一种气缸盖铸件的芯型一体式砂型结构制造技术

本实用新型专利技术涉及铸造技术领域内一种气缸盖铸件的芯型一体式砂型结构，包括3D打印而成的上砂型和下砂型，所述上砂型内包括有与砂型一体打印成型的顶面吊胎芯、喷油嘴芯、侧水腔芯和盖板芯，所述下砂型内包括有进气道芯、排气道芯、下水腔芯，四个螺栓孔芯和底板芯，所述上砂型和下砂型的分型面为便于观察砂型内部型腔部位的阶梯式分型面。本实用新型专利技术的芯型一体式砂型结构完全改变了原来的造型、制芯工艺，同时降低了砂型造型的难度，提高砂型精度，并且本实用新型专利技术的上砂型和下砂型，在不同的制作批次中完全可以互换通用，减少废品率。

【技术实现步骤摘要】
一种气缸盖铸件的芯型一体式砂型结构
本技术涉及铸造
，特别涉及一种借助3D打印成型工艺制作的气缸盖铸件的芯型一体式砂型结构。
技术介绍
气缸盖是中速柴油发动机上的关键零部件之一，材质为HT300（合金），其结构如图1和图2所示，其内部型腔结构非常复杂，尤其进、排气道外壁为最小壁厚位置，壁厚仅为8mm。气缸盖铸件内部结构主要包括进气道、排气道、下水腔、侧水腔、喷油孔、四个螺栓孔4、铸件底部还有一个形状复杂的顶部凹陷部位1，铸件各方向的侧部有若干个向外侧不同方向和方位的外突部位,这些外突部位分别分布着进气道进口4，下水腔进口9，侧水腔进口8、下水腔出口5、侧水腔出口7，铸件底部分布有进气道出口10和排气道出口11。现有技术中，气缸盖主要是采用手工造型铸造，内部复杂结构全部由形状复杂的砂芯拼接形成。气缸盖气道为空间曲面，水腔包裹在气道周围，形状呈空间多维曲面。由于铸件结构复杂，需要分成多个砂芯，砂芯形状复杂并且结构薄弱，制芯困难。对于水腔芯，砂芯还需在中间设置通气绳，以实现在浇注过程中及浇注后，给砂芯进行排气，其操作复杂，因此对制芯工人的技能要求极高。合箱下芯时，需要通过不断用专用卡板测量型腔尺寸，调整砂芯间隙，来实现气道和水腔的尺寸控制，操作繁琐，还需要制作专用卡板，一般需要由工作至少十年以上的老师傅才能完成。气缸盖成品铸件经常由于合箱过程中操作不当，出现夹杂物或者壁厚偏薄，最终铸件打压渗漏不合而报废，行业内铸件废品率平均达到20-40%。随着3D打印的应用越来越普遍，目前也出现了采用3D打印技术生产砂型，砂型成形工艺的设计根据设计者的经验会有显著不同，甚至有个别制造企业直接采用手工模具生产的工艺来生产气缸盖铸件所用砂型、芯。申请号：201510163079.4，《柴油机缸盖的铸造砂芯》，设计为4块砂型（芯），其复合整体式砂芯集成底盘砂芯、进气道部、排气道部、上水套部、下水套部、挺杆孔部采用激光烧结成形方法，其他砂型基本上不包含铸件内部结构，全是简单形状，采用数字化无模成型机数铣加工出来，生产组织管理难度大，而且成形效率低。另外，其设计了数量众多清砂窗，还需要用专门的粘芯去密封，铸件底部会形成大量的批缝（飞边）。
技术实现思路
本技术针对现有技术中上述气缸盖铸件铸造工艺中砂芯数量多，结构复杂，制芯难度大，装配过程复杂并且组装精度难以控制等多方面问题，提供一种气缸盖铸件的芯型一体式砂型结构，借助3D打印技术，将复杂的砂芯结构一体集成在上砂型和下砂型中，减少装配定位，简化装组过程，保证铸件壁厚尺寸均匀，质量稳定，提高铸造合格率。为实现上述目的，本技术的一种气缸盖铸件的芯型一体式砂型结构，包括3D打印而成的上砂型和下砂型，所述上砂型内包括有与砂型一体打印成型的顶面吊胎芯、喷油嘴芯、侧水腔芯和盖板芯，所述下砂型内包括有进气道芯、排气道芯、下水腔芯，四个螺栓孔芯和底板芯，所述上砂型和下砂型的分型面为便于观察砂型内部型腔部位的阶梯式分型面。本技术的气缸盖铸件的芯型一体式砂型结构，借助于3D打印整体成型砂型的技术，将将整体砂型分切为上砂型和下砂型，所述砂芯结构分别与上砂型和下砂型形成一体的砂型结构，即砂型内既形成铸件外形的轮廓，与形成了相应的砂芯结构，通过合理的设置阶梯式分型面，既便于合型操作，也减化合箱及夹固过程。本技术的结构完全颠覆了原有铸造砂型结构中砂芯和砂芯分别制作，再定位组芯合箱的砂型结构，，同时降低了砂型造型的难度，提高砂型精度，并且本技术上砂型和下砂型，在不同的制作批次中完全可以互换通用，减少废品率。进一步的，所述阶梯式分型面包括包括水平方向从上向下的第一分型面、第二分型面和第三分型面，所述第一分型面从铸件上部侧突部位对应的一侧开始沿铸件上侧突部位中下部对应的水平方向分型，所述第二分型面分型沿铸件其它侧向突出的部位的合适位置剖切经过，所述第三分型面从远离第一分型面砂型的另一侧沿与铸件底面平齐的水平方向剖切至距铸件型腔侧向一定距离，所述第一分型面与第二分型面之间的竖向连接面一及第二分型面与第三分型面之间的竖向连接面二分别与水平成95°～105°角度，以便于形成一定的下芯斜度。所述底板芯内设有横浇道和内浇道，所述上砂型内设有直浇道，所述内浇道的进液位置位于铸件底面，横浇道位于铸件底面的外侧，所述横浇道的顶面与铸件底面平齐，所述第三分型面从砂型外侧剖切并通过横浇道顶面使横浇道顶面打开，内浇道从进气道下侧对应的铸件侧向与铸件型腔连通，所述直浇道、横浇道和内浇道的截面积比为1:1.8-2.2:2.0-2.5。为便于砂型的合箱定位，所述下砂型对应的第二分型面上，进气道芯向铸件进气口外侧延伸方向设有芯头一，所述上砂芯对应的第二分型面上，所述侧水腔芯向侧水腔的出口方向延伸设有芯头二，所述侧水腔芯向侧水腔进口方向外侧延伸设有芯砂三。为保证砂芯结构的完整性，所述第一分型面与第二分型面之间的连接面一为有转折的竖向连接面使芯头二的整体被第二分型面完全剖切。附图说明图1为气缸盖铸件的结构示意图一。图2为气缸盖铸件的结构示意图二。图3为气缸盖铸件及铸造工艺三维建模图。图4为气缸盖铸件内部砂芯的爆炸图。图5为本技术的气缸盖铸件的下砂型结构示意图。图6为本技术的气缸盖铸件的上砂型结构示意图。图7为砂型合箱示意图。图8为砂型合箱后的剖面示意图。其中，1顶部凹陷部位；2进气道进口；3排气道进口；4螺栓孔；5下水腔出口；6上部侧突部位；7侧水腔出口；8侧水腔进口；9下水腔进口；10进气道出口；11排气道出口；12冒口；13排气段；14直浇道；15横浇道；16内浇道；17排气道芯；18侧水腔芯；19顶面吊胎芯；20喷油嘴芯；21下水腔芯；22螺栓孔芯；23进气道芯；24下水腔芯；25下砂型；26上砂型；27夹具；28集砂陷阱。具体实施方式实施例1如图5至图8所示，为本技术的气缸盖铸件的芯型一体式砂型结构，包括3D打印而成的上砂型26和下砂型25，上砂型26内包括有与砂型一体打印成型的顶面吊胎芯19、喷油嘴芯20、侧水腔芯18和盖板芯，下砂型25内包括有进气道芯23、排气道芯17、下水腔芯21，四个螺栓孔芯22和底板芯，上砂型26和下砂型25的分型面为便于观察砂型内部型腔各部位的阶梯式分型面。进一步的，本技术的阶梯式分型面包括包括水平方向从上向下的第一分型面25A、第二分型面25B和第三分型面25C，第一分型面25A从铸件上部侧突部位6对应的一侧开始沿铸件上侧突部位中下部对应的水平方向分型，第二分型面25B分型沿铸件其它侧向突出的部位的合适位置剖切经过，第三分型面25C从远离第一分型面砂型的另一侧沿与铸件底面平齐的水平方向剖切至距铸件型腔侧向一定距离，第一分型面25A与第二分型面25B之间的竖向连接面一25D及第二分型面25B与第三分型面25C之间的竖向连接面二25E分别与水平成95°～105°角度，以便于形成一定的下芯斜度。本技术的浇注系统中底板芯内设有横浇道15和内浇道16，上砂型内设有直浇道14，内浇道14的进液位置位于铸件底面，横浇道15位于铸件底面的外侧，横浇道的15顶面与铸件底面平齐，第三分型面25C从砂型外侧剖切并通过横浇道15顶面使横浇道顶面打开，内浇道14从进气道下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气缸盖铸件的芯型一体式砂型结构，包括3D打印而成的上砂型和下砂型，其特征在于，所述上砂型内包括有与砂型一体打印成型的顶面吊胎芯、喷油嘴芯、侧水腔芯和盖板芯，所述下砂型内包括有进气道芯、排气道芯、下水腔芯，四个螺栓孔芯和底板芯，所述上砂型和下砂型的分型面为便于观察砂型内部型腔部位的阶梯式分型面。

【技术特征摘要】
1.一种气缸盖铸件的芯型一体式砂型结构，包括3D打印而成的上砂型和下砂型，其特征在于，所述上砂型内包括有与砂型一体打印成型的顶面吊胎芯、喷油嘴芯、侧水腔芯和盖板芯，所述下砂型内包括有进气道芯、排气道芯、下水腔芯，四个螺栓孔芯和底板芯，所述上砂型和下砂型的分型面为便于观察砂型内部型腔部位的阶梯式分型面。2.根据权利要求1所述的气缸盖铸件的芯型一体式砂型结构，其特征在于，所述阶梯式分型面包括水平方向从上向下的第一分型面、第二分型面和第三分型面，所述第一分型面从铸件上部侧突部位对应的一侧开始沿铸件上侧突部位中下部对应的水平方向分型，所述第二分型面分型沿铸件其它侧向突出的部位的合适位置剖切经过，所述第三分型面从远离第一分型面砂型的另一侧沿与铸件底面平齐的水平方向剖切至距铸件型腔侧向一定距离，所述第一分型面与第二分型面之间的竖向连接面一及第二分型面与第三分型面之间的竖向连接面二分别与水平成95°～105°角度，以便于形成一定的下芯斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：李栋，侯兵武，唐昆贵，
申请(专利权)人：共享智能铸造产业创新中心有限公司，
类型：新型
国别省市：宁夏,64