專利名稱：用于在鑄造物件中鉆孔的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在諸如發(fā)動機缸體的鑄造物件中準確地鉆孔的改進的方法。
背景技術：
發(fā)動機缸體、變速器殼體、以及其它物件通常通過將熔融金屬澆鑄到模具中來制造。在將物件從模具移走之后，執(zhí)行機加工操作以完成對物件的制造。當孔需要使用在直徑上相對小并且在長度上相對長的鉆頭時，在鑄造物件內(nèi)鉆孔會具有挑戰(zhàn)性。小直徑的長鉆頭在鉆孔期間易于彎曲和搖擺偏離路線(wavering offcourse)，使得孔可能不會遵循預期的精確路徑。這樣的困難的一個示例是使用鉆頭來鉆穿發(fā)動機缸體并且穿過將缸膛分開的相對薄的壁產(chǎn)生冷卻劑通道，其中活塞將在所述缸膛中往復移動。因此，將需要提供一種用于在鑄造物件中精確地鉆孔的新的改進的方法。

發(fā)明內(nèi)容
沿著物件中的精確路徑鉆孔，所述物件由在模腔中固化以形成該物件的熔融材料形成。將桿支撐在模腔內(nèi)，使得桿沿著精確路徑延伸。該桿的材料的熔化溫度大于熔融材料的溫度并且還比固化物件的材料更容易鉆削。用熔融材料填充模腔，然后將熔融材料冷卻以使熔融材料固化從而形成帶有桿的物件，該桿嵌入在該物件中。將物件從模具移走，并且用鉆頭來鉆通桿從而提供沿著精確路徑穿過物件的孔。本發(fā)明還涉及以下技術方案。方案1. 一種用于沿著物件中的精確路徑鉆孔的方法，所述物件由在模具的模腔中固化以形成所述物件的熔融材料所形成，所述方法包括
提供桿，制成該桿的材料具有大于所述熔融材料的溫度的熔化溫度并且還比固化后的物件的材料容易鉆削；
將所述桿支撐在所述模腔內(nèi)，使得所述桿沿著所述精確路徑延伸；
用所述熔融材料填充所述模腔，然后將所述熔融材料冷卻以使所述熔融材料固化從而形成帶有嵌入在所述物件中的桿的物件；
從所述模具移走所述物件；和
然后鉆通所述桿從而提供沿著所述精確路徑穿過所述物件的孔。方案2.根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括所述桿是石墨材料。方案3.根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括所述熔融材料是被澆注到所述模具中的熔融金屬。方案4.根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括通過讓桿的至少一端延伸到所述模具的壁中使得所述桿由所述模具的壁支撐，來將所述桿支撐在所述模腔內(nèi)。方案5.根據(jù)方案4所述的方法，其中所述模具是永久性模具，在從所述模具移走所述物件之后，重新使用所述模具來制造另一物件。
方案6.根據(jù)方案4所述的方法，其中所述模具不是永久性模具，并且通過破壞模具從所述模具移走所述物件。方案7. 根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括通過在所述模具內(nèi)提供芯并且通過讓所述桿的一部分由所述芯支撐，將所述桿支撐在所述模具內(nèi)。方案8.根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括所述桿的至少一端由所述模具的壁或由設置在所述模具內(nèi)的芯支撐，并且在將所述物件從所述模具移走期間，折斷所述桿的一部分。方案9.根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括所述桿包括兩根或更多相交的桿，使得鉆掉相交的兩根或更多桿在所述物件中產(chǎn)生相交孔。方案10.根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括所述桿包括兩根或更多沿著相交的軸線嵌入在所述物件內(nèi)的桿，使得鉆掉所述兩根或更多桿以及所述物件的任何中間材料將在所述物件中產(chǎn)生相交孔。方案11.根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括所述桿是實心圓桿。方案12.根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括所述桿是空心桿。方案13.根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括所述桿的直徑不大于鉆的直徑。方案14.根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括所述桿的直徑小于鉆的直徑，使得在進行鉆孔時，鉆削將鉆掉整個所述桿以及所述物件的被澆鑄在所述桿周圍位置上的金屬的一部分。方案15.根據(jù)方案I所述的方法，進一步包括所述桿的直徑大于鉆的直徑，使得在鉆通所述桿之后，所述桿的中空筒形剩余部分嵌入在所述物件內(nèi)，且鉆出的孔延伸通過所述物件。方案16. —種用于沿著物件中的精確路徑鉆孔的方法，所述物件由在模具的模腔中固化以形成所述物件的熔融材料所形成，所述方法包括
提供桿，制成該桿的石墨材料具有大于所述熔融材料的溫度的熔化溫度并且還比固化后的物件的材料容易鉆削；
通過使所述桿延伸到所述模具的壁中或延伸到位于所述模腔中的芯中，將所述桿支撐在所述模腔內(nèi)，使得所述桿沿著所述精確路徑延伸；
用熔融金屬材料填充所述模腔，然后將所述熔融金屬材料冷卻以使所述熔融金屬材料固化從而形成帶有嵌入在所述物件中的桿的金屬物件；
從所述模具移走所述物件；和
然后鉆通所述桿從而提供沿著所述精確路徑穿過所述物件的孔。方案17.根據(jù)方案16所述的方法，進一步包括所述桿是實心圓形桿或中空桿。方案18.根據(jù)方案16所述的方法，進一步包括所述桿的直徑不大于鉆的直徑。方案19.根據(jù)方案16所述的方法，進一步包括所述桿的直徑小于鉆的直徑，使得在進行鉆孔時，鉆削將鉆掉整個所述桿以及所述物件的被澆鑄在桿周圍位置上的金屬的一部分。方案20.根據(jù)方案16所述的方法，進一步包括所述桿的直徑大于鉆的直徑，使得在鉆通所述桿之后，所述桿的中空筒形剩余部分嵌入在所述物件內(nèi)，且鉆出的孔延伸通過所述物件。
本發(fā)明的適用性的進一步的范圍將從下文提供的詳細描述變得明顯。應理解，詳細描述和特定示例雖然指示本發(fā)明的示例性實施例，但是旨在僅用于說明目的并且不限制本發(fā)明的范圍。


根據(jù)詳細描述和附圖將更充分地理解本發(fā)明。圖1是穿過模具所截取的截面圖并且示出了被支撐在模具內(nèi)的桿。圖2是示出了在圖1的模具內(nèi)鑄造的物件以及用于鉆通嵌入在模制物件中的桿的鉆頭的截面圖。圖3示出在桿已經(jīng)被鉆掉之后的成品物件。圖4是穿過模具所截取的截面圖，其中該模具具有與被支撐在該模具內(nèi)的桿對準的分型線。圖5是另一個實施例并且示出穿過模具所截取的截面圖并且示出了由設置在模具中的芯支撐的桿。圖6是示出了在圖5的模具內(nèi)鑄造的物件以及準備好以鉆掉嵌入在模制物件中的桿的鉆頭的截面圖。圖7是示出了在桿已經(jīng)被鉆掉之后的成品物件的截面圖。圖8是本發(fā)明的另一個實施例并且示出具有被支撐在其中的桿的砂模。圖9是類似于圖8的截面圖，但是示出了具有被支撐在模具內(nèi)的十字形桿的另一個實施例。圖10是鑄造物件的截面圖，示出了準備好以鉆掉嵌入在模制物件中的桿的鉆頭。圖11示出圖10的在十字形桿被鉆掉之后的物件。圖12是示出了本發(fā)明的另一個實施例的截面圖，其中兩個獨立桿被支撐在砂模內(nèi)。圖13是穿過鑄造物件的截面圖，示出了準備好以鉆掉圖12的獨立桿的鉆頭。圖14是穿過成品物件的截面圖，示出了設置在其中的相交孔。
具體實施例方式某些示例性實施例的下列描述在本質(zhì)上僅僅是示例性的并且不旨在限制本發(fā)明、其應用、或使用。參照圖1，總體上以10表示的模具包括模具底12和模具蓋14，模具底12和模具蓋14配合以限定用于接納熔融金屬或金屬合金的腔16。模具10可以是由金屬制成的永久性模具，或該模具可以是非永久性模具，諸如由砂和樹脂制成的殼模。模具底12包括間隔開的側壁20和22。桿28具有端30和32，端30和32座置在分別設置在模具10的側壁20和22中的孔34和36中。蓋14具有進口 40，通過該進口 40，熔融金屬將被引入以填充模具10的腔16并且圍繞桿28。熔融材料可以是鋁、鑄鐵、或其它金屬或合金金屬。參照圖2，在將熔融材料引入到模具10中并且將其冷卻之后，將模制物件或鑄造物件42從模具10移走。桿28已經(jīng)變?yōu)榍度朐谀Ｖ莆锛?2內(nèi)，且其端30和32從模制物件42的側面伸出。在物件42的脫模期間，將端30和32折斷。圖2還示出與桿28的端30對準的鉆頭44。將使鉆頭44旋轉并且行進至桿28的折斷端30內(nèi)以便從模制物件42鉆掉桿28。圖3示出在桿28已經(jīng)被鉆掉之后的模制物件42，從而提供延伸穿過模制物件42的孔46。在實踐前面描述的方法時，應了解，桿28由如下材料制成該材料的熔點高于已經(jīng)被用于制造物件42的金屬的熔點。例如，如果模制物件由鑄鐵制成，則桿28由如下材料制成當桿28被懸置并且被支撐在圖1中的模具10的側壁20和22之間時，通過引入將圍繞桿28的熔融鑄鐵，該材料將保持為固體并且不變形。此外，桿28由如下材料制成該材料比成品物件42的材料硬度更小且更容易鉆削。用于桿28的適當?shù)牟牧鲜鞘?。其它材料可以被挑選用于桿28，并且可以從那些既具有比當引入熔融材料時在模具10內(nèi)經(jīng)歷的溫度更高的熔化溫度且其硬度又比成品物件42的硬度小的材料中挑選。因為桿28的材料比成品物件42的材料更容易鉆削，所以鉆頭44在鉆削操作期間搖擺偏離路線的趨勢被最小化，因為鉆頭44通過去除桿28的不太硬的材料而非鉆入到更硬且更難鉆削的成品物件42的材料中，將自然地遵循最小阻力路徑。圖4是類似于圖1的視圖，然而，在圖4中，在模具底12和模具蓋14之間的分型線“P”被設置在桿28的位置處。因此，在將熔融金屬引入然后使其冷卻并且將模具打開之后，桿的端30和32在模具的打開期間不會被折斷。然后，盡管如此，可能期望折斷端30和32，使得當鉆頭44鉆掉桿28時，它將具有到鑄造物件42中的更直接的入口。圖5、圖6、和圖7示出了本發(fā)明的另一個實施例。在圖5中，模具110包括模具底112和模具蓋114，該模具底112和模具蓋114配合以限定腔116。模具底112包括間隔開的側壁120和122。芯124被安裝在模具110內(nèi)并且在模具底112和蓋114之間延伸。作為用于在鑄造金屬物件內(nèi)產(chǎn)生腔的方法，在金屬鑄造領域中使用芯124是熟知的。例如，在發(fā)動機缸體的鑄造中，使用芯來產(chǎn)生缸膛、水冷卻通道、以及其它內(nèi)腔結構。如在圖5中看到的，桿128延伸穿過設置在芯124中的支撐孔134，使得桿128被支撐在腔116內(nèi)，如在圖5中看到的。桿128具有未到達模具110的側壁120和122的端130和132，使得芯124為桿128提供僅有的支撐。模制材料通過進口 140被引入以填充腔116。該芯由砂或在被熔融金屬包圍時維持其強度和位置的其它材料制成，并且因此，在桿128開始被熔融金屬包圍時，該芯將繼續(xù)支撐桿128。參照圖6，熔融金屬已經(jīng)固化并且鑄造物件142已經(jīng)被從模具110移走。芯124也已經(jīng)被移走。在芯124由砂制成的情況下，芯的移走通過搖動或通過噴水或其它常規(guī)芯移走過程來完成。芯124的移走留下腔150，該腔150例如在發(fā)動機缸體中可以是水冷卻通道。因此，如在圖6中看到的，桿128已經(jīng)變?yōu)榍度腓T造物件142內(nèi)，且端130和132隱藏在鑄造物件142的表面的緊下方。圖6還示出與桿128的隱藏端130對準的鉆頭144。將使鉆頭144以高速旋轉并且前進到鑄造物件142中以便鉆掉桿128的材料。圖7示出帶有鉆通的孔146的成品物件142，并且看到的是，鉆的孔146與通過移走芯124所形成的腔150相交。因此，在發(fā)動機缸體的情況下，腔150可以是水冷卻通道，并且鉆的孔146可以是與由腔150提供的水冷卻通道相交的另一個水冷卻通道。圖8示出本發(fā)明的另一個實施例。在圖8中，模具包括由下砂箱212和上砂箱214構成的砂箱210，砂箱210內(nèi)包含濕砂模216。根據(jù)通常的鑄造廠實踐，下砂箱212將具有定位在其中的模型和在模型周圍壓實的砂。桿228具有伸入到砂模216中的端230和232，使得桿228被支撐在腔116內(nèi)。熔融金屬通過砂箱210的進口 240和砂模216的進口 241被澆注。隨著熔融金屬冷卻，桿228被嵌入變硬的金屬內(nèi)。通過移走下砂箱212將砂箱210打開，然后將砂從下砂箱212和上砂箱214中搖出，使得鑄造物件242設置有嵌入在其中的桿228并且桿端230和232從鑄造物件242向外伸出。然后，如在較早的例子中，桿228將被鉆掉以在成品物件中形成準確鉆削的孔。圖9示出本發(fā)明的另一個實施例，其中將在成品物件中鉆相交孔。在圖9中，砂箱310包括容納砂模316的下砂箱312和上砂箱314。定位在模具316內(nèi)的桿328已經(jīng)被以十字形狀設置，包括彼此相交的豎直腿330和水平腿332。這樣的十字形桿328通過使粉狀石墨在模具中成型而方便地制造?；颍商娲?，可以將獨立的石墨棍粘著在一起以形成十字形狀。如在圖9中看到的，十字的豎直腿330具有延伸到砂模316中的上端334和下端336。水平腿332具有延伸到砂模316中的左端338和懸置并且懸伸在砂模316的腔318內(nèi)、在離砂模的壁一定的距離處終止的右端340。圖10示出已經(jīng)在圖9的砂箱310內(nèi)鑄造的帶有嵌入在其中的十字形桿328的物件342。將利用第一鉆頭344來鉆掉豎直腿330。將利用第二鉆頭345來鉆削到物件342中以達到水平腿部332并且將水平腿部332鉆掉。圖11示出其中豎直孔346與水平孔348相交的成品物件342。圖12示出本發(fā)明的又一個實施例。在圖12中，砂箱410包括下砂箱412和上砂箱414。濕砂模416被包含在砂箱410內(nèi)。第一桿428具有端430，該端430座置在濕砂模416內(nèi)，使得桿428懸伸在模腔418中。第二桿434具有端436，該端436座置在砂模416內(nèi)并且以懸伸方式伸入到模腔416中，且接近但不接觸第一桿428。圖13示出因將熔融金屬澆鑄到圖12的砂箱410中而產(chǎn)生的鑄造物件442。如在圖13中看到的，桿428和桿434被嵌入在物件442內(nèi)，但是未彼此接觸。第一鉆頭444鉆掉桿428，然后鉆削超過桿428的端，因此提供圖14中所示的鉆孔445。第二鉆頭446鉆掉第二桿434并且進一步延伸到鑄造物件442的金屬中，從而形成圖14的鉆孔448，如圖14中所示，鉆孔448與鉆孔445的路徑相交。因此，物件442設置有相交孔445和448，雖然如在圖12中看到的，桿428和434尚未彼此接觸。應理解，上述用于鉆孔的方法在很多種制造操作中可能是有用的。例如，在鑄鐵發(fā)動機缸體的制造中，將石墨桿埋入在發(fā)動機缸體中將使得隨后能夠鉆出芽過在發(fā)動機的缸膛之間的薄壁的非常小直徑的孔。因為鉆頭將沿著石墨桿的長度前進，所以鉆頭將不會彎曲和搖擺偏離路線，從而確保冷卻劑通道可以被準確地定位在缸膛之間的薄壁內(nèi)。桿的直徑可以是與鉆頭相同的直徑、或更小的直徑、或更大的直徑。在桿具有比鉆頭更小的直徑的情況下，鉆頭將切掉整個桿并且還稍微切入到鑄造物件的金屬中。在桿具有比鉆頭更大直徑的情況下，鉆頭將僅切掉桿的一部分并且留下嵌入在鑄造物件內(nèi)的桿的管狀中空筒形剩余部分。如在圖1和圖2中看到的，桿28可以一路延伸通過模制物件42，使得桿的端是可見的以便使鉆頭44對準桿的端。另一方面，如在圖5中看到的，桿128可以比鑄造物件142的總尺寸短，使得桿128的一端或兩端將隱藏在鑄造物件的表面下方。此外，如通過將圖1-3的第一實施例與圖5 - 7的第二實施例相比較所看到的，桿可以通過將桿的端附接到模具或通過在模具內(nèi)利用用于支撐桿的芯而支撐在模具內(nèi)。此外，雖然附圖在此處示出桿是實心桿，但是桿可以具有管形狀。此外，雖然可以優(yōu)選桿具有圓橫截面以匹配鉆的橫截面，但是應理解，若需要桿可以具有方形、或矩形、或其它形狀。因此，綜上所述，看到的是，本發(fā)明提供了一種新的改進的方法，通過該方法可以在鑄造物件內(nèi)精確地鉆孔。
權利要求
1.一種用于沿著物件中的精確路徑鉆孔的方法，所述物件由在模具的模腔中固化以形成所述物件的熔融材料所形成，所述方法包括 提供桿，制成該桿的材料具有大于所述熔融材料的溫度的熔化溫度并且還比固化后的物件的材料容易鉆削； 將所述桿支撐在所述模腔內(nèi)，使得所述桿沿著所述精確路徑延伸； 用所述熔融材料填充所述模腔，然后將所述熔融材料冷卻以使所述熔融材料固化從而形成帶有嵌入在所述物件中的桿的物件； 從所述模具移走所述物件；和 然后鉆通所述桿從而提供沿著所述精確路徑穿過所述物件的孔。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括所述桿是石墨材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括所述熔融材料是被澆注到所述模具中的熔融金屬。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括通過讓桿的至少一端延伸到所述模具的壁中使得所述桿由所述模具的壁支撐，來將所述桿支撐在所述模腔內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述模具是永久性模具，在從所述模具移走所述物件之后，重新使用所述模具來制造另一物件。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述模具不是永久性模具，并且通過破壞模具從所述模具移走所述物件。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括通過在所述模具內(nèi)提供芯并且通過讓所述桿的一部分由所述芯支撐，將所述桿支撐在所述模具內(nèi)。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括所述桿的至少一端由所述模具的壁或由設置在所述模具內(nèi)的芯支撐，并且在將所述物件從所述模具移走期間，折斷所述桿的一部分。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括所述桿包括兩根或更多相交的桿，使得鉆掉相交的兩根或更多桿在所述物件中產(chǎn)生相交孔。
10.一種用于沿著物件中的精確路徑鉆孔的方法，所述物件由在模具的模腔中固化以形成所述物件的熔融材料所形成，所述方法包括 提供桿，制成該桿的石墨材料具有大于所述熔融材料的溫度的熔化溫度并且還比固化后的物件的材料容易鉆削； 通過使所述桿延伸到所述模具的壁中或延伸到位于所述模腔中的芯中，將所述桿支撐在所述模腔內(nèi)，使得所述桿沿著所述精確路徑延伸； 用熔融金屬材料填充所述模腔，然后將所述熔融金屬材料冷卻以使所述熔融金屬材料固化從而形成帶有嵌入在所述物件中的桿的金屬物件； 從所述模具移走所述物件；和 然后鉆通所述桿從而提供沿著所述精確路徑穿過所述物件的孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在鑄造物件中鉆孔的方法。具體而言，沿著物件中的精確路徑鉆孔，所述物件由在模腔中固化以形成該物件的熔融材料形成。提供桿，該桿的材料的熔化溫度大于熔融材料的溫度并且還比固化物件的材料更容易鉆削。將桿支撐在模腔內(nèi)，使得桿沿著精確路徑延伸。用熔融材料填充模腔。將熔融材料冷卻以使熔融材料固化從而形成帶有桿的物件，該桿嵌入在該物件中。將物件從模具移走，并且用鉆來鉆通桿從而提供沿著精確路徑穿過物件的孔。
文檔編號B22C9/02GK103028696SQ201210366579
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月28日
發(fā)明者D.H.希 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司