專利名稱：一種復(fù)合雙金屬連桿的鑄造模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種連桿的鑄造模具，具體的說是一種采用復(fù)合雙金屬工藝鑄造連桿的模具裝置。技術(shù)背景連桿是發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零部件之一，由連桿體與連桿蓋經(jīng)螺栓連接而成。連桿工作過程中主要承受燃燒爆發(fā)力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的拉伸、壓縮、彎曲等高頻交變載荷，工作條件惡劣，運動狀態(tài)復(fù)雜，因此，連桿體與連桿蓋的結(jié)合面的配合精度，直接決定了連桿零件是否具有足夠高的強(qiáng)度、剛度與綜合機(jī)械性能。目前，連桿加工工藝主要有機(jī)械鋸切后磨削結(jié)合面的傳統(tǒng)工藝與裂解剖分工藝兩·種。傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝是將整體鍛造或鑄造連桿坯件用鋸、銑、磨等方法加工其結(jié)合面，精加工各部件的定位銷孔和連接螺栓孔后完成合裝。由于連桿毛坯在鋸切及磨削時有材料的損失量，因此連桿坯件設(shè)計時要考慮加工預(yù)留量，而且機(jī)械設(shè)備要求高、工序多、效率低，力口工的連桿零件裝配精度有限，此方法加工的連桿體與連桿蓋的結(jié)合面配合精度有限。裂解剖分工藝是利用連桿自然斷裂面上相互嚙合的三維凹凸結(jié)構(gòu)實現(xiàn)連桿體與連桿蓋的定位與合裝的，無需再機(jī)械加工結(jié)合面，因此對連桿材料的脆斷性能有很高要求，常用的裂解材料的選擇使得裂解技術(shù)的廣泛應(yīng)用大受限制。陳娟娟、唐全波、趙建華在“熱加工技術(shù)”2011年第40卷第3期發(fā)表的論文“鋁合金連桿的雙重擠壓鑄造模具設(shè)計”提出一種雙重擠壓鑄造裝置，采用間接擠壓充型后，立即對連桿頭部尚未凝固的液態(tài)金屬進(jìn)行局部的鍛壓，以提高鑄件組織致密度，減小鑄造缺陷。但是該連桿加工需采用機(jī)械鋸切方式將連桿體與連桿蓋分開，要考慮預(yù)留3mm的切割厚度，因此，材料利用率低，后續(xù)磨削配合面、加工定位孔的工序繁多，要求的機(jī)床設(shè)備、刀具等成本聞昂。為解決目前連桿制造領(lǐng)域存在的問題裂解剖分工藝對材料選擇苛刻，可裂解用材料種類少，而鋁合金、鈦合金、40Cr等材質(zhì)的連桿采用機(jī)械磨削結(jié)合面的工藝工序多、力口工成本高，產(chǎn)品裝配精度與承載能力有限。因此，本實用新型提出采用雙金屬復(fù)合鑄造模具裝置制造連桿坯件，通過選擇適合的材料組合，使連桿裂解區(qū)材料不同于連桿主體區(qū)，使得以冶金方式結(jié)合的復(fù)合鑄件滿足裂解技術(shù)的加工要求，不僅能夠提高連桿產(chǎn)品綜合質(zhì)量，而且工序少、材料利用率高、節(jié)能環(huán)保。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種復(fù)合雙金屬連桿的鑄造模具，通過選擇適當(dāng)?shù)牟牧辖M合，制造出連桿裂解區(qū)材料不同于連桿主體區(qū)材料的復(fù)合雙金屬連桿，以滿足裂解加工技術(shù)的要求。模具采用間接擠壓方式充型，生產(chǎn)的連桿鑄件組織致密，無冷隔、澆不足等缺陷，可進(jìn)行后續(xù)熱處理。一種復(fù)合雙金屬連桿的鑄造模具，包括上模、下模、隔離板、連接銷、傳動機(jī)構(gòu)、分流錐、上模框、下模框、導(dǎo)柱、頂桿、澆口套，下模鑲嵌安裝在下?？騼?nèi)，由下模座板支撐，上模鑲嵌安裝在上?？騼?nèi)，上部由支承板固定，在模具上下合模時由導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)精確合裝，上模的型面與下模的型面組成連桿型腔。在連桿鑄型的大頭部中間位置及下模座板內(nèi)的與之對應(yīng)位置開設(shè)連通連桿型腔的凹槽，并在凹槽內(nèi)設(shè)置可活動的隔離板，所述隔離板上部伸入到連桿型腔內(nèi)，型腔中被隔離板占據(jù)部分連桿型腔后剩余的部分為連桿主體型腔，利用模具底部的第一壓射系統(tǒng)完成連桿主體材料的充型；活動的隔離板下端通過連接銷與傳動機(jī)構(gòu)連接，待連桿主體區(qū)完成充型并當(dāng)大部分材料凝固后，由傳動機(jī)構(gòu)帶動隔離板沿著凹槽向下退出一段距離，并使隔離板的上表面封住下模內(nèi)的凹腔，此時形成一個同連桿主體區(qū)型腔連通的空腔，構(gòu)成連桿裂解區(qū)型腔，由模具側(cè)面的第二壓射裝置完成裂解材料的充型。所述傳動機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動的活塞缸，由螺栓固定在下模座板的底部；所述上模內(nèi)設(shè)置頂桿，以實現(xiàn)鑄件的順利脫模。將所述上模與下模均設(shè)置組合式結(jié)構(gòu)，在隔離板抽離形成連桿裂解區(qū)型腔后，可通過調(diào)整這些組合式結(jié)構(gòu)在上?？蚺c下?？騼?nèi)的位置改變該型腔的大小，或在連桿裂解用材料注滿后對其進(jìn)行擠壓，以達(dá)到控制連桿裂解材料區(qū)厚度的目的。所述的隔離板上部形狀可設(shè)置成平面狀或鋸齒狀，其下部的矩形狀底面直接與下模內(nèi)的凹槽臺階面相接觸，以限制隔離板的運動位置，其上部設(shè)置O. 5 1度的拔模斜度。所·述隔離板通過連接銷與傳動機(jī)構(gòu)連接，在傳動機(jī)構(gòu)的帶動下隔離板可沿著凹槽退出連桿型腔，隔離板的上表面能封住下模內(nèi)開設(shè)的凹槽，形成一個密封的空腔。所述的凹槽的寬度略大于設(shè)置在其中的隔離板的寬度，如果凹槽寬度比隔離板的寬度大過多，熔融狀態(tài)的金屬液就會進(jìn)入凹槽與隔離板之間的間隙，使得模具不能正常工作。反過來，如果這個距離過小，模腔及澆注后的金屬將對隔離板有較大的夾緊力，使得其不能正常運動。經(jīng)過實驗得出隔離板與凹槽之間的間隙距離優(yōu)選為O. 03、. 05mm。模具裝置采用水平分型，分型面設(shè)置在連桿零件的中線偏下位置，由三個獨立的液壓缸運行工作。模具合模時，在導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向和定位作用下，合模系統(tǒng)帶動上模向下移動，使模具閉合，并提供足夠的鎖模力鎖緊模具。再由傳動機(jī)構(gòu)帶動隔離板伸入連桿型腔，并使隔離板的上表面與上模的型腔底面平齊，形成連桿主體區(qū)型腔。鑄造時，由外接設(shè)備通過第一壓射系統(tǒng)將連桿主體用金屬液定量澆入，待其大部分凝固后，傳動機(jī)構(gòu)帶動隔離板向下抽離一段距離，并使隔離板的上表面與下模的型腔底面平齊，此時隔離板的上表面封住下模內(nèi)的凹槽，形成一個密封空腔，然后通過模具側(cè)面的第二壓射系統(tǒng)將連桿裂解用金屬液注入該空腔，待冷卻后形成復(fù)合鑄件。開模時，合模系統(tǒng)帶動上模向上運動，模具從上模和下模分型面分開，連桿鑄件隨上模一起上移，同時將各流道余料從澆口套中拉出，開模行程結(jié)束后，液壓頂桿推動推板，推出機(jī)構(gòu)開始工作，頂桿將鑄件及澆注系統(tǒng)余料從上模中推出。合模時，復(fù)位桿使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，模具準(zhǔn)備下一次澆注。本實用新型是一種復(fù)合雙金屬連桿的鑄造模具，相對于普通的擠壓鑄造模具、鑄鍛聯(lián)合模具是一種創(chuàng)新，可用于鋁合金、鈦合金、40Cr等材質(zhì)的裂解型連桿生產(chǎn)，解決傳統(tǒng)機(jī)械方式加工連桿中存在的工序繁多、機(jī)床設(shè)備投資大、刀具及能源消耗大、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差等諸多缺點。這種模具結(jié)構(gòu)簡單，體積小，不需要壓鑄機(jī)有較大的工作空間，制造成本低，能耗低。
圖I為復(fù)合雙金屬連桿的鑄造模具的結(jié)構(gòu)圖。圖2為該模具的A-A剖面圖。[0019]圖3為該模具的B-B剖面圖。圖4為隔離板結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為隔離板C-C剖面圖。圖中的構(gòu)件包括下模座板I，導(dǎo)柱2，導(dǎo)套3，支承板4，復(fù)位桿5，上模座板6，推板導(dǎo)套7，推板導(dǎo)柱8，液壓頂桿9，推板10，頂桿11，頂桿固定板12，支承柱13，墊塊14，內(nèi)六角螺釘15，上?？?6，下?？?7，內(nèi)六角螺釘18，定位銷19，隔離板20，傳動機(jī)構(gòu)21，連接銷22，下模23，上模24，分流錐25，澆口套26，連桿主體型腔27，第二壓射系統(tǒng)28，連桿裂解區(qū)型腔29，第一壓射系統(tǒng)30。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。 本實用新型的一種復(fù)合雙金屬連桿的鑄造模具，包括上模24、下模23、隔離板20、連接銷22、傳動機(jī)構(gòu)21、上?？?6、下模框17、導(dǎo)柱2、頂桿11、分流錐25、澆口套26，下模23鑲嵌安裝在下模框17內(nèi)，由下模座板I支撐，上模24鑲嵌安裝在上?？?6內(nèi)，上部由支承板4固定。在模具上下合模時由導(dǎo)柱2和導(dǎo)套3導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)精確合裝，上模24的型面與下模23的型面配合時形成連桿型腔。在連桿鑄型大頭部及下模座板I的對應(yīng)位置開設(shè)連通連桿型腔的凹槽，在凹槽內(nèi)設(shè)置可活動的隔離板20，隔離板20下端與傳動機(jī)構(gòu)21的活塞桿通過連接銷22固定連接，在傳動機(jī)構(gòu)21的帶動下隔離板20可沿著凹槽滑動。所述隔離板20上部伸入到連桿型腔內(nèi)，把連桿型腔分成兩個獨立的部分，被隔離板20占據(jù)部分連桿型腔后剩余的連桿型腔空間為連桿主體型腔27，由模具底部的第一壓射裝置30完成連桿主體材料的充型；隔離板20下端通過連接銷22與傳動機(jī)構(gòu)21連接，待連桿主體區(qū)完成充型并當(dāng)大部分材料凝固后，由傳動機(jī)構(gòu)21帶動隔離板20沿著凹槽向下退出一段距離，并使隔離板20的上表面封住下模23內(nèi)的凹腔，此時形成一個與連桿主體型腔接觸的密封空腔，為連桿裂解區(qū)型腔29，由模具側(cè)面的第二壓射系統(tǒng)28完成充型。模具的工作過程模具采用水平分型，分型面設(shè)置在連桿零件的中線偏下位置，該模具由三個獨立的液壓缸運行工作。模具合模時，在導(dǎo)柱2和導(dǎo)套3的導(dǎo)向和定位作用下，合模系統(tǒng)帶動上模24向下移動，使模具閉合，并提供足夠的鎖模力鎖緊模具。再由傳動機(jī)構(gòu)21帶動隔離板20伸入連桿型腔，并使隔離板20的上表面與上模24的型腔底面平齊，鑄造時，由外接設(shè)備通過第一壓射系統(tǒng)30將連桿主體用金屬液定量澆入，待其大部分凝固后，傳動機(jī)構(gòu)帶動隔離板20向下抽離一段距離，并使隔離板的上表面與下模的型腔底面平齊，此時隔離板20的上表面封住下模23內(nèi)的凹槽，形成一個密封空腔，然后通過模具側(cè)面的第二壓射系統(tǒng)28將連桿裂解用金屬液注入該空腔，待冷卻后形成復(fù)合鑄件。開模時，合模系統(tǒng)帶動上模24向上運動，模具從上模和下模分型面分開，由于分型面設(shè)置在連桿零件的中線偏下位置，連桿鑄件隨上模24 —起上移，同時將各流道余料從澆口套中拉出，開模行程結(jié)束后，液壓頂桿9推動推板10，推出機(jī)構(gòu)開始工作，頂桿11將鑄件及澆注系統(tǒng)余料從上模24中推出。合模時，復(fù)位桿5使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，模具準(zhǔn)備下一次澆注。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合雙金屬連桿的鑄造模具，包括上模(24)、下模(23)、隔離板(20)、傳動機(jī)構(gòu)(21)、連接銷(22)、上?？?16)、下?？?17)、下模座板(I)、支承板(4)、導(dǎo)柱(2)和頂桿(11)，其特征在于下模(23)鑲嵌安裝在下模框(17)內(nèi)， 由下模座板(I)支撐，上模(24)鑲嵌安裝在上模框(16)內(nèi)，上部由支承板(4)固定；在模具上下合模時由導(dǎo)柱(2)和導(dǎo)套(3)導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)精確合裝，上模(24)的型面與下模(23)的型面配合時形成連桿型腔；在連桿鑄型的連桿體與連桿蓋的結(jié)合處及下模座板(I)與之對應(yīng)的位置開設(shè)連通連桿型腔的凹槽，并在凹槽內(nèi)設(shè)置活動的隔離板(20)，所述隔離板(20)上部伸入到連桿型腔內(nèi)，把連桿型腔分成兩個獨立的部分，型腔中被隔離板(20)占據(jù)部分連桿型腔后剩余的部分為連桿主體型腔(27);所述傳動機(jī)構(gòu)(21)為液壓驅(qū)動的活塞缸，由螺栓固定在定模座板(I)的底部；所述上模(24)內(nèi)設(shè)置鑄件順利脫模的頂桿(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合雙金屬連桿的鑄造模具，其特征在于，將所述上模(24)與下模(23)均設(shè)置組合式結(jié)構(gòu)，在隔離板(20)抽離形成連桿裂解區(qū)型腔(29)后，通過調(diào)整這些組合式結(jié)構(gòu)在上?？?16)與下?？?17)內(nèi)的位置改變該型腔大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合雙金屬連桿的鑄造模具，其特征在于，所述隔離板(20)上部形狀可設(shè)置成平面狀或鋸齒狀，所述隔離板(20)下部的矩形狀底面直接與下模(23)內(nèi)的凹槽臺階面相接觸，以限制隔離板(20)的運動位置，其上部設(shè)置O. 5^1度的拔模斜度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合雙金屬連桿的鑄造模具，其特征在于，所述凹槽寬度比隔尚板(20)的覽度大O. 03 O. 05rnrn。
專利摘要本實用新型涉及一種復(fù)合雙金屬連桿的鑄造模具，特指一種采用復(fù)合雙金屬工藝制造裂解型連桿毛坯的模具裝置。模具為單腔雙射模具，包括上模、下模，上模的型面與下模的型面組成連桿型腔，在連桿型腔的大頭部中間位置設(shè)置可活動的隔離板使其能夠伸入并占據(jù)部分型腔。該模具屬于雙金屬復(fù)合鑄造工藝裝置，適用于鋁合金、鈦合金、40Cr等材質(zhì)的裂解型連桿毛坯的制造。該模具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，采用模具生產(chǎn)的連桿坯件質(zhì)量優(yōu)異，無欠澆、冷隔、卷氣等，且可進(jìn)行后續(xù)熱處理。
文檔編號B22D17/22GK202701336SQ20122016053
公開日2013年1月30日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者姜銀方, 龍昆, 劉振, 萬鵬 申請人:江蘇大學(xué)