发动机气缸体的铸模制造技术

公开了用于发动机气缸体的铸模和用于制造该铸模的方法。在一个实施例中，铸模包括具有双曲面的模具座和铸入式气缸套。气缸套具有轴线和端面。在气缸套的热膨胀之前的安放位置中端面与双曲面相切接触。在各个实施例中，在热膨胀时气缸套变得略微移位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及这样的模具，其用于生产要求圆柱形物体被嵌入铸件中的铸件，并且更具体而言涉及具有铸入式气缸套的发动机气缸体的铸模。
技术介绍
内燃机的气缸孔的内壁需要承受活塞及其密封环的磨损作用。在具有铸铁发动机气缸体的型号中，铸铁提供了所需要的耐磨性。在其他型号中，包括使用铝或其他轻质材料的一些V型发动机气缸体，气缸套被插入气缸孔中以提供足够的耐磨性。在许多发动机气缸体铸造工艺中，气缸套是铸造工艺的必要部分，并且在熔融金属被引入模具腔中形成发动机气缸体之前被组装到模具中。在铸造后，当模具被拆卸时，这些铸入式缸套永久地嵌入气缸孔的铸造金属壁内。为了改进气缸套和气缸孔的壁之间的机械接触并避免由气缸套和熔融金属之间的热变化造成的缺陷，气缸套有时使用例如感应加热器进行预热。在通常称为“精密砂型工艺”的砂型铸造工艺中，如图1所示的一次性模具套件或套件组合件40由各个模具段和模芯44组装而成，这些模具段和模芯44被结合起来以与铸入式气缸套46一起限定出发动机气缸体的内外表面。模具段和模芯由树脂粘合砂制成。在预热和铸造期间缸套在模具中的正确定位和防止缸套移动提出了当下的挑战。解决此问题的一些尝试提出倒角的气缸套在热膨胀期间保持安放在模芯对应的倒角座表面上。现有技术规定倒角面以特定角度相对于与气缸孔轴线垂直的平面倾斜，该特定角度被计算来确保缸套在预热和铸造期间保持安放在座表面上并与其接触。这些角度使用气缸套的长度和半径的公称(理论)尺寸来计算并且假定缸套有均匀的现场热膨胀。实际上，不能满足这些理想条件，并且其变动可能导致气缸套逆着约束模具座而施加力。结果，模具座将相对于彼此移动并且/或树脂粘合砂将断裂或压碎，从而污染模具。这些意外结果中的任何一项都是不符合需要的，并且可能比小量的气缸套移动更具灾难性。所以，仍然需要改进的带铸入式气缸套的铸模。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供了一种用于发动机气缸体的铸模。所述铸模包括具有双曲面的第一模具座和铸入式气缸套。该气缸套具有轴线和锥形倒角。在气缸套的热膨胀之前的安放位置中该锥形倒角与双曲面相切接触。在一相关实施例中，在热膨胀时该气缸套从该安放位置略微移位。在本专利技术的另一个实施例中，铸模包括具有双曲面的第二模具座，该双曲面在热膨胀之前与气缸套接触。在又一个实施例中，第一和第二模具座具有与气缸套的对应端面相接触的锥形面，使得在热膨胀时，气缸套从安放位置略微移位。气缸套的端面可以为锥形面或双曲面。在分析以下附图和详细说明时，本专利技术的其他系统、方法、特征和优点将对本领域技术人员显而易见。意在将所有这样的额外的系统、方法、特征和优点包括在本说明书内、在本专利技术范围内、并受所附权利要求的保护。附图说明本专利技术将从详细说明和附图中得到更全面理解。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在举例说明本专利技术的原理上。此外，在附图中，相似的标号在全部不同视图中指示对应部件。图1是表示为组装在临时基座上的部分模具套件的剖视图；图2a是根据本专利技术的铸模的实施例的局部剖视图；图2b是根据本专利技术的铸模的另一个实施例的局部剖视图；图2c是根据本专利技术的铸模的另一个实施例的局部剖视图；图3是根据本专利技术的铸模的另一个实施例的局部剖视图；图4是图2a的细部D的放大视图；图5是图2a的细部E的放大视图；图6是用于图示根据本专利技术在气缸套热膨胀时的轴向移位量的简图；和图7是示出横向移位量的本专利技术铸模的剖视图。具体实施例方式优选实施例的以下说明实质上仅仅是示例性的，而绝非意图限制本专利技术、其应用或用途。参照附图，应当理解到在普通技术人员的认识范围内并且对理解本专利技术各个实施例不起作用的那些标准部件或特征从附图中省略掉了以提高清楚性。此外，将认识到此处说明为“垂直”或“水平”的各个部件和方位特征是仅仅基于用于特定应用的给定部件的特定位置或方位的相对特征。参照图2a，以绕“A”所示的对称轴的局部剖面的形式示出了用于发动机气缸体的铸模100的实施例，该对称轴与发动机气缸体的气缸孔之一的纵轴重合。将理解到发动机气缸体包括一个或多个气缸孔，例如V-8发动机包括八个气缸孔，虽然为了简便起见本专利技术的各个实施例结合单个气缸孔进行说明，但不会如此限制本专利技术。铸模100包括数个模具部分，例如板型芯102和圆筒型芯104。模具部分是树脂粘合砂型芯并且可以使用传统工艺制造，例如呋喃热芯盒或者酚尿烷冷芯盒型芯制造工艺。型芯可以使用各种砂制造，例如硅土、锆石、熔凝硅石等。还将认识到板型芯102和圆筒型芯104可以各自制造为一个整体件或者可选地制造为若干更小互连模具部分的组合。铸入式气缸套106紧密地约束在板型芯102和圆筒型芯104之间。气缸套106具有纵轴“B”，当气缸套106在铸模中对齐时纵轴B与轴线A重合，并且轴线B相对于轴线A不存在径向或轴向偏移或者倾斜，如图2a所示。气缸套106的此位置此处被定义为“安放位置”。气缸套106具有与板型芯102相邻的第一端108和与圆筒型芯104相邻的第二端110。在图2a所示的实施例中，气缸套106的第一端108与可以由板型芯102的一部分限定的第一模具座112接触。第一模具座112具有凸的双曲面114，其绕轴线A对称并且在每个点处具有两个曲率半径。这样的表面通过将曲线绕作为旋转或对称轴线的轴线A旋转来形成。当一个半径趋向无穷大时可获得的锥形或柱形面是单曲面。第一模具座的双曲面114可以是例如球面或超环面的一部分。气缸套106沿着接触圆118接触第一模具座112的表面114。接触圆118位于与轴线A垂直的平面上并且具有半径R。在一个实施例中，气缸套的第一端108包括第一端面116，该第一端面116在此实施例中为锥形倒角，如图4的细部D中最清楚可见。倒角116沿着接触圆118与第一模具座表面114相切，并且与垂直于轴线A的接触圆118的平面限定出角度α1。气缸套106的第二端110与第二模具座120接触。第二模具座120可以如图2a所示在锥形面122处、或者如图3所示在双曲面124(其类似于第一模具座112的双曲面114)处接触第二端110。在图2a的实施例中，锥形面122相对于与轴线A垂直的平面以角度α2倾斜，如图5的细部E最佳地图示。气缸套106还可以包括第二端面126，此第二端面126在本实施例中为具有相同倾角α2的锥形倒角。在图3的实施例中，第二倒角126在由第二倒角126和垂直于轴线A的平面所限定的角度α2下相切地接触第二模具座120的双曲面124。当第一和第二模具座112和120的双曲面114和124彼此成镜像时，α2＝α1＝α。如果所有模具部件都正确形成和组装，在此初始状态下，在预热过程(如果采用)或铸造过程引起任何加热之前，气缸套106被安放在第一和第二模具座112和120上；也就是气缸孔的轴线A与气缸套106的轴线B重合，因此气缸套106没有相对于气缸孔轴线A横向偏移。气缸套106由第一和第二模具座112和120约束。角度α1和α2被选择为使得气缸套106在加热时将变得“移位”，或者说不再由第一和第二模具座112、120紧密地约束。因此，气缸套106的轴线B将相对于轴线A变得横向偏移一定量，如图7所示。移位的气缸套106将被重力、气缸套到座112、120之一或两者的局部粘合或者不平衡的金属压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发动机气缸体的铸模，所述铸模包括：　　　　包括双曲面的模具座；和　　　　包括轴线和锥形倒角的铸入式气缸套，其中在所述气缸套未热膨胀的安放位置中所述锥形倒角与所述双曲面相切接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-2-20 10/783,4051.一种用于发动机气缸体的铸模，所述铸模包括包括双曲面的模具座；和包括轴线和锥形倒角的铸入式气缸套，其中在所述气缸套未热膨胀的安放位置中所述锥形倒角与所述双曲面相切接触。2.根据权利要求1所述的铸模，其中所述锥形倒角与垂直于所述轴线的平面形成角度α，使得所述气缸套在热膨胀时从所述安放位置移位。3.根据权利要求1所述的铸模，其中所述双曲面为球面段。4.根据权利要求1所述的铸模，其中所述双曲面为超环面段。5.一种用于发动机气缸体的铸模，所述铸模包括包括双曲面第一表面的第一模具座；包括锥形第二表面的第二模具座；和包括轴线与锥形第一和第二倒角的铸入式气缸套，其中在安放位置中时所述第一和第二倒角分别在第一和第二接触圆处与所述第一和第二表面接触，使得在热膨胀时所述气缸套从所述安放位置移位。6.根据权利要求5所述的铸模，其中所述第一和第二倒角相对于与所述轴线垂直的平面分别形成角度α1和α2，并且其中α1大于由tan-1(L/2R)定义的角度，和α2等于tan-1(L/2R)，其中L是所述气缸套在接触圆之间的长度并且R是所述气缸套在所述接触圆处的内径。7.根据权利要求5所述的铸模，其中所述第一和第二倒角相对于与所述轴线垂直的平面分别形成角度α1和α2，并且其中α1大于由tan-1(L/2R)限定的角度，和α2大于tan-1(L/2R)，其中L是所述气缸套在接触圆之间的长度并且R是所述气缸套在所述接触圆处的内径。8.一种用于发动机气缸体的铸模，所述铸模包括包括锥形面的模具座；包括轴线并在未热膨胀的安放位置中与所述锥形面接触的铸入式气缸套，其中所述锥形面相对于与所述轴线垂直的平面以角度α倾斜，使得在热膨胀时所述气缸套从所述安放位置移位。9.一种用于发动机气缸体的铸模，所述铸模包括包括锥形第一表面的第一模具座；包括锥形第二表面的第二模具座；和铸入式气缸套，包括轴线和在未热膨胀的安放位置中接触所述第一和第二表面的第一和第二端面，其中所述第一和第二表面相对于与所述轴线垂直的平面分别以角度α1和α2倾斜，使得在热膨胀时所述气缸套从所述安放位置移位。10.根据权利要求9所述的铸模，其中所述第一和第二端面中的至少一个是锥形面。11.根据权利要求9所述的铸模，其中所述第一和第二端面中的至少一个是双曲面。12.一种用于发动机气缸体的铸模，所述铸模包括包括双曲面第一表...

【专利技术属性】
技术研发人员：TP纽坎布，MG迈耶，
申请(专利权)人：通用汽车公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]