專利名稱：利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的方法及模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及一種鑄件的制作方法及模具，特別是關(guān)于一種利用擠壓鑄造工藝制 造發(fā)動機缸套類鑄件的方法及模具。
背景技術(shù)：
國外先進汽車制造企業(yè)已開發(fā)成功了一種高硅鋁合金發(fā)動機缸套，以代替鑄鐵 缸套，進而實現(xiàn)無鑄鐵缸套的“全鋁型”發(fā)動機，其顯著地提高了發(fā)動機升功率密度。 目前用于制造高硅鋁合金發(fā)動機缸套的主要是采用噴射沉積工藝，但這種工藝復(fù)雜，成 本較高。直接擠壓鑄造(也稱液態(tài)模鍛)是金屬在高壓下凝固的先進成形工藝，獲得的零 件結(jié)構(gòu)致密、組織均勻細小，可以通過熱處理強化，是制造高硅鋁合金缸套的低成本、 短流程工藝。缸套是一個長徑比較大的套筒類零件，采用常規(guī)的工藝(壓力沿軸向施加 于套筒件的端面)難以獲得致密度高的鑄件。因此，需要結(jié)合擠壓鑄造工藝的特點，采 用新的工藝和模具，真正將擠壓鑄造的優(yōu)勢體現(xiàn)出來，實現(xiàn)大長徑比套筒類零件的直接 擠壓鑄造成形。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類 鑄件的模具。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動 機缸套類鑄件的方法，其特征在于在制作缸套類鑄件的上模和下模的模腔中心，設(shè)置 一具有錐面的芯軸，當(dāng)上、下模完成合模后，芯軸與上、下模和鑄件發(fā)生相對運動，通 過芯軸的錐面對鑄件產(chǎn)生徑向壓力，進而實現(xiàn)缸套類鑄件直接擠壓鑄造成形。當(dāng)上、下模完成合模后，所述芯軸與上、下模和鑄件發(fā)生相對運動時，所述芯 軸不動，液壓機上橫梁帶動上模、下模及鑄件繼續(xù)向下運動。當(dāng)上、下模完成合模后，所述芯軸與上、下模和鑄件發(fā)生相對運動時，所述 上、下模和鑄件不動，芯軸在液壓機頂出缸的活塞桿帶動下向上運動?！N實現(xiàn)上述方法的利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的模具，其特征 在于它包括一連接液壓機工作臺的底板和一連接液壓機上橫梁的上模架，所述底部 上連接一下模架，所述下模架上連接一下模，所述下模中心設(shè)置有與鑄件形狀相應(yīng)的模 腔，所述上模架底部連接一上模，所述上模恰能伸入并封住所述下模模腔上部，在液壓 機頂出缸的活塞桿上固定連接一穿設(shè)在所述上、下模中心的芯軸，所述芯軸上部具有一 段下大、上小的錐面。所述底板上設(shè)置有四根具有限位端的導(dǎo)柱，每一所述導(dǎo)柱上套設(shè)有彈簧，所述 下模架固定在各所述導(dǎo)柱上。所述下模架通過螺栓直接固定連接在所述底板上。所述下模的模腔頂部設(shè)置有一圈徑向凸出的凹緣。
所述液壓機頂出缸的活塞桿與所述芯軸之間設(shè)置有一聯(lián)軸器。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明在進行發(fā)動機缸套 等長徑比較大的套筒類鑄件的擠壓鑄造時，通過上、下模與芯軸之間的相對運動，將沿 套筒件軸向的位移轉(zhuǎn)化為沿套筒壁厚方向的擠壓，從而獲得了高致密度、具有壓力下結(jié) 晶組織的鑄件。2、本發(fā)明由于將下模架設(shè)置在四根導(dǎo)柱上，并在導(dǎo)柱上設(shè)置彈簧，因此 在實現(xiàn)上、下模與芯軸之間的相對運動時，可以通過液壓機上橫梁對上模、下模及鑄件 施加更大的壓力，進而得到致密度更高的鑄件。3、本發(fā)明由于還提供了一種將下模架直 接固定在底板的結(jié)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)更加簡潔，特別適合制作對擠壓力需求較小的鑄件。4、 經(jīng)過本發(fā)明擠壓鑄造獲得的套筒類鑄件可以進一步進行熱處理強化，從而有效地提高鑄 件的力學(xué)性能。5、本發(fā)明與已有技術(shù)中的利用噴射沉積工藝制造高硅鋁合金缸套的方法 相比，工藝簡單，操作方便，成本較低。本發(fā)明可以廣泛用于各種長徑比較大的套筒類 鑄件的擠壓鑄造過程中。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的進行詳細的描述。實施例1如圖1所示，本發(fā)明包括一底板1，底板1上連接有四根導(dǎo)柱2，每根導(dǎo)柱2的底 部設(shè)置有一限位端21，導(dǎo)柱每根導(dǎo)柱2上套設(shè)有一個彈簧3，下模架4的底部固定在四根 導(dǎo)柱2上，下模架4上連接一下模5，下模5中心設(shè)置有一與鑄件6形狀相應(yīng)的凹筒狀模 腔，模腔頂部設(shè)置有一圈徑向凸出的凹緣61，進而使制作的鑄件6上部具有一圈凸環(huán)。 下模架4頂部固定連接有四個定位銷7，定位銷7上穿套有一上模架8，上模9固定在上 模架8的中心，上模9呈與下模5模腔形狀對應(yīng)的圓筒狀，且上模9恰可封入下模5模腔 上部。上模架8與液壓機上橫梁(圖中未示出)固定，底板1與液壓機工作臺(圖中未 示出)固定，在液壓機頂出缸的活塞桿10上通過一聯(lián)軸器11固定連接一芯軸12。芯軸 12上部具有一段下大上小的錐面，芯軸12依次穿過底板1、下模架4、下模5和上模9， 在上模架8中心也設(shè)置有可以容置芯軸12頂部的通孔13。在下模5中還按照常規(guī)液體澆 注模具的方式設(shè)置有加熱裝置14。 上述實施例結(jié)構(gòu)中，下模5模腔頂部徑向凸出的凹緣61是為了加強上模9的剛 度而設(shè)置的，因此，當(dāng)鑄件6壁厚足夠大時，也可以不設(shè)置。本發(fā)明上述實施例中的模具在進行一個澆鑄循環(huán)開始時，上模9與下模5處于分 離狀態(tài)，首先向下模5模腔內(nèi)澆入液態(tài)金屬，然后上模9在液壓機上橫梁帶動下向下運 動，接觸金屬液(鑄件6)，施加并保持壓力，壓力通過鑄件6傳遞給下模5;此時，上模 9帶動下模5及鑄件6 —起向下運動，而芯軸12保持靜止。這樣，上模9、下模5以及 鑄件6與芯軸12發(fā)生了相對運動，芯軸12的錐面對鑄件6產(chǎn)生徑向擠壓；與此同時，與 下模5連接成一體的下模架4在向下運動的過程中，彈簧3被壓縮。當(dāng)鑄件6完全凝固后，首先上模9在液壓機上橫梁帶動下退回，然后芯軸12在液壓機頂出缸活塞桿帶動下 向上運動，將鑄件6從下模5中頂出。在此過程中，下模5跟隨芯軸12的頂出動作向上 運動，在導(dǎo)柱2的限位作用下，上升到初始位置停止，彈簧3回復(fù)到初始狀態(tài)。采用輔 助工具將鑄件6卡住，液壓機頂出缸活塞桿帶動芯軸12回位，鑄件6與芯軸12分離，取 出鑄件6，一個澆鑄循環(huán)結(jié)束。由上述描述可知，上模9的作用是封閉模腔，帶動鑄件6和下模5與芯軸12發(fā) 生相對運動；芯軸12的作用一是在發(fā)生相對運動的過程中對鑄件6實施徑向擠壓，二是 在鑄件6凝固后在頂出缸活塞桿帶動下向上運動使鑄件6脫模；導(dǎo)柱2的作用一方面為下 模架4運動提供導(dǎo)向，另一方面在鑄件6脫模時對下模架4限位。彈簧3的作用是在鑄 件脫模后使下模架4保持在初始位置。實施例2如圖2所示，本 實施例與實施例1的區(qū)別在于，在下模架4底部沒有設(shè)置導(dǎo)柱2 和彈簧3，下模架4是通過螺栓15直接固定在底板1上的。本實施例的模具在進行一個澆鑄循環(huán)開始時，上模9與下模5處于分離狀態(tài)，首 先向模腔內(nèi)澆入液態(tài)金屬，然后上模9在液壓機上橫梁帶動下向下運動，接觸金屬液(鑄 件6)，封閉模腔后保持壓力，此時芯軸12在液壓機頂出缸活塞桿帶動下向上運動，對鑄 件6施加擠壓。這樣，芯軸12與上模9、下模5以及鑄件6同樣會發(fā)生相對運動，芯軸 12的錐面對鑄件6產(chǎn)生徑向擠壓；當(dāng)鑄件6完全凝固后，首先上模9在液壓機上橫梁帶 動下退回，然后芯軸12在液壓機頂出缸活塞桿帶動下向上運動，將鑄件6從下模5中頂 出。采用輔助工具將鑄件6卡住，液壓機頂出缸活塞桿帶動芯軸12回位，鑄件6與芯軸 12分離，取出鑄件6，一個澆鑄循環(huán)結(jié)束。由上述兩實施例可以看出，本發(fā)明利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的 方法是在通常制作缸套類鑄件的上模和下模的模腔中心，設(shè)置一具有錐面的芯軸，當(dāng) 上、下模完成合模后，芯軸與上、下模和鑄件發(fā)生相對運動，通過芯軸的錐面對鑄件產(chǎn) 生徑向擠壓，進而實現(xiàn)缸套類鑄件直接擠壓鑄造成形。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等 都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng) 排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的方法，其特征在于在制作缸套 類鑄件的上模和下模的模腔中心，設(shè)置一具有錐面的芯軸，當(dāng)上、下模完成合模后，芯 軸與上、下模和鑄件發(fā)生相對運動，通過芯軸的錐面對鑄件產(chǎn)生徑向壓力，進而實現(xiàn)缸 套類鑄件直接擠壓鑄造成形。
2.如權(quán)利要求1所述的利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的方法，其特征在 于當(dāng)上、下模完成合模后，所述芯軸與上、下模和鑄件發(fā)生相對運動時，所述芯軸不 動，液壓機上橫梁帶動上模、下模及鑄件繼續(xù)向下運動。
3.如權(quán)利要求1所述的利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的方法，其特征在 于當(dāng)上、下模完成合模后，所述芯軸與上、下模和鑄件發(fā)生相對運動時，所述上、下 模和鑄件不動，芯軸在液壓機頂出缸的活塞桿帶動下向上運動。
4.一種實現(xiàn)如權(quán)利要求1 3任一項所述方法的利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類 鑄件的模具，其特征在于它包括一連接液壓機工作臺的底板和一連接液壓機上橫梁的 上模架，所述底部上連接一下模架，所述下模架上連接一下模，所述下模中心設(shè)置有與 鑄件形狀相應(yīng)的模腔，所述上模架底部連接一上模，所述上模恰能伸入并封住所述下模 模腔上部，在液壓機頂出缸的活塞桿上固定連接一穿設(shè)在所述上、下模中心的芯軸，所 述芯軸上部具有一段下大、上小的錐面。
5.如權(quán)利要求4所述的利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的模具，其特征在 于所述底板上設(shè)置有四根具有限位端的導(dǎo)柱，每一所述導(dǎo)柱上套設(shè)有彈簧，所述下模 架固定在各所述導(dǎo)柱上。
6.如權(quán)利要求4所述的利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的模具，其特征在 于所述下模架通過螺栓直接固定連接在所述底板上。
7.如權(quán)利要求4或5或6所述的利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的模具，其 特征在于所述下模的模腔頂部設(shè)置有一圈徑向凸出的凹緣。
8.如權(quán)利要求4或5或6所述的利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的模具，其 特征在于所述液壓機頂出缸的活塞桿與所述芯軸之間設(shè)置有一聯(lián)軸器。
9.如權(quán)利要求7所述的利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的模具，其特征在 于所述液壓機頂出缸的活塞桿與所述芯軸之間設(shè)置有一聯(lián)軸器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用擠壓鑄造工藝制造發(fā)動機缸套類鑄件的方法及模具，其特征在于在通常制作缸套類鑄件的上模和下模的模腔中心，設(shè)置一具有錐面的芯軸，當(dāng)上、下模完成合模后，芯軸于上、下模和鑄件發(fā)生相對運動，通過芯軸的錐面對鑄件產(chǎn)生徑向壓力，進而實現(xiàn)缸套類鑄件直接擠壓鑄造成形。本發(fā)明與已有技術(shù)中的利用噴射沉積工藝制造高硅鋁合金缸套的方法相比，工藝簡單，操作方便，成本較低。本發(fā)明可以廣泛用于各種長徑比較大的套筒類鑄件的擠壓鑄造過程中。
文檔編號B22D18/02GK102019400SQ201010603440
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者李金璽, 韓志強 申請人:清華大學(xué)