本實(shí)用新型涉及鑄造加工技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步地說(shuō)涉及一種活塞頂模。

背景技術(shù)：

發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞通過(guò)模具鑄造成型，金屬熔液進(jìn)入模具型腔后，模具冷卻水路中通入低溫的水溶液對(duì)模具進(jìn)行冷卻，模具型腔內(nèi)的產(chǎn)品與模具進(jìn)行冷熱交換傳遞熱量，金屬熔液冷卻凝固形成所需結(jié)構(gòu)。

活塞的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般由多個(gè)模具共同拼接形成完整的模型空腔，第個(gè)模具對(duì)應(yīng)于活塞的一個(gè)部分?；钊斈Ｊ怯糜诨钊^部成型的部件，活塞頭部直接承受燃料爆燃的沖擊，對(duì)其強(qiáng)度要求很高；活塞頭部設(shè)有鑲?cè)Φ冉饘偾都?，以及燃燒室和氣門(mén)等結(jié)構(gòu)，各部件鑄造連接的緊密性與金屬熔液的冷卻速度有關(guān)，快速冷卻可細(xì)化晶粒，使活塞頭的抗拉性更好。

傳統(tǒng)的活塞頂模結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，在矩形的活塞頂模上開(kāi)設(shè)方形的冷卻水路，但活塞頭部呈圓形，鑲?cè)η都腿紵遗c冷卻水路各段的距離都不等，造成冷卻效果不均勻，影響鑲?cè)η都恼辰有Ч?。冷卻水路距離過(guò)長(zhǎng)，進(jìn)水口和出水口兩端的水溫溫差過(guò)大，也會(huì)造成冷卻效果不均勻。上述因素均影響冷卻速率，冷卻效果不均勻，致使活塞頭部的晶粒組織較大，材料的抗拉強(qiáng)度弱，活塞易開(kāi)裂。

因此，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，如何設(shè)計(jì)一種冷卻速率高且均勻的活塞頂模，加快金屬熔液的固化速度，細(xì)化成品的組織晶粒，是目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種活塞頂模，具有模體，所述模體的中心設(shè)置燃燒室，所述模體的內(nèi)部、環(huán)繞所述燃燒室設(shè)置與所述燃燒室外圈形狀相同的、環(huán)形封閉的第一冷卻水路，所述第一冷卻水路上分別設(shè)置第一進(jìn)水口與第一出水口。

可選地，所述第一冷卻水路為與所述燃燒室同心的圓環(huán)，所述第一進(jìn)水口與所述第一出水口分別位于所述第一冷卻水路同一直徑的兩端。

可選地，所述模體包括相互固定配合的內(nèi)環(huán)與外環(huán)，所述第一冷卻水路開(kāi)設(shè)于所述內(nèi)環(huán)上。

可選地，所述內(nèi)環(huán)包括相互固定的上環(huán)與下環(huán)，所述上環(huán)與所述下環(huán)相互配合接觸的表面上分別開(kāi)設(shè)圓環(huán)形的凹槽，所述上環(huán)上的圓環(huán)形凹槽與所述下環(huán)上的圓環(huán)形凹槽相互配合形成完整的所述第一冷卻水路。

可選地，所述內(nèi)環(huán)的中部設(shè)置向下凸出的占位塊，所述占位塊為向下漸縮的錐臺(tái)形凸塊。

可選地，所述內(nèi)環(huán)的頂部側(cè)壁向四周凸出形成環(huán)狀臺(tái)階，所述環(huán)狀臺(tái)階與所述外環(huán)中心通孔頂部側(cè)壁的環(huán)狀臺(tái)階相互匹配。

可選地，所述模體內(nèi)部，環(huán)繞所述第一冷卻水路還設(shè)置第二冷卻水路。

可選地，所述第一進(jìn)水口與所述第一出水口均為垂直于所述模體上表面的開(kāi)孔，所述第一進(jìn)水口與所述第一出水口上分別固定彎管；所述第一進(jìn)水口與所述第一出水口上的彎管向相反的方向呈鈍角彎折。

可選地，所述第二冷卻水路呈不封閉的矩形，所述第二冷卻水路的第二進(jìn)水口與第二出水口設(shè)置于所述模體的同一側(cè)。

本實(shí)用新型提供了一種活塞頂模，包括模體，模體是整個(gè)裝置的主體，模體的底部形成鑄造活塞空腔的一部分；在模體的中心設(shè)置燃燒室，燃燒室內(nèi)部盛放煤油等燃料。在模體的內(nèi)部設(shè)置環(huán)狀的第一冷卻水路，第一冷卻水路環(huán)繞于燃燒室的外周，與燃燒室的形狀相同，并且第一冷卻水路整體是封閉式的結(jié)構(gòu)，冷卻液在其空腔內(nèi)流動(dòng)。在第一冷卻水路上分別設(shè)置第一進(jìn)水口與第一出水口，第一進(jìn)水口向第一冷卻水路輸送外部的冷卻液，第一冷卻水路中經(jīng)過(guò)換熱的冷卻液從第一出水口排出。

第一冷卻水路環(huán)繞在燃燒室的外周，距離燃燒室很近，通過(guò)第一冷卻水路可以更好地與燃燒室進(jìn)行換熱，及時(shí)將熱量帶出，以實(shí)現(xiàn)更好的降溫效果。第一冷卻水路呈環(huán)形，與燃燒室的外周形狀相同，第一冷卻水路的各段距離燃燒室的距離都相同，因此相對(duì)于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對(duì)各處的冷卻降溫效果更均衡?？梢钥闯觯捎帽緦?shí)用新型提供的活塞頂模，通過(guò)實(shí)現(xiàn)快速且均勻一致的降溫手段，在鑄造活塞的過(guò)程中加快金屬熔液的冷卻凝固速率，使組織晶粒更加細(xì)化，活塞與鑲?cè)Φ恼辰臃€(wěn)定性更強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為傳統(tǒng)的活塞頂模的正視圖；

圖2為傳統(tǒng)的活塞頂模的側(cè)視圖；

圖3為本實(shí)用新型提供的活塞頂模一種結(jié)構(gòu)的正視圖；

圖4為本實(shí)用新型提供的活塞頂模一種結(jié)構(gòu)的剖面圖。

其中：

模體1、內(nèi)環(huán)11、外環(huán)12、上環(huán)111、下環(huán)112、占位塊113、環(huán)狀臺(tái)階114、燃燒室2、第一冷卻水路3、第一進(jìn)水口31、第一出水口32、第二冷卻水路4、第二進(jìn)水口41、第二出水口42。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的核心在于提供一種活塞頂模，更為快速的冷卻金屬熔液，加快凝固速率，使組織晶粒更加細(xì)化。

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及具體的實(shí)施方式，對(duì)本申請(qǐng)給出的活塞頂模進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖3和圖4所示，分別為本申請(qǐng)?zhí)峁┑幕钊斈Ｒ环N實(shí)施方式中的正視圖與側(cè)視圖，圖中的箭頭表示冷卻液的流動(dòng)方向。該活塞頂模具有模體1，模體1作為整個(gè)裝置的主體結(jié)構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)或者空腔均設(shè)置在模體1上，模體1的底部形成鑄造活塞的空腔頂部。在模體1的中心設(shè)置燃燒室2，燃燒室2為一凹槽，位于模體1的上表面，燃燒室2用于盛放煤油等燃料，提供熱量。在模體1的內(nèi)部設(shè)置第一冷卻水路3，第一冷卻水路3環(huán)繞于燃燒室2的外周，并且與燃燒室2的形狀相同，因此第一冷卻水路3的各段與燃燒室2的距離相同；第一冷卻水路3為環(huán)狀封閉的結(jié)構(gòu)，整個(gè)第一冷卻水路3的首尾相互連通，為一完整的環(huán)形結(jié)構(gòu)。

第一冷卻水路3上還分別設(shè)置第一進(jìn)水口31與第一出水口32，第一進(jìn)水口31將外界的冷卻液輸送到第一冷卻水路3中，冷卻液流動(dòng)時(shí)進(jìn)行熱交換對(duì)金屬熔液進(jìn)行降溫；經(jīng)過(guò)熱交換的冷卻液由第一出水口32排出到外界，完成了循環(huán)。由于第一冷卻水路為一完整的封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)，冷卻液由第一進(jìn)水口31進(jìn)入到第一冷卻水路3后，分為兩路向第一出水口32流動(dòng)，進(jìn)一步降低冷卻液經(jīng)過(guò)的路徑，第一進(jìn)水口31與第一出水口32兩處的冷卻液溫差較小，提高冷卻速率。

由于第一冷卻水路3呈環(huán)狀將燃燒室2環(huán)繞包圍，且與燃燒室2的外周形狀相同，因而各點(diǎn)與燃燒室2的距離相同，并且都距離燃燒室2很近，達(dá)到快速降溫的目的。本實(shí)用新型中的活塞頂模結(jié)構(gòu)可以使金屬熔液快速降溫，晶粒的長(zhǎng)大需要時(shí)間，該活塞頂模減少固化所需時(shí)間，從而達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。鑄造時(shí)金屬熔液凝固后與鑲?cè)η都潭?，鑲?cè)η都c活塞缸直接接觸，活塞本體與鑲?cè)η都B接的緊密性直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作，細(xì)化的組織晶粒提高了粘接的牢固程度。

在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，燃燒室2可設(shè)置成橫截面為圓形的凹槽，第一冷卻水路3環(huán)繞在燃燒室2的外周，因而將第一冷卻水路3設(shè)置為與燃燒室2同心的圓環(huán)，第一進(jìn)水口31和第一出水口32分別位于第一冷卻水路3的同一直徑的兩端。第一進(jìn)水口31和第一出水口32關(guān)于圓環(huán)形第一冷卻水路3的圓心對(duì)稱，冷卻液經(jīng)第一進(jìn)水口31進(jìn)入后分別從兩側(cè)向第一出水口32流動(dòng)，兩側(cè)通道的距離相等，可使兩側(cè)關(guān)于第一進(jìn)水口31和第一出水口32連線對(duì)稱的各點(diǎn)溫度相同，達(dá)到的冷卻效果更為均勻。第一進(jìn)水口31和第一出水口32的位置設(shè)置，使冷卻液僅經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周就流出，流動(dòng)的距離更短，第一進(jìn)水口31和第一出水口32的溫差更小，各處的冷卻效果基本相同，使金屬熔液各點(diǎn)的凝固速率基本相同，得到的組織晶粒也更均勻。

更進(jìn)一步，為了方便加工制造，本實(shí)用新型中的模體1包括相互配合固定的內(nèi)環(huán)11與外環(huán)12，第一冷卻水路3開(kāi)設(shè)在內(nèi)環(huán)11上。由于第一冷卻水路3呈圓環(huán)形，無(wú)法直接鉆孔加工，因此內(nèi)環(huán)11由相互固定配合的上環(huán)111與下環(huán)112，上環(huán)111與下環(huán)112相互配合接觸的表面上分別開(kāi)設(shè)圓環(huán)形的凹槽，這里所指的凹槽是將圓環(huán)沿垂直于軸線的平面剖開(kāi)所形成的結(jié)構(gòu)，而并非沿軸線剖開(kāi)。上環(huán)111上的圓環(huán)形凹槽與下環(huán)112上的圓環(huán)形凹槽相互配合可以形成完整的圓環(huán)通道，也即第一冷卻水路3。在上環(huán)111與下環(huán)112的表面上分別銑削加工出環(huán)狀凹槽，再將上環(huán)111與下環(huán)112相互密封固定。內(nèi)環(huán)11整體的形狀可為圓柱形，也可為多邊形柱體，外環(huán)12中心設(shè)置與內(nèi)環(huán)11外形相同的通孔，內(nèi)環(huán)11與外環(huán)12可以相互配合組裝。

當(dāng)然，上述設(shè)置上環(huán)111與下環(huán)112僅作為一種具體的參考形式，還可采用其他的結(jié)構(gòu)方便加工第一冷卻水路3。例如內(nèi)環(huán)11可設(shè)置為圓柱形，在圓柱的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)圓環(huán)形的凹槽，同樣地在外環(huán)12的圓筒形內(nèi)壁上對(duì)應(yīng)地設(shè)置環(huán)形凹槽，兩者安裝配合固定后即形成了第一冷卻水路3，此時(shí)內(nèi)環(huán)11可為一體式結(jié)構(gòu)；這些結(jié)構(gòu)都包括在本實(shí)用新型所要保護(hù)的范圍之內(nèi)。

更進(jìn)一步，內(nèi)環(huán)11的中部向下凸出設(shè)置占位塊113，占位塊113為向下漸縮的錐臺(tái)形凸塊。由于設(shè)置了第一冷卻水路3，可以更快地冷卻，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，設(shè)置占位塊113使活塞頂部形成凹陷的結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)步驟中，活塞的頂部鑄造時(shí)為平面，再經(jīng)過(guò)銑削將活塞的頂部加工出凹槽，合為燃料的燃燒空間。傳統(tǒng)的鑄造方法冷卻速度較慢，外側(cè)的晶粒較大，因而更多的銑削使內(nèi)部的結(jié)構(gòu)暴露，提高活塞的強(qiáng)度與韌性。本實(shí)用新型的活塞頂模在鑄造時(shí)就能使晶粒細(xì)化，在活塞頂部直接加工出凹槽結(jié)構(gòu)，后期的銑削量更小，也減少的材料浪費(fèi)。

另外，為了使內(nèi)環(huán)11更好地被外環(huán)12承托，內(nèi)環(huán)11的頂部側(cè)壁設(shè)置向四周凸出的環(huán)狀臺(tái)階114，對(duì)應(yīng)地在外環(huán)12的中心通孔頂部側(cè)壁設(shè)置環(huán)狀的臺(tái)階，環(huán)狀臺(tái)階114與外環(huán)12的中心通孔的環(huán)狀臺(tái)階相互匹配，兩者一凸一凹，實(shí)現(xiàn)了相互配合，由外環(huán)12的臺(tái)階對(duì)內(nèi)環(huán)11起承托作用。

為了起到更好的冷卻效果，本實(shí)用新型在模體1內(nèi)部還設(shè)置第二冷卻水路4，第二冷卻水路4環(huán)繞于第一冷卻水路3的外周。具體地，第一冷卻水路4可設(shè)置在外環(huán)12上。第二冷卻水路4可與第一冷卻水路3相同的設(shè)置方式，也可如附圖3所示設(shè)置為矩形，第二冷卻水路4起輔助冷卻的作用。

本實(shí)用新型中第一冷卻水路3上的第一進(jìn)水口31和第一出水口32均為垂直于模體1上表面設(shè)置的開(kāi)孔，在第一進(jìn)水口31和第一出水口32上分別固定設(shè)置彎管，第一進(jìn)水口31上的彎管和第一出水口32上的彎管朝向相反的方向彎折，兩者的夾角呈鈍角，兩者連接水管時(shí)不會(huì)相互影響。

如圖3所示，第二冷卻水路4為不封閉的矩形結(jié)構(gòu)，第二進(jìn)水口41和第二出水口42設(shè)置于模體1的同一側(cè)，冷卻流過(guò)矩形一周后排出。當(dāng)然，也可采用與第一冷卻水路3類似的結(jié)構(gòu)，第二冷卻水路4設(shè)置為封閉的矩形，即首尾相連，第二進(jìn)水口41和第二出水口42分別相對(duì)設(shè)置，也可減少冷卻液流動(dòng)的距離，提高冷卻速率。

可以想到的是，本實(shí)用新型中的活塞頂模結(jié)構(gòu)中，直接將模體1設(shè)置為上下兩個(gè)分體的結(jié)構(gòu)也是可以的，上下兩個(gè)分體相互接觸的表面上分別加工出對(duì)應(yīng)的凹槽，相互拼接固定后組成第一冷卻水路3與第二冷卻水路4，第一冷卻水路3與第二冷卻水路4的形狀可以更容易被加工。

采用本實(shí)用新型的活塞頂模，由第一冷卻水路3起主要的冷卻作用，第二冷卻水路4起輔助冷卻作用。第一冷卻水路3與燃燒室、第一冷卻水路3與鑲?cè)η都木嚯x相同，保證了各點(diǎn)冷卻的速率一致。并且冷卻液流動(dòng)的距離短，進(jìn)口與出口的溫差不大，也使冷卻速率更均衡。通過(guò)上述各個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，加快冷卻的速率，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理，可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。