利用四缸整体式气缸盖模具铸造六缸整体式气缸盖的方法与流程

本发明涉及内燃机零部件技术领域，尤其涉及利用两套四缸整体式气缸盖砂型和砂芯制造六缸整体式气缸盖砂型和砂芯的方法。

背景技术：

目前，我国内燃机行业对柴油机废气排放限制越来越严格，为达到国家标准相关要求，柴油机采用多种技术措施，例如：采取增压、中冷、废气再循环、共轨燃油系统等措施，以及对柴油机零部件进行优化、改进，例如：采用四气门结构等。其中，在两气门整体式气缸盖改四气门整体式气缸盖过程中，对于同一系列柴油机，往往存在不同气缸数量的多种机型。因此，在气缸盖改进试验过程中，为满足市场需求对同一系列柴油机设计制造不同气缸数量的多种机型气缸盖，都要进行铸造模具的设计制造，如果改进的气缸盖达不到设计要求，需多次更改铸造模具甚至报废铸造模具，这就极大提高了企业的设计与制造成本，加大了企业在产品改进中的投资风险。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是：对于仅气缸数量不同的同一系列柴油机，通过一套四缸整体式气缸盖铸造模具制造的两套四缸整体式气缸盖的砂型和砂芯，对其进行加工、拼接制得一套六缸整体式气缸盖的砂型和砂芯，从而得到六缸整体式气缸盖铸造用砂型的方法，并通过该方法铸造出六缸整体式气缸盖毛坯，达到减少制造成本和风险的目的。其采用的技术方案包括如下步骤：

利用四缸整体式气缸盖模具铸造六缸整体式气缸盖的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、下箱砂型粗加工：选取两套相同的四缸气缸盖下箱砂型，定义为左下箱砂型、右下箱砂型，去除左下箱砂型最右侧的一缸砂型，得到左下箱三缸砂型，去除右下箱砂型最左侧的一缸砂型，得到右下箱三缸砂型；

b、上箱砂型粗加工：选取两套相同的四缸气缸盖上箱砂型，定义为左上箱砂型、右上箱砂型，去除左上箱砂型最右侧的一缸砂型，得到左上箱三缸砂型，去除右上箱砂型最左侧的一缸砂型，得到右上箱三缸砂型；

c、左箱砂型精加工：将左下箱三缸砂型与左上箱三缸砂型置于卧铣机床工作台，使左下箱三缸砂型与左上箱三缸砂型对正；根据理论分割面位置确定的实际分割面用铣刀进行精加工；

d、右箱砂型精加工：将右下箱三缸砂型与右上箱三缸砂型置于卧铣机床工作台，使右下箱三缸砂型与右上箱三缸砂型对正；根据理论分割面位置确定的实际分割面用铣刀进行精加工；

e、左水腔芯加工：将两套四缸气缸盖的下水腔芯、上水腔芯放置于经所述步骤c精加工后的左箱砂型内，去除伸出左箱砂型的部分；

f、右水腔芯加工：将另两套四缸气缸盖的下水腔芯、上水腔芯放置于经所述步骤d精加工后的右箱砂型内，去除伸出右箱砂型的部分；

g、对接砂型与砂芯：将装有左水腔芯的左箱砂型与装有右水腔芯的右箱砂型对接，得到装有水腔芯的六缸气缸盖砂型，在六缸气缸盖砂型插入进气道砂芯、排气道砂芯；

h、将步骤g得到的六缸气缸盖砂型与砂芯进行组装及加固，制得六缸整体式气缸盖砂型。

优选的，在a步骤中，在去除左下箱砂型最右侧的一缸砂型前先确定其左下箱砂型理论分割面，实际分割面为：理论分割面上预留10-50mm加工余量的左侧三缸砂型右端面；在去除右下箱砂型最左侧的一缸砂型前先确定其右下箱砂型理论分割面，实际分割面为：理论分割面上预留10-50mm加工余量的右侧三缸砂型左端面。

优选的，在b步骤中，在去除左上箱砂型最右侧的一缸砂型前先确定其左上箱砂型理论分割面，实际分割面为：理论分割面上预留10-50mm加工余量的左侧三缸砂型右端面；在去除右上箱砂型最左侧的一缸砂型前先确定其右上箱砂型理论分割面，实际分割面为：理论分割面上预留10-50mm加工余量的右侧三缸砂型左端面。

优选的，在c步骤中，将左下箱三缸砂型与左上箱三缸砂型置于卧铣机床工作台后，通过和箱并插箱锥定位，使左下箱三缸砂型与左上箱三缸砂型对正；对正后调整砂型位置，使机床主轴进给方向与左箱砂型一侧面保持平行度小于0.1-0.15mm；铣刀沿理论分割面向内铣去0.1-0.2mm得到实际分割面。

优选的，在d步骤中，将右下箱三缸砂型与右上箱三缸砂型置于卧铣机床工作台后，通过和箱并插箱锥定位，使右下箱三缸砂型与右上箱三缸砂型对正；对正后调整砂型位置，使机床主轴进给方向与右箱砂型一侧面保持平行度小于0.1-0.15mm；铣刀沿理论分割面向内铣去0.1-0.2mm得到实际分割面。

优选的，在e步骤中，去除伸出左箱砂型的水腔芯部分前，在左箱砂型右端面垫一0.5-0.8mm厚的导向铁板；

优选的，在f步骤中，去除伸出右箱砂型的水腔芯部分前，在右箱砂型左端面垫一0.5-0.8mm厚的导向铁板。

优选的，在g步骤中，左箱砂型与右箱砂型对接时，左箱砂型与右箱砂型的分割面对齐，同时保证左、右水腔芯对接后间隙在0-0.5mm之间，并在进气道位置插入与其适配的进气道砂芯、在排气道位置插入与其适配的排气道砂芯。

优选的，在h步骤中，组装包括将左箱砂型与右箱砂型结合面间的缝隙用掺砂封箱胶填平，将左水腔芯与右水腔芯结合面间的缝隙用掺砂封箱胶填平。

优选的，在h步骤中，加固包括将组装好的六缸气缸盖砂箱外部套上埋箱工装，在工装与砂箱空隙处填入冷芯树脂砂并捣实，最后在冷芯树脂砂上加入三乙胺固化，使组装好的六缸气缸盖砂箱与埋箱工装成为一个整体，得到用于浇注的六缸整体式气缸盖砂型。本发明的有益效果：

(1)对于仅气缸数量不同的同一系列柴油机，通过现有一套四缸整体式气缸盖铸造模具制造出的两套相同四缸整体式气缸盖的砂型和砂芯，进行加工、拼接、组装及加固制作出一套六缸整体式气缸盖的砂型和砂芯，得到用于浇注的六缸整体式气缸盖砂型，进而铸造出六缸整体式气缸盖毛坯，达到减少制造成本和风险的目的。

(2)本发明思路新颖，便于操作，经对设计的产品进行现场试验，试验结果表明，通过本发明方法铸造的六缸整体式气缸盖能够满足精度和性能要求，降低了新产品开发过程中成本和风险，为新产品后期投资决策提供了重要依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：左下箱砂型理论分割面的示意图；

图2：右下箱砂型理论分割面的示意图；

图3：左上箱砂型理论分割面的示意图；

图4：右上箱砂型理论分割面的示意图；

图5：左箱砂型精加工示意图；

图6：右箱砂型精加工示意图；

图7：左水腔芯加工示意图；

图8：右水腔芯加工示意图；

图9：对接砂型与砂芯示意图；

图10：砂型与砂箱组装加固示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面将结合图1-10，对本发明利用四缸整体式气缸盖模具铸造六缸整体式气缸盖的方法进行详细的说明。

参考图1-10所示，本发明是一种利用四缸整体式气缸盖模具铸造六缸整体式气缸盖的方法，包括如下步骤：

a、下箱砂型粗加工：选取两套相同的四缸气缸盖下箱砂型，定义为左下箱砂型100、右下箱砂型200，去除左下箱砂型最右侧的一缸砂型，得到左下箱三缸砂型101，去除右下箱砂型最左侧的一缸砂型，得到右下箱三缸砂型201。其中，在去除左下箱砂型100最右侧的一缸砂型前先确定其左下箱砂型理论分割面110，实际分割面为：理论分割面上预留10-50mm加工余量的左侧三缸砂型右端面；在去除右下箱砂型200最左侧的一缸砂型前先确定其右下箱砂型理论分割面210，实际理论分割面为：理论分割面上预留10-50mm加工余量的右侧三缸砂型左端面。

具体的，选取两套相同的四缸气缸盖下箱砂型，分别将其定义为左下箱砂型100以及右下箱砂型200，并分别确定其理论分割面。左下箱砂型理论分割面110为保留左侧三缸砂型，并预留加工余量10-50mm，其余部分砂型去除，得到左下箱三缸砂型101；右下箱砂型理论分割面210为保留右侧三缸砂型，预留加工余量10-50mm，其余部分砂型去除，得到右下箱三缸砂型201。其中，左下箱砂型理论分割面110与左下箱砂型100端面平行；右下箱砂型理论分割面210与右下箱砂型200端面平行。

b、上箱砂型粗加工：选取两套相同的四缸气缸盖上箱砂型，定义为左上箱砂型300、右上箱砂型400，去除左上箱砂型300最右侧的一缸砂型，得到左上箱三缸砂型301，去除右上箱砂型400最左侧的一缸砂型，得到右上箱三缸砂型401。其中，在去除左上箱砂型300最右侧的一缸砂型前先确定其左上箱砂型理论分割面310，实际分割面为：理论分割面上预留10-50mm加工余量的左侧三缸砂型右端面；在去除右上箱砂型最左侧的一缸砂型前先确定其右上箱砂型理论分割面410，实际分割面为：理论分割面上预留10-50mm加工余量的右侧三缸砂型左端面。

具体的，选取两套相同的四缸气缸盖上箱砂型，分别将其定义为左上箱砂型300以及右上箱砂型400，并分别确定其理论分割面。左上箱砂型理论分割面310为保留左侧三缸砂型，并预留加工余量10-50mm，其余部分砂型去除，得到左上箱三缸砂型301；右上箱砂型理论分割面410为保留右侧三缸砂型，预留加工余量10-50mm，其余部分砂型去除，得到右上箱三缸砂型401。其中，左上箱砂型理论分割面310与左上箱砂型300端面平行；右上箱砂型理论分割面410与右上箱砂型400端面平行。

c、左箱砂型精加工：将左下箱三缸砂型101与左上箱三缸砂型301置于卧铣机床工作台，使左下箱三缸砂型101与左上箱三缸砂型301对正；利用铣刀对左箱砂型的实际分割面精加工。其中，将左下箱三缸砂型101与左上箱三缸砂型301置于卧铣机床工作台后，通过和箱并插箱锥定位，使左下箱三缸砂型101与左上箱三缸砂型301对正；对正后调整砂型位置，使机床主轴进给方向与左箱砂型一侧面保持平行度小于0.1-0.15mm；铣刀沿理论分割面向内铣去0.1-0.2mm得到实际分割面。

具体的，将步骤a中得到的左下箱三缸砂型101与步骤b中得到的左上箱三缸砂型301置于卧铣机床工作台后，通过和箱并插箱锥定位，使左下箱三缸砂型101与左上箱三缸砂型301对正；对正后调整砂型位置，使机床主轴进给方向与砂型一侧面平行度小于0.1-0.15mm；铣刀沿以左上箱砂型出气孔确定的理论分割面向内铣去0.1-0.2mm得到上、下箱砂型实际分割面。即：左下箱砂型实际分割面是沿理论分割面向内铣去距离l1＝0.1-0.2mm，左上箱砂型实际分割面是沿理论分割面向内铣去距离l2＝0.1-0.2mm。其中，铣刀进行对刀时，选择左上箱砂型300出气孔作为对刀基准，铣削时注意铣刀切入、切出砂型方向，防止砂型蹦边。

d、右箱砂型精加工：将右下箱三缸砂型201与右上箱三缸砂型401置于卧铣机床工作台，使右下箱三缸砂型201与右上箱三缸砂型401对正；利用铣刀对右箱砂型的实际分割面精加工。其中，将右下箱三缸砂型201与右上箱三缸砂401型置于卧铣机床工作台后，通过和箱并插箱锥定位，使右下箱三缸砂型201与右上箱三缸砂型401对正；对正后调整砂型位置，使机床主轴进给方向与右箱砂型一侧面保持平行度小于0.1-0.15mm；铣刀沿理论分割面向内铣去0.1-0.2mm得到实际分割面。

具体的，将步骤a中得到的右下箱三缸砂型201与步骤b中得到的右上箱三缸砂型401置于卧铣机床工作台后，通过和箱并插箱锥定位，使右下箱三缸砂型201与右上箱三缸砂型401对正；对正后调整砂型位置，使机床主轴进给方向与砂型一侧面平行度小于0.1-0.15mm；铣刀沿以右上箱砂型出气孔确定的理论分割面向内铣去0.1-0.2mm得到上、下箱砂型实际分割面。即：右下箱砂型实际分割面是沿理论分割面向内铣去距离l3＝0.1-0.2mm，右上箱砂型实际分割面是沿理论分割面向内铣去距离l4＝0.1-0.2mm。其中，铣刀进行对刀时，选择右上箱砂型400出气孔作为对刀基准，铣削时注意铣刀切入、切出砂型方向，防止砂型蹦边。

e、左水腔芯加工：将两套四缸气缸盖的下水腔芯500、上水腔芯600放置于经所述步骤c精加工后的左箱砂型内，去除伸出左箱砂型的部分水腔芯，得到左下水腔芯510、左上水腔芯610。其中，去除伸出左箱砂型的水腔芯部分前，在左箱砂型右端面垫一0.5-0.8mm厚的导向铁板700。

具体的，将步骤c精加工得到的左下箱三缸砂型101置于平台上，然后将两套四缸气缸盖下水腔芯500、上水腔芯600自下而上放置于步骤c精加工得到的左下箱三缸砂型101内，再盖上步骤c精加工得到的左上箱三缸砂型301，最后在左上箱三缸砂型301、左下箱三缸砂型101分割面处垫一0.5-0.8mm厚的铁板700，去除伸出铁板700外侧的多余下水腔芯500与上水腔芯600。其中，用钢锯沿铁板700外表面去除外侧多余水腔芯，用铁板700对钢锯进行导向，保证钢锯切割平直并保护砂型分割面不被破坏。

f、右水腔芯加工：将另两套四缸气缸盖的下水腔芯500、上水腔芯600放置于经所述步骤d精加工后的右箱砂型内，去除伸出右箱砂型的部分水腔芯，得到右下水腔芯520、右上水腔芯620。其中，去除伸出右箱砂型的水腔芯部分前，在右箱砂型左端面垫一0.5-0.8mm厚的导向铁板700。

具体的，将步骤d精加工得到的右下箱三缸砂型201置于平台上，然后将两套四缸气缸盖下水腔芯500、上水腔芯600自下而上放置于步骤d精加工得到的右下箱三缸砂型201内，再盖上步骤d精加工得到的右上箱三缸砂型401，最后在右上箱三缸砂型401、右下箱三缸砂型201分割面处垫一0.5-0.8mm厚的铁板700，去除伸出铁板700外侧的多余下水腔芯500与上水腔芯600。其中，用钢锯沿铁板700外表面去除外侧多余水腔芯，用铁板700对钢锯进行导向，保证钢锯切割平直并保护砂型分割面不被破坏。

g、对接砂型与砂芯：将装有左水腔芯的左箱砂型与装有右水腔芯的右箱砂型对接，得到装有水腔芯的六缸气缸盖砂型800，在六缸砂型插入进气道砂芯、排气道砂芯，其中，左箱砂型与右箱砂型对接时，左箱砂型与右箱砂型的分割面对齐，同时保证左、右水腔芯对接后间隙在0-0.5mm之间，并在进气道位置插入与其适配的进气道砂芯、在排气道位置插入与其大小、数量相适配的排气道砂芯。

具体的，将步骤e得到的左下水腔芯510、步骤f得到的右下水腔芯520分别放置于步骤c得到的左下箱三缸砂型101、步骤d得到的右下箱三缸砂型201内，并将左下箱三缸砂型101、右下箱三缸砂型201的分割面对齐，观察左下水腔芯510、右下水腔芯520对接间隙距离，保证间隙在0-0.5mm之间；若左下箱三缸砂型101、右下箱三缸砂型201的分割面不能靠紧，则用砂轮片人工修研水腔芯对接面直至达到要求。

将步骤e得到的左上水腔芯610、步骤f得到的右上水腔芯620分别放置于步骤c得到的左上箱三缸砂型301、步骤d得到的右上箱三缸砂型401内，并将左上箱三缸砂型301、右上箱三缸砂型401的分割面对齐，观察左上水腔芯610、右上水腔芯610对接间隙距离，保证间隙在0-0.5mm之间；若左上箱三缸砂型301、右上箱三缸砂型401的分割面不能靠紧，则用砂轮片人工修研水腔芯对接面直至达到要求。

h、将步骤g得到的六缸气缸盖砂型800与砂芯进行组装及加固，制得六缸整体式气缸盖砂型。其中，组装包括将左箱砂型与右箱砂型结合面间的缝隙用掺砂封箱胶填平，将左水腔芯与右水腔芯结合面间的缝隙用掺砂封箱胶填平。加固包括将组装好的六缸气缸盖砂箱800外部套上埋箱工装900，在工装与砂箱空隙处填入冷芯树脂砂并捣实，最后在冷芯树脂砂上加入三乙胺固化，使组装好的六缸砂箱与埋箱工装成为一个整体，得到六缸整体式气缸盖铸造砂型(注：该实施例一套铸造砂型浇注两件六缸整体式气缸盖毛坯)。

具体的，组装过程如下：将步骤g得到的六缸砂型的左下箱三缸砂型101、右下箱三缸砂型201置于浇注平台910上并对齐，将进气道砂芯、排气道砂芯与左下水腔芯510、右下水腔芯520按照位置要求安装完好，并微调左下箱三缸砂型101、右下箱三缸砂型201间距离，然后将进气道砂芯、排气道砂芯与左下水腔芯510、右下水腔芯520取出；将左下箱三缸砂型101、右下箱三缸砂型201间的缝隙用掺砂封箱胶填平，再将进气道砂芯、排气道砂芯与左下水腔芯510、右下水腔芯520依次安装完好，并将水腔芯结合面的缝隙用掺砂封箱胶填平，最后将左上箱三缸砂型301、右上箱三缸砂型401盖好、缝隙用掺砂封箱胶填平。

加固过程如下：在组装好的六缸气缸盖砂箱800外部套上埋箱工装900，在工装与砂箱空隙处填入冷芯树脂砂并捣实，最后在冷芯树脂砂上加入三乙胺固化，使组装好的六缸气缸盖砂箱800与埋箱工装900成为一个整体，得到一套浇注两件六缸整体式气缸盖毛坯的砂型。

当需要制造六缸整体式气缸盖毛坯时，通过对上述方法制造的六缸整体式气缸盖砂型进行浇注，冷却凝固后即可得到所需的两件六缸整体式气缸盖毛坯。

本发明使用的四缸整体式气缸盖铸造模具，采用壳模壳芯铸造工艺制得；本发明利用两套相同的四缸整体式气缸盖砂型和砂芯，拼接制作一套六缸整体式气缸盖砂型和砂芯；得到六缸整体式气缸盖砂型，通过对该模具进行浇注，铸造出六缸整体式气缸盖毛坯。

本发明的有益效果：对于仅气缸数量不同的同一系列柴油机，通过对现有一套四缸整体式气缸盖铸造模具制造出的两套相同四缸整体式气缸盖的砂型和砂芯，进行加工、拼接、组装及加固制作出一套六缸整体式气缸盖的砂型和砂芯，得到用于浇注的六缸整体式气缸盖砂型，进而铸造出六缸整体式气缸盖毛坯，达到减少制造成本和风险的目的。本发明思路新颖，便于操作，经对设计的产品进行现场试验，试验结果表明，通过本发明方法铸造的六缸整体式气缸盖毛坯能够满足精度和性能要求，降低新产品开发过程中成本和风险，为新产品后期投资决策提供了重要依据。本发明涉及内燃机零部件试制及验证技术领域，尤其涉及应用于同一系列发动机上具备一种多缸整体式气缸盖铸造模具时，试制及验证另外几种多缸气缸盖性能的过程中，减少试制风险和成本。同样适用于同一系列发动机上的具备一种多缸缸体铸造模具时，试制及验证另外几种多缸缸体性能的过程中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。