一种发动机缸盖气道芯随型抽芯棒及排气工艺的制作方法

1.本说明书一个或多个实施例涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种发动机缸盖气道芯随型抽芯棒及方法。


背景技术：

2.气道是发动机缸盖关键结构，其性能参数对发动机的影响重大，在缸盖铸件生产过程中，气道芯工艺是一项关键工艺之一。在缸盖结构设计过程中，出于结构强度、减重等因素的考虑，主流中重卡发动机气道管一般采用集成的结构方式，其进气管的设计受到主油道等结构影响，往往难以设计成规则圆形，进而导致铸造工艺中制芯设计时进气管的抽芯工艺难度大。
3.现有技术中，进气管砂芯采用实心工艺，因气道管等效直径一般较大，往往会导致以下问题：1、气道管处发气量大，易产生气孔缺陷；2、实心的气道管芯在铁水浇注冷却后，树脂溃散较少，砂芯退让性不足，容易出现管壁开裂问题，需要对缸盖进气管进行100％着色探伤，将不良品挑选出；3、制芯过程中消耗的砂芯量较多，导致制造成本上升(实心工艺一般砂芯重量较抽芯工艺增加20-40％的重量)。某缸盖进气道砂芯实心状态11.2kg/付，抽芯后，9.3kg/付，砂芯重量下降17％。
4.进气管砂芯采用抽芯工艺，但其抽芯棒为规则的圆形。砂芯制芯过程中，砂子的流动动力来源于空气动力，根据气流运动的原理，气流垂直经过类圆柱形结构时，气体运动路径及强度变化最小，对砂芯的紧实情况影响最小。该方案一定程度上减轻了实心工艺存在的问题，但遇到复杂的进气管结构时，因可设计的圆形抽芯棒尺寸较小，仍然存在实心工艺存在的三种问题。
5.进气管砂芯采用随型抽芯棒。因气体垂直经过平面结构时，气体会出现反弹想象，会大幅改变气体路径及强度，进而影响砂芯的紧实，同时在三乙胺吹入时砂芯内部排气不畅会影响三乙胺均匀吹入，导致砂芯局部强度不足。往往会出现疏松现象，导致浇注过程中出现钻(渗)铁水，增加清理难度，严重时甚至导致报废。本发明应用前，解放j7系列缸盖进气管是典型的复杂结构进气管，采用随型抽芯棒，砂芯疏松报废比例达到10％；铸件进气管内深铁水波动较大，达到2％，制造过程稳定性不足。
6.申请号为cn201520381697.1提供的一种铸造用模具芯盒排气装置，公开了技术特征：模具凹槽表面设置一种顶端带排气塞的排气工艺，且排气装置的内部设置排气腔，排气装置安装在模具内表面，属于芯盒排气，作用于砂芯外表面。但针对深腔类结构(如气道管芯、深油孔芯等)内部排气得不到有效发挥，应用受限。
7.由此可见，当前行业内解决芯盒排气问题的措施主要是在模具内表面加装排气塞，消除砂芯缩松。但只适用于生产简单砂芯，对于形状复杂深腔砂芯、抽芯结构砂芯在生产时无法保证砂芯内部气体能完全排出。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种发动机缸盖气道芯随型抽芯棒及方法，以解决大型车辆后方尾随车辆的安全性。
9.第一方面，提供了一种发动机缸盖气道芯随型抽芯棒，该发动机缸盖气道芯随型抽芯棒包括固定部以及随型结构的抽芯棒；其中，
10.所述抽芯棒的内部开设有排气腔，所述排气腔贯穿所述固定部与外界连通；
11.所述抽芯棒沿远离所述固定部的方向宽度渐窄；
12.所述抽芯棒具有连接所述固定部的第一部以及远离所述固定部的第二部；
13.所述第一部上沿其长度方向间隔开设有多组第一排气装置，且每组第一排气装置上均包括有多个周向分布在所述第一部且与所述排气腔连通的第一排气塞；
14.所述第二部上沿其长度方向间隔开设有多组第二排气装置，且每组第二排气装置上均包括有多个周向分布在所述第二部且与所述排气腔连通的第一排气塞。
15.通过以上描述可以看出，随型的抽芯棒周向面上都安装了第一排气塞和第二排气塞，在抽芯棒内部设有排气腔与大气连通，方便气体排出。在制芯的过程中，气体受到挤压由第一排气塞和第二排气塞进入抽芯棒，通过内部排气腔逸散到模具外。在吹入三乙胺的时候由于抽芯棒与大气连通，为三乙胺均匀吹入提供了良好的环境，有利于提升砂芯整体强度。同时为便于抽芯棒抽出，在抽芯棒渐窄式设计，便于抽芯棒抽出。
16.在一个具体的可实施方案中，所述排气腔沿所述抽芯棒的长度方向开设。使排气腔与多个第一排气塞和多个第二排气塞连通。
17.在一个具体的可实施方案中，所述固定部与所述第一部以及所述第二部一体结构。采用一体使结构，便于抽芯棒的抽出。
18.在一个具体的可实施方案中，所述固定部远离所述抽芯棒的一端内部开设有扩张腔，所述排气腔通过所述扩张腔与外界连通。受到挤压的气体排出流畅。
19.在一个具体的可实施方案中，沿所述第一部到所述第二部的方向，所述多组第一排气装置上的第一排气塞连接所述排气腔的直线距离逐渐缩小。抽芯棒渐窄式设计，便于抽芯棒的抽出。
20.在一个具体的可实施方案中，沿所述第二部到所述第一部的方向，所述多组第二排气装置上的第二排气塞连接所述排气腔的直线距离逐渐增大。抽芯棒渐窄式设计，便于抽芯棒的抽出。
21.在一个具体的可实施方案中，每组所述第一排气装置上的第一排气塞的个数大于每组所述第二排气装置上的第二排气塞的个数。根据抽芯棒的宽度不同，选装多个排气塞。
22.在一个具体的可实施方案中，所述每组第一排气装置沿所述第一部的周向等距间隔装配至少四个所述第一排气塞。抽芯棒的至少四个方向均安装排气塞。
23.第二方面，一种发动机缸盖气道芯随型抽芯棒的排气工艺，包括以下工艺：
24.随型的抽芯棒内部设有的排气腔通过固定部的扩张腔与外界大气连通；
25.所述抽芯棒沿其长度方向间隔安装有多个第一排气塞和第二排气塞；
26.所述多个第一排气塞和第二排气塞均周向分布与所述排气腔连通；
27.在制芯的过程中，气体受到挤压由所述多个第一排气塞和第二排气塞进入所述抽芯棒内部的所述排气腔；
28.内部所述排气腔通过所述扩张腔将气体逸散到模具外。
29.以上工艺中可以看出，采用随型的抽芯棒的侧壁周向安装排气装置，并开设连通外界的排气腔。在铸造用模具机械制芯过程中，对深腔类结构(如气道管芯、深油孔芯等)采用随型抽芯实现砂芯壁厚均匀性，提升砂芯退让性，降低砂芯重量的同时，为防止抽芯棒附近气体堆积产生砂芯疏松。
30.在一个具体的可实施方案中，所述抽芯棒沿远离所述固定部的方向宽度渐窄。抽芯棒渐窄式设计，便于抽芯棒的抽出。
附图说明
31.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。
32.图1为本技术第一实施例提供的发动机缸盖气道芯随型抽芯棒的结构示意图；
33.图2为本技术第一实施例提供的发动机缸盖气道芯随型抽芯棒的俯视图；
34.图3为本技术第一实施例提供的发动机缸盖气道芯随型抽芯棒的剖视图；
35.图4为本技术第二实施例提供的发动机缸盖气道芯随型抽芯棒的结构示意图；
36.图5为本技术第二实施例提供的发动机缸盖气道芯随型抽芯棒的俯视图；
37.图6为本技术第二实施例提供的发动机缸盖气道芯随型抽芯棒的剖视图。
具体实施方式
38.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。
39.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。
40.为方便理解本技术实施例提供的发动机缸盖气道芯随型抽芯棒及排气方法，首先说明一下其应用场景，该抽芯棒应用于气道芯加工工艺领域，当前行业内解决芯盒排气问题的措施主要是在模具内表面加装排气塞，消除砂芯缩松。但只适用于生产简单砂芯，对于形状复杂深腔砂芯、抽芯结构砂芯在生产时无法保证砂芯内部气体能完全排出。为此本技术实施例提供了一种显示系统，下面结合具体的附图对其进行详细的说明。
41.参考图1-图3，图1-图3示出了本技术第一实施例示意图，本技术第一实施例提供的发动机缸盖气道芯随型抽芯棒包括固定部11，该固定部11位于模具外侧，便于通过固定部11将抽芯棒10抽出。
42.本技术的抽芯棒10为随型结构，针对复杂的缸盖进气管类砂芯结构设置随型的抽芯棒10，抽芯棒10的排气结构与模具之间是运动的。通过在抽芯棒10上加装排气结构来防止抽芯棒10附近气体堆积，有效提高抽芯结构附近砂芯致密性，同时最大程度实现抽芯部位砂芯壁厚均匀，改善砂芯退让性，减少砂芯整体发气量，降低砂芯消耗。
43.现有排气工艺中，采用模具凹槽表面设置一种顶端带排气塞的排气工艺，且排气装置的内部设置排气腔。然而本技术重点解决铸件内部厚大砂芯抽芯问题，在实现最大限度抽芯，保证砂芯壁厚均匀性，保证砂芯良好退让性，实现砂芯成本最优化的同时，通过该设计实现砂芯的致密性，从而本技术存在与现有技术中集中解决模具表面(铸件表面)砂芯致密性问题有本质区别。
44.在具体在抽芯棒10上设置排气结构，首先包括抽芯棒10的内部开设有排气腔14，排气腔14贯穿固定部11与外界连通。参照图2中所示，固定部11远离抽芯棒10的一端内部开设有扩张腔17，排气腔14通过扩张腔17与外界连通。受到挤压的气体排出流畅。
45.另外，结合图3中所示，本技术中为了便于理解，将抽芯棒10沿远离固定部11的方向宽度渐窄的部分划分第一部12和第二部13进行描述。应理解为，固定部11与第一部12以及第二部13一体结构。采用一体使结构，便于抽芯棒10的抽出。
46.在具体设置排气结构时，第一部12上沿其长度方向间隔开设有多组第一排气装置，在第一实施例中可以看出，第一排气装置沿长度方向设置四组；且每组第一排气装置上均包括有多个周向分布在第一部12且与排气腔14连通的第一排气塞15；每组第一排气装置沿第一部12的周向等距间隔装配至少四个第一排气塞15。从而使抽芯棒10的四个方向均安装排气塞。
47.第二部13上沿其长度方向间隔开设有多组第二排气装置，在第一实施例中可以看出，第一排气装置沿长度方向设置四组；且每组第二排气装置上均包括有多个周向分布在第二部13且与排气腔14连通的第一排气塞15。
48.并且，在沿第一部12到第二部13的方向，多组第一排气装置上的第一排气塞15连接排气腔14的直线距离逐渐缩小。抽芯棒10渐窄式设计，便于抽芯棒10的抽出。
49.在沿第二部13到第一部12的方向，多组第二排气装置上的第二排气塞16连接排气腔14的直线距离逐渐增大。抽芯棒10渐窄式设计，便于抽芯棒10的抽出。
50.因排气腔14沿抽芯棒10的长度方向开设，多个第一排气塞15和多个第二排气塞16均与排气腔14连通，从而在制芯的过程中，气体受到挤压由第一排气塞15和第二排气塞16进入抽芯棒10的排气腔14，通过排气腔14将气体引流至扩散腔逸散到模具外。在吹入三乙胺的时候由于抽芯棒10与大气连通，为三乙胺均匀吹入提供了良好的环境，有利于提升砂芯整体强度。
51.根据抽芯棒10的渐窄式设计，第一部12的宽度大于第二部13的宽度，从而便于抽芯棒10的抽出。并根据匹配不同型号深腔类结构(如气道管芯、深油孔芯等)进行排气时，每组第一排气装置上的第一排气塞15的个数大于每组第二排气装置上的第二排气塞16的个数。根据抽芯棒10的宽度不同，选装多个排气塞。
52.示例性的，第一排气装置上周向分布设置有四个第一排气塞15，四个第一排气塞15均分布在抽芯棒10的第一部12的四个方向，由于第二部13的宽度小于第一部12的宽度，并且第二部13所需排除的挤压气体小于第一部12所排出气体量；为此可根据成本计算，在
第第二排气装置上周向分布两个或三个第二排气塞16。当然，也应当理解为，第一排气装置也可周向设置五个、六个等第一排气塞15，第二排气装置上也可周向设置至少四个第二排气塞16，保证受挤压气体充分排出即可。
53.由以上描述可以看出，抽芯棒10周向都安装了第一排气塞15和第二排气塞16，在抽芯棒10内部设有排气腔14并与大气连通，方便气体排出。在制芯的过程中，气体受到挤压由第一排气塞15和第二排气塞16进入抽芯棒10，通过内部排气腔14引流至扩散腔后逸散到模具外。在吹入三乙胺的时候由于抽芯棒10与大气连通，为三乙胺均匀吹入提供了良好的环境，有利于提升砂芯整体强度。为便于抽芯棒10抽出，在设计时抽芯棒10远离固定部11一侧的宽度略窄，因此抽芯棒10远离固定部11一侧前端未加装排气塞，但对整体砂芯的排气性能并无太大影响。
54.随型抽芯棒10上安装排气塞，并将排气引出的结构。在铸造用模具机械制芯过程中，对深腔类结构(如气道管芯、深油孔芯等)采用随型抽芯实现砂芯壁厚均匀性，提升砂芯退让性，降低砂芯重量的同时，为防止抽芯棒10附近气体堆积产生砂芯疏松，采用本技术的结构、工艺和原理解决砂芯内外表面疏松质量问题。
55.参考图4-图6，图4-图6示出了本技术第二实施例示意图，本技术第二实施例提供的发动机缸盖气道芯随型抽芯棒包括固定部22，该固定部22位于模具外侧，便于通过固定部22将抽芯棒20抽出。
56.本技术的抽芯棒20为随型结构，针对复杂的缸盖进气管类砂芯结构设置随型的抽芯棒20，抽芯棒20的排气结构与模具之间是运动的。通过在抽芯棒20上加装排气结构来防止抽芯棒20附近气体堆积，有效提高抽芯结构附近砂芯致密性，同时最大程度实现抽芯部位砂芯壁厚均匀，改善砂芯退让性，减少砂芯整体发气量，降低砂芯消耗。
57.现有排气工艺中，采用模具凹槽表面设置一种顶端带排气塞的排气工艺，且排气装置的内部设置排气腔。然而本技术重点解决铸件内部厚大砂芯抽芯问题，在实现最大限度抽芯，保证砂芯壁厚均匀性，保证砂芯良好退让性，实现砂芯成本最优化的同时，通过该设计实现砂芯的致密性，从而本技术存在与现有技术中集中解决模具表面(铸件表面)砂芯致密性问题有本质区别。
58.在具体在抽芯棒20上设置排气结构，首先包括抽芯棒20的内部开设有排气腔24，排气腔24贯穿固定部22与外界连通。参照图2中所示，固定部22远离抽芯棒20的一端内部开设有扩张腔27，排气腔24通过扩张腔27与外界连通。受到挤压的气体排出流畅。
59.另外，结合图3中所示，本技术中为了便于理解，将抽芯棒20沿远离固定部22的方向宽度渐窄的部分划分第一部22和第二部23进行描述。应理解为，固定部22与第一部22以及第二部23一体结构。采用一体使结构，便于抽芯棒20的抽出。
60.在具体设置排气结构时，第一部22上沿其长度方向间隔开设有多组第一排气装置，在第二实施例中可以看出，第一排气装置沿长度方向设置两组；且每组第一排气装置上均包括有多个周向分布在第一部22且与排气腔24连通的第一排气塞25；每组第一排气装置沿第一部22的周向等距间隔装配至少四个第一排气塞25。从而使抽芯棒20的四个方向均安装排气塞。
61.第二部23上沿其长度方向间隔开设有多组第二排气装置，在第二实施例中可以看出，第一排气装置沿长度方向设置四组；且每组第二排气装置上均包括有多个周向分布在
第二部23且与排气腔24连通的第一排气塞25。
62.并且，在沿第一部22到第二部23的方向，多组第一排气装置上的第一排气塞25连接排气腔24的直线距离逐渐缩小。抽芯棒20渐窄式设计，便于抽芯棒20的抽出。
63.在沿第二部23到第一部22的方向，多组第二排气装置上的第二排气塞26连接排气腔24的直线距离逐渐增大。抽芯棒20渐窄式设计，便于抽芯棒20的抽出。
64.因排气腔24沿抽芯棒20的长度方向开设，多个第一排气塞25和多个第二排气塞26均与排气腔24连通，从而在制芯的过程中，气体受到挤压由第一排气塞25和第二排气塞26进入抽芯棒20的排气腔24，通过排气腔24将气体引流至扩散腔逸散到模具外。在吹入三乙胺的时候由于抽芯棒20与大气连通，为三乙胺均匀吹入提供了良好的环境，有利于提升砂芯整体强度。
65.根据抽芯棒20的渐窄式设计，第一部22的宽度大于第二部23的宽度，从而便于抽芯棒20的抽出。并根据匹配不同型号深腔类结构(如气道管芯、深油孔芯等)进行排气时，每组第一排气装置上的第一排气塞25的个数大于每组第二排气装置上的第二排气塞26的个数。根据抽芯棒20的宽度不同，选装多个排气塞。
66.示例性的，第一排气装置上周向分布设置有四个第一排气塞25，四个第一排气塞25均分布在抽芯棒20的第一部22的四个方向，由于第二部23的宽度小于第一部22的宽度，并且第二部23所需排除的挤压气体小于第一部22所排出气体量；为此可根据成本计算，在第第二排气装置上周向分布两个或三个第二排气塞26。当然，也应当理解为，第一排气装置也可周向设置五个、六个等第一排气塞25，第二排气装置上也可周向设置至少四个第二排气塞26，保证受挤压气体充分排出即可。
67.由以上描述可以看出，抽芯棒20周向都安装了第一排气塞25和第二排气塞26，在抽芯棒20内部设有排气腔24并与大气连通，方便气体排出。在制芯的过程中，气体受到挤压由第一排气塞25和第二排气塞26进入抽芯棒20，通过内部排气腔24引流至扩散腔后逸散到模具外。在吹入三乙胺的时候由于抽芯棒20与大气连通，为三乙胺均匀吹入提供了良好的环境，有利于提升砂芯整体强度。为便于抽芯棒20抽出，在设计时抽芯棒20远离固定部22一侧的宽度略窄，因此抽芯棒20远离固定部22一侧前端未加装排气塞，但对整体砂芯的排气性能并无太大影响。
68.随型抽芯棒20上安装排气塞，并将排气引出的结构。在铸造用模具机械制芯过程中，对深腔类结构(如气道管芯、深油孔芯等)采用随型抽芯实现砂芯壁厚均匀性，提升砂芯退让性，降低砂芯重量的同时，为防止抽芯棒20附近气体堆积产生砂芯疏松，采用本技术的结构、工艺和原理解决砂芯内外表面疏松质量问题。
69.需要具体说明的，在第一实施例和第二实施例当中，第一实施例中的抽芯棒10和第二实施例中的抽芯棒20的随型发生变化，以适配不同的深腔类结构(如气道管芯、深油孔芯等)。根据随型抽芯棒的形态变化，排气塞的分布对应变换。当然，应理解为，无论抽芯棒的随型变化呈任意形态，在抽芯棒安装排气塞进行排气均为本技术的保护范围之内，并非局限与上述第一实施例和第二实施例中的随型抽芯棒。
70.另外本技术还提供一种发动机缸盖气道芯随型抽芯棒的排气工艺，包括以下工艺：
71.随型的抽芯棒内部设有的排气腔通过固定部的扩张腔与外界大气连通；
72.抽芯棒沿其长度方向间隔安装有多个第一排气塞和第二排气塞；
73.多个第一排气塞和第二排气塞均周向分布与排气腔连通；
74.在制芯的过程中，气体受到挤压由多个第一排气塞和第二排气塞进入抽芯棒内部的排气腔；
75.内部排气腔通过扩张腔将气体逸散到模具外。
76.以上工艺中可以看出，采用随型的抽芯棒的侧壁周向安装排气装置，并开设连通外界的排气腔。在铸造用模具机械制芯过程中，对深腔类结构(如气道管芯、深油孔芯等)采用随型抽芯实现砂芯壁厚均匀性，提升砂芯退让性，降低砂芯重量的同时，为防止抽芯棒附近气体堆积产生砂芯疏松。
77.另外，抽芯棒沿远离固定部的方向宽度渐窄。抽芯棒渐窄式设计，便于抽芯棒的抽出。
78.由此可以看出，本技术随型的抽芯棒周向面上都安装了第一排气塞和第二排气塞，在抽芯棒内部设有排气腔与大气连通，方便气体排出。在制芯的过程中，气体受到挤压由第一排气塞和第二排气塞进入抽芯棒，通过内部排气腔逸散到模具外。在吹入三乙胺的时候由于抽芯棒与大气连通，为三乙胺均匀吹入提供了良好的环境，有利于提升砂芯整体强度。同时为便于抽芯棒抽出，在抽芯棒渐窄式设计，便于抽芯棒抽出。
79.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。
80.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，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，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，电路)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。
81.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。
82.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。