一种缸体全组芯铸造砂型结构的制作方法

本发明属于缸体铸造领域，特别是一种缸体全组芯铸造砂型结构。

背景技术

汽车企业不断缩短产品开发周期，发动机缸体等核心铸件采用开模试制的周期在60-90天，难以适应产品研发过程验证用样件的需求。运用3d打印制造技术直接打印砂型砂芯，然后组芯浇铸，进行缸体铸件无模快速制造，可以大幅缩短铸件试制周期。

组芯浇注充型过程中，砂芯中的粘结剂等遇到高温浇铸液时会在型腔内产生大量的气体，需要通过砂芯或者排气孔排出，否则型腔内气压过大，导致浇注时浇铸用的金属液产生呛火或无法充满型腔，从而降低铸件质量。因此，铸型设计中，排气孔设计的是否合理对铸件质量影响很大。现有技术中，一般是在铸型上表面设计设置多个彼此独立的排气孔，排气孔连通型腔和大气。

现有技术的排气孔为彼此独立，充型过程中，如果某个排气孔堵塞，将导致与之连通的型腔不能有效排气，影响该型腔内的铸件质量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种缸体全组芯铸造砂型结构，以解决现有技术中的不足，它能够保证组芯铸造过程中，各第一通孔相互联通，这样在浇铸时即使某个第一通孔被异物堵塞，也能借用与该第一通孔相邻的第一通孔进行排气和排液，保证排气顺畅，排液的顺利有效。

本发明采用的技术方案如下：

一种缸体全组芯铸造砂型结构，所述缸体全组芯铸造砂型结构包括型腔组成结构和设置在所述型腔组成结构顶部的盖帽芯，所述型腔组成结构内部具有型腔，所述盖帽芯上设置有一个浇铸口和多个第一通孔；所述浇铸口和各所述多个第一通孔均连通所述型腔和大气；

其中：所述盖帽芯内设有连通通道，所述连通通道连通所述第一通孔。

如上所述的缸体全组芯铸造砂型结构，其中，优选的是，所述第一通孔远离所述型腔的一端为台阶型。

如上所述的缸体全组芯铸造砂型结构，其中，优选的是，所述型腔组成结构包括第一底板芯、前端芯、后端芯、进气侧边芯、排气侧边芯和内部型芯组件；

所述内部型芯组件设置在所述第一底板芯的中间；

所述前端芯、所述进气侧边芯、所述后端芯和所述排气侧边芯均设置在所述第一底板芯上，且依次围设在所述内部型芯组件的周侧，与所述内部型芯组件之间形成所述型腔；

所述盖帽芯设置在所述内部型芯组件的顶部，且与所述前端芯、所述进气侧边芯、所述后端芯和所述排气侧边芯四者均搭接。

如上所述的缸体全组芯铸造砂型结构，其中，优选的是，所述缸体全组芯铸造砂型结构还包括浇口杯；

所述浇口杯设置在所述浇铸口上，且所述浇口杯的底部设置有第二通孔，所述第二通孔连通所述浇铸口。

如上所述的缸体全组芯铸造砂型结构，其中，优选的是，所述浇铸口周侧的所述盖帽芯的表面上设置有密封槽；

所述第二通孔周侧的所述浇口杯的外表面上设置有密封块；

所述密封块可嵌装在所述密封槽内。

如上所述的缸体全组芯铸造砂型结构，其中，优选的是，所述第二通孔周侧的所述浇口杯的内表面上设有倾斜坡面；

所述倾斜坡面的靠近所述第二通孔的一端高于所述倾斜坡面的远离所述第二通孔的一端。

如上所述的缸体全组芯铸造砂型结构，其中，优选的是，所述内部型芯组件包括呈直线排列且依次固定连接的至少两个缸筒芯；

各所述缸筒芯靠近所述第一底板芯的一侧均设置有第一定位芯头；所述第一底板芯上设置有对应各所述第一定位芯头的第一定位槽；

所述第一定位芯头可装配在对应的所述第一定位槽内，且各所述第一定位槽的形状各不相同。

如上所述的缸体全组芯铸造砂型结构，其中，优选的是，沿各所述缸筒芯的排列方向，任一所述缸筒芯的两相对侧分别设置有第二定位芯头和第二定位凹槽；

一所述缸筒芯的所述第二定位芯头可装配到与之相邻的所述缸筒芯的所述第二定位凹槽内。

如上所述的缸体全组芯铸造砂型结构，其中，优选的是，所述内部型芯组件还包括排气侧油道芯和进气侧油道芯；

沿各所述缸筒芯的排列方向，所述排气侧油道芯和所述进气侧油道芯分别设置在所述缸筒芯的两相对侧，且所述排气侧油道芯位于所述缸筒芯和所述排气侧边芯之间，所述进气侧油道芯位于所述缸筒芯和所述进气侧边芯之间。

如上所述的缸体全组芯铸造砂型结构，其中，优选的是，所述进气侧边芯和所述排气侧边芯上均设置有第一排气孔；

所述第一排气孔的一端连通大气，另一端不连通所述型腔。

与现有技术相比，本发明的缸体全组芯铸造砂型结构内部的型腔用于铸造形成铸件及其附属浇铸系统，浇铸开始时用于浇铸的浇铸液，从浇铸口注入，浇铸过程中，浇铸液未充满型腔前，砂芯中的粘结剂等遇到高温浇铸液时，在型腔内产生的气体，该气体从第一通孔排出，充满型腔后，浇铸液从第一通孔溢出，直至型腔完全充满浇铸液，浇铸液停止注入，浇铸结束。该过程中，由于所述第一通孔通过连通通道连通，即使某一个第一通孔堵塞，气体以及浇铸液也可以通过与该第一通孔连通的就近的另一个第一通孔排出型腔，确保了排气的顺畅性，保证了型腔内压力的均衡性，型腔内压力均衡能够保证浇铸液的顺利均匀充型，进而保证了浇铸液填充和溢出的均匀有效性。

附图说明

图1是本发明提供的缸体全组芯铸造砂型结构的结构示意图；

图2是内部型芯组件结构示意图；

图3是排气侧油道芯的一个方向示意图；

图4是排气侧油道芯的另一个方向示意图；

图5是进气侧油道芯的一个方向示意图；

图6是进气侧油道芯的另一个方向示意图；

图7是四个并排设置的缸筒芯、及缸筒芯上设置第二定位芯头结构示意图及；

图8是缸筒芯上设置第二定位凹槽的结构示意图；

图9是缸筒芯上设置第一定位芯头的结构示意图；

图10是第一底板芯的俯视图；

图11是第一底板芯的仰视图；

图12是第二底板芯的俯视图；

图13是第二底板芯的仰视图；

图14是第一底板芯和第二底板芯的装配结构示意；

图15是前端芯的一个方向示意图；

图16是前端芯的另一个方向示意图；

图17是后端芯的一个方向示意图；

图18是后端芯的另一个方向示意图；

图19是进气侧边芯的一个方向示意图；

图20是进气侧边芯的另一个方向示意图；

图21是排气侧边芯的一个方向示意图；

图22是排气侧边芯的另一个方向示意图；

图23是盖帽芯的透视图；

图24是盖帽芯的水平剖面图；

图25是盖帽芯的竖直剖面图；

图26是浇口杯的一个方向结构示意图；

图27是浇口杯的另一个方向结构示意图；

图28是浇口杯的剖面图。

元件标号说明：

1-第二底板芯，2-第一底板芯，3-前端芯，4-后端芯，5-进气侧边芯，6-排气侧边芯，7-盖帽芯，8-浇口杯，9-内部型芯组件；

11-第三定位凸起，12-浇道，13-第一手持槽；

20-芯头座，21-第一定位槽，22-第四定位槽，23-第六定位槽，24-第五定位槽，25-第三定位凹槽；

31-第一容置孔，32-第二手持槽，33-第一定位凸块，34-第四定位凸起，35-第二排气孔；

41-浇铸液过孔，42-第二容置孔，43-第三手持槽，44-第二定位凸块，45-第四手持槽，46-第五定位凸起；

51-排气孔，52-第三容置孔，53-第一缺口，54-第一定位点；

61-第二缺口，62-第四容置孔，63-第四手持槽，64-第二定位点；

71-浇铸口，72-第一通孔，73-连通通道，74-密封槽；

81-第二通孔，82-密封块，83-倾斜坡面；

91-缸筒芯，92-第一定位芯头，93-第二定位芯头，94-第二定位凹槽，95-排气侧油道芯，96-进气侧油道芯。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的实施例提供了一种缸体全组芯铸造砂型结构，请参阅图1所示，缸体全组芯铸造砂型结构包括型腔组成结构和设置在所述型腔组成结构顶部的盖帽芯7，所述型腔组成结构内部具有型腔，请参阅图23、图24和图25所示，所述盖帽芯7上设置有一个浇铸口71和多个第一通孔72；浇铸口71和各多个第一通孔72均连通型腔和大气；其中：盖帽芯7内设有连通通道73，连通通道73连通第一通孔72。

本发明的缸体全组芯铸造砂型结构内部的型腔用于铸造形成铸件及其附属浇铸系统，浇铸开始时用于浇铸的浇铸液，例如金属液，从浇铸口71注入，浇铸过程中，浇铸液未充满型腔前，砂芯中的粘结剂等遇到高温浇铸液时，在型腔内产生的气体从第一通孔72排出，浇铸液充满型腔后，浇铸液从第一通孔72溢出，直至型腔完全充满浇铸液，浇铸液停止注入，浇铸结束。该过程中，由于第一通孔72通过连通通道73连通，即使某一个第一通孔72堵塞，气体以及浇铸液也可以通过与该第一通孔72连通的就近的另一个第一通孔72排出型腔，确保了排气的顺畅性，保证了型腔内压力的均衡性，型腔内压力均衡能够保证浇铸液的顺利均匀充型，进而保证了浇铸液填充和溢出的均匀有效性，保证了铸件的质量。

具体的，盖帽芯7上设置有多个第一通孔72，第一通孔72贯穿盖帽芯7的两相对表面，可以实现型腔和大气的连通；第一通孔72设置有多个，请继续参阅图23、图24和图25所示，多个第一通孔72可以以行和列交错方式排列设置，每行的第一通孔72和每列的第一通孔72均采用连通通道73连通，以确保每个第一通孔72与自身周侧的任意的第一通孔72均连通。其中，连通通道73是预设在盖帽芯7内部的，其延伸方向垂直各第一通孔72的延伸方向。

进一步的，请继续参阅图25所示，第一通孔72远离型腔的一端为台阶型。具体的，定义第一通孔72远离型腔的一端为顶端，第一通孔72靠近型腔的一端为底端，则第一通孔72的顶端开口先大后小，使得第一通孔72为台阶型孔，该台阶型孔具有一朝向顶端开口的台阶面，该台阶面能够有效的收纳从第一通孔72的顶端边缘滑落进入第一通孔72的型砂，避免该型砂直接落入型腔而造成铸件缺陷的问题。

在具体设置时，台阶面可设置为水平面或倾斜面；需要说明的是，如果设置为倾斜面，理应为：倾斜面的靠近第一通孔72的一侧高于倾斜面的远离第一通孔72的一侧。

另，在第一通孔72内，台阶面的高度高于第一通孔72和连通通道73的重叠连通处，以避免型砂滑入连通通道73内。

进一步的，请参阅图1所示，型腔组成结构包括第一底板芯2、前端芯3、后端芯4、进气侧边芯5、排气侧边芯6和内部型芯组件9；内部型芯组件9设置在第一底板芯2的中间；前端芯3、进气侧边芯5、后端芯4和排气侧边芯6均设置在第一底板芯2上，且依次围设在内部型芯组件9的周侧，与内部型芯组件9之间形成型腔；盖帽芯7设置在内部型芯组件9的顶部，且与前端芯3、进气侧边芯5、后端芯4和排气侧边芯6四者均搭接。

其中：第一底板芯2的结构如图10和图11所示，内部型芯组件9的结构图如图2至图9所示，前端芯3的结构如图15和图16所示，后端芯4的结构如图17和图18所示，进气侧边芯5的结构如图19和图20所示，排气侧边芯6的结构如图21和图22所示，可以看到前端芯3、进气侧边芯5、后端芯4和排气侧边芯6四者均有一个侧面上具有复杂的结构，在组芯铸造时，该具有复杂结构的侧面朝向内部型芯组件9作为内壁，内壁主要用于形成型腔内的铸件的外轮廓及用于浇铸辅助；而内部型芯组件9的外表面主要用于辅助形成铸件的内腔结构。同时，复杂结构上设置有定位点，用于与其它部件的定位连接。

具体的，请参阅图20所示，进气侧边芯5的复杂结构上设置有第一定位点54，第一定位点54用于与内部型芯组件9的进气侧油道芯的定位连接；请参阅图22所示，排气侧边芯6的复杂结构上设置有第二定位点64，第二定位点64用于与内部型芯组件9的排气侧油道芯的定位连接。

进一步的，请继续参阅图1所示，该缸体全组芯铸造砂型结构还包括第二底板芯1，第二底板芯1设置在第一底板芯2远离型腔的一侧，即第二底板芯1设置在第一底板芯2的底部，请参阅图12和图13所示，图12为第二底板芯1朝向第一底板芯2的侧面示意图，即第二底板芯1的上表面示意图，图13为第二底板芯1远离第一底板芯2的侧面示意图，即第二底板芯1的下表面的示意图。

为了组芯装配的准确性，以上各元件之间设有相互配合的定位导向结构，从下往上对定位导向结构介绍如下：

第一层：第二底板芯1和第一底板芯2之间的定位导向结构；

具体的，请参阅图11所示，第一底板芯2的朝向第二底板芯1的表面的四角凹陷形成第三定位凹槽25；请参阅图12所示，第二底板芯1的朝向第一底板芯2的表面的四角凸起形成第三定位凸起11；请参阅图14所示，第二底板芯1和第一底板芯2装配时，第三定位凸起11嵌装在第三定位凹槽25内。

第二层：第一底板芯2和前端芯3之间、第一底板芯2和后端芯4之间、第一底板芯2和进气侧边芯5之间、第一底板芯2和排气侧边芯6之间均设有的定位导向结构，具体的：

请参阅图10所示，第一底板芯2上对应前端芯3的位置处设置有第四定位槽22、对应后端芯4的位置处设置有第五定位槽24、对应进气侧边芯5和排气侧边芯6的位置均设置有第六定位槽23。

请参阅图15所示，前端芯3对应第一底板芯2的侧面上，即前端芯3的底部设置有第四定位凸起34，第四定位凸起34和第四定位槽22相互匹配。

请参阅图17所示，后端芯4对应第一底板芯2的侧面上，即后端芯4的底部设置有第五定位凸起46，第五定位凸起46和第五定位槽24相互配合。

进气侧边芯5和排气侧边芯6的底部也均设置有可以与第六定位槽23可以相互配合嵌装的凸起，以在部件装配时起到导向和定位作用，在此不再继续结合图示说明。

第三层：前端芯3、进气侧边芯5、后端芯4和排气侧边芯6四者彼此之间的定位导向结构，具体的：

请参考图15和图16所示，前端芯3的左右两侧分别设置有朝向进气侧边芯5和排气侧边芯6的第一定位凸块33；请参阅图17和图18所示，后端芯4的左右两侧分别设置有朝向进气侧边芯5和排气侧边芯6的第二定位凸块44；请参阅图19所示，进气侧边芯5的左右两端均设置有容置第一定位凸块33和第二定位凸块44的第一缺口53，排气侧边芯6的左右两端均设置有容置第一定位凸块33和第二定位凸块44的第二缺口61。

第四层：盖帽芯7分别与前端芯3、进气侧边芯5、后端芯4和排气侧边芯6四者之间的定位导向结构，具体的：

如图23所示，盖帽芯7的下表面周侧设置有定位凸起，此图中并未全部显示定位凸起；如图15所示，前端芯3的朝向盖帽芯7的一侧设置有用于容置定位凸起的第一容置孔31；如图17所示，后端芯4的朝向盖帽芯7的一侧设置有浇铸液过孔41和用于容置定位凸起的第二容置孔42；如图19所示，进气侧边芯5的朝向盖帽芯7的一侧设置有第三容置孔52；如图21所示，排气侧边芯6的朝向盖帽芯7的一侧设置有第四容置孔62。

进一步的，请继续参阅图1所示，缸体全组芯铸造砂型结构还包括浇口杯8；浇口杯8设置在浇铸口71上，请参考图26、图27和图28所示，浇口杯8的底部设置有第二通孔81，第二通孔81连通浇铸口71。浇口杯8可起到引导浇铸液平稳安全的进入型腔的作用。浇口杯8的形状可以为例如方形、锥型、漏斗型等，只需保证浇口杯8的底部设置有可用于连通浇铸口71的第二通孔81即可。本实施例示例性的，浇口杯8的形状为方形。

请继续参考图23所示，浇铸口71周侧的盖帽芯7的表面上设置有密封槽74；请继续参考图26、图27和图28所示，第二通孔81周侧的浇口杯8的外表面上设置有密封块82；密封块82可嵌装在密封槽74内。密封块82和密封槽74相互配合，一方面可以起到定位作用，另一方面可以起到密封作用，防止在浇铸过程中，浇铸液从密封槽74和密封块82两者的配合面溢出型腔。密封块82可与浇口杯8一体成型，通过在浇口杯8上的第二通孔81周侧设置凸起实现。

请继续参考图26和图28所示，第二通孔81周侧的浇口杯8的内表面上设有倾斜坡面83；倾斜坡面83的靠近第二通孔81的一端高于倾斜坡面83的远离第二通孔81的一端。将浇铸液从浇口杯8边缘注入浇口杯8内，浇铸液先落入靠近浇口杯8的侧壁处的倾斜坡面83上，然后累积并上涌流动至第二通孔81的顶部，在该过程中，浇铸液可以在倾斜坡面83上方形成涡流，阻止金属液中密度较轻的氧化物渣通过第二通孔81进入型腔。

其中：第二层定位导向结构还包括在第一底板芯2和内部型芯组件9之间设置的定位导向结构，该定位导向结构的具体实施形式和内部型芯组件9的结构有关，具体介绍如下：

请参阅图2所示，内部型芯组件9包括呈直线排列且依次固定连接的至少两个缸筒芯91；示例性的，如图2所示，本实施例为4个；如图9所示，各缸筒芯91靠近第一底板芯2的一侧均设置有第一定位芯头92；如图10所示，第一底板芯2上设置有对应各第一定位芯头92的第一定位槽21；其中：第一定位槽21设置在芯头座20上，芯头座20设置在第一底板芯2上；第一定位芯头92可装配在对应的第一定位槽21内，且各第一定位槽21的形状各不相同。

第一定位槽21和对应的第一定位芯头92可以起到定位导向作用，再者，各第一定位槽21的形状各不相同，各第一定位槽21对应的第一定位芯头92的形状也各不同相同，可以起到避免装配时第一定位芯头92与对应的第一定位槽21匹装错位问题，能够有效的保证定位导向效果。

第一定位槽21的形状各不相同是指第一定位槽21可以为具体形状不同，也可以为空间摆放位置不同导致第一定位槽21呈现形式不同；示例性的，请参阅图9和图10所示，第一定位槽21和第一定位芯头92的形状均为具有一倒角处理的方形。由于第一定位槽21固定在第一底板芯2上，所以四个第一定位槽21的倒角设置在不同方位，便因空间摆放位置不同使第一定位槽21呈现形式不同。

进一步的，请参阅图7和图8所示，沿各缸筒芯91的排列方向，任一缸筒芯91的两相对侧分别设置有第二定位芯头93和第二定位凹槽94；一缸筒芯91的第二定位芯头93可装配到与之相邻的缸筒芯91的第二定位凹槽94内。第二定位芯头93和第二定位凹槽94相互配合可以保证两相邻缸筒芯91装配的牢靠性。

进一步的，请参阅图2所示，内部型芯组件9还包括排气侧油道芯95和进气侧油道芯96；沿各缸筒芯91的排列方向，排气侧油道芯95和进气侧油道芯96分别设置在缸筒芯91的两相对侧，且排气侧油道芯95位于各缸筒芯91和排气侧边芯6之间，进气侧油道芯96位于91和进气侧边芯之间。

进一步的，请参阅图12所示，第二底板芯1的朝向第一底板芯1的表面中间设置有浇道12。

为了以上各部件的方便装配，请继续参阅图12所示，第二底板芯1的远离第一底板芯1的表面周侧设置有第一手持槽13；请继续参阅图15所示，前端芯3的左右两端的端面上设置有第二手持槽32；请继续参阅图17所示，后端芯4的左右两端的端面上设置有第三手持槽43，后端芯4的外表面上还设置有第四手持槽45。请继续参阅图22所示，排气侧边芯6的左右两端侧面上下均设置有第四手持槽63。以上各手持槽的设置一方面方便装配操作，另一方面有利于减重。

另外，考虑到浇铸过程中，砂芯内部的粘结剂遇热产生的气体一方面可以通过型腔和第一通孔71排出，另一方面，也可以通过砂芯内自身上设置的排气孔排出，以确保气体的充分排出，保证砂芯的寿命。所以，作为本实施例的改进，请参阅图15所示，前端芯3上设置有连通大气但不连通型腔的第二排气孔35；请参阅图19和图21所示，进气侧边芯5和排气侧边芯6上均设置有连通大气但不连通型腔的第一排气孔51。

本实施例提供的缸体全组芯铸造砂型结构具有定位准确、排气顺畅、型腔防护性好、操作性好的有点，同时，铸铁三缸四缸发动机缸体试制通用，适用范围广。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。