CN113231621B - 一种活塞液态模锻铸造机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活塞液态模锻铸造机，包括：床身，床身包括第一工作台；顶模机构，通过导柱与床身连接，顶模机构位于床身的上方；外模机构，安装在第一工作台上方；配合设置的外模和销孔压头，设于第一工作台上方，分别与外模机构相连；底盘，安装在第一工作台的上方，处于左右两侧外模之间；顶出机构，安装在第一工作台的下方；锁模机构，包括上锁模机构和下锁模机构，分别分布在第一工作台的上下两侧。通过本发明的技术方案，解决了铝活塞液态模锻模具无法左右分型及每个铸件均要安装凹模的问题，提高了工作效率，同时降低了劳动强度，实现了铝活塞铸件的多向加压，不但使铸件各部位组织致密，还降低了主缸压力。

Description

一种活塞液态模锻铸造机

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，具体而言，涉及一种活塞液态模锻铸造机。

背景技术

活塞作为发动机的核心零部件，在发动机中承受着高温、高压等恶劣工况。随着车辆、工程机械、军用装备等对动力系统的要求越来越高，发动机的功率密度、爆发压力等性能指标不断升高，活塞的使用工况越来越苛刻，需要不断开发新工艺、新装备等技术来提高活塞抗热负荷、机械负荷能力，同时，为了达到轻量化要求，铝活塞是首要选择。液态模锻工艺集中了铸、锻成型的优势，在铝活塞上应用此工艺可以消除铸件内部气孔、缩孔、缩松等铸造缺陷，通过压力成型，可以获得组织致密、显微组织细小的铝活塞铸件，显著提高铝活塞的各项性能指标。特别是使用液态模锻工艺可以铸造镶圈内冷三氧化二铝纤维增强一体化铝活塞铸件，进一步提高铝活塞的强化程度，满足发动机工况日益恶劣的要求。镶圈内冷三氧化二铝纤维增强一体化铝活塞相比普通铝活塞极限承受温度提高30℃，承受爆发压力提高4MPa以上，可以代替部分锻钢产品，是铝活塞未来的发展趋势。

液态模锻工艺铸造铝活塞是重要的应用方向，然而，现有的液态模锻设备一般为四柱式油压机，设备结构限制了模具设计只能采用整体外模内部镶嵌凹模的方式，每件产品均需要重复安装凹模，工人劳动强度高，效率低下，只能使用主缸加压，使用压力大，造成模具寿命低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种活塞液态模锻铸造机，可适用于镶圈内冷三氧化二铝纤维增强一体化铝活塞批量化毛坯铸造，而且模具左右分型并且可以多向加压，无需重复安装凹模，工人劳动强度低，操作方便，效率高，造价低廉，多向加压可以一定程度上降低主缸使用压力，有利于提升模具的使用寿命，该液态模锻铸造机中铸件承受压力可达到50MPa～400MPa。

为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种活塞液态模锻铸造机，包括：床身，所述床身包括第一工作台；顶模机构，通过导柱与所述床身连接，所述顶模机构位于所述床身的上方；外模机构，安装在所述第一工作台上方；配合设置的外模和销孔压头，设于所述第一工作台上方，分别与所述外模机构相连；底盘，安装在所述第一工作台的上方，处于左右两侧外模之间；顶出机构，安装在所述第一工作台的下方；锁模机构，包括上锁模机构和下锁模机构，分别分布在所述第一工作台的上下两侧。

优选地，所述上锁模机构包括：两个小油缸，所述小油缸紧固在上台面上，所述上台面紧固在所述导柱的中上部；上模板，固定连接在所述小油缸上，且所述上模板套设在所述导柱上；上压套，固定连接在所述上模板底面上，所述上压套的位置与所述外模的顶部被锁紧位置相对应，所述小油缸推动所述上压套锁紧所述外模顶部，

所述下锁模机构包括：下压套，通过压套导柱连接到下模板，所述下压套的位置与所述外模的底部被锁紧位置相对应；所述下模板，通过模板导柱连接到下平板，所述下平板固定到底油缸上，所述底油缸推动所述下压套锁紧所述外模底部，所述上压套、所述下压套都与所述外模紧密配合。

优选地，所述床身的上方安装有四根所述导柱，四根所述导柱呈四角矩形分布，两个所述小油缸分别设置在左右两侧的两根所述导柱之间；所述下压套通过所述四根所述压套导柱连接到所述下模板，所述下模板通过四根所述模板导柱连接到所述下平板。

优选地，所述外模机构包括：两个侧油缸，分别通过螺栓固定在所述第一工作台上，两个所述侧油缸相对设置；所述外模和所述销孔压头，分别通过第一连接结构、第二连接结构与所述侧油缸相连，所述侧油缸为套缸，推动所述外模开合、推动所述销孔压头对活塞销孔部位加压；配合设置的外模滑台和外模导轨，固定安装在所述第一工作台上，处于两个所述侧油缸之间的位置区域，所述外模通过所述外模导轨在所述外模滑台上滑动开合。

优选地，所述第一连接结构为模架，所述模架的一侧连接在所述侧油缸上，所述模架的另一侧与所述外模紧固连接；所述第二连接结构为连接块，所述连接块处于所述模架内，所述连接块设计升降结构，调节所述销孔压头的高度。

优选地，所述顶模机构包括：主油缸，所述主油缸紧固在所述上台面上；第二工作台，固定连接在所述主油缸上，所述第二工作台的四角套设在所述导柱上；顶模，通过法兰盘与所述第二工作台的底面紧固连接，所述主油缸推动所述第二工作台和所述顶模开合模和对铸件加压。

优选地，所述顶出机构包括：所述底油缸，紧固连接在所述床身的底部；顶杆，固定连接在所述底油缸上，在所述底油缸的推动下顶出铸件，所述底油缸为套缸，推动所述下压套锁紧所述外模底部、推动所述顶杆顶出铸件。

优选地，所述床身还包括：底部防护罩，与所述第一工作台的四周侧边固定连接，罩护所述第一工作台的下部空间；底座支架，分布安装在所述床身底部四角，所述底座支架与地面垂直。

优选地，所述底座支架上设计高度调节结构。

本发明提出的一种活塞液态模锻铸造机具有以下有益技术效果：

(1)锁模机构采用独创的小油缸和上下压套锁模系统，无需凹模设计，解决了铝活塞液态模锻模具无法左右分型及每个铸件均要安装凹模的问题，生产人员由3人减少为2人，提高工作效率2倍以上，同时降低了劳动强度，能够实现镶圈内冷三氧化二铝纤维增强一体化铝活塞批量化毛坯铸造，而且上、下压套与外模紧密配合，通过机械方式锁模，安全可靠，小油缸和底油缸仅起到推动升降的作用，缸径小，造价低。

(2)使用小油缸锁模，价格较低，降低了该液态模锻铸造机的制造成本，而且机身紧凑，占用空间较小。

(3)侧油缸、底油缸均设计为套缸，侧油缸同时具备开合模和侧向加压的功能，底油缸同时具备顶出铸件、底面加压和锁模的功能，配合主油缸加压，实现铝活塞铸件的多向加压，不但使铸件各部位组织致密，还降低了主缸压力，提高模具寿命2倍以上。

(4)主油缸、侧油缸、底油缸、小油缸可单独调压，互不干涉，确保能够快速锁模，同时保证各向均衡加压。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的活塞液态模锻铸造机的结构示意图；

图2示出了图1中活塞液态模锻铸造机的纵向剖视结构示意图；

图3示出了采用本发明提出的活塞液态模锻铸造机制造的镶圈内冷三氧化二铝纤维增强一体化铝活塞铸件结构示意图，

其中，图1至图3中附图标记与部件之间的对应关系为：

102床身，1021第一工作台，1022底部防护罩，1023底座支架，104顶模机构，1041主油缸，1042上台面，1043第二工作台，1044顶模，1045法兰盘，106导柱，108外模机构，1081侧油缸，1082第一连接结构，1083第二连接结构，1084外模滑台，1085外模导轨，110外模，112销孔压头，114底盘，116顶出机构，1161底油缸，1162顶杆，118锁模机构，1181小油缸，1182上模板，1183上压套，1184下压套，1185压套导柱，1186下模板，1187模板导柱，1188下平板，202镶圈内冷三氧化二铝纤维增强一体化铝活塞铸件，2021三氧化二铝纤维件，2022铸铁镶圈，2023内冷油腔。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图1至图3对根据本发明的实施例的活塞液态模锻铸造机进行具体说明。

如图1和图2所示，根据本发明的实施例的活塞液态模锻铸造机，包括：床身102、顶模机构104、外模机构108、顶出机构116、锁模机构118，液压站为活塞液态模锻铸造机的各个油缸供油，液压站与床身102通过输油钢管连接，保证压力稳定，锁模机构118分布在床身102的上下侧，顶模机构104通过导柱106与床身102连接，外模机构108安装在床身102下工作台上方，顶出机构116连接在床身102下工作台下方。配合设置的外模110和销孔压头112，设于第一工作台1021上方，分别与外模机构108相连；底盘114，安装在第一工作台1021的上方，处于左右两侧外模110之间。

如图1和图2所示，床身102包括底座支架1023、底部防护罩1022、第一工作台1021，底部防护罩1022，与第一工作台1021的四周侧边固定连接，罩护第一工作台1021的下部空间；底座支架1023，分布安装在床身102底部四角，底座支架1023与地面垂直。第一工作台1021上部安装侧油缸1081、外模滑台1084，外模滑台1084设计起到加固下工作台作用，第一工作台1021下部安装底油缸1161。

进一步地，底座支架1023上设计高度调节结构，使得底座支架1023可进行水平调整。底部防护罩1022使用钢板，保护底油缸1161和下锁模机构118。

如图1和图2所示，锁模机构118包括上锁模机构118和下锁模机构118，上锁模机构118分布在第一工作台1021的上侧，下锁模机构118分布在第一工作台1021的下侧，锁模机构118包括两个小油缸1181、上模板1182、上压套1183、下压套1184、压套导柱1185、下模板1186、模板导柱1187。其中，上锁模机构118机构包括：两个小油缸1181，小油缸1181紧固在上台面1042上，上台面1042紧固在导柱106的中上部，床身102上方安装有4根导柱106，4根导柱106呈四角矩形分布，两个小油缸1181分别设置在左右两侧的两根导柱106之间；上模板1182，固定连接在小油缸1181上，且上模板1182套设在导柱106上；上压套1183，固定连接在上模板1182底面上，上压套1183的位置与外模110的顶部被锁紧位置相对应，小油缸1181推动上压套1183锁紧外模110顶部。下锁模机构118包括：下压套1184，通过四根压套导柱1185连接到下模板1186，下压套1184的位置与外模110的底部被锁紧位置相对应；下模板1186，通过四根模板导柱1187连接到下平板1188，下平板1188固定到底油缸1161上，底油缸1161推动下压套1184锁紧外模110底部。上压套1183、下压套1184都与外模110紧密配合，通过机械方式锁模，安全可靠，小油缸1181和底油缸1161仅起到推动升降的作用，缸径小，造价低。锁模机构118采用独创的小油缸1181和上下压套1184锁模系统，无需凹模设计，解决了铝活塞液态模锻模具无法左右分型及每个铸件均要安装凹模的问题，生产人员由3人减少为2人，提高工作效率2倍以上，同时降低了劳动强度，能够实现镶圈内冷三氧化二铝纤维增强一体化铝活塞批量化毛坯铸造。使用小油缸1181锁模，价格较低，降低了该液态模锻铸造机的制造成本，而且机身紧凑，占用空间较小。

如图1和图2所示，顶模机构104包括：主油缸1041、上台面1042、第二工作台1043，上台面1042紧固在四根导柱106上方，主油缸1041使用紧固螺栓固定在上台面1042，第二工作台1043固定连接在主油缸1041上，第二工作台1043的四角套设在导柱106上，顶模1044通过法兰盘1045与第二工作台1043紧固连接，主油缸1041推动第二工作台1043和顶模1044实现铸件加压和开合模。

如图1和图2所示，外模机构108包括：两个侧油缸1081、第一连接结构1082、第二连接结构1083、外模滑台1084、外模导轨1085，侧油缸1081使用螺栓紧固在第一工作台1021上，两个侧油缸1081相对设置；外模110和销孔压头112，分别通过第一连接结构1082、第二连接结构1083与侧油缸1081相连，侧油缸1081为套缸，既可以推动外模110开合，还可以推动销孔压头112对活塞销孔部位加压；配合设置的外模滑台1084和外模导轨1085，固定安装在第一工作台1021上，处于两个侧油缸1081之间的位置区域，外模110通过外模导轨1085在外模滑台1084上滑动开合，外模滑台1084的设计在起到加固第一工作台1021作用的同时，使得外模110开合更加稳定。侧油缸1081同时具备开合模和侧向加压的功能，实现铝活塞铸件的多向加压，不但使铸件各部位组织致密，还降低了主缸压力，提高了模具寿命。

进一步地，第一连接结构1082为模架，模架的一侧连接在侧油缸1081上，模架的另一侧与外模110紧固连接；第二连接结构1083为连接块，连接块处于模架内，连接块设计有升降结构，调节销孔压头112的高度，满足不同大小活塞销孔中心高度不同的模具连接需要。

如图1和图2所示，顶出机构116包括底油缸1161、顶杆1162，底油缸1161通过紧固螺栓连接在床身102底部，顶杆1162连接在底油缸1161上。底油缸1161为套缸，不但可以顶出铸件，还可以对铸件进行底部加压，底油缸1161同时具备顶出铸件、底面加压和锁模的功能，配合主油缸1041加压，实现铝活塞铸件的多向加压，不但使铸件各部位组织致密，还降低了主缸压力，提高了模具寿命。

本发明提出的活塞液态模锻铸造机的工作过程如下，以镶圈内冷三氧化二铝纤维增强一体化铝活塞铸件202的压力铸造为例，镶圈内冷三氧化二铝纤维增强一体化铝活塞铸件202如图3所示，包含三氧化二铝纤维预制件、陶瓷盐芯、铸铁镶圈等镶嵌件，本发明提出的活塞液态模锻铸造机也可用于结构类似的其他铝合金铸件的压力铸造。

(1)启动活塞液态模锻铸造机，设置工艺参数，压机起始处于开模状态，在底盘114上安装三氧化二铝纤维预制件，陶瓷盐芯安装到三氧化二铝纤维预制件上，侧油缸1081推动外模110快速合模，接近时减速合模，防止振动和急速碰撞，然后在外模110内镶嵌铸铁镶圈2022；

(2)通过外模110浇道浇入定量铝液，小油缸1181和底油缸1161同时推动上压套1183、下压套1184锁紧外模110，同时安全门关闭，上下锁模位移、压力信号提示到位才能进行下一步动作，防止锁模不到位加压时铝液溅出伤人。

(3)主油缸1041推动顶模1044快速下行，接近铝液减速，然后慢速加压，压力升至设定值，开始计时，侧油缸1081延时推动销孔压头112进行活塞销孔部位加压，底油缸1161延时推动顶杆1162对活塞底部加压，三个方向同时加压至保压结束。

(4)保压设定时间结束后，侧油缸1081拉动销孔压头112退回到位，底油缸1161泄压，主油缸1041拉动顶模1044回程到位，小油缸1181和底油缸1161同时拉动上压套1183、下压套1184回程到位，侧油缸1081拉动左右外模110开模到位，底油缸1161推动铸件出模，一个铸件循环完成，得到镶圈内冷三氧化二铝纤维增强一体化铝活塞铸件202，结构如图3所示，包括内冷油腔2023、三氧化二铝纤维件2021、铸铁镶圈2022。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种活塞液态模锻铸造机，其特征在于，包括：

床身，所述床身包括第一工作台；

顶模机构，通过导柱与所述床身连接，所述顶模机构位于所述床身的上方；

外模机构，安装在所述第一工作台上方；

配合设置的外模和销孔压头，设于所述第一工作台上方，分别与所述外模机构相连；

所述外模机构包括两个侧油缸、第一连接结构、第二连接结构、外模滑台、外模导轨，两个侧油缸，分别通过螺栓固定在所述第一工作台上，两个所述侧油缸相对设置；所述外模和所述销孔压头，分别通过第一连接结构、第二连接结构与所述侧油缸相连，所述侧油缸为套缸，推动所述外模开合、推动所述销孔压头对活塞销孔部位加压；配合设置的外模滑台和外模导轨，固定安装在所述第一工作台上，处于两个所述侧油缸之间的位置区域，所述外模通过所述外模导轨在所述外模滑台上滑动开合，

底盘，安装在所述第一工作台的上方，处于左右两侧外模之间；

顶出机构，安装在所述第一工作台的下方，所述顶出机构包括：底油缸，紧固连接在所述床身的底部；顶杆，固定连接在所述底油缸上，在所述底油缸的推动下顶出铸件，所述底油缸为套缸，推动下压套锁紧所述外模底部、推动所述顶杆顶出铸件，

锁模机构，包括上锁模机构和下锁模机构，分别分布在所述第一工作台的上下两侧，

所述上锁模机构包括：

两个小油缸，所述小油缸紧固在上台面上，所述上台面紧固在所述导柱的中上部；

上模板，固定连接在所述小油缸上，且所述上模板套设在所述导柱上；

上压套，固定连接在所述上模板底面上，所述上压套的位置与所述外模的顶部被锁紧位置相对应，所述小油缸推动所述上压套锁紧所述外模顶部，

所述下锁模机构包括：

下压套，通过压套导柱连接到下模板，所述下压套的位置与所述外模的底部被锁紧位置相对应；

所述下模板，通过模板导柱连接到下平板，所述下平板固定到底油缸上，所述底油缸推动所述下压套锁紧所述外模底部，

所述上压套、所述下压套都与所述外模紧密配合，

通过外模浇道浇入定量铝液，小油缸和底油缸同时推动上压套、下压套锁紧外模，锁模到位后，顶模机构中的主油缸推动顶模快速下行，接近铝液减速，然后慢速加压，侧油缸延时推动销孔压头进行活塞销孔部位加压，底油缸延时推动顶杆对活塞底部加压，多个方向同时加压。

2.根据权利要求1所述的活塞液态模锻铸造机，其特征在于，

所述床身的上方安装有四根所述导柱，四根所述导柱呈四角矩形分布，两个所述小油缸分别设置在左右两侧的两根所述导柱之间；

所述下压套通过所述四根所述压套导柱连接到所述下模板，所述下模板通过四根所述模板导柱连接到所述下平板。

3.根据权利要求1所述的活塞液态模锻铸造机，其特征在于，

所述第一连接结构为模架，所述模架的一侧连接在所述侧油缸上，所述模架的另一侧与所述外模紧固连接；

所述第二连接结构为连接块，所述连接块处于所述模架内，所述连接块设计升降结构，调节所述销孔压头的高度。

4.根据权利要求2所述的活塞液态模锻铸造机，其特征在于，所述顶模机构包括：

主油缸，所述主油缸紧固在所述上台面上；

第二工作台，固定连接在所述主油缸上，所述第二工作台的四角套设在所述导柱上；

顶模，通过法兰盘与所述第二工作台的底面紧固连接，所述主油缸推动所述第二工作台和所述顶模开合模和对铸件加压。

5.根据权利要求1所述的活塞液态模锻铸造机，其特征在于，所述床身还包括：

底部防护罩，与所述第一工作台的四周侧边固定连接，罩护所述第一工作台的下部空间；

底座支架，分布安装在所述床身底部四角，所述底座支架与地面垂直。

6.根据权利要求5所述的活塞液态模锻铸造机，其特征在于，

所述底座支架上设计高度调节结构。

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