重型柴油机铝活塞芯模的改进结构的制作方法

1.本实用新型涉及重型柴油机铝活塞芯模的改进结构，应用于使用模具铸造重型柴油机铝活塞毛坯。


背景技术：

2.重型柴油机铝活塞同普通汽油机铝活塞相比有许多不同。第一，它的重量是普通汽油机的5～8倍。第二，为了提高耐磨性能，铸造时需要在柴油机铝活塞毛坯中镶嵌合金耐磨圈。合金耐磨圈铸造在铝活塞毛坯中，用于后续加工车出顶部第一道环槽。第三，为了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，成品柴油机铝活塞顶部燃烧室的凹坑一般设计的大且深。第四，重型柴油机气缸中燃烧产生的热量非常高，需要对活塞进行强制冷却，为此目的还需要在柴油机铝活塞毛坯内部开设内冷油道。第五，重型柴油机铝活塞的头部需要有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。第六，柴油机活塞的裙部受力较大，一般比较厚，在5毫米以上。
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了很高的要求，要求能够满足现代高速高负荷，大功率发动机的需要。重型柴油机活塞作为气缸中往复运动最大的一个零部件,其工作条件严酷,强度最大,不仅承受着高的热负荷、机械负荷和强烈的磨损,还经常处于润滑不良、冷却困难的极端境况,因而极易出现故障。正因为如此，人们对成品重型柴油机活塞有着严苛的各种要求。重型柴油机铝活塞毛坯铸造过程在短时间内需经历的步骤繁琐复杂，影响质量的环节多，故而成品率很低。因此，重型柴油机铝活塞毛坯具有铸造成本高，利润高，报废率高，产量低“三高一低”的特点。
4.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。
5.重型柴油机铝活塞毛坯生产具有批次多，每批次生产的数量少的特点。所以芯模装上卸下比较频繁。芯模约有15～20斤重，绕竖直中心轴线旋转通过螺纹紧固在液压缸的活塞杆上，旋转安装过程中容易局部错牙，烂牙。因活塞杆作往复的直线运动，芯模被限定在止口固定座内部作竖直方向上的向上和向下运动。一个工作日内由液压缸活塞杆反复推送数千次，芯模和活塞杆互锁的螺纹承受着活塞杆向上推动芯模过程中芯模的全部重量，以及活塞杆向下抽动时铸造冷却收缩的阻力。因此芯模的螺纹极易损坏。芯模是整体件，一旦纹牙损毁，整个芯模也就报废。并且，芯模重、液压推动杆长、以及芯模与活塞杆之间连接状态不良，会造成芯模在运动中的偏摆，受到碰撞损伤，也会绕自身的中心轴线偏转，最终导致铸造定位差。芯模整体因为要水冷，无法作排气设计，铸造冷却时间长，铸造中会多处产生冷隔。所述冷隔是指冷却后所铸活塞毛坯内部出现断层、中空或者外表面出现局部塌
陷等现象。
6.活塞生产厂家期望一种运动稳定的芯模结构。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种芯模运动稳定的重型柴油机铝活塞芯模的改进结构。
8.本实用新型的目的可以通过下述技术方案来达到：
9.(a)重型柴油机铝活塞芯模的改进结构，它包括芯模；芯模中心轴线上带芯模水冷却通道；芯模中心轴线上底面处带芯模螺纹孔；
10.其特征是：
11.所述芯模水冷却通道和芯模螺纹孔集中在阶梯柱面芯轴内，所述阶梯柱面芯轴上端外侧面带轴向微形槽，下端带芯轴法兰；阶梯柱面芯轴嵌入在芯模本体沿芯模中心轴线开的芯模本体空腔通孔中通过芯轴法兰和螺丝与芯模本体下部紧固；阶梯柱面芯轴上端与芯模本体空腔通孔内侧壁紧密接触；芯模本体中部径向开排气出口并与芯模本体空腔通孔连通。
12.(b)a所述的重型柴油机铝活塞芯模的改进结构，其特征是芯模通过芯模轴向导块和止口固定座轴向导向槽套在止口固定座内部同止口固定座相连。
13.本实用新型相比现有技术具有如下优点：
14.1、芯模水冷却通道和芯模螺纹孔从现有芯模本体一体连接中分离出来，被集中在阶梯柱面芯轴内；而阶梯柱面芯轴可单独制作，作为一个不可少的芯模配件使用。因此可以根据生产中因频繁装卸引起的芯模螺纹螺牙损坏情况配置2～3只阶梯柱面芯轴，做到及时更换新螺牙。
15.2、阶梯柱面芯轴上部外侧所带的轴向微形槽制作简单，轻松解决了现有芯模本体中因沿着芯模轴向中心轴线在已开设水冷通道情况下却很难再开设排气通道的技术难题(需要钻轴向长距离排气微孔)，避免了无芯模排气通道造成的报废。
16.3、芯模在止口固定座中作线性轨道运动，芯模轴向导向块限定在止口固定座轴向导向槽中滑动，芯模在竖直方向的运动平稳，克服了因人力螺纹连接不当、原动力活塞杆推动作用力方向造成的芯模运动偏离造成的铸件报废。
附图说明
17.图1是芯模结构示意分解图。
18.图中17是芯模本体空腔通孔，19是排气出口，21是芯模轴向导向块，23是芯模本体，25是轴向微形槽，27是阶梯柱面芯轴，29是芯轴法兰。
19.图2是芯模与止口固定座相组合的剖视图。
20.图中41是止口固定座，23是芯模本体，27是阶梯柱面芯轴，21是芯模轴向导向块，43是止口固定座轴向导向槽。
具体实施方式
21.重型柴油机铝活塞芯模的改进结构，它包括芯模；芯模中心轴线上带芯模水冷却
通道；芯模中心轴线上底面处带芯模螺纹孔。芯模通过芯模螺纹孔与安装在操作台上数控液压缸的活塞杆末端螺纹连接。
22.本实用新型的改进之处是：
23.所述芯模水冷却通道和芯模螺纹孔集中在阶梯柱面芯轴(27)内，所述阶梯柱面芯轴上端外侧面带轴向微形槽(25)，下端带芯轴法兰(29)。将芯模水冷却通道和芯模螺纹孔从现有技术模本体中分离出来，制作成配件阶梯柱面芯轴。在阶梯柱面芯轴外侧面开轴向微形槽，用于排气。
24.阶梯柱面芯轴(27)嵌入在芯模本体(23)沿芯模中心轴线开的芯模本体空腔通孔(17)中通过芯轴法兰和螺丝与芯模本体下部紧固。阶梯柱面芯轴这种嵌入式通过法兰紧固的结构，方便了更换和组装。芯模螺纹孔若有损坏，可以只更换阶梯柱面芯轴，而不用报废整个芯模。所以，可根据生产量和螺纹损坏情况，多配1～2只阶梯柱面芯轴，做到适时更新芯模用于连接活塞杆的内螺纹。
25.阶梯柱面芯轴上端与芯模本体空腔通孔内侧壁紧密接触。阶梯柱面芯轴上端的轴向微形槽同芯模本体空腔通孔内表面结合形成排气进口。排气进口很小，不渗铸液。芯模本体中部径向开排气出口(19)并与芯模本体空腔通孔(17)连通。阶梯柱面芯轴阶梯状，上小下大，以使排气进口、排气出口通过芯模本体空腔相连通。
26.芯模通过芯模轴向导块(21)和止口固定座轴向导向槽(43)套在止口固定座内部同止口固定座(41)相连。止口固定座轴向导向槽和芯模轴向导向块组成线性轨道。确保芯模在组模和脱模过程作竖直方向上的运动，保持同止口固定座的同轴配合状态，提高产品的成品率。
27.使用时，止口固定座与操作台固定处于静止状态。芯模受活塞杆推动在止口固定座内部在止口固定座轴向导向槽和芯模轴向导向块确定的线性轨道上运动。常规推动芯模组模和脱模。在手工安装或卸下芯模过程中发现芯模螺纹孔内螺牙有损坏，更换一只新的阶梯柱面芯轴即可。