一种缸盖铸件挺柱孔预铸用砂芯结构及预铸方法与流程

1.本说明书一个或多个实施例涉及缸盖制造技术领域，尤其涉及一种缸盖铸件挺柱孔预铸用砂芯结构及预铸方法。


背景技术：

2.众所周知，挺柱主要是对发动机气门开合进行控制的辅助装置，由图1和图2中可以看出，9l缸盖的挺柱孔均为实心铸造后，通过机加工方式完成其12个挺柱孔的工序，该缸盖的挺柱孔采用加工方式实现，制造成本较高。通过预铸挺柱孔能够取消挺柱孔位置加工余量，降低铁水消耗。
3.但挺柱孔预铸的难度在于：1、尺寸精度要求高，达到ct7以上，一般砂芯铸造尺寸精度ct8-9级，普通铸造方法无法达到该精度要求；2、该挺柱孔与缸盖地平面非垂直，带有一定倾斜角度，同时该孔长度达到230mm左右，直径21mm，属于典型的细长砂芯，容易出现芯断及内部粘砂，导致对该孔砂芯的强度要求较高。普通铸造工艺无法满足。
4.申请号为cn202011054978.8的细长孔铸造用砂芯结构及定位方法公开了其主要步骤如下：步骤一：制作细长孔铸造用砂芯，所述砂芯包括用于形成铸件细长孔的孔芯和用于支撑孔芯的上支撑面、下支撑面和侧支撑面，所述孔芯、上支撑面、下支撑面和侧支撑面组合形成中空的框型结构；步骤二：下芯，将步骤一中制作好的砂芯放入下砂箱内，下砂箱内定位砂芯的位置设置有与下支撑面和侧支撑面相配合的下定位面和侧定位面，砂芯的下支撑面与下砂箱的下定位面接触定位，砂芯的侧支撑面与下砂箱的侧定位面接触定位；步骤三：合箱，将上砂箱与下砂箱进行合箱，砂芯的上支撑面与上砂箱的上定位面接触定位。重点围绕细长砂芯不断裂、不抄砂等进行改善创新。但砂芯结构设计、砂芯间隙设计、砂芯选材选型等均不符合挺柱孔的预铸工艺。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出缸盖铸件挺柱孔预铸用砂芯结构及预铸方法，以解决制造成本较高的问题。
6.第一方面，提供了缸盖铸件挺柱孔预铸用砂芯结构，该砂芯结构包括用于形成铸件挺柱孔的挺柱孔砂芯以及用于支撑所述挺柱孔砂芯的支撑砂芯；其中，
7.所述支撑砂芯间隔分布连接在底座芯上，且所述支撑砂芯嵌入式设置在所述底座芯，所述支撑砂芯的上表面与所述底座芯位于同一地平面；
8.所述支撑砂芯上倾斜设置有至少两个挺柱孔砂芯，且所述至少两个挺柱孔砂芯的倾斜角度与所述地平面相距设定夹角。
9.以上描述中可以看出，原挺柱孔采用机加工工艺完成调整为挺柱孔采用预铸工艺完成，对9l缸盖的多处挺柱孔进行预铸，取消挺柱孔位置加工余量，降低铁水消耗；取消挺柱孔共多处的加工工序；9l系列中蠕铁材质可减低挺柱孔位置缩松倾向，降低缩松废品。
10.在一个具体的可实施方案中，所述支撑砂芯的个数为六个，且六个支撑砂芯间隔
排列设置在所述底座芯上。
11.在一个具体的可实施方案中，每个支撑砂芯上均排列设置有两个挺柱孔砂芯，且所述两个挺柱孔砂芯与对应的支撑砂芯一体结构。
12.在一个具体的可实施方案中，所述支撑砂芯和所述两个挺柱孔砂芯的材质为：采用40％陶瓷砂和60％锻烧砂进行混合的覆膜砂。
13.在一个具体的可实施方案中，所述支撑砂芯上位于所述两个挺柱孔砂芯之间的位置开设有弧形让位槽。
14.在一个具体的可实施方案中，所述至少两个挺柱孔砂芯的倾斜角度与所述地平面相距86
°
夹角。
15.在一个具体的可实施方案中，所述支撑砂芯位于所述底座芯的内部为梯形结构。
16.在一个具体的可实施方案中，所述挺柱孔砂芯远离所述支撑砂芯的一端设置有用于与盖板芯相配合的上砂芯。
17.第二方面，提供了一种缸盖铸件挺柱孔预铸方法，包括以下步骤：
18.在下砂箱内制作底座芯、下水套芯、进排气道芯以及上水套芯，并在所述底座芯上预留定位的集砂槽；
19.在所述集砂槽内部装配一体结构的支撑砂芯和两个挺柱孔砂芯，所述两个挺柱孔砂芯倾斜连接在所述支撑砂芯上；
20.在上砂箱内制作与多个挺柱孔砂芯相配合的盖板芯，整体浸涂烘干；
21.所述上砂箱和所述下砂箱相互配合后，浇注铁水。
22.在一个具体的可实施方案中，所述支撑砂芯和所述两个挺柱孔砂芯的材质为：采用40％陶瓷砂和60％锻烧砂进行混合的覆膜砂。
23.本发明中将原挺柱孔采用机加工工艺完成调整为挺柱孔采用预铸工艺完成，对9l缸盖的12处挺柱孔进行预铸，取消挺柱孔位置加工余量，降低铁水消耗；取消挺柱孔共12处的加工工序；9l系列中蠕铁材质可减低挺柱孔位置缩松倾向，降低缩松废品。
附图说明
24.为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为现有挺柱孔机加工工艺示意图；
26.图2为现有9l缸盖的挺柱孔实心铸造后示意图；
27.图3为本技术实施例提供的缸盖铸件挺柱孔预铸用砂芯结构的示意图；
28.图4为本技术实施例提供的支撑砂芯的结构示意图；
29.图5为本技术实施例提供的缸盖铸件挺柱孔预铸方法的流程图。
具体实施方式
30.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
31.需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
32.为方便理解本技术实施例提供的缸盖铸件挺柱孔预铸用砂芯结构和预铸方法，首先说明一下其应用场景，9l缸盖的挺柱孔均为实心铸造后，通过机加工方式完成其12个挺柱孔的工序，该缸盖的挺柱孔采用加工方式实现，制造成本较高。通过预铸挺柱孔能够取消挺柱孔位置加工余量，降低铁水消耗。采用分体式砂芯设计结构，满足具有一定倾斜角度的挺柱孔预铸工艺。为此本技术实施例提供了一种缸盖铸件挺柱孔预铸用砂芯结构和预铸方法，下面结合具体的附图对其进行详细的说明。
33.参考图1-2，图1和图2示出了现有9l缸盖的挺柱孔实心铸造后示意图和机加工挺柱孔的示意图。9l缸盖的挺柱孔均为实心铸造后，通过机加工方式完成其12个挺柱孔的工序，该缸盖的挺柱孔采用加工方式实现，制造成本较高。
34.由此可见，采用预铸挺柱孔能够降低成本的同时，减少后续机加工工艺，但是挺柱孔预铸的难度在于：
35.1、尺寸精度要求高，达到ct7以上，一般砂芯铸造尺寸精度ct8-9级，普通铸造方法无法达到该精度要求；
36.2、该挺柱孔与缸盖地平面非垂直，带有一定倾斜角度，同时该孔长度达到230mm左右，直径21mm，属于典型的细长砂芯，容易出现芯断及内部粘砂，导致对该孔砂芯的强度要求较高，普通铸造工艺无法满足。
37.为此，本发明重点围绕倾斜角度的特殊挺柱孔预铸工艺进行创新，通过预铸砂芯种类选择、预铸砂芯结构设计及间隙设计、预铸砂芯操作工序、蠕铁450铁水下收缩率中值确定几个方面，形成挺柱孔预铸方法，实现挺柱孔精度高于ct7级，满足挺柱运转的精度要求，取消挺柱孔加工工序，实现制造成本大幅下降。
38.参考图3，图3示出本技术实施例提供的缸盖铸件挺柱孔预铸用砂芯结构的示意图。该砂芯结构包括：用于形成铸件挺柱孔的挺柱孔砂芯5以及用于支撑挺柱孔砂芯5的支撑砂芯8。
39.本技术实施例中针对9l缸盖的挺柱孔分布情况，设置有六个支撑砂芯8，并且每个支撑砂芯8上均设置有连体芯头结构；连体芯头结构为设置在每个支撑砂芯8上的两个挺柱孔砂芯5，从而使12个挺柱孔砂芯5对应9l缸盖的12处挺柱孔加工位。
40.具体的，支撑砂芯8间隔分布连接在底座芯1上；支撑砂芯8为分体式连接在底座芯1上；本技术实施例中选用支撑砂芯8嵌入式连接在底座芯1上，在底座芯1上开设集砂槽7，支撑砂芯8位于集砂槽7的内部。
41.支撑砂芯8位于集砂槽7的内部截面结构为梯形，根据挺柱孔砂芯5的倾斜角度，支撑砂芯8的一侧与集砂槽7无间隙接触，并且倾斜角度为0.5
°
；支撑砂芯8的另一侧与集砂槽
7间隙沿周0.1mm，倾斜角度为0.5
°
。
42.支撑砂芯8在与匹配位于集砂槽7后，支撑砂芯8的上表面与底座芯1位于同一地平面，支撑砂芯8上倾斜设置有两个挺柱孔砂芯5，且至少两个挺柱孔砂芯5的倾斜角度与地平面相距设定夹角。具体的，两个挺柱孔砂芯5的倾斜角度与地平面相距86
°
夹角。从而使挺柱孔砂芯5对应9l缸盖的加工工艺，匹配预铸挺柱孔。
43.砂芯结构在对应9l缸盖的12处挺柱孔加工位置时，采用支撑砂芯8的个数为六个，且六个支撑砂芯8间隔排列设置在底座芯1上。并且，每个支撑砂芯8上均排列设置有两个挺柱孔砂芯5，且两个挺柱孔砂芯5与对应的支撑砂芯8一体结构。
44.在具体将一个支撑砂芯8和两个挺柱孔砂芯5一体式制备时，支撑砂芯8和两个挺柱孔砂芯5的材质为：采用40％陶瓷砂和60％锻烧砂进行混合的覆膜砂，强度≥4.8mpa(采用“8”字试样检测法)。
45.继续参考图3和图4，图4示出了支撑砂芯8的结构示意图；为了满足分体安装要求以及匹配工艺，支撑砂芯8上位于两个挺柱孔砂芯5之间的位置开设有弧形让位槽9。在具体进行浇注过程中，在下砂箱内制作底座芯1、下水套芯2、进排气道芯3以及上水套芯4，并在底座芯1上预留定位的集砂槽7用于装配支撑砂芯8，因下水套芯2、进排气道芯3以及上水套芯4等均为现有预铸工艺中常用的工艺，在此不做过多赘述。
46.同时，在挺柱孔砂芯5远离支撑砂芯8的一端设置有用于与盖板芯6相配合的上砂芯。上砂芯与盖板芯6无间隙配合，上砂芯直径小于挺柱孔砂芯5直径，上砂芯高度在3mm左右。
47.由以上描述中可以看出，本技术实施例采取预铸方式实现挺柱孔结构，相比现有机加工工艺具有以下优势：
48.1、取消挺柱孔位置加工余量，降低铁水消耗；
49.2、取消挺柱孔共12处的加工工序；
50.3、9l系列中蠕铁材质可减低挺柱孔位置缩松倾向，降低缩松废品。
51.高强度挺柱孔芯材料选择：采用40％陶瓷砂和60％锻烧砂进行混合的覆膜砂，强度≥4.8mpa(采用“8”字试样检测法)。
52.收缩率的选择：通过实验法测定挺柱孔砂芯5的合理收缩率，实现挺柱孔中心相对偏差≤
±
0.5mm。
53.砂芯间隙选择：设计较长的芯头，圆周间隙0.2mm，高度方向不放间隙，实现挺柱孔砂芯5定位准确，最终满足875mm长度尺寸下达到ct7级。
54.本发明重点围绕倾斜角度的特殊挺柱孔预铸工艺进行创新，通过预铸砂芯种类选择、预铸砂芯结构设计及间隙设计、预铸砂芯操作工序、蠕铁450铁水下收缩率中值确定几个方面，形成挺柱孔预铸工艺方法，实现挺柱孔精度高于ct7级，满足挺柱运转的精度要求，取消挺柱孔加工工序，实现制造成本大幅下降。
55.参考图5，图5示出缸盖铸件挺柱孔预铸方法的流程图；
56.一种缸盖铸件挺柱孔预铸方法，包括以下步骤：
57.s1、在下砂箱内制作底座芯、下水套芯、进排气道芯以及上水套芯，并在底座芯上预留定位的集砂槽；具体为，针对9l缸盖的12处挺柱孔分布情况，将集砂槽设置六个，用于一一对应装配支撑砂芯。
58.s2、在集砂槽内部装配一体结构的支撑砂芯和两个挺柱孔砂芯，两个挺柱孔砂芯倾斜连接在支撑砂芯上；具体为，支撑砂芯和两个挺柱孔砂芯的材质为：采用40％陶瓷砂和60％锻烧砂进行混合的覆膜砂。支撑砂芯间隔分布连接在底座芯上；支撑砂芯为分体式连接在底座芯上；本技术实施例中选用支撑砂芯嵌入式连接在底座芯上，在底座芯上开设集砂槽，支撑砂芯位于集砂槽的内部。支撑砂芯位于集砂槽的内部截面结构为梯形，根据挺柱孔砂芯的倾斜角度，支撑砂芯的一侧与集砂槽无间隙接触，并且倾斜角度为0.5
°
；支撑砂芯的另一侧与集砂槽间隙沿周0.1mm，倾斜角度为0.5
°
。支撑砂芯在与匹配位于集砂槽后，支撑砂芯的上表面与底座芯位于同一地平面，支撑砂芯上倾斜设置有两个挺柱孔砂芯，且至少两个挺柱孔砂芯的倾斜角度与地平面相距设定夹角。具体的，两个挺柱孔砂芯的倾斜角度与地平面相距86
°
夹角。从而使挺柱孔砂芯对应9l缸盖的加工工艺，匹配预铸挺柱孔。
59.s3、在上砂箱内制作与多个挺柱孔砂芯相配合的盖板芯，整体浸涂烘干；具体的，在挺柱孔砂芯远离支撑砂芯的一端设置有用于与盖板芯相配合的上砂芯。上砂芯与盖板芯无间隙配合，上砂芯直径小于挺柱孔砂芯直径，上砂芯高度在3mm左右。
60.s4、上砂箱和下砂箱相互配合后，浇注蠕铁450铁水。
61.通过以上预铸方法可以看出，相比现有机加工工艺具有以下优势：
62.1、取消挺柱孔位置加工余量，降低铁水消耗；
63.2、取消挺柱孔共12处的加工工序；
64.3、9l系列中蠕铁材质可减低挺柱孔位置缩松倾向，降低缩松废品。
65.高强度挺柱孔芯材料选择：采用40％陶瓷砂和60％锻烧砂进行混合的覆膜砂，强度≥4.8mpa(采用“8”字试样检测法)。
66.收缩率的选择：通过实验法测定挺柱孔砂芯的合理收缩率，实现挺柱孔中心相对偏差≤
±
0.5mm。
67.砂芯间隙选择：设计较长的芯头，圆周间隙0.2mm，高度方向不放间隙，实现挺柱孔砂芯定位准确，最终满足875mm长度尺寸下达到ct7级。
68.本发明重点围绕倾斜角度的特殊挺柱孔预铸工艺进行创新，通过预铸砂芯种类选择、预铸砂芯结构设计及间隙设计、预铸砂芯操作工序、蠕铁450铁水下收缩率中值确定几个方面，形成挺柱孔预铸工艺方法，实现挺柱孔精度高于ct7级，满足挺柱运转的精度要求，取消挺柱孔加工工序，实现制造成本大幅下降。
69.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
70.另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，水套芯)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情
况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
71.尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
72.本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。