专利名称：一种含砂型镶块金属模具及其在倾转铸造中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种含砂型镶块金属模具及其在倾转铸造中
的应用。主要适用于铸造各类具有复杂结构、大尺寸的缸盖、盘类、壳类等汽车零件。
背景技术：
传统的砂型重力铸造在生产结构复杂且质量要求较高的汽车零部件缸盖、盘类、 壳类等产品中，因存在生产效率低，工艺条件难以控制，铸件质量低、力学性能差等缺点，而 逐渐被淘汰。金属型重力铸造工艺能够生产组织致密，力学性能好的铸件，但在生产大型复 杂铸件时浇注方案设计存在困难若采用底注式，则金属液流程过长，热量损失严重，易产 生冷隔、浇不足等缺陷；若采用顶注式，则压头过高，金属流速过快而产生飞溅，导致金属液 氧化严重。金属压力铸造生产效率高，能够生产少无切削的各种复杂铝、镁等合金零件，因 此被广泛用于汽车、仪表、航空航天以及家用电器等行业。然而压力铸造依赖于模具和设 备，成本很高。另外压力铸造工艺生产的铸件往往存在气孔，致密性不高，铸件安全性差。挤 压铸造能够生产高致密度的铸件，但对于复杂的外形，尤其是对型芯多、大批量的生产来说 局限性很大。 目前越来越多的厂家采用金属型倾转铸造工艺生产汽车用大尺寸缸盖、盘类、壳 类产品。倾转铸造工艺参数易控制，可通过控制倾转角度、速度来控制金属液充型速度，后 续进入型腔的合金液温度相对较高，也利于铸件的顺序凝固，加强铸件补縮，从而获得致密 铸件。但在生产汽车用缸盖、盘类、壳类零件中以下两个问题很难得到解决其一，汽车用缸 盖、盘类、壳类零件结构复杂，往往存在腔体、凹面凹角部位，采用抽芯机构增加了模具设计 的困难，也造成倾转机负荷增大，能耗、成本显著增高，大大制约了生产该类零件的能力；其 二，金属型倾转铸造过程模具是封闭的，透气性差，翻转过程中被金属液包裹的气体难以排 出模腔外，产生气孔缺陷，导致铸件废品率高，质量水平难以提升。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，通过设计含砂型镶块结构的金属模 具，替代模具抽芯机构，实现模具排气功能，为汽车用大尺寸缸盖、盘类、壳类等零件的生产 提供一种含砂型镶块金属模具及其在倾转铸造中的应用。
为了达到上述目的，本发明的技术解决方案如下 —种含砂型镶块金属模具，包括金属模具型腔、浇注系统以及锁模机构，其特征在 于，该金属模具还包括砂型镶块、金属模具排气孔和镶块支承座；所述砂型镶块成形面与铸 件毛坯的外表面轮廓一致，砂型镶块的模具接触面与金属模具向内加工而成的镶块支承座 轮廓一致；所述金属模具排气孔，沿砂型镶块与金属上模的接触面均匀分布，与砂型镶块接 触且与外界大气相通，孔径范围为5mm 20mm，孔的中心距范围为15mm 30mm。
所述砂型镶块采用树脂砂或干性砂制得，刷涂料后进行烘干处理。
所述的金属模具排气孔采用钻削方法获得。
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所述的一种含砂型镶块金属模具的应用，其特征在于在倾转铸造中用含砂型镶 块替代金属模具的抽芯机构。
本发明与现有技术相比具有以下突出的优点 (1)本发明通过砂型镶块取代了金属模具抽芯机构，简化了模具设计，降低了成本 和设计困难，縮短了开发周期；特别是在大尺寸零件倾斜铸造工艺中，避免了抽芯机构造成 的倾转机负载增加，倾转动作容易被抽芯油缸干涉等缺点。
(2)采用本发明模具及其应用方法克服了金属模具排气困难的问题，铸件充型过
程中型腔残余气体能直接从砂型镶块微孔隙和金属模具排气孔组成的排气通道排出，大大
降低了气孔缺陷，铸件质量和成品率均有较大改善，铸件能够满足热处理要求。
(3)砂型镶块制备过程简单方便，可提前制备，不占用铸造生产时间，砂型镶块便
于安装和拆卸，对金属模具损耗小，模具寿命长。 (4)铸件绝大部分位置由金属型成形，属于近净成形，实现了少、无切削，效率高， 能耗低，所获得的铸件组织致密，质量稳定，成品率高，对于汽车用大尺寸缸盖、盘类、壳类 零件的生产，其优势尤为显著。
图1为含砂型镶块金属模具分解示意图； 图2为砂型镶块安装在金属上模的结构示意图； 图3为金属上模砂型镶块安装位置放大视图； 图4为合模后含砂型镶块金属模具俯视图； 图5为图4的A-A剖视图； 图6为开模后连同砂型镶块一起取出的铸件毛坯图。 图中1、金属上模；2、金属下模；3、砂型镶块；4、金属模具排气孔；5、镶块支承座；
6、铸件。
具体实施例方式
通过如下实施例结合说明书附图对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不 仅限于此。 本实施例中铸件生产所用的含砂型镶块金属模具结构主要包括金属上模l，金属 下模2，砂型镶块3，金属模具排气孔4，镶块支承座5。图1和图2给出了砂型镶块3与金 属上模1和金属下模2的位置关系，由于铸件毛坯6存在腔体，在腔体位置需要设置砂型镶 块3，并经过工艺分析，该位置也是产生气孔缺陷的位置，因此砂型镶块3既作型芯用，也用 于排出型腔残余气体；砂型镶块3形状由以下方式确定砂型镶块3成形面与铸件毛坯6 所需成形腔体部分的外表面轮廓一致，砂型镶块3的模具接触面与镶块支承座5轮廓一致； 图3所示的镶块支承座5由金属上模1成形腔体的位置向模具内加工而成，加工宽度度为 10mm，用于支承砂型镶块3，保证其在金属模具中的相对位置。金属模具排气孔4沿着砂型 镶块3与金属上模1的接触面均匀分布，采用钻削方法加工获得，其中心距为20mm，其孔径 为8mm和16mm两种，当金属上模1的接触面局部位置曲率较大时，较大的孔径容易削弱金 属模具强度，因此在曲率较大位置选取8mm孔径，其余位置选取16mm孔径。根据上述选取
4孔径的原则，应用本发明时，所述金属模具排气孔孔径可在5mm 20mm范围内选择，孔的中 心距则可在15mm 30mm范围内选择。砂型镶块3与金属模具排气孔4的连接如图4和图 5所示金属模具排气孔4与砂型镶块3直接接触，并由金属上模1通向外界大气，从而型 腔内残余气体能够通过砂型镶块3的微孔隙、金属模具排气孔4而排出金属模具外，同时金 属液接触到砂型镶块3后温度降低、粘度增大并凝固，不会渗入砂型镶块3的微孔隙，实现 铸件毛坯6的成形。 本实施例含砂型镶块金属模具制作流程如下 (1)根据铸件外形轮廓开出金属模具型腔，加工金属上模1及金属下模2 ;
(2)确定砂型镶块3形状并进行制备；
(3)加工镶块支承座及金属模具排气孔。
本实施例采用含砂型镶块的金属模具的倾转铸造工艺过程如下
(1)制备砂型镶块3，刷通用醇基铸造涂料并进行烘干处理；
(2)金属上模1及金属下模2预热，喷涂料； (3)按照图2将砂型镶块3安装于金属上模1的镶块支承座5上，合并金属上模1 及金属下模2 ; (4)金属液注入浇包内，倾转模具，充填型腔； (5)铸型冷却，开模取件，砂型镶块3与铸件6 —并取出，开模后取出的铸件毛坯图 如图6所示； (6)清理铸件、模具。
权利要求
一种含砂型镶块金属模具，包括金属模具型腔、浇注系统以及锁模机构，其特征在于该金属模具还包括砂型镶块、金属模具排气孔和镶块支承座；所述砂型镶块成形面与铸件毛坯的外表面轮廓一致，砂型镶块的模具接触面与金属模具向内加工而成的镶块支承座轮廓一致；所述金属模具排气孔，沿砂型镶块与金属上模的接触面均匀分布，与砂型镶块接触且与外界大气相通，孔径范围为5mm～20mm，孔的中心距范围为15mm～30mm。
2. 根据权利要求1所述的一种含砂型镶块金属模具，其特征在于所述砂型镶块采用 树脂砂或干性砂制得，刷涂料后进行烘干处理。
3. 根据权利要求1所述的一种含砂型镶块金属模具，其特征在于所述的金属模具排 气孔采用钻削方法获得。
4. 权利要求1-3任意一项所述的一种含砂型镶块金属模具的应用，其特征在于在倾 转铸造中用含砂型镶块替代金属模具的抽芯机构。
全文摘要
本发明公开了一种含砂型镶块金属模具及其在倾转铸造中的应用。所述含砂型镶块金属模具，包括金属模具型腔、浇注系统、锁模机构以及砂型镶块、金属模具排气孔和镶块支承座；所述砂型镶块成形面与铸件毛坯的外表面轮廓一致，砂型镶块的模具接触面与金属模具向内加工而成的镶块支承座轮廓一致；所述金属模具排气孔沿砂型镶块与金属上模的接触面均匀分布，与砂型镶块接触且与外界大气相通，孔径为5mm～20mm，孔的中心距为15mm～30mm。本发明通过砂型镶块取代了金属模具抽芯机构，简化了模具设计，克服了金属模具排气困难的问题。采用本发明铸件组织致密，成品率高，对于汽车用缸盖、盘类、壳类零件的生产，其优势尤为显著。
文档编号B22C9/06GK101780523SQ20101012163
公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者张十中, 李四娣, 罗金祺 申请人:广东鸿特精密技术股份有限公司