专利名称：一种发动机气缸盖的组芯工艺及其使用的组芯胎具的制作方法
技术领域：
本发明涉及铸造工艺及设备领域，尤其涉及用于一种发动机气缸盖的组芯工艺。 本发明还涉及一种上述组芯工艺使用的组芯胎具。
背景技术：
汽车一般由发动机、底盘、车身和电气设备等四个基本部分组成。发动机是汽车的动力装置，由机体，曲柄连杆机构，配气机构，冷却系，润滑系，燃料系等组成。按照燃料的种类可以分为柴油机、汽油机和天然气机等；按工作方式分为二冲程和四冲程两种。机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。气缸盖是组成发动机的重要零件之一，气缸盖根据结构形式可以分为单缸缸盖和多缸连体缸盖，根据材质可以分为有色金属和黑色金属两大类。黑色金属材质的多缸连体缸盖铸件的主要生产方式是砂型铸造，在砂型铸造工艺中根据气缸盖燃烧室面在砂型中的状态位置分为平浇工艺和立浇工艺；生产多缸连体缸盖时，经常采用一型两件立浇工艺的生产模式，这时需要将两个气缸盖子砂芯组成一个整体砂芯，并且要求组合好的整体砂芯中，两个子砂芯的位置相对，同时要求整体砂芯中气缸盖的燃烧室面为竖直状态，这就对两个子砂芯的组芯工艺有较高的要求。请参考图1，图1为现有技术中发动机气缸盖的组芯工艺的流程示意图；下面简要介绍这种组芯工艺在工作中存在的缺陷。如图1所示，现有技术中组芯工艺主要包括如下步骤如步骤a'所示，将第一子芯组和第二子芯组的燃烧室面水平向下设置，夹紧后放置于组芯胎具上；
和第二
如步骤b' 如步骤C' 子芯组； 如步骤d'
所示，用组芯吊具将第二子芯组竖直向上翻转180度； 所示，将第一子芯组和第二子芯组在竖直方向贴合，并紧固第一子芯组
所示，用组芯胎具将紧固后的整体芯组在竖直平面内旋转90度。 上述组芯工艺在组芯过程中，第二子芯组要借助组芯吊具完成竖直向上翻转180 度的动作，并且第二子芯组要与第一子芯组在竖直方向对齐，这些动作复杂，因此生产过程中，难于将这一方法作为一个工序设置于流水作业的流程中，实现规模化批量作业。同时， 上述方法要将紧固后竖直叠放的整体芯组翻转90度，这个过程中整个芯组的重心较高，翻转过程不稳定，同时组芯胎具要实现组芯定位和整体芯组翻转功能，导致其结构复杂、工作可靠性差。 因此，如何在现有技术的基础上，改进现有发动机气缸盖的组芯工艺，使得在组芯过程中两个子芯组的动作简单、稳定可靠，从而使该方法适用于流水作业的流程，是本领域的技术人员目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种发动机气缸盖的组芯工艺，该方法的组芯过程中两个子芯组的动作简单，容易实现，适合用于流水作业的流程。本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述组芯工艺使用的组芯胎具。为解决上述技术问题，本发明提供一种发动机气缸盖的组芯工艺，包括如下步骤1)将两个子芯组并排设置，且每个所述子芯组的燃烧室面水平向下设置；2)将两个所述子芯组在竖直平面内旋转，使两个所述燃烧室面均竖直设置；3)移动所述子芯组，将两个所述子芯组贴合；4)紧固定位后的两个所述子芯组。优选地，步骤幻中两个所述子芯组在竖直平面内向两个所述子芯组的内侧旋转。采用这种方法，实现了两个子芯组的燃烧室面从水平状态转变为竖直状态，即实现了气缸盖的立浇工艺，在组芯过程中，两个子芯组只需要进行一次竖直平面内的旋转，相比现有技术，该方法的过程中两个子芯组的动作简单、容易实现，适合用于流水作业的流程中，能够进一步提高生产的效率。同时，该方法把两个子芯组合成的整体芯组由竖直叠放的状态改为横向平放，降低了整体芯组的重心高度，提高了该组芯工艺的稳定性。除此之外，由于在实际工作中，常借助组芯吊具完成多个子芯组的组合作业，相比现有技术，本发明所提供的组芯工艺省去了子芯组在组芯吊具中竖直翻转180度的动作， 因此对组芯吊具的功能结构要求相对较低，简单的组芯吊具即可满足该功能的需求，进一步减小了生产成本。本发明还提供一种组芯胎具，包括支架、安装底板和两个用于支撑子芯组的横托板，两个所述横托板设于所述组芯胎具的前后两侧且支撑于所述安装底板；还包括驱动所述横托板在前后延伸的竖直平面内旋转的旋转部件，所述旋转部件与所述横托板固定连接；所述安装底板和所述支架之间设有前后导向的滑动装置；所述滑动装置的固定部固定连接于所述支架，其活动部固定连接于所述底板。优选地，所述旋转部件为设于所述横托板垂直于前后方向的两侧的转轴，所述转轴的轴线垂直于所述前后方向，且所述转轴和所述安装底板之间固定连接有转轴支撑架。优选地，所述转轴的外侧固定连接有旋转手柄；所述组芯胎具还包括防转装置，所述横托板静止时，所述防转装置固定连接所述转轴支撑架和所述旋转手柄的旋转端；所述横托板旋转时，所述防转装置不连接所述转轴支撑架和所述旋转手柄。优选地，还包括定位块，所述定位块固定连接于所述横托板的顶壁。优选地，还包括侧托板，所述侧托板固定连接于所述横托板在前后方向的内侧，且所述侧托板垂直于所述横托板。优选地，还包括第一限位部件，所述第一限位部件固定连接于所述安装底板在前后方向的外侧的顶壁，且所述第一限位部件的高度等于所述横托板和所述安装底板之间的距离。优选地，还包括第二限位部件，所述第二限位部件固定连接于所述安装底板在前后方向的内侧的顶壁，且所述第二限位部件的顶面与所述侧托板顶端向内旋转度后的底面贴合。优选地，所述滑动装置的固定部为导轨，所述滑动装置的活动部为套装于所述导轨外部的直线轴承。优选地，所述滑动装置上还设有防滑部件，所述防滑部件包括固定端和绕所述固定端旋转的活动端，所述固定端固定连接于所述支架，所述活动端随旋转角度的不同连接于所述安装底板或者与所述安装底板不接触。采用这种结构，在组芯过程中，将子芯组放置于前后两侧的横托板后，由于横托板连接有上述旋转部件，驱动该旋转部件旋转，从而带动横托板随之转动，即两个横托板在竖直平面内旋转，从而能够实现两个子芯组的燃烧室面由水平状态改变为竖直状态；再驱动滑动部件的活动部，使其向前后方向移动，从而带动安装底板移动，进而带动支撑于安装底板上的横托板前后方向移动，从而能实现两个旋转后的子芯组贴合。由此可见，上述组芯胎具能够实现上述组芯工艺，并且具有结构简单的特点。
图1为现有技术中发动机气缸盖的组芯工艺的流程示意图；图2为本发明所提供的发动机气缸盖的组芯工艺的一种具体实施方式
的流程框图；图3为本发明所提供的发动机气缸盖的组芯工艺的一种具体实施方式
的流程示意图；图4为本发明所提供的组芯胎具的一种具体实施方式
的主视图；图5为图4的侧视图；图6为两个子芯组放入图4中的组芯胎具上的初始状态图；图7为图6中的子芯组完成翻转、对齐后的状态图；图8为图5中的防转装置连接处的局部放大图。其中，4至图8中的附图标记与部件名称之间的对应关系为1支架；2安装底板；3横托板；4旋转部件；5滑动装置；6定位块；7侧托板；8防转装置；9第一限位部件；0第二限位部件；41转轴支撑架；42旋转手柄；51固定部；52活动部；53防滑部件；81轴套；82弹簧；83插轴；84螺钉；85防转手柄。
具体实施例方式本发明的核心为提供一种发动机气缸盖的组芯工艺，该方法能够实现气缸盖的立浇工艺，并且组芯过程中两个子芯组的动作简单、容易实现，适合用于流水作业的流程。本发明的另一个核心为提供一种上述组芯工艺使用的组芯胎具。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请参考图2和图3，图2为本发明所提供的发动机气缸盖的组芯工艺的一种具体实施方式
的流程框图；图3为本发明所提供的发动机气缸盖的组芯工艺的一种具体实施方式
的流程示意图。在一种具体的实施方式中，如图2和图3所示，本发明所提供的组芯工艺主要按照下述四个步骤进行步骤Sl 如图3中的步骤a所示，将两个子芯组并排设置，且每个子芯组的燃烧室面水平向下设置；步骤S2 如图3中的步骤b所示，将两个子芯组在竖直平面内旋转，使两个燃烧室面均竖直设置；步骤S3 如图3中的步骤c所示，移动子芯组，将两个子芯组贴合；步骤S4 紧固定位后的两个子芯组。采用这种方法，实现了两个子芯组的燃烧室面从水平状态转变为竖直状态，即实现了气缸盖的立浇工艺，在组芯过程中，两个子芯组只需要进行一次竖直平面内的旋转，相比现有技术，该方法的过程中两个子芯组的动作简单、容易实现，适合用于流水作业的流程中，能够进一步提高生产的效率。同时，该方法把两个子芯组合成的整体芯组由竖直叠放的状态改为横向平放，降低了整体芯组的重心高度，提高了该组芯工艺的稳定性。除此之外，由于在实际工作中，常借助组芯吊具完成多个子芯组的组合作业，相比现有技术，本发明所提供的组芯工艺省去了子芯组在组芯吊具中竖直翻转180度的动作， 因此对组芯吊具的功能结构要求相对较低，简单的组芯吊具即可满足该功能的需求，进一步减小了生产成本。需要说明的是，文中出现的“并排设置”指的是两个子芯组在水平横向或者水平竖向内呈一条直线分布，这样能够保证两个子芯组在旋转后，只需通过一个方向的移动，就能使两个子芯组的子芯组贴合，不会发生错位的现象。在具体的方案中，上述两个子芯组可以向两个子芯组的内侧旋转，这样只需旋转90度，即可将燃烧室面旋转至竖直的位置，这是上述组芯工艺最简单的实施方式。当然，还可以向两个横托板的外侧旋转，通过旋转270度也可以实现同样的效果。请参考图4、图5、图6和图7，图4为本发明所提供的组芯胎具的一种具体实施方式
的主视图；图5为图4的侧视图；图6为两个子芯组放入图4中的组芯胎具上的初始状态图；图7为图6中的子芯组完成翻转、对齐后的状态图。如图4和图5所示，本发明还提供一种组芯胎具，该组芯胎具用于上述的组芯工艺中。在一种具体的实施方式中，该组芯胎具包括支架1、安装底板2、横托板3、旋转部件4和滑动装置5 ；支架1是整个组芯胎具的支撑机构，安装底板2设置于支架1的上方，并支撑于支架1上，横托板3是支撑子芯组的主要部件，设于组芯胎具的前后两侧且支撑于安装底板2 ；旋转部件4能够驱动横托板3在前后延伸的竖直平面内旋转，该旋转部件4与横托板 3固定连接；滑动装置5设于安装底板2和支架1之间，起前后导向的作用，该滑动装置5的固定部51固定连接于支架1，其活动部52固定连接于安装底板2。进一步的方案中，上述旋转部件4为设于横托板3垂直于前后方向的两侧的转轴， 转轴的轴线垂直于前后方向，且该转轴和安装底板2之间固定连接有转轴支撑板41，该转轴支撑架41的底部固定连接于固定安装架，其顶端支撑主轴。采用这种结构，在组芯过程中，如图6和图7所示，将子芯组放置于前后两侧的横托板3后，由于横托板3连接有上述转轴，驱动该转轴旋转，从而带动横托板3随之转动， 即两个横托板3均在竖直平面内旋转，从而能够实现两个子芯组的燃烧室面由水平状态改变为竖直状态；再驱动滑动部件的活动部52，使其向前后方向移动，从而带动安装底板2移动，进而带动支撑于安装底板2上的横托板3前后方向移动，从而能实现两个旋转后的子芯组贴合。
由此可见，上述组芯胎具能够实现上述组芯工艺，并且具有结构简单的特点。当然，上述实施方式中旋转部件4并不仅限于为转轴的结构形式，还可以为其他结构形式，例如可以将旋转部件4设置为相互啮合的齿轮，主动齿轮带动被动齿轮转动，被动齿轮固定连接于上述横托板3，也可以实现带动横托板3在竖直平面内转动的技术效果。 上述实施方式对旋转部件4与横托板3的固定连接方式也并未做具体的限定，旋转部件4 与横托板3可以焊接在一起，也可以通过螺栓等连接件固定连接，还可以通过一个连接件连接二者、并通过键连接来实现传动的组合连接方式。另外，上述实施方式也并未限定前后导向的滑动装置5的数量，可以在前侧或后侧设置一个滑动装置5，在两个子芯组旋转之后，推动其中一个子芯组使其向另一个子芯组靠拢，实现两个子芯组的内侧面贴合；也可以在前侧和后侧均设置一个滑动装置5，旋转之后同时推动两个子芯组使其向中间靠拢，实现贴合。除此之外，本文中出现的方位词“前后方向”指的是两个横托板3呈一字型排列的方向，即图4中左右延伸的方向，“前”指的第一子芯组靠近第二子芯组的方向，即图4中从左到右的方向，“后”则相反。应当理解，这些方位词的出现是以附图为基准而设立，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。 还可以进一步设置上述组芯胎具的具体结构。在另一种具体的实施方式中，如图5所示，转轴的外侧可以固定连接有旋转手柄 42，该旋转手柄42可以方便操作人员进行旋转主轴的操作；上述组芯胎具还可以包括防转装置8，横托板3静止时，防转装置8固定连接转轴支撑架41和旋转手柄42的旋转端；横托板3旋转时，防转装置8不连接转轴支撑架41和旋转手柄42。采用这样的结构，当需要横托板3静止时，使用防转装置8固定连接转轴支撑架41 和旋转手柄42，可以固定转轴的位置，防止其转动引起横托板3转动；当需要横托板3旋转时，拆卸防转装置8，能够实现主轴与转轴支撑架41的相对转动。具体地，上述旋转手柄42的旋转端和转轴支撑架41可以分别开设有水平的第一通孔和水平的第二通孔，上述防转装置8可以具体为定位销，当定位销可以插装于第一通孔和第二通孔中，或者从第一通孔、第二通孔中抽出。当然，上述防转装置8还可以为螺栓结构。还可以进一步设置上述防转装置8的具体结构形式。请参考图8，图8为图5中的防转装置连接处的局部放大图。在进一步的方案中，上述防转装置8还可以包括固定连接于第一通孔内的轴套 81，轴套81内套装有弹簧82和插轴83，弹簧82的一端作用于轴套81外端侧壁，其另一端作用于插轴83，轴套81的外端设有正对插轴83的第三通孔，第三通孔内径大于插轴83外端的直径且小于弹簧82的内径；轴套81外还套装有防转手柄85，防转手柄85和轴套81 的通孔处还插装有螺钉84，螺钉84的外端固定连接于防转手柄85，其内端固定连接于插轴 83。采用这样的结构，用手握住防转手柄85向外用力，能带动螺钉84、插轴83同时向外移动，由于轴套81不动，因此弹簧受到压缩，同时插轴83的内端脱离第二通孔，使得转轴能够自由旋转；当需要防转时，只需松开防转手柄85，在弹簧的作用下，插轴83向内运动进入第二通孔内，起到防转作用。
这种结构的操作方法简单，能够方便地实现对插轴83的控制，具有较高的智能性。当然，上述旋转手柄42和转轴支撑架41也可以不开设通孔，仅仅将防转装置8固定连接于二者的表面即可。还可以进一步设置上述组芯胎具的具体结构形式。在另一种具体的实施方式中，如图6所示，上述组芯胎具还包括定位块6，该定位块6可以固定连接于横托板3的顶壁。通过设置上述定位块6，使得横托板3顶壁有凸起， 将两个子芯组的相应位置处设置与定位块6的形状配合的凹槽，当子芯组放置于横托板3 上时，能够起到对子芯组的定位作用，防止子芯组在水平面内与横托板3发生相对滑动，从而提高了组芯过程中的稳定性。进一步的方案中，如图4所示，上述组芯胎具还可以包括侧托板7，该侧托板7固定连接于横托板3在前后方向的内侧，且该侧托板7垂直于横托板3。当然，此处所述的“垂直”允许在一定范围内有所偏差，如图6和图7所示，出于对与砂芯的配合性的考虑，可以将侧托板7与横托板3的夹角设置的稍大于90度。采用这种结构，当转轴旋转带动两个横托板3均向内侧旋转90度后，两个侧托板7翻转至水平位置，支撑两个翻转后的子芯组，从而保证了在翻转过程中子芯组始终放置于组芯胎具的托板上，避免了子芯组从组芯胎具上掉落的现象，进一步保证了组芯过程的稳定性。还可以进一步设置上述组芯胎具的具体结构形式。在另一种具体的实施方式中，如图6所示，上述组芯胎具还可以包括第一限位部件9，第一限位部件9固定连接于安装底板2在前后方向的外侧的顶壁，且第一限位部件9 的高度等于横托板3和安装底板2之间的距离。采用这种结构，当两个子芯组放置于水平的横托板3上，未开始旋转90度前，第一限位部件9支撑于水平横托板3的底壁，从而在防转装置8的基础上，进一步对横托板3起到定位的作用。进一步地，上述组芯胎具还可以包括第二限位部件0，第二限位部件0固定连接于安装底板2在前后方向的内侧的顶壁，且第二限位部件0的顶面与侧托板7顶端向内旋转 90度后的底面贴合。与上述第一限位部件9的作用相似，如图7所示，当上述横托板3旋转 90度后，侧托板7向内旋转至水平位置，此时第二限位部件0支撑于侧托板7顶端的底部， 从而在防转装置8的基础上，进一步起到定位侧托板7的作用。还可以进一步设置上述滑动装置的结构形式。在另一种具体的实施方式中，如图6和图7所示，上述滑动装置5的固定部51为导轨，滑动装置5的活动部52为导轨套装于导轨外部的直线轴承。当两个子芯组完成翻转后，只需推动直线轴承，使其带动第一子芯组向前移动，实现与第二子芯组的内侧面贴合。 采用直线轴承的结构，使得滑动装置5的固定部51和活动部52之间的摩擦阻力小、滑动距离精度高，还具有运动快捷、运动平稳的特点。当然，滑动装置5并不限于上述结构，上述固定部51还可以为固定于安装底板2 上的轨道，上述活动部52还可以套装于轨道上的滑块，也可以实现上述滑动的目的。进一步的结构中，上述滑动装置5上还设有防滑部件53，防滑部件53包括固定端和绕固定端旋转的活动端，固定端固定连接于支架1，活动端随旋转角度的不同连接于安装底板2或者与安装底板2不接触。采用这种结构，当不需要两个子芯组相对移动时，旋转防滑部件53的活动端，使其连接于安装底板2，使得直线轴承不能发生相对滑动，从而避免两个子芯组的位置发生改变；当需要滑动部件5的滑动部向前或向后滑动时，只需旋转防滑部件53的活动端，放开安装底板2，即可实现相对滑动。具体地，如图6所示，上述活动端可以具有弯钩，当不需要相对移动时，可以将活动端勾住安装底板2的内侧面，使导轨与直线轴承的位置固定。当然，活动端与安装底板2 的连接方式还可以为其他方式。本实施方式对防滑部件53的具体结构、形状并未做具体的限定，凡是包括固定端固定连接于支架1、活动端绕固定端旋转能够连接于安装底板2或与其不连接的防滑部件53，均应当属于本发明的保护范围内。以上对本发明所提供的一种发动机气缸盖的组芯工艺及其使用的组芯胎具进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种发动机气缸盖的组芯工艺，其特征在于，包括如下步骤1)将两个子芯组并排设置，且每个所述子芯组的燃烧室面水平向下设置；2)将两个所述子芯组在竖直平面内旋转，使两个所述燃烧室面均竖直设置；3)移动所述子芯组，将两个所述子芯组贴合；4)紧固定位后的两个所述子芯组。
2.根据权利要求1所述的组芯工艺，其特征在于，步骤2)中两个所述子芯组在竖直平面内向两个所述子芯组的内侧旋转。
3.—种组芯胎具，包括支架(1)、安装底板(2)和两个用于支撑子芯组的横托板(3)， 两个所述横托板(3)设于所述组芯胎具的前后两侧且支撑于所述安装底板O)；其特征在于，还包括驱动所述横托板C3)在前后延伸的竖直平面内旋转的旋转部件G)，所述旋转部件(4)与所述横托板(3)固定连接；所述安装底板( 和所述支架(1)之间设有前后导向的滑动装置(5)；所述滑动装置( 的固定部(51)固定连接于所述支架(1)，其活动部(52) 固定连接于所述底板。
4.根据权利要求3所述的组芯胎具，其特征在于，所述旋转部件(4)为设于所述横托板 (3)垂直于前后方向的两侧的转轴，所述转轴的轴线垂直于所述前后方向，且所述转轴和所述安装底板( 之间固定连接有转轴支撑架G1)。
5.根据权利要求4所述的组芯胎具，其特征在于，所述转轴的外侧固定连接有旋转手柄0 ；所述组芯胎具还包括防转装置(8)，所述横托板C3)静止时，所述防转装置(8)固定连接所述转轴支撑架Gl)和所述旋转手柄0 的旋转端；所述横托板( 旋转时，所述防转装置(8)不连接所述转轴支撑架Gl)和所述旋转手柄G2)。
6.根据权利要求3-5任一项所述的组芯胎具，其特征在于，还包括定位块(6)，所述定位块(6)固定连接于所述横托板(3)的顶壁。
7.根据权利要求6所述的组芯胎具，其特征在于，还包括侧托板(7)，所述侧托板(7) 固定连接于所述横托板C3)在前后方向的内侧，且所述侧托板(7)垂直于所述横托板(3)。
8.根据权利要求3-5任一项所述的组芯胎具，其特征在于，还包括第一限位部件(9)， 所述第一限位部件(9)固定连接于所述安装底板( 在前后方向的外侧的顶壁，且所述第一限位部件(9)的高度等于所述横托板(3)和所述安装底板(2)之间的距离。
9.根据权利要求8所述的组芯胎具，其特征在于，还包括第二限位部件(0)，所述第二限位部件(0)固定连接于所述安装底板( 在前后方向的内侧的顶壁，且所述第二限位部件(0)的顶面与所述侧托板(7)顶端向内旋转90度后的底面贴合。
10.根据权利要求3-5任一项所述的组芯胎具，其特征在于，所述滑动装置(5)的固定部(51)为导轨，所述滑动装置(5)的活动部(5 为套装于所述导轨外部的直线轴承。
11.根据权利要求10所述的组芯胎具，其特征在于，所述滑动装置( 上还设有防滑部件(53)，所述防滑部件(5 包括固定端和绕所述固定端旋转的活动端，所述固定端固定连接于所述支架(1)，所述活动端随旋转角度的不同连接于所述安装底板(2)或者与所述安装底板( 不接触。
全文摘要
本发明公开了一种发动机气缸盖的组芯工艺，包括如下步骤1)将两个子芯组并排设置，且每个所述子芯组的燃烧室面水平向下设置；2)将两个所述子芯组在竖直平面内旋转，使两个所述燃烧室面均竖直设置；3)移动所述子芯组，将两个所述子芯组贴合；4)紧固定位后的两个所述子芯组。该方法的组芯过程中两个子芯组的动作简单，容易实现，适合用于流水作业的流程。本发明还公开了一种上述组芯工艺使用的组芯胎具。该组芯胎具能够实现上述发动机气缸盖的组芯工艺，且结构简单。
文档编号B22C9/10GK102166619SQ20111007879
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者孙晓敏, 张敬峰, 彭飞飞, 李明, 王洪君, 董帅 申请人:潍柴动力股份有限公司