一种倾转90°浇注铝活塞毛坯的单模铸造机及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种倾转90°浇注铝活塞毛坯的单模铸造机及其使用方法，属于活塞铸造技术领域。

背景技术

目前市场上主流采用的铝活塞毛坯浇注机器包括机器本体、电气系统、液压系统和冷却系统，机器浇注活塞毛坯是正立式结构，即头部在上,裙部在下，但是铸造出的毛坯活塞头部顶面燃烧室部位会出现厚大的补缩口，成型后很难实现快速冷却，这样就会形成晶粒组织粗大，金相组织较差，容易出现气孔砂眼，装机后活塞要承受高温高爆发压力，金相组织较差和气孔砂眼会影响活塞的机械性能，使其耐热疲劳性能下降。

中国专利文件CN106735142B公开了一种生产铝活塞毛坯的自动铸造机，其特征在于：包括相互配合使用的铸造主机、取铸件及铸淬机械手、浇注机器人；铸造主机，包括床身和主框架，主框架安装在床身上端，床身内安装有中芯机构，主框架上安装有外模机构和顶模机构，外模机构操纵左右两半外模的开合，顶模机构操纵顶模与外模之间的开合，中芯机构操纵中芯的升降；取铸件及铸淬机械手，包括大支架、安装在大支架上的三轴联动机构、安装在三轴联动机构上的气爪，气爪用于从铸造主机拿取铸件。该铸造机提高了生产效率，但并未解决浇铸出的活塞毛坯金相组织较差，容易出现气孔砂眼的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种倾转90°浇注铝活塞毛坯的单模铸造机，铸造出的活塞毛坯晶粒组织细小，金相组织良好，避免出现气孔砂眼，提高了活塞毛坯的机械性能和耐热疲劳性能。

本发明还提高上述一种倾转90°浇注铝活塞毛坯的单模铸造机的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种倾转90°浇注铝活塞毛坯的单模铸造机，包括机架、工作台、倾转油缸、浇注系统、液压系统和电气系统，其中，机架上设置工作台，工作台上设置浇注系统，通过在浇注系统内通入铝液进行活塞毛坯浇注，机架底部两侧分别设置倾转油缸，倾转油缸另一端连接至工作台，倾转油缸和浇注系统均连接至液压系统，液压系统连接电气系统。

优选的，工作台包括上底板和下底板，上底板和下底板通过4根立柱连接，下底板两侧通过转轴连接至机架，倾转油缸连接至立柱。

进一步优选的，浇注系统包括上工装、下工装、左工装和右工装，下底板两侧分别设置伸缩油缸，伸缩油缸通过托架分别连接至左工装和右工装，下底板下侧设置伸缩油缸，伸缩油缸通过下圆柱形导轨连接下工装，上底板上侧设置伸缩油缸，伸缩油缸通过上圆柱形导轨连接上工装，上工装、下工装、左工装和右工装闭合后的浇注腔形状为活塞外形，各伸缩油缸分别连接至液压系统。

优选的，左工装和右工装两侧的下底板上设置方形导轨，左工装和右工装沿方形导轨伸缩，方向固定，保证伸缩过程不会发生方向偏移。

优选的，下工装上设置盐芯支撑杆，通过盐芯支撑杆支撑盐芯，避免盐芯在随浇注系统运动时发生偏移。

优选的，机架上设置吸气装置，吸气装置连接至盐芯支撑杆，通过吸气装置吸收盐芯受热产生的气体，降低活塞毛坯的气孔率。

优选的，下底板上固定设置定位盘，下工装穿过定位盘，上工装、左工装和右工装分别贴合定位盘，通过定位盘对上工装、下工装、左工装和右工装的位置进行校正，保证位置精准，提高产品质量。

进一步优选的，定位盘内外两侧分别设置定位销，内侧定位销匹配固定下工装，外侧定位销匹配固定左工装和右工装，上工装下端面两侧分别设置定位柱，左工装和右工装上设置对应定位柱位置的定位孔，通过定位柱对上工装进行定位。

优选的，上工装、下工装、左工装和右工装上分别设置温度传感器，温度传感器连接至电气系统，通过温度传感器检测浇注温度，温度不达标时进行报警，保证活塞毛坯凝固晶粒组织。

优选的，上工装、下工装、左工装和右工装内部分别设置冷却水道，通过通入冷却水进行降温，加快毛坯冷却，托架内设置冷却水道，避免热量传导至机架和伸缩油缸，影响使用寿命，冷却水道的外接管道内设置流量传感器和电磁阀，控制通入冷却水的流量和时间，保证每个部位冷却均匀。

优选的，上工装一侧设置浇口，浇口经垂直浇道和水平浇道连接至浇注腔，水平浇道经上工装延伸至右工装，浇注腔内一侧设置补缩口，补缩口与铝液进入浇注腔的进口对称设置，使浇注更平稳，浇注后的活塞凝固位置在水平浇道和补缩口与活塞的接触面，不会出现在活塞顶部的燃烧室，加快了活塞顶部的冷却速度，使晶粒组织细小，金相组织良好。

进一步优选的，上工装和右工装的水平浇道连接处设置滤网，过滤铝液杂质。

优选的，左工装和右工装的顶面连接处设置凹槽，凹槽内设置铁环。

上述倾转90°浇注铝活塞毛坯的单模铸造机的使用方法，操作步骤如下：

(1)打开电气系统，液压系统带动铸造机开始工作，下工装向上运动，穿过定位盘，下工装顶部向上露出定位盘，盐芯支撑杆上设置盐芯；

(2)左工装和右工装向定位盘运动，直至贴合定位盘，左工装和右工装完成闭合，在凹槽内安装铁环；

(3)上工装向下运动，压合在左工装和右工装上，整体闭合，形成密闭的浇注腔；

(4)倾转油缸回缩，带动工作台和浇注系统倾斜90°，此时浇口向上，通过浇口浇注铝液；

(5)铝液经垂直浇道和水平浇道进入浇注腔，直至填满浇注腔，通过补缩口进行补缩，使浇注更平稳；

(6)浇注完成后，倾转油缸伸展，将工作台和浇注系统复位，然后上工装、左工装、右工装和下工装依次复位，取出毛坯放置于水箱冷却。

本发明的有益效果在于：

1、本发明倾转90°进行活塞毛坯浇注，使铝液在重力作用下惯性浇注，铝液在浇注腔内自下而上填满，避免了平面浇注的气隙影响，避免产生气孔，同时将活塞毛坯的补缩位置调整至侧面，避免影响活塞燃烧室性能，使铸造出的活塞毛坯晶粒组织细小，金相组织良好，避免出现气孔砂眼，提高了活塞毛坯的机械性能和耐热疲劳性能。

2、本发明设置吸气装置，吸气装置连接至盐芯支撑杆，通过吸气装置吸收盐芯受热产生的气体，降低活塞毛坯的气孔率。

3、本发明通过定位盘对上工装、下工装、左工装和右工装的位置进行校正，保证位置精准，提高产品质量。

4、上工装、下工装、左工装和右工装内部分别设置冷却水道，通过通入冷却水进行降温，加快毛坯冷却，托架内设置冷却水道，避免热量传导至机架和伸缩油缸，影响使用寿命，冷却水道的外接管道内设置流量传感器和电磁阀，控制通入冷却水的流量和时间，保证每个部位冷却均匀。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的闭合状态结构示意图；

图3为本发明的浇注状态结构示意图；

图4为本发明的打开状态结构示意图；

图5为本发明的定位盘结构示意图；

图6为本发明的定位盘使用状态示意图；

图7为本发明的上工装结构示意图；

其中：1、机架；2、工作台；3、液压系统；4、电气系统；5、浇注系统；6、吸气装置；7、托架；8、立柱；9、定位盘；10、倾转油缸；11、方形导轨；12、下圆柱形导轨；13、上圆柱形导轨；14、左工装；15、右工装；16、上工装；17、下工装；18、盐芯支撑杆；19、补缩口；20、浇口；21、滤网安置槽；22、定位销；23、定位柱；24、定位孔；25、凹槽；26、垂直浇道；27、水平浇道。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1-7所示，本实施例提供一种倾转90°浇注铝活塞毛坯的单模铸造机，包括机架1、工作台2、倾转油缸10、浇注系统5、液压系统3和电气系统4，其中，机架1上设置工作台2，工作台2上设置浇注系统5，通过在浇注系统5内通入铝液进行活塞毛坯浇注，机架1底部两侧分别设置倾转油缸10，倾转油缸10另一端连接至工作台2，倾转油缸10和浇注系统5均连接至液压系统3，液压系统3连接电气系统4。

工作台2包括上底板和下底板，上底板和下底板通过4根立柱8连接，下底板两侧通过转轴连接至机架，倾转油缸连接至立柱。

浇注系统5包括上工装16、下工装17、左工装14和右工装15，下底板两侧分别设置伸缩油缸，伸缩油缸通过托架7分别连接至左工装14和右工装15，下底板下侧设置伸缩油缸，伸缩油缸通过下圆柱形导轨12连接下工装17，上底板上侧设置伸缩油缸，伸缩油缸通过上圆柱形导轨13连接上工装16，上工装16、下工装17、左工装14和右工装15闭合后的浇注腔形状为活塞外形，各伸缩油缸分别连接至液压系统3。

左工装14和右工装15两侧的下底板上设置方形导轨11，左工装14和右工装15沿方形导轨伸缩，方向固定，保证伸缩过程不会发生方向偏移。

下工装17上设置盐芯支撑杆18，通过盐芯支撑杆18支撑盐芯，避免盐芯在随浇注系统运动时发生偏移。

下底板上固定设置定位盘9，下工装17穿过定位盘9，上工装16、左工装14和右工装15分别贴合定位盘，通过定位盘9对上工装、下工装、左工装和右工装的位置进行校正，保证位置精准，提高产品质量。

定位盘9内外两侧分别设置定位销22，内侧定位销匹配固定下工装17，外侧定位销匹配固定左工装14和右工装15，上工装16下端面两侧分别设置定位柱23，左工装14和右工装15上设置对应定位柱位置的定位孔24，通过定位柱对上工装进行定位。

上工装、下工装、左工装和右工装内部分别设置冷却水道，通过通入冷却水进行降温，加快毛坯冷却，托架内分别设置冷却水道，避免热量传导至机架和伸缩油缸，影响使用寿命，冷却水道的外接管道内设置流量传感器和电磁阀，控制通入冷却水的流量和时间，保证每个部位冷却均匀。

上工装16一侧设置浇口20，浇口20经垂直浇道26和水平浇道27连接至浇注腔，水平浇道经上工装延伸至右工装，浇注腔内一侧设置补缩口19，补缩口19与铝液进入浇注腔的进口对称设置，使浇注更平稳，浇注后的活塞凝固位置在水平浇道和补缩口与活塞的接触面，不会出现在活塞顶部的燃烧室，加快了活塞顶部的冷却速度，使晶粒组织细小，金相组织良好。

上工装和右工装的水平浇道连接处设置滤网，滤网安置槽21如图6所示，过滤铝液杂质。

左工装和右工装的顶面连接处设置凹槽25，凹槽25内设置铁环，通过铁环对盐芯和活塞毛坯进行固定，铸造机倾转90°进行浇注使铁环和盐芯呈水平设置，不会发生位置偏移脱落，保证浇注效果。

上述倾转90°浇注铝活塞毛坯的单模铸造机的使用方法，操作步骤如下：

(1)打开电气系统，液压系统带动铸造机开始工作，下工装向上运动，穿过定位盘，下工装顶部向上露出定位盘，盐芯支撑杆上设置盐芯；

(2)左工装和右工装向定位盘运动，直至贴合定位盘，左工装和右工装完成闭合，在凹槽内安装铁环；

(3)上工装向下运动，压合在左工装和右工装上，整体闭合，形成密闭的浇注腔；

(4)倾转油缸回缩，带动工作台和浇注系统倾斜90°，此时浇口向上，通过浇口浇注铝液；

(5)铝液经垂直浇道和水平浇道进入浇注腔，直至填满浇注腔，通过补缩口进行补缩，使浇注更平稳；

(6)浇注完成后，倾转油缸伸展，将工作台和浇注系统复位，然后上工装、左工装、右工装和下工装依次复位，取出毛坯放置于水箱冷却。

实施例2：

一种倾转90°浇注铝活塞毛坯的单模铸造机，结构如实施例1所述，不同之处在于，上工装、下工装、左工装和右工装上分别设置温度传感器，温度传感器连接至电气系统，通过温度传感器检测浇注温度，温度不达标时进行报警，保证活塞毛坯凝固晶粒组织。

实施例3：

一种倾转90°浇注铝活塞毛坯的单模铸造机，结构如实施例1所述，不同之处在于，机架1上设置吸气装置6，吸气装置6连接至盐芯支撑杆18，通过吸气装置吸收盐芯受热产生的气体，降低活塞毛坯的气孔率。