一种铝活塞激冷组合模具制造技术

本发明专利技术公开了一种铝活塞激冷组合模具，包括从上至下依次固定连接的活塞顶模（1）和活塞内模（2），活塞顶模（1）在活塞帽口（3）处设置有一圈顶模成形体（101），顶模成形体（101）底端向下凸起，在活塞毛坯（4）头部燃烧室部位铸造出燃烧室凹坑；活塞内模（2）设置有内模热传导腔（201），内模热传导腔（201）内径大于壁厚；活塞内模（2）底端与强冷水管（5）相连接，强冷水管（5）延伸入圆柱形内模热传导腔（201），对活塞内模（2）进行不同部位冷却。本发明专利技术激冷模具可减少活塞毛坯凝固时间，提高活塞铸造生产效率。提高活塞铸造生产效率。提高活塞铸造生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种铝活塞激冷组合模具


[0001]本专利技术涉及铝活塞整体内模及顶部模具冷却结构改进工艺
，尤其涉及一种铝活塞激冷组合模具。

技术介绍

[0002]活塞在汽缸内进行往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能，活塞是内燃发动机的核心部件之一，其品种的优劣对发动机以及对整车性能都具有重要的影响。它工作在高温、高压、高速往复运动及高应力状态下，这就要求活塞要具有足够的强度、刚度、耐高温高压、导热性好、密度小重量轻、抗疲劳等特点，铸造铝合金可以满足以上大部分要求，目前国内生产的活塞普遍采用铝硅合金材料，毛坯通过重力铸造成形。随着发动机功率、增压负荷、往复高速等参数的提升，有的活塞在结构设计上增加耐磨镶圈及内冷油道结构，以提高活塞的耐磨性及活塞头部的冷却效果。铝活塞重力铸造具有铸造成本低，同时可以得到比较优质的铝活塞铸件的优点，但也具有一定的局限性，重力铸造通过冒口内金属液自身压力来对铸件进行补缩，补缩效果较差，铸件容易产生收缩缺陷以及补缩冒口和活塞厚大部位的金相组织粗大的风险，降低铝活塞的综合性能，从而影响铝活塞的使用寿命。为了解决铸造铝活塞的铸造缺陷问题，需要从模具结构设计及铸造工艺方面入手解决；在实际生产过程中，对模具结构及铸造工艺进行优化设计，以提升铸造铝合金活塞的金相组织及抗拉强度，进一步提升铸造铝活塞的综合性能。
[0003]如图10所示，现有模具通过中心通水冷却，冷却水管接头最小内径Φ5mm，冷却水流量一般在10L/min左右，模具冷却效果相对较差，若如出现冷却水质差的状况，水管内壁容易附着水垢或渣滓，以至于可能减小冷却水管的有效管径，降低冷却水流量，致使模具冷却变差，活塞补缩效果较差，再加之活塞毛坯铸件头部厚大部位的热节圆较大，缸径在Φ105
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Φ110的中型活塞铸件的热节圆一般在Φ60以上（大型活塞更大），活塞铸件补缩冷却时间较长，容易产生收缩缺陷及金相初晶硅长大，铝活塞存在综合性能降低的风险，从而影响铝活塞的使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术为提升活塞头部金相组织，提升铝活塞综合性能，间接增加铝活塞的使用寿命，提高活塞铸造生产效率，提供一种铝活塞激冷组合模具。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种铝活塞激冷组合模具，包括从上至下依次固定连接的活塞顶模和活塞内模，所述活塞顶模在活塞帽口处设置有一圈顶模成形体，所述顶模成形体底端向下凸起，在活塞毛坯头部燃烧室部位铸造出燃烧室凹坑；所述活塞内模设置有内模热传导腔；所述活塞内模底端与强冷水管相连接，所述强冷水管延伸入圆柱形内模热传导腔，对所述活塞内模进行不同部位冷却。
[0006]进一步的，所述活塞顶模还包括顶模连接块、顶模本体、水腔盖、顶模冷却体和进
出水管；顶模连接块环绕固定在顶模成形体外沿，并且顶模连接块通过螺钉与顶模本体相固定连接；顶模冷却体设置于顶模连接块正下方，环绕固定在顶模成形体外沿，并且顶模冷却体外沿与顶模本体内沿相固定连接；顶模冷却体顶端设置有一圈冷却水凹槽，水腔盖设置在冷却水凹槽顶端，并且冷却水凹槽还与进出水管相连通。
[0007]进一步的，所述内模热传导腔整体呈凸字形，所述内模热传导腔沿销座方向壁厚为8
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10mm，沿裙部方向壁厚为15
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20mm。
[0008]进一步的，所述强冷水管包括进水总管、多根进水支管和出水管；进水支管长度大于出水管长度；多根进水管从内模热传导腔低端接入延伸至内模热传导腔顶端；出水管顶端与内模热传导腔底端相连通，将换热冷却水排出。
[0009]进一步的，多根所述进水支管结构相同，等间距并列分布在内模热传导腔内，多根所述进水支管进水端连接同一进水总管，出水端接近内模热传导腔顶端。
[0010]本专利技术的有益效果：a)、激冷模具内模热传导壁薄，模具传热速度快，内模冷却腔大，增大了冷却接触面，提高了模具内模的热交换效率，下侧的强冷进水总管内径可达Φ15，总冷却水流量可达40L/min以上，分别连接内径为Φ6 的3个分水管对内模不同部位冲水冷却，使得内模冷却效果好。
[0011]b）、激冷模具组合顶模铸造出活塞头部部分燃烧室凹坑，减少燃烧室的加工余量，减小活塞顶冒口，减轻活塞毛坯重量。
[0012]c）、激冷模具组合顶模的冲水冷却主要针对活塞铸造燃烧室外侧头部平面，在下侧内模及左右外模的冷却作用下，使活塞铸造燃烧室外侧部位先行冷却凝固，以确保活塞毛坯由外到内的顺序凝固，降低活塞铸件补缩冷却时间，使活塞头部金相初晶硅变得细小均匀，金相等级可提高到2级；活塞头部试样的常温抗拉强度≥280MPa，高温抗拉强度≥90MPa，提升铝活塞综合性能，从而间接提高了铝活塞的使用寿命。
[0013]d）、激冷模具可减少活塞毛坯凝固时间，提高活塞铸造生产效率。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术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，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术的浇注毛坯与改进后模具激冷内模和激冷组合顶模的组合示意图；图2为本专利技术的激冷模具组合顶模结构设计视图；图3为本专利技术的顶模A
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A剖面示意图；图4为本专利技术的激冷模具内模结构设计视图；图5是本专利技术的内模A
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A剖面示意图；图6是本专利技术的内模B
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B剖面示意图；图7是本专利技术的内模C
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C剖面示意图；图8是本专利技术的内模D
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D剖面示意图；图9是本专利技术的铝活塞毛坯结构示意图；
图10是现有技术模具组合示意图；附图中：1
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活塞顶模，2
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活塞内模，3
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活塞帽口，4
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活塞毛坯，5
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强冷水管，101
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顶模成形体，102
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顶模连接块，103
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顶模本体，104
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水腔盖，105
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顶模冷却体，106
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进出水管，201
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内模热传导腔，501
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进水总管，502
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进水支管，503
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出水管。
具体实施方式
[0016]应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝活塞激冷组合模具，包括从上至下依次固定连接的活塞顶模（1）和活塞内模（2），其特征在于，所述活塞顶模（1）在活塞帽口（3）处设置有一圈顶模成形体（101），所述顶模成形体（101）底端向下凸起，在活塞毛坯（4）头部燃烧室部位铸造出燃烧室凹坑；所述活塞内模（2）设置有内模热传导腔（201），内模热传导腔（201）内径大于壁厚；所述活塞内模（2）底端与强冷水管（5）相连接，所述强冷水管（5）延伸入圆柱形内模热传导腔（201），对所述活塞内模（2）进行不同部位冷却。2.根据权利要求1所述的一种铝活塞激冷组合模具，其特征在于，所述活塞顶模（1）还包括顶模连接块（102）、顶模本体（103）、水腔盖（104）、顶模冷却体（105）和进出水管（106）；顶模连接块（102）环绕固定在顶模成形体（101）外沿，并且顶模连接块（102）通过螺钉与顶模本体（103）相固定连接；顶模冷却体（105）设置于顶模连接块（102）正下方，环绕固定在顶模成形体（101）外沿，并且顶模冷却体（105）外沿与顶模本体（103）内沿相固定连接；顶模冷却体（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长军，何光驰，代文惠，彭明诚，谢成明，曾凡伟，余小琴，
申请(专利权)人：成都银河动力有限公司，
类型：发明
国别省市：