专利名称：铝合金连杆液态模锻金属模具型腔结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于金属模具铸造技术，具体涉及一种铸造铝合金连杆用的金属模具型腔设计，用于生产铝合金连杆铸件。
背景技术：
现有对铝合金连杆的铸造都是采用压力铸造、低压铸造和普通重力铸造工艺来实现，它们虽具有一定的优点，但获得的产品都存在一定的问题。
采用普通重力铸造工艺，模具虽简单，但金属流道长，浇冒口料头多，产品轮廓度不清晰，若对连杆铸件要求较高，便不能成型类似的复杂零件。同时，浇注凝固速度较慢，晶粒大，低熔点的富锌相结晶也较大，致使含锌相凝聚、耐磨性稍差，在热处理时容易产生晶界过烧，但从连杆铸件外观上难以发现断裂隐患。
采用低压铸造工艺，同样存在类似重力铸造的缺陷，虽模具简单，但金属流道长，浇冒口料头多，效率低、连杆铸件的轮廓精度不高，气孔较多，晶粒粗糙，内部组织致密度不够，合格率较低。
采用压力铸造工艺，模具的结构复杂，加工较难，模具成本高，必须采用专用的压力铸造设备与模具配套工作，整个投资和经营风险大。用压力铸造的模具生产铝合金连杆，由于充型速度快，只是自然冷却，没有补缩的工步，金属熔液中的氢气不易析出，造成连杆铸件的气孔较多，铸造的合格率很低。同时，不能对连杆铸件进行固熔强化处理，以消除组织内应力，细化晶粒，达到较高的强度要求。
而随着铸造技术的发展，出现了一种新的铸造工艺——液态模锻，亦称为挤压铸造，它是一种基于压力铸造、低压铸造和普通重力铸造工艺发展而来的铸造工艺，是在普通液压机上而非压铸机或者其他专用铸造设备上，把熔化的液态铝合金直接浇入金属模型内，然后在一定时间和压力的作用下成型，以获得零件毛坯。目前液态模锻因其具有的强大技术和经济优势受到机械制造行业的重视，各个国家均在加速该工艺的开发和应用。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有铝合金连杆铸造中存在的不足，提出一种铝合金连杆液态模锻金属模具型腔结构，以简化浇料系统，得到准确的尺寸廓形，减少内部气孔20％，细化组织晶粒、增加致密度、提高连杆强度、耐磨性以及铸造合格率。
本实用新型的技术方案如下一种铝合金连杆液态模锻金属模具型腔结构，由定模型腔板和动模型腔板合围而成，定模型腔板和动模型腔板的中心为压室，围绕压室开设多个整体式连杆型腔、连杆盖型腔和/或连杆体型腔，它们分别与压室通过相应的金属熔液流道相连，连杆型腔、连杆盖型腔和/或连杆体型腔的尾部有集渣包。其特征在于整体式连杆型腔、连杆盖型腔和/或连杆体型腔围绕压室周向分布； 压室与每个整体式连杆型腔、连杆体型腔和/或连杆盖型腔之间连接的金属熔液流道的长度均小于300mm。
对于压室的大小，本实用新型的特点是设计与产品分型面平行的压室任一横截面面积大于3cm2，且小于700cm2。
对于金属熔液进料口的位置，本实用新型也有特殊的设计，即对于连杆体、连杆盖分离式连杆型腔，金属熔液进料口位于连杆体与连杆盖的结合面上；或位于曲轴孔端和活塞销孔端之间的径向一侧；对于整体式连杆型腔，金属熔液进料口位于曲轴孔端和活塞销孔端之间的径向一侧。
采用上述设计，本实用新型可以获得如下效果1设计型腔围绕压室周向分布，可以降低金属熔液流动阻力，减少在金属流道中的通过时间，保持浇注温度和金属熔液的流动性，以便充填型腔。
2.设计压室的周边连接每个整体式连杆型腔、连杆体型腔或连杆盖型腔之间的金属熔液的流道长度均小于300mm，能够确保金属熔液在最短时间内到达连杆型腔，最大限度地降低流动阻力，保持理想的浇注和充型温度，将压室的压力以最小损耗传递给型腔中的金属体，降低充型和冷却过程中产生的铸造缺陷。
3.设计与分型面平行的压室任一横截面面积大于3cm2，且小于700cm2。无论压室横截面的几何形状类型，与分型面平行的压室任一横截面面积大于3cm2，且小于700cm2，都能够确保达到与型腔中金属体的投影面积和重量相匹配的理想压力比，在金属溶液冷却、凝固并收缩的过程中施加适当并且均匀分布的压力，对连杆铸件进行补缩，以增加内部组织的致密度，改善金相结构，提高连杆铸件强度。
4.设计整体式连杆的金属熔液进料口位于连杆体与连杆盖的结合面上，可以使金属溶液自压室、金属熔液流道、进料口的流向与连杆体、连杆盖的型腔末端完全一致并呈一直线，最大限度地降低流动阻力，直达型腔底部以最短时间完成充型。由于所有连杆的结合面均需切削加工，故进料口的残留金属与切削加工部位同处一体，能够使切削加工与清除进料口残余金属合并在一次完成，完全消除了非加工面上出现影响外观的进料口痕迹。
5.设计整体式连杆型腔的金属熔液进料口位于曲轴孔端和活塞销孔端之间的径向一侧，当金属熔液流入进料口后，能够平衡向型腔两端部的分流金属量，使金属熔液遇腔壁受阻而回流时的温度在汇流时趋于一致，以消除欠铸、层叠、冷隔、气孔等铸造缺陷；进料口位于径向一侧，避开了曲轴孔端和活塞销孔端外圆处的圆弧，使后续工序清除进料口处的残留金属时，便于在较大的平面上使用锉刀等工具、而不是在很小的弧面和形状复杂的表面进行清理，从而避免伤及零件本体。
图1是第1种模具型腔结构的结构示意图(以下均以压室横截面为圆形时为例)图2是第2种模具型腔结构的定模型腔板俯视图(由于动模型腔板与之基本对应，所以这里不再显示，以下情况类似)图3是第3种模具型腔结构的定模型腔板俯视图图4是第4种模具型腔结构的定模型腔板俯视图图5是第5种模具型腔结构的定模型腔板俯视图图6是第6种模具型腔结构的定模型腔板俯视图图7是第7种模具型腔结构的定模型腔板俯视图图8是第8种模具型腔结构的定模型腔板俯视图图中1动模型腔板，2定模型腔板，3压室，4金属熔液流道，5整体式连杆型腔，6连杆盖型腔，7连杆体型腔，8进料口，9集渣包，10顶料杆孔，11分型面
具体实施方式
首先参见图1，显示了一种铝合金连杆液态模锻金属模具型腔结构，它是由定模型腔板2和动模型腔板1合围而成，其中心为压室3，围绕中心的压室3开设整体式连杆型腔5、连杆盖型腔6、连杆体型腔7、它们分别与压室3通过相应的金属熔液流道4相连，金属熔液流道4的长度小于300mm，各型腔的尾部有集渣包9。熔化的铝合金熔液浇入压室3后，通过金属熔液流道4进入连杆型腔5、连杆盖型腔6、连杆体型腔7，熔液中的残渣进入产品型腔周围的集渣包9。其中压室3与分型面11平行的任一横截面面积大于3cm2，且小于700cm2。
上述模具型腔结构在液态模锻金属模具上的具体使用在金属模型定模型腔板和动模型腔板开启的状态下，将熔化到一定温度的铝合金熔液直接浇入压室，液压机顶缸带动动模部分下行闭合金属模型，液压机底缸上推顶杆，带动压头在压室中上行，使铝合金熔液充满连杆型腔并在压力下补缩并结晶凝固。经过保压一定时间后，液压机顶缸带动动模部分上行开启金属模型，当行程达到一定距离时，顶料系统通过顶料杆孔8将阻力传递给型腔中冷却的金属体，包括连杆毛坯、压室中的料头、金属流道和集渣包中的金属，使之脱出动模型腔结构，取出金属体后，清理型腔并喷洒涂料，即完成一个工作循环。
模具型腔结构上的整体式连杆型腔5、连杆盖型腔6和连杆体型腔7可以有多种组合布置形式，相应金属熔液进料口8的位置也有多种变化，参见图2-图9。
图2显示了在型腔结构的压室3周围均匀布置有两个连杆盖型腔6、两个连杆体型腔7，金属熔液进料口8位于连杆体与连杆盖的结合面上。
图3显示了在型腔结构的压室3周围均匀布置有四个连杆盖型腔6、金属熔液进料口8位于连杆盖与连杆体的结合面上。
图4显示了在型腔结构的压室3周围均匀布置有四个连杆体型腔7、金属熔液进料口8位于与连杆盖6的结合面上。
图5显示了在型腔结构的压室3周围均匀布置有两个连杆体型腔7，两个连杆盖型腔6，连杆盖型腔6的进料口8位于连杆体与连杆盖的结合面上，连杆体7的进料口8位于曲轴孔端和活塞销孔端之间的径向一侧。
图6显示了在型腔结构的压室3周围均匀布置有四个连杆体型腔7，连杆体的进料口8位于曲轴孔端和活塞销孔端之间的径向一侧。
图7显示了在型腔结构的压室3周围均匀布置有三个整体式连杆体型腔5，连杆体的进料口8位于曲轴孔端和活塞销孔端之间的径向一侧。
图8显示了在型腔结构的压室3周围均匀布置有三个另一种形式的整体式连杆型腔5，进料口8位于曲轴孔端和活塞销孔端之间的径向一侧。
权利要求1.铝合金连杆液态模锻金属模具型腔结构，由定模型腔板和动模型腔板合围而成，在定模型腔板和动模型腔板的中心为压室，围绕压室开设多个整体式连杆型腔、连杆盖型腔和/或连杆体型腔，它们与压室分别通过金属熔液流道相连，连杆型腔、连杆盖型腔和/或连杆体型腔的尾部有集渣包；其特征在于整体式连杆型腔、连杆盖型腔和/或连杆体型腔围绕压室圆周向分布；连接压室与每个整体式连杆型腔、连杆体型腔和/或连杆盖型腔之间的金属熔液流道的长度均小于300mm。
2.根据权利要求1所述的铝合金连杆液态模锻金属模具型腔结构，其特征在于与产品分型面平行的压室任一横截面面积大于3cm2，且小于700cm2。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金连杆液态模锻金属模具型腔结构，其特征在于对于连杆体与连杆盖分离式连杆型腔，金属熔液进料口位于连杆体与连杆盖的结合面上；或位于曲轴孔端和活塞销孔端之间的径向一侧。
4.根据权利要求1或2所述的铝合金连杆液态模锻金属模具型腔结构，其特征在于对于整体式连杆型腔，金属熔液进料口位于曲轴孔端和活塞销孔端之间的径向一侧。
专利摘要本实用新型涉及一种铝合金连杆液态模锻金属模具型腔结构，由定模型腔板和动模型腔板合围而成，中心为压室，围绕压室开设多个整体式连杆型腔、连杆盖型腔和/或连杆体型腔，它们与压室分别通过金属熔液流道相连，尾部有集渣包。整体式连杆型腔、连杆盖型腔和/或连杆体型腔围绕压室圆周向分布，连接压室与每个整体式连杆型腔、连杆体型腔和/或连杆盖型腔之间的金属熔液流道的长度均小于300mm，与产品分型面平行的压室任一横截面面积大于3cm
文档编号B22C9/00GK2892325SQ200620110368
公开日2007年4月25日 申请日期2006年4月17日 优先权日2006年4月17日
发明者马力文 申请人:重庆林鹰机械有限公司