂型鑲塊接 觸且與外界大氣相通，孔徑范圍為5mm 20mm，孔的中心距范圍為15mm 30mm。
所述砂型鑲塊采用樹脂砂或干性砂制得，刷涂料后進(jìn)行烘干處理。
所述的金屬模具排氣孔采用鉆削方法獲得。
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所述的一種含砂型鑲塊金屬模具的應(yīng)用，其特征在于在傾轉(zhuǎn)鑄造中用含砂型鑲 塊替代金屬模具的抽芯機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下突出的優(yōu)點(diǎn) (1)本發(fā)明通過砂型鑲塊取代了金屬模具抽芯機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了模具設(shè)計(jì)，降低了成本 和設(shè)計(jì)困難，縮短了開發(fā)周期；特別是在大尺寸零件傾斜鑄造工藝中，避免了抽芯機(jī)構(gòu)造成 的傾轉(zhuǎn)機(jī)負(fù)載增加，傾轉(zhuǎn)動(dòng)作容易被抽芯油缸干涉等缺點(diǎn)。
(2)采用本發(fā)明模具及其應(yīng)用方法克服了金屬模具排氣困難的問題，鑄件充型過
程中型腔殘余氣體能直接從砂型鑲塊微孔隙和金屬模具排氣孔組成的排氣通道排出，大大
降低了氣孔缺陷，鑄件質(zhì)量和成品率均有較大改善，鑄件能夠滿足熱處理要求。
(3)砂型鑲塊制備過程簡(jiǎn)單方便，可提前制備，不占用鑄造生產(chǎn)時(shí)間，砂型鑲塊便
于安裝和拆卸，對(duì)金屬模具損耗小，模具壽命長(zhǎng)。 (4)鑄件絕大部分位置由金屬型成形，屬于近凈成形，實(shí)現(xiàn)了少、無切削，效率高， 能耗低，所獲得的鑄件組織致密，質(zhì)量穩(wěn)定，成品率高，對(duì)于汽車用大尺寸缸蓋、盤類、殼類 零件的生產(chǎn)，其優(yōu)勢(shì)尤為顯著。


圖1為含砂型鑲塊金屬模具分解示意圖； 圖2為砂型鑲塊安裝在金屬上模的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為金屬上模砂型鑲塊安裝位置放大視圖； 圖4為合模后含砂型鑲塊金屬模具俯視圖； 圖5為圖4的A-A剖視圖； 圖6為開模后連同砂型鑲塊一起取出的鑄件毛坯圖。 圖中1、金屬上模；2、金屬下模；3、砂型鑲塊；4、金屬模具排氣孔；5、鑲塊支承座；
6、鑄件。
具體實(shí)施例方式
通過如下實(shí)施例結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 僅限于此。 本實(shí)施例中鑄件生產(chǎn)所用的含砂型鑲塊金屬模具結(jié)構(gòu)主要包括金屬上模l，金屬 下模2，砂型鑲塊3，金屬模具排氣孔4，鑲塊支承座5。圖1和圖2給出了砂型鑲塊3與金 屬上模1和金屬下模2的位置關(guān)系，由于鑄件毛坯6存在腔體，在腔體位置需要設(shè)置砂型鑲 塊3，并經(jīng)過工藝分析，該位置也是產(chǎn)生氣孔缺陷的位置，因此砂型鑲塊3既作型芯用，也用 于排出型腔殘余氣體；砂型鑲塊3形狀由以下方式確定砂型鑲塊3成形面與鑄件毛坯6 所需成形腔體部分的外表面輪廓一致，砂型鑲塊3的模具接觸面與鑲塊支承座5輪廓一致； 圖3所示的鑲塊支承座5由金屬上模1成形腔體的位置向模具內(nèi)加工而成，加工寬度度為 10mm，用于支承砂型鑲塊3，保證其在金屬模具中的相對(duì)位置。金屬模具排氣孔4沿著砂型 鑲塊3與金屬上模1的接觸面均勻分布，采用鉆削方法加工獲得，其中心距為20mm，其孔徑 為8mm和16mm兩種，當(dāng)金屬上模1的接觸面局部位置曲率較大時(shí)，較大的孔徑容易削弱金 屬模具強(qiáng)度，因此在曲率較大位置選取8mm孔徑，其余位置選取16mm孔徑。根據(jù)上述選取
4孔徑的原則，應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，所述金屬模具排氣孔孔徑可在5mm 20mm范圍內(nèi)選擇，孔的中 心距則可在15mm 30mm范圍內(nèi)選擇。砂型鑲塊3與金屬模具排氣孔4的連接如圖4和圖 5所示金屬模具排氣孔4與砂型鑲塊3直接接觸，并由金屬上模1通向外界大氣，從而型 腔內(nèi)殘余氣體能夠通過砂型鑲塊3的微孔隙、金屬模具排氣孔4而排出金屬模具外，同時(shí)金 屬液接觸到砂型鑲塊3后溫度降低、粘度增大并凝固，不會(huì)滲入砂型鑲塊3的微孔隙，實(shí)現(xiàn) 鑄件毛坯6的成形。 本實(shí)施例含砂型鑲塊金屬模具制作流程如下 (1)根據(jù)鑄件外形輪廓開出金屬模具型腔，加工金屬上模1及金屬下模2 ;
(2)確定砂型鑲塊3形狀并進(jìn)行制備；
(3)加工鑲塊支承座及金屬模具排氣孔。
本實(shí)施例采用含砂型鑲塊的金屬模具的傾轉(zhuǎn)鑄造工藝過程如下
(1)制備砂型鑲塊3，刷通用醇基鑄造涂料并進(jìn)行烘干處理；
(2)金屬上模1及金屬下模2預(yù)熱，噴涂料； (3)按照?qǐng)D2將砂型鑲塊3安裝于金屬上模1的鑲塊支承座5上，合并金屬上模1 及金屬下模2 ; (4)金屬液注入澆包內(nèi)，傾轉(zhuǎn)模具，充填型腔； (5)鑄型冷卻，開模取件，砂型鑲塊3與鑄件6 —并取出，開模后取出的鑄件毛坯圖 如圖6所示； (6)清理鑄件、模具。
權(quán)利要求
一種含砂型鑲塊金屬模具，包括金屬模具型腔、澆注系統(tǒng)以及鎖模機(jī)構(gòu)，其特征在于該金屬模具還包括砂型鑲塊、金屬模具排氣孔和鑲塊支承座；所述砂型鑲塊成形面與鑄件毛坯的外表面輪廓一致，砂型鑲塊的模具接觸面與金屬模具向內(nèi)加工而成的鑲塊支承座輪廓一致；所述金屬模具排氣孔，沿砂型鑲塊與金屬上模的接觸面均勻分布，與砂型鑲塊接觸且與外界大氣相通，孔徑范圍為5mm～20mm，孔的中心距范圍為15mm～30mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含砂型鑲塊金屬模具，其特征在于所述砂型鑲塊采用 樹脂砂或干性砂制得，刷涂料后進(jìn)行烘干處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含砂型鑲塊金屬模具，其特征在于所述的金屬模具排 氣孔采用鉆削方法獲得。
4. 權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的一種含砂型鑲塊金屬模具的應(yīng)用，其特征在于在傾 轉(zhuǎn)鑄造中用含砂型鑲塊替代金屬模具的抽芯機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含砂型鑲塊金屬模具及其在傾轉(zhuǎn)鑄造中的應(yīng)用。所述含砂型鑲塊金屬模具，包括金屬模具型腔、澆注系統(tǒng)、鎖模機(jī)構(gòu)以及砂型鑲塊、金屬模具排氣孔和鑲塊支承座；所述砂型鑲塊成形面與鑄件毛坯的外表面輪廓一致，砂型鑲塊的模具接觸面與金屬模具向內(nèi)加工而成的鑲塊支承座輪廓一致；所述金屬模具排氣孔沿砂型鑲塊與金屬上模的接觸面均勻分布，與砂型鑲塊接觸且與外界大氣相通，孔徑為5mm～20mm，孔的中心距為15mm～30mm。本發(fā)明通過砂型鑲塊取代了金屬模具抽芯機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了模具設(shè)計(jì)，克服了金屬模具排氣困難的問題。采用本發(fā)明鑄件組織致密，成品率高，對(duì)于汽車用缸蓋、盤類、殼類零件的生產(chǎn)，其優(yōu)勢(shì)尤為顯著。
文檔編號(hào)B22C9/06GK101780523SQ20101012163
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者張十中, 李四娣, 羅金祺 申請(qǐng)人:廣東鴻特精密技術(shù)股份有限公司