专利名称：用于在铸造物件中钻孔的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在诸如发动机缸体的铸造物件中准确地钻孔的改进的方法。
背景技术：
发动机缸体、变速器壳体、以及其它物件通常通过将熔融金属浇铸到模具中来制造。在将物件从模具移走之后，执行机加工操作以完成对物件的制造。当孔需要使用在直径上相对小并且在长度上相对长的钻头时，在铸造物件内钻孔会具有挑战性。小直径的长钻头在钻孔期间易于弯曲和摇摆偏离路线(wavering offcourse)，使得孔可能不会遵循预期的精确路径。这样的困难的一个示例是使用钻头来钻穿发动机缸体并且穿过将缸膛分开的相对薄的壁产生冷却剂通道，其中活塞将在所述缸膛中往复移动。因此，将需要提供一种用于在铸造物件中精确地钻孔的新的改进的方法。
发明内容
沿着物件中的精确路径钻孔，所述物件由在模腔中固化以形成该物件的熔融材料形成。将杆支撑在模腔内，使得杆沿着精确路径延伸。该杆的材料的熔化温度大于熔融材料的温度并且还比固化物件的材料更容易钻削。用熔融材料填充模腔，然后将熔融材料冷却以使熔融材料固化从而形成带有杆的物件，该杆嵌入在该物件中。将物件从模具移走，并且用钻头来钻通杆从而提供沿着精确路径穿过物件的孔。本发明还涉及以下技术方案。方案1. 一种用于沿着物件中的精确路径钻孔的方法，所述物件由在模具的模腔中固化以形成所述物件的熔融材料所形成，所述方法包括
提供杆，制成该杆的材料具有大于所述熔融材料的温度的熔化温度并且还比固化后的物件的材料容易钻削；
将所述杆支撑在所述模腔内，使得所述杆沿着所述精确路径延伸；
用所述熔融材料填充所述模腔，然后将所述熔融材料冷却以使所述熔融材料固化从而形成带有嵌入在所述物件中的杆的物件；
从所述模具移走所述物件；和
然后钻通所述杆从而提供沿着所述精确路径穿过所述物件的孔。方案2.根据方案I所述的方法，进一步包括所述杆是石墨材料。方案3.根据方案I所述的方法，进一步包括所述熔融材料是被浇注到所述模具中的熔融金属。方案4.根据方案I所述的方法，进一步包括通过让杆的至少一端延伸到所述模具的壁中使得所述杆由所述模具的壁支撑，来将所述杆支撑在所述模腔内。方案5.根据方案4所述的方法，其中所述模具是永久性模具，在从所述模具移走所述物件之后，重新使用所述模具来制造另一物件。
方案6.根据方案4所述的方法，其中所述模具不是永久性模具，并且通过破坏模具从所述模具移走所述物件。方案7. 根据方案I所述的方法，进一步包括通过在所述模具内提供芯并且通过让所述杆的一部分由所述芯支撑，将所述杆支撑在所述模具内。方案8.根据方案I所述的方法，进一步包括所述杆的至少一端由所述模具的壁或由设置在所述模具内的芯支撑，并且在将所述物件从所述模具移走期间，折断所述杆的一部分。方案9.根据方案I所述的方法，进一步包括所述杆包括两根或更多相交的杆，使得钻掉相交的两根或更多杆在所述物件中产生相交孔。方案10.根据方案I所述的方法，进一步包括所述杆包括两根或更多沿着相交的轴线嵌入在所述物件内的杆，使得钻掉所述两根或更多杆以及所述物件的任何中间材料将在所述物件中产生相交孔。方案11.根据方案I所述的方法，进一步包括所述杆是实心圆杆。方案12.根据方案I所述的方法，进一步包括所述杆是空心杆。方案13.根据方案I所述的方法，进一步包括所述杆的直径不大于钻的直径。方案14.根据方案I所述的方法，进一步包括所述杆的直径小于钻的直径，使得在进行钻孔时，钻削将钻掉整个所述杆以及所述物件的被浇铸在所述杆周围位置上的金属的一部分。方案15.根据方案I所述的方法，进一步包括所述杆的直径大于钻的直径，使得在钻通所述杆之后，所述杆的中空筒形剩余部分嵌入在所述物件内，且钻出的孔延伸通过所述物件。方案16. —种用于沿着物件中的精确路径钻孔的方法，所述物件由在模具的模腔中固化以形成所述物件的熔融材料所形成，所述方法包括
提供杆，制成该杆的石墨材料具有大于所述熔融材料的温度的熔化温度并且还比固化后的物件的材料容易钻削；
通过使所述杆延伸到所述模具的壁中或延伸到位于所述模腔中的芯中，将所述杆支撑在所述模腔内，使得所述杆沿着所述精确路径延伸；
用熔融金属材料填充所述模腔，然后将所述熔融金属材料冷却以使所述熔融金属材料固化从而形成带有嵌入在所述物件中的杆的金属物件；
从所述模具移走所述物件；和
然后钻通所述杆从而提供沿着所述精确路径穿过所述物件的孔。方案17.根据方案16所述的方法，进一步包括所述杆是实心圆形杆或中空杆。方案18.根据方案16所述的方法，进一步包括所述杆的直径不大于钻的直径。方案19.根据方案16所述的方法，进一步包括所述杆的直径小于钻的直径，使得在进行钻孔时，钻削将钻掉整个所述杆以及所述物件的被浇铸在杆周围位置上的金属的一部分。方案20.根据方案16所述的方法，进一步包括所述杆的直径大于钻的直径，使得在钻通所述杆之后，所述杆的中空筒形剩余部分嵌入在所述物件内，且钻出的孔延伸通过所述物件。
本发明的适用性的进一步的范围将从下文提供的详细描述变得明显。应理解，详细描述和特定示例虽然指示本发明的示例性实施例，但是旨在仅用于说明目的并且不限制本发明的范围。
根据详细描述和附图将更充分地理解本发明。图1是穿过模具所截取的截面图并且示出了被支撑在模具内的杆。图2是示出了在图1的模具内铸造的物件以及用于钻通嵌入在模制物件中的杆的钻头的截面图。图3示出在杆已经被钻掉之后的成品物件。图4是穿过模具所截取的截面图，其中该模具具有与被支撑在该模具内的杆对准的分型线。图5是另一个实施例并且示出穿过模具所截取的截面图并且示出了由设置在模具中的芯支撑的杆。图6是示出了在图5的模具内铸造的物件以及准备好以钻掉嵌入在模制物件中的杆的钻头的截面图。图7是示出了在杆已经被钻掉之后的成品物件的截面图。图8是本发明的另一个实施例并且示出具有被支撑在其中的杆的砂模。图9是类似于图8的截面图，但是示出了具有被支撑在模具内的十字形杆的另一个实施例。图10是铸造物件的截面图，示出了准备好以钻掉嵌入在模制物件中的杆的钻头。图11示出图10的在十字形杆被钻掉之后的物件。图12是示出了本发明的另一个实施例的截面图，其中两个独立杆被支撑在砂模内。图13是穿过铸造物件的截面图，示出了准备好以钻掉图12的独立杆的钻头。图14是穿过成品物件的截面图，示出了设置在其中的相交孔。
具体实施例方式某些示例性实施例的下列描述在本质上仅仅是示例性的并且不旨在限制本发明、其应用、或使用。参照图1，总体上以10表示的模具包括模具底12和模具盖14，模具底12和模具盖14配合以限定用于接纳熔融金属或金属合金的腔16。模具10可以是由金属制成的永久性模具，或该模具可以是非永久性模具，诸如由砂和树脂制成的壳模。模具底12包括间隔开的侧壁20和22。杆28具有端30和32，端30和32座置在分别设置在模具10的侧壁20和22中的孔34和36中。盖14具有进口 40，通过该进口 40，熔融金属将被引入以填充模具10的腔16并且围绕杆28。熔融材料可以是铝、铸铁、或其它金属或合金金属。参照图2，在将熔融材料引入到模具10中并且将其冷却之后，将模制物件或铸造物件42从模具10移走。杆28已经变为嵌入在模制物件42内，且其端30和32从模制物件42的侧面伸出。在物件42的脱模期间，将端30和32折断。图2还示出与杆28的端30对准的钻头44。将使钻头44旋转并且行进至杆28的折断端30内以便从模制物件42钻掉杆28。图3示出在杆28已经被钻掉之后的模制物件42，从而提供延伸穿过模制物件42的孔46。在实践前面描述的方法时，应了解，杆28由如下材料制成该材料的熔点高于已经被用于制造物件42的金属的熔点。例如，如果模制物件由铸铁制成，则杆28由如下材料制成当杆28被悬置并且被支撑在图1中的模具10的侧壁20和22之间时，通过引入将围绕杆28的熔融铸铁，该材料将保持为固体并且不变形。此外，杆28由如下材料制成该材料比成品物件42的材料硬度更小且更容易钻削。用于杆28的适当的材料是石墨。其它材料可以被挑选用于杆28，并且可以从那些既具有比当引入熔融材料时在模具10内经历的温度更高的熔化温度且其硬度又比成品物件42的硬度小的材料中挑选。因为杆28的材料比成品物件42的材料更容易钻削，所以钻头44在钻削操作期间摇摆偏离路线的趋势被最小化，因为钻头44通过去除杆28的不太硬的材料而非钻入到更硬且更难钻削的成品物件42的材料中，将自然地遵循最小阻力路径。图4是类似于图1的视图，然而，在图4中，在模具底12和模具盖14之间的分型线“P”被设置在杆28的位置处。因此，在将熔融金属引入然后使其冷却并且将模具打开之后，杆的端30和32在模具的打开期间不会被折断。然后，尽管如此，可能期望折断端30和32，使得当钻头44钻掉杆28时，它将具有到铸造物件42中的更直接的入口。图5、图6、和图7示出了本发明的另一个实施例。在图5中，模具110包括模具底112和模具盖114，该模具底112和模具盖114配合以限定腔116。模具底112包括间隔开的侧壁120和122。芯124被安装在模具110内并且在模具底112和盖114之间延伸。作为用于在铸造金属物件内产生腔的方法，在金属铸造领域中使用芯124是熟知的。例如，在发动机缸体的铸造中，使用芯来产生缸膛、水冷却通道、以及其它内腔结构。如在图5中看到的，杆128延伸穿过设置在芯124中的支撑孔134，使得杆128被支撑在腔116内，如在图5中看到的。杆128具有未到达模具110的侧壁120和122的端130和132，使得芯124为杆128提供仅有的支撑。模制材料通过进口 140被引入以填充腔116。该芯由砂或在被熔融金属包围时维持其强度和位置的其它材料制成，并且因此，在杆128开始被熔融金属包围时，该芯将继续支撑杆128。参照图6，熔融金属已经固化并且铸造物件142已经被从模具110移走。芯124也已经被移走。在芯124由砂制成的情况下，芯的移走通过摇动或通过喷水或其它常规芯移走过程来完成。芯124的移走留下腔150，该腔150例如在发动机缸体中可以是水冷却通道。因此，如在图6中看到的，杆128已经变为嵌入铸造物件142内，且端130和132隐藏在铸造物件142的表面的紧下方。图6还示出与杆128的隐藏端130对准的钻头144。将使钻头144以高速旋转并且前进到铸造物件142中以便钻掉杆128的材料。图7示出带有钻通的孔146的成品物件142，并且看到的是，钻的孔146与通过移走芯124所形成的腔150相交。因此，在发动机缸体的情况下，腔150可以是水冷却通道，并且钻的孔146可以是与由腔150提供的水冷却通道相交的另一个水冷却通道。图8示出本发明的另一个实施例。在图8中，模具包括由下砂箱212和上砂箱214构成的砂箱210，砂箱210内包含湿砂模216。根据通常的铸造厂实践，下砂箱212将具有定位在其中的模型和在模型周围压实的砂。杆228具有伸入到砂模216中的端230和232，使得杆228被支撑在腔116内。熔融金属通过砂箱210的进口 240和砂模216的进口 241被浇注。随着熔融金属冷却，杆228被嵌入变硬的金属内。通过移走下砂箱212将砂箱210打开，然后将砂从下砂箱212和上砂箱214中摇出，使得铸造物件242设置有嵌入在其中的杆228并且杆端230和232从铸造物件242向外伸出。然后，如在较早的例子中，杆228将被钻掉以在成品物件中形成准确钻削的孔。图9示出本发明的另一个实施例，其中将在成品物件中钻相交孔。在图9中，砂箱310包括容纳砂模316的下砂箱312和上砂箱314。定位在模具316内的杆328已经被以十字形状设置，包括彼此相交的竖直腿330和水平腿332。这样的十字形杆328通过使粉状石墨在模具中成型而方便地制造。或，可替代地，可以将独立的石墨棍粘着在一起以形成十字形状。如在图9中看到的，十字的竖直腿330具有延伸到砂模316中的上端334和下端336。水平腿332具有延伸到砂模316中的左端338和悬置并且悬伸在砂模316的腔318内、在离砂模的壁一定的距离处终止的右端340。图10示出已经在图9的砂箱310内铸造的带有嵌入在其中的十字形杆328的物件342。将利用第一钻头344来钻掉竖直腿330。将利用第二钻头345来钻削到物件342中以达到水平腿部332并且将水平腿部332钻掉。图11示出其中竖直孔346与水平孔348相交的成品物件342。图12示出本发明的又一个实施例。在图12中，砂箱410包括下砂箱412和上砂箱414。湿砂模416被包含在砂箱410内。第一杆428具有端430，该端430座置在湿砂模416内，使得杆428悬伸在模腔418中。第二杆434具有端436，该端436座置在砂模416内并且以悬伸方式伸入到模腔416中，且接近但不接触第一杆428。图13示出因将熔融金属浇铸到图12的砂箱410中而产生的铸造物件442。如在图13中看到的，杆428和杆434被嵌入在物件442内，但是未彼此接触。第一钻头444钻掉杆428，然后钻削超过杆428的端，因此提供图14中所示的钻孔445。第二钻头446钻掉第二杆434并且进一步延伸到铸造物件442的金属中，从而形成图14的钻孔448，如图14中所示，钻孔448与钻孔445的路径相交。因此，物件442设置有相交孔445和448，虽然如在图12中看到的，杆428和434尚未彼此接触。应理解，上述用于钻孔的方法在很多种制造操作中可能是有用的。例如，在铸铁发动机缸体的制造中，将石墨杆埋入在发动机缸体中将使得随后能够钻出芽过在发动机的缸膛之间的薄壁的非常小直径的孔。因为钻头将沿着石墨杆的长度前进，所以钻头将不会弯曲和摇摆偏离路线，从而确保冷却剂通道可以被准确地定位在缸膛之间的薄壁内。杆的直径可以是与钻头相同的直径、或更小的直径、或更大的直径。在杆具有比钻头更小的直径的情况下，钻头将切掉整个杆并且还稍微切入到铸造物件的金属中。在杆具有比钻头更大直径的情况下，钻头将仅切掉杆的一部分并且留下嵌入在铸造物件内的杆的管状中空筒形剩余部分。如在图1和图2中看到的，杆28可以一路延伸通过模制物件42，使得杆的端是可见的以便使钻头44对准杆的端。另一方面，如在图5中看到的，杆128可以比铸造物件142的总尺寸短，使得杆128的一端或两端将隐藏在铸造物件的表面下方。此外，如通过将图1-3的第一实施例与图5 - 7的第二实施例相比较所看到的，杆可以通过将杆的端附接到模具或通过在模具内利用用于支撑杆的芯而支撑在模具内。此外，虽然附图在此处示出杆是实心杆，但是杆可以具有管形状。此外，虽然可以优选杆具有圆横截面以匹配钻的横截面，但是应理解，若需要杆可以具有方形、或矩形、或其它形状。因此，综上所述，看到的是，本发明提供了一种新的改进的方法，通过该方法可以在铸造物件内精确地钻孔。
权利要求
1.一种用于沿着物件中的精确路径钻孔的方法，所述物件由在模具的模腔中固化以形成所述物件的熔融材料所形成，所述方法包括 提供杆，制成该杆的材料具有大于所述熔融材料的温度的熔化温度并且还比固化后的物件的材料容易钻削； 将所述杆支撑在所述模腔内，使得所述杆沿着所述精确路径延伸； 用所述熔融材料填充所述模腔，然后将所述熔融材料冷却以使所述熔融材料固化从而形成带有嵌入在所述物件中的杆的物件； 从所述模具移走所述物件；和 然后钻通所述杆从而提供沿着所述精确路径穿过所述物件的孔。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括所述杆是石墨材料。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括所述熔融材料是被浇注到所述模具中的熔融金属。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过让杆的至少一端延伸到所述模具的壁中使得所述杆由所述模具的壁支撑，来将所述杆支撑在所述模腔内。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述模具是永久性模具，在从所述模具移走所述物件之后，重新使用所述模具来制造另一物件。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述模具不是永久性模具，并且通过破坏模具从所述模具移走所述物件。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过在所述模具内提供芯并且通过让所述杆的一部分由所述芯支撑，将所述杆支撑在所述模具内。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括所述杆的至少一端由所述模具的壁或由设置在所述模具内的芯支撑，并且在将所述物件从所述模具移走期间，折断所述杆的一部分。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括所述杆包括两根或更多相交的杆，使得钻掉相交的两根或更多杆在所述物件中产生相交孔。
10.一种用于沿着物件中的精确路径钻孔的方法，所述物件由在模具的模腔中固化以形成所述物件的熔融材料所形成，所述方法包括 提供杆，制成该杆的石墨材料具有大于所述熔融材料的温度的熔化温度并且还比固化后的物件的材料容易钻削； 通过使所述杆延伸到所述模具的壁中或延伸到位于所述模腔中的芯中，将所述杆支撑在所述模腔内，使得所述杆沿着所述精确路径延伸； 用熔融金属材料填充所述模腔，然后将所述熔融金属材料冷却以使所述熔融金属材料固化从而形成带有嵌入在所述物件中的杆的金属物件； 从所述模具移走所述物件；和 然后钻通所述杆从而提供沿着所述精确路径穿过所述物件的孔。
全文摘要
本发明涉及用于在铸造物件中钻孔的方法。具体而言，沿着物件中的精确路径钻孔，所述物件由在模腔中固化以形成该物件的熔融材料形成。提供杆，该杆的材料的熔化温度大于熔融材料的温度并且还比固化物件的材料更容易钻削。将杆支撑在模腔内，使得杆沿着精确路径延伸。用熔融材料填充模腔。将熔融材料冷却以使熔融材料固化从而形成带有杆的物件，该杆嵌入在该物件中。将物件从模具移走，并且用钻来钻通杆从而提供沿着精确路径穿过物件的孔。
文档编号B22C9/02GK103028696SQ201210366579
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者D.H.希 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司