一種輕量化活塞用模具及其製造工藝的製作方法
2024-02-12 05:28:15 1
專利名稱：一種輕量化活塞用模具及其製造工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機活塞，具體為一種輕量化活塞用鑄造模具。
背景技術：
活塞在新材料、新工藝、新技術應用的同時，開始向輕量化結構設計發展。同時隨著其配偶件(如汽缸、缸蓋、活塞壞、活塞銷等)新技術的應用，活塞也要做適應性的提升。目前，活塞在新結構設計方面的應用之一為活塞裙部窗口處承載力及輕量化設計，窗口處即要有足夠的強度、成壓面積、彈性，還要在此處進行輕量化設計。輕量化活塞的結構形狀更為復 雜，給活塞鑄造用模具的設計、加工等方面帶來了較大困難。以前普通輕量化活塞金屬型模具採用獨模方式生產，活塞內腔拔模為正錐度，內腔頂部尺寸小，活塞底部內腔尺寸大，利於內模的脫模。但最近活塞油環槽區域減重的新型活塞，內腔及銷孔窗口處有臺階，不能用獨模直接生產。現有資料記載活塞油環槽區域減重模具將外模鑲塊加工成斜滑塊結構，通過銷芯水平開模，迫使外模鑲塊作垂直方向運動，當外模鑲塊與活塞毛坯完全脫離後，再和外模一起水平開模，合模動作與此相反。這種方法雖然解決了傳統模具無法實現的銷芯、夕卜模與外模鑲塊問的獨立開合模問題，但該活塞模具對模具的配合間隙、模具的製造精度、模具材料、模具潤滑等提出了比傳統模具更高的要求，否則在實際生產中容易因模具開合不到位造成鑄造廢品，甚至損壞模具，模具製造成本高。
發明內容
本發明的目的是提高活塞鑄造用模具的質量及生產效率，縮短設計及製造周期，降低生產成本，最大限度地提高模具製造精度及使用壽命。本發明的目的是以如下方式實現的一種輕量化活塞用模具，包括外模、內模，內模包括兩個內模大側瓣及中間夾持的一內模中芯，在內模大側瓣的頂部對稱設有「L」形縮臺，縮臺上配合設有活塊，活塊上有芯軸銷孔及定位銷孔，所述芯軸銷孔與穿過外模的銷孔芯軸相配合，所述定位銷孔與內模大側瓣上相應位置凸出的定位銷相配合，活塊下平面的一部分和側面與所述縮臺密配合，活塊下平面的其餘部分與定位圈密配合，活塊的外側圓面與外模內徑密配合。一種輕量化活塞用模具的製造方法，加工步驟包括先按照一般活塞鑄造用模具加工內模，內模外形整體加工完成後再線切割出所述的縮臺，切出的部分用作活塊；在活塊上設置芯軸銷孔及定位銷孔，所述芯軸銷孔與穿過外模的銷孔芯軸相配合，所述定位銷孔與內模大側瓣上相應位置凸出的定位銷相配合，內模運行到位後，以定位銷及銷孔芯軸定位活塊。所述的加工步驟為下料一鍛打一去應力退火處理一粗加工外形一半精加工一精加工內模形狀一線切割一精加工線切割分割的活塊一合模一鉗修。內模形狀整體加工完成後再線切割分割，主要目的是保證內模基準面與切割面的配合精度；在外模非活塞鑄造面處增加定位銷；內模運行到位後，以定位銷定位，把線切割分割的活塊安裝在外模配合處；外模運行到位頂模落下與內模形成活塞形狀，進行澆注成型；打開外模取下毛坯，活塊隨毛坯一體，然後取下活塊，完成活塞的鑄造加工。
所述的一種輕量化活塞用模具內模的加工工藝流程為下料一鍛打一去應力退火處理一粗加工外形一半精加工一精加工內模形狀一線切割一精加工線切割分割的活塊一合模一鉗修。所述的一種輕量化活塞用模具內模的工藝條件為精加工切割面基準，與端面垂直度小於O. Olmm ;對活塞模具形狀採用SolidWorks三維實體軟體進行設計和G代碼輸出進行內腔形狀的精加工。模 具採用加工中心加工，確保模具尺寸的一致性和精確性。所述的一種輕量化活塞用模具內模加工為精密加工活塞的模具設計與製造有區別於普通活塞模具，採取了整體數控加工，然後切割分瓣組裝等方式，特別是引用了活塊技術，模具的設計與加工技術具有創新性。所述的一種輕量化活塞用模具與普通輕量化活塞模具的區別所述方法模具的加工沒有較大改變，只需設計一活塊就能解決模具開模問題。無需對模具、鑄造設備進行改動，就能實現活塞油環槽區域減重，進而實現活塞輕量化，該發明模具設計簡便，方便加工。所述的一種輕量化活塞用模具其特點為澆鑄機澆注時活塞頂部向上，內模向上。內模由下向上運動，與外模、頂面組成活塞鑄件形狀。澆注鋁液凝固後，內模下抽，外模向兩邊開，頂模上抽，活塞鑄件出模。通過模具內外模順序通水冷卻方式實現活塞合金在型腔內的順序凝固，保證活塞各部分組織均勻、緻密，宏觀組織98%以上(合格)，產品外觀質量好，效率高，工藝出品率高。本發明的有益效果輕量化活塞結構複雜，該發明技術既能滿足產品的結構特點，又能保證產品的質量。模具採用加工中心加工，確保模具尺寸的一致性和精確性。該輕量化活塞模具加工工藝主要優點工藝加工簡單，易於生產，降低生產成本，縮短生產周期，提聞廣品的開發速度。
圖I為本發明輕量化活塞用模具裝配 圖2為本發明輕量化活塞用模具活塊主視結構示意 圖3為圖2中的A-A剖視 圖4為本發明活塞模具內模與活塊配合示意圖。I.頂模，2.外模，3.銷孔芯軸，4.活塊，5.定位銷，6.定位圈，7.模板，8.內模大側瓣，9.內模中芯，9.內模中芯，8.內模大側瓣，4.活塊，10.縮臺，11.定位銷孔。
具體實施例方式 參照附圖，一種輕量化活塞用模具，包括外模2、內模，內模包括兩個內模大側瓣8及中間夾持的一內模中芯9，其特徵在於在內模大側瓣8的頂部對稱設有「L」形縮臺10，縮臺10上配合設有活塊4，活塊4上有芯軸銷孔11及定位銷孔12，所述芯軸銷孔11與穿過外模的銷孔芯軸3相配合，所述定位銷孔12與內模大側瓣8上相應位置凸出的定位銷5相配合，活塊4下平面的一部分和側面與所述縮臺10密配合，活塊4下平面的其餘部分與定位圈6密配合，活塊4的外側圓面與外模2內徑密配合。上述輕量化活塞用模具的製造方法，加工步驟包括先按照一般活塞鑄造用模具加工內模，內模外形整體加工完成後再線切割出所述的縮臺10，切出的部分用作活塊4 ;在活塊4上設置芯軸銷孔11及定位銷孔12，所述芯軸銷孔11與穿過外模的銷孔芯軸3相配合，所述定位銷孔12與內模大側瓣8上相應位置凸出的定位銷5相配合，內模運行到位後，以定位銷5及銷孔芯軸3定位活塊4。所述的加工步驟為下料一鍛打一去應力退火處理一粗加工外形一半精加工一精加工內模形狀一線切割一精加工線切割分割的活塊一合模一鉗修。本發明的重點在於內模加工。先按內模圖紙對內模整體進行粗加工，再進行精加工。對內模用線切割進行分割，按圖紙尺寸割出定位平面，定位平面粗糙度控制在Ra3.2ym以下。把模具誤差產生的重點應定位在對基準尺寸的控制上，主要表現為內模與活塊4配合面的配合間隙，因此線切割工序的尺寸控制尤為重要。活塞模具形狀採用SolidWorks三維實體軟體進行設計完成後輸出G代碼用加工中心進行活塞形狀的精加工。參照圖2本發明輕量化活塞用模具的活塊結構示意圖，內模採用整體加工，再用線切割分割活塊，既節約原材料又縮短生產時間。
參照圖1，本發明輕量化活塞用模具裝配結構示意圖，澆注時活塞頂部向上，內模中芯9與內模大側瓣8向上運動到位，外模2處於打開狀態，以銷孔芯軸3及定位銷5為基準，把活塊4定位。活塊4裝配完成後，外模2與銷孔芯軸3 —起向內運動到閉合位置，活塊4下平面的一部分和側面與內模大側瓣8密切配合，活塊4下平面的其餘部分與定位圈6密切配合，活塊4外圓與外模2內徑配合，頂模I向下運行到位，組成活塞鑄件形狀，進行澆注成型。通過模具內外模順序通水冷卻方式實現活塞合金在型腔內的順序凝固，保證活塞各部分組織均勻、緻密。澆注鋁液凝固後，內模中芯9與內模大側瓣8下抽，頂模I上抽，外模2向兩邊開，活塞鑄件出模，取下活塊4，完成活塞的鑄造加工。
權利要求
1.一種輕量化活塞用模具，包括外模(2)、內模，內模包括兩個內模大側瓣(8)及中間夾持的一內模中芯(9)，其特徵在於在內模大側瓣(8)的頂部對稱設有「L」形縮臺(10)，縮臺(10)上配合設有活塊(4)，活塊(4)上有芯軸銷孔(11)及定位銷孔(12)，所述芯軸銷孔(11)與穿過外模的銷孔芯軸(3)相配合，所述定位銷孔(12)與內模大側瓣(8)上相應位置凸出的定位銷(5)相配合，活塊(4)下平面的一部分和側面與所述縮臺(10)密配合，活塊(4)下平面的其餘部分與定位圈(6)密配合，活塊(4)的外側圓面與外模(2)內徑密配合。
2.一種輕量化活塞用模具的製造方法，其特徵在於加工步驟包括先按照一般活塞鑄造用模具加工內模，內模外形整體加工完成後再線切割出所述的縮臺(10)，切出的部分用作活塊(4);在活塊(4)上設置芯軸銷孔(11)及定位銷孔(12)，所述芯軸銷孔(11)與穿過外模的銷孔芯軸(3)相配合，所述定位銷孔(12)與內模大側瓣(8)上相應位置凸出的定位銷(5)相配合，內模運行到位後，以定位銷(5)及銷孔芯軸(3)定位活塊(4)。
3.如權利要求2所述的一種輕量化活塞用模具的製造方法，其特徵在於所述的加工步驟為下料一鍛打一去應力退火處理一粗加工外形一半精加工一精加工內模形狀一線切割一精加工線切割分割的活塊一合模一鉗修。
全文摘要
本發明涉及一種輕量化活塞用鑄造模具，包括外模、內模，內模包括兩個內模大側瓣及中間夾持的一內模中芯，在內模大側瓣的頂部對稱設有「L」形縮臺，縮臺上配合設有活塊，活塊上有芯軸銷孔及定位銷孔，所述芯軸銷孔與穿過外模的銷孔芯軸相配合，所述定位銷孔與內模大側瓣上相應位置凸出的定位銷相配合，活塊下平面的一部分和側面與所述縮臺密配合，活塊下平面的其餘部分與定位圈密配合，活塊的外側圓面與外模內徑密配合；上述模具的加工工藝流程為下料—鍛打—去應力退火處理—粗加工外形—半精加工—精加工內模形狀—線切割—精加工線切割分割的活塊—合模—鉗修。本發明的模具加工較普通模具沒有較大改變的情況下，通過設置一活塊就能實現活塞油環槽區域減重，進而達到活塞輕量化，該發明模具設計簡便，方便加工。
文檔編號B22C9/22GK102672110SQ201210191730
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月12日 優先權日2012年6月12日
發明者孔濤, 孔祥凱, 顏君衡, 顏魯濱, 魏運財, 齊鵬 申請人:曲阜金皇活塞股份有限公司