重型柴油机铝活塞铸造模具中的耐磨圈安装结构的制作方法

1.本实用新型涉及重型柴油机铝活塞铸造模具中的耐磨圈安装结构，应用于使用模具铸造重型柴油机铝活塞毛坯。


背景技术：

2.在重型柴油机中,活塞作为气缸中往复运动最大的一个零部件,工作条件最为严酷,工作强度最大,承受着高的热负荷、机械负荷和强烈的磨损,经常处于高温、高负荷、高速、润滑不良、冷却困难的情况,极易出现故障,直接影响整机的可靠性和耐久性。
3.随着各国基建、运输要求的不断提高，发动机功率、载荷越来越大。对重型柴油机铝活塞结构提出高要求是为了满足现代高速高负荷，大功率发动机的需要。重型柴油机铝活塞因铸造步骤繁琐复杂，有铸造成本高，利润高，报废率高，产量低，三高一低的特点，各活塞生产厂家都期待获得一种铸造成品率高的模具组件。
4.重型柴油机铝活塞的重量是普通汽油机的5～8倍，铸造时需要镶嵌合金耐磨圈。为改善混合气流动性能和燃烧性能，增大燃烧室的容积，增大压缩比，活塞顶部燃烧室的凹坑一般都设计的大且深。柴油机活塞的头部有3～5道环槽，上面2-3道用以安装气环，下面1～2道用以安装油环。柴油机活塞的裙部受力较大，一般比较厚，在5毫米以上。
5.根据统计，铝活塞失效的主要形式为第一道环槽的过度磨损，致使两侧与气缸壁之间的间隙变大而最终导致活塞的报废。合金耐磨圈铸造在铝活塞毛坯中，用于后续工序中车加工出顶部第一道环槽。
6.现行重型柴油机铝活塞铸造模具由顶模、外模i、外模ii、销孔模i、销孔模ii、芯模、止口固定座五个组件组成。止口固定座固定在操作台上，销孔模i、销孔模ii分别插在外模i、外模ii的销孔中。而顶模、外模i、外模ii、芯模则分别由安装在操作台及台架上的数控液压牵引机构从上、下、左、右四个方向牵引，通过这种牵引实现模具的自动组合和自动分离脱模。
7.合金耐磨圈置于顶模和外模拼合成的环形空腔中。外模半环形空腔和顶模半环形空腔中皆从模本体延伸出三只均分于半环形空腔中的支撑片，作为支架使用，用于支撑合金耐磨圈并将合金耐磨圈紧固。顶模和外模组合时，各对支撑片将合金耐磨圈环形中心线固定在水平面上，也即合金耐磨圈中心轴线在竖直方向上。这种结构的缺点是:相同批次铸造成品中存在合金耐磨圈镶嵌位置偏移、上下移位、与铝合金结合面脱落等问题。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种相同批次铸造成品之间合金耐磨圈镶嵌位置无偏移、没有上下移位，也没有耐磨圈与铝合金结合面脱落问题的重型柴油机铝活塞铸造模具中的耐磨圈安装结构。
9.本实用新型的目的可以通过下述技术方案来达到：重型柴油机铝活塞铸造模具中的耐磨圈安装结构，它包括顶模、外模i、外模ii；
10.(i)所述顶模带顶模耐磨圈半环形空腔，所述顶模耐磨圈半环形空腔从模本体延伸出均分于顶模耐磨圈半环形空腔中的支撑片；
11.(ii)所述外模i、外模ii拼合时带外模耐磨圈半环形空腔，所述外模耐磨圈半环形空腔从模本体延伸出均分于外模耐磨圈半环形空腔中的支撑片；
12.其特征是：
13.(iii)i所述的均分于顶模耐磨圈半环形空腔中的支撑片共有4片；
14.(iv)ii所述的均分于外模耐磨圈半环形空腔中的支撑片共有4片；外模耐磨圈半环形空腔是柱面平底托盘中的空腔，柱面平底托盘由2个相同的半块托盘拼合而成，每半块托盘中的支撑片为2片，两半块托盘分别通过螺孔和螺丝紧固在外模i、外模ii本体的平台上。
15.本实用新型同现有技术相比具有如下优点：
16.1、顶模耐磨圈半环形空腔、外模耐磨圈半环形空腔合拢时，通过4对支撑片共同将耐磨圈固定，根据3点确定一个平面原理，在浇铸中4者之一失去作用皆有其余3对支撑片将耐磨圈环形中心线所处平面限定在水平面内，这就避免了因耐磨圈固定位置不稳定造成的铸件报废。同时，铝液浇铸过程中及浇铸结束后的冷却凝固过程，铸液的流体力学、热力学过程导致的变化过程复杂，在允许1对支撑片临时失去作用的情况下，4对支撑片共有24种组合方式形成符合规范要求的3对支撑片将耐磨圈环形中心线所处平面限定在水平面内，提高了对浇铸过程中的可控性，降低了报废率。
17.2、柱面平底托盘通过加焊或磨去调整托盘的高度，也就可以根据铸样耐磨圈实际处的高度调整成品铸件中耐磨圈的高度，满足了客户对精度的要求，提高了成品率。
附图说明
18.图1是顶模结构示意图。
19.图中1是均分于顶模耐磨圈半环形空腔中的支撑片。
20.图2是柱面平底托盘结构示意图。
21.图中3是均分于外模耐磨圈半环形空腔中的支撑片。
22.图3是去掉柱面平底托盘后的外模i、外模ii结构示意图。
23.图中5是外模i、外模ii本体的平台。
24.图4是外模i、外模ii结构示意图。
25.图中7是半块托盘i，9是外模i本体；11是外模ii本体，13是半块托盘ii。
具体实施方式
26.型柴油机铝活塞铸造模具中的耐磨圈安装结构，它包括顶模、外模i、外模ii；
27.(i)所述顶模带顶模耐磨圈半环形空腔，所述顶模耐磨圈半环形空腔从模本体延伸出均分于顶模耐磨圈半环形空腔中的支撑片(1)；
28.(ii)所述外模i、外模ii拼合时带外模耐磨圈半环形空腔，所述外模耐磨圈半环形空腔从模本体延伸出均分于外模耐磨圈半环形空腔中的支撑片(3)；
29.本实用新型的改进之处是：
30.(v)i所述的均分于顶模耐磨圈半环形空腔中的支撑片共有4片。
31.(vi)ii所述的均分于外模耐磨圈半环形空腔中的支撑片共有4片。
32.现有技术采用3对支撑片，每对支撑片上、下对正，夹持耐磨圈。由于铸造精度要求很高，只要其中1对支撑片失去作用，耐磨圈在铸液浮力及自身重力的作用下可以绕着另2对支撑片(2个点)确定的直线作微幅度旋转，进而导致铸件的报废。本发明采用4对支撑片，只要其中1对支撑片失去作用，当耐磨圈试图绕2对支撑片确立的直线旋转时，第4对支撑片必然适时阻止此方向的旋转而使耐磨圈处于其余3对支撑片(3个点)确立的平面上。所以，本发明采用4对支撑片，直接提高了置于模腔中耐磨圈的抗扰能力，促成了成品率的提升。
33.外模耐磨圈半环形空腔是柱面平底托盘中的空腔，柱面平底托盘由2个相同的半块托盘拼合而成，每半块托盘中的支撑片为2片，两半块托盘分别通过螺孔和螺丝紧固在外模i、外模ii本体的平台(5)上。本实用新型将外模耐磨圈半环形空腔从现有技术模本体中分离出来，制作成柱面平底托盘。由于可以通过加焊或磨去调整托盘的高度，也就可以根据铸样耐磨圈实际处的高度调整成品铸件中耐磨圈的高度，满足了客户对精度的要求，提高了成品率。将柱面平底托盘制作成两半块托盘，适应外模分型成外模i和外模ii的需要。
34.重型柴油机铝活塞铸造模具由顶模、外模i、外模ii、销孔模i、销孔模ii、芯模、止口固定座五个组件组成；顶模、外模i、外模ii、芯模皆通过螺纹孔分别与安装在操作台及台架上的四只数控液压缸的活塞杆末端螺纹连接；四只数控液压缸的活塞杆分别从上、左、右、下四个方向牵引顶模、外模i、外模ii、芯模；销孔模i插在外模i销孔i中由螺丝紧固；销孔模ii插在外模ii的销孔ii中由螺丝紧固；止口固定座套在芯模外与操作台相紧固。
35.本实用新型在组模时，止口固定座与操作台相固定，按常规操作将芯模、外模i和外模ii组合到位后，将耐磨圈搁在外模耐磨圈半环形空腔中，最后将顶模推到位即可开始浇铸铝液。脱模常规操作即可。