CN101112720A - 在连接点处分离第一结构与第二结构的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在其连接点处分离第一结构和第二结构的方法和装置，其中，将对第一结构的损害最小化。

Description

在连接点处分离第一结构与第二结构的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种分离装置，更具体地涉及在连接点处分离第一结构如发动机气缸体铸件和第二结构如冒口的方法和装置。

背景技术

在典型的砂型铸造过程中，将熔料通过液道引入铸造型腔中，液道称之为浇注系统。浇注系统典型地包括一个或多个冒口。冒口是液体金属的储蓄器，位于称之为浇口的部件附近。浇口是熔料进入铸造型腔的地点。储蓄器中充足熔料的存在妨碍铸件中由熔料在其凝固过程中的收缩引起的空腔或空穴的形成。然而，当铸件从铸模中移出时，浇注系统，包括冒口和浇口，仍然连在铸件上。注意的是，在铸造过程中的某点处，铸件必须与浇注系统分离。该工艺步骤称作打浇口。

典型地，在铸件从一次性砂模中移出后的某个时间，浇注系统使用下列方法中的一种去除：1)在冒口施加冲击力，促使浇口连接点破裂；2)使用位于铸件和冒口之间的机械驱动楔形装置撬开铸件和冒口，促使浇口连接点破裂；3)使用氧乙炔或等离子弧焊枪熔化浇口连接点；4)使用装有铸件设计专用工具的整模修边机破坏浇口连接点；或者5)使用带锯、圆锯或砂轮切断浇口连接点。

典型地，带锯或大型圆锯用于从铝气缸体铸件上分离冒口。典型地，这些铸件需要在气缸盖安装面上的多个位置上有浇口连接点。两个或多个这种浇口连接点通常连在一个冒口部件上。不同于锯开的其它打浇口方法是行不通的，因为会有对铸件产生机械或热损伤的风险，或因为连接点的受限可接近性。

锯开优选为在室温或接近室温时实施，需要铸件的冷却阶段。然而，理想地是，在铸造工艺之后尽可能快地对铸件进行热处理从而利用铸件中的余热，并且最小化铸件库存。锯开也受到切开区中的沙子的存在的负面影响。因此，典型地，冒口的去除是直到热处理工艺之后才进行，这也需要清除切开区的很多沙子。

热处理过程中，冒口的存在增加了加热和冷却铸件所需时间和能量。而且，在淬火过程中，铸件会因为冒口和铸件的不同冷却速度而发生破裂。由于包括了冒口，铸件的重量和体积增大，从而还需要更大的加热炉。而且，冒口的存在抑制了热处理过程中从内部通道中清除沙子，这会负面影响淬火和内部铸件清洁度。没有充分清除锯切区中的沙子也负面影响锯条的寿命。

希望提出一种方法和装置用于在到第二结构的连接点处分离第一结构，其中，将对第一结构的损害和生产成本最小化。

发明内容

与本发明一致的是，已经令人惊讶地发现了一种用于在一个或多个连接点处分离第一结构和第二结构的方法和装置，其中，将对第一结构的损害和生产成本最小化。

在一个实施例中，分离装置包括：适于提供力的驱动件；具有位于其上的工作面的第一分离臂，所述第一分离臂可操作地连接到所述驱动件；和具有位于其上的工作面的第二分离臂，所述第二分离臂可操作地连接到所述驱动件，其中，所述驱动件提供的力促使所述第一分离臂移动工作面并促使所述第二分离臂移动工作面从而促使工作面配合和分开第一结构和第二结构之间的连接点。

在另一个实施例中，一种用于分开冒口和铸件之间的连接点的分离装置包括：适于提供力的驱动件；具有位于其上的工作面的第一分离臂；具有位于其上的工作面的第二分离臂，该工作面与所述第一分离臂的工作面合作来分开冒口和铸件之间的连接点；具有可枢转地连接到所述第一分离臂的第一端和可枢转地连接到所述驱动件的第二端的第一连接件；和具有可枢转地连接到所述第二分离臂的第一端和可枢转地连接到所述驱动件的第二端的第二连接件，其中，所述驱动件提供的力促使所述第一连接件、所述第二连接件、所述第一分离臂、所述第二分离臂的枢转从而促使它们的工作面分开冒口和铸件之间的连接点。

本发明还提供用于分开在连接点处连在第二结构的第一结构的方法，包括步骤：提供具有位于其上的工作面的第一分离臂，具有位于其上的工作面的第二分离臂，和连接在第一分离臂和第二分离臂上的驱动件；定位该连连接点在第一分离臂工作和第二分离臂工作面之间；和利用驱动件提供力从而促使第一分离臂工作面和第二分离臂工作面分开连接点并且分离第一结构和第二结构。

附图说明

参考附图，从下文优选实施例的详述，本领域技术人员将更明显地看出本发明的上述以及其它优点，其中：

图1是本发明实施例的分离装置的俯视平面图并且示出处于闭合位置的分离装置；

图2是图1所示分离装置的俯视平面图，示出处于打开位置的分离装置；

图3是图1和2所示分离装置的侧视图；

图4是将两个图1所示的分离装置合并在一起的双分离装置，其中，在分离运作之前，双分离装置位于邻近铸件处；

图5是图4所示分离装置和铸件的侧视图；

图6A、6B、6C和6D是图1所示分离装置所用的各种工作面形状的示意正视图；

图7是图4所示分离装置和铸件的侧视图，包括进一步分开分离结构的辅助设备。

具体实施方式

以下详述和附图说明和图解了本发明的各种示范性实施例。详述和附图用以使本领域技术人员能够制造和使用本发明，并且不意图以任何形式限制本发明的范围。关于所公开的方法，出现的步骤实质上是示范性的，所以步骤的顺序不是必定或关键的。

图1示出了分离装置10，包括第一分离臂12、第二分离臂14、第一连接件20、第二连接件22和驱动件24。第一分离臂12、第二分离臂14、第一连接件20、第二连接件22和驱动件24与一对板26连在一起并且至少部分地被这对板26包围。

第一分离臂12包括第一端32和第二端34。邻近第一端32形成工作面28。在示出的实施例中，工作面28形成在第一分离臂12上并且具有大致三角形的截面形状，如图6A所示。工作面28和第一分离臂12可以用任何常规材料制成，这些材料能够经受高压、高温，例如铸造过程中使用的温度范围，而不会严重损坏装置10。可以理解，工作面28可以与第一分离臂12分开制成并且连在其上。在第一分离臂12的第一端32和第二端34之间形成孔(未示出)。该孔适于容纳紧固件36在其中，图3看得更清楚。邻近第一分离臂12的第二端34形成孔，并且该孔适于容纳紧固件38在其中。在示出的实施例中，紧固件36、38是枢销。可以理解，可以使用任何常规紧固件，例如螺栓。紧固件36可枢转地将第一分离臂12连在板26上。

第二分离臂14包括第一端42和第二端44。在示出的实施例中，工作面40形成在第二分离臂14上并且具有大致三角形的截面形状，如图6A所示。工作面40和第二分离臂14可以用任何常规材料制成，这些材料能够经受高压、高温，例如铸造过程中使用的温度范围，而不会严重损坏装置10。可以理解，工作面40可以与第二分离臂14分开制成并且连在其上。在第二分离臂14的第一端42和第二端44之间形成孔45，并且该孔适于容纳紧固件46在其中。邻近第二分离臂14的第二端44形成孔47，并且该孔适于容纳紧固件48在其中。在示出的实施例中，紧固件46、48是枢销。可以理解，可以使用任何常规紧固件，例如螺栓。紧固件46可枢转地将第二分离臂14连在板26上。

在枢销36和46之间设置保持件50。用紧固件51将保持件50固定在上板26上。保持件50适于在分离臂12、14改变位置时与销36、46合作来阻止枢销36、46的轴向运动。

第一连接件20包括第一端52和第二端54。在第一端52中形成孔(未示出)并且该孔适于容纳枢销56在其中。在第二端54中形成孔(未示出)。该孔适于容纳紧固件38以可枢转地将第一连接件20的第二端54连在第一分离臂12上。可以理解，可以使用其它的用来可枢转地连接元件的常规方式。还应理解，第一连接件20可以按需要定位在分离臂12的上面、下面或上下两面。

第二连接件22包括第一端58和第二端60。在第一端58中形成孔(未示出)并且该孔适于容纳枢销56在其中。在第二端60中形成孔61。该孔61适于容纳紧固件48以可枢转地将第二连接件22的第二端60连在第二分离臂14上。可以理解，可以使用其它的用来可枢转地连接元件的常规方式。还应理解，第二连接件22可以按需要定位在分离臂14的上面、下面或上下两面。

驱动器64包括驱动件24和驱动臂62。在示出的实施例中，用枢轴65将驱动器64可枢转地安装在分离装置10的板26上。在示出的实施例中，驱动器64是液压缸，但也能按需要使用其它常规驱动器，例如电动装置和气动装置。在驱动臂62的远端形成孔63。该孔63适于容纳枢销56在其中并且可枢转地将驱动臂62连在连接件20、22的第一端52、58上。孔67形成在邻近驱动器64的板26中。孔67适于容纳枢轴65并且可枢转地将驱动器64连在分离装置10上。枢轴65是圆柱销但也可以是其它功能相似的结构，例如轴柱。驱动器64与动力源(未示出)和控制器(未示出)相联系。

可以理解，分离臂12、14的工作面28、40可按需要具有任何的构造。如图3和6A所示，分离臂12、14和它们的工作面28、40大致位于同一平面内。图6A、6B、6C和6D是工作面28、40的可选形状的示例，此时工作面与第一结构66、连接点68和第二结构74相接合。图6A示出的工作面28A、40A具有简单的楔形工作面，最适合将留在第一结构66上的连接点68的残留材料减到最少。图6B示出工作面28B、40B，形成斜面，更适合将对工作面28B、40B的损害最小化。图6C示出工作面28C、40C，形成双斜面，更适合在连接点68断裂之后向结构66施加远离结构74的运动。图6D示出工作面28D、40D，在其上形成大致倒圆的边缘，更适合用在强韧性材料上。可以理解，可以通过修平或倒圆工作面的尖锐前缘从而避免工作面28、40的过早碎裂和开裂来提高工作面28、40的耐用性。

如图4所示，分离装置10可按需要用于与另一分离装置10合作。可以理解，在使用多于一个的分离装置10时，每个分离装置10可以同时、相互独立地运作，以确保运作过程中产生的切断力对要分离的单个物件或连接而言仍然是内在的。

在使用时，分离装置10处于打开位置，如图2所示。为了打开分离装置10，驱动器64促使驱动臂62沿轴向移向驱动器64，并且远离连接点68(图2中未示出)。如图2所示，当分离装置10处于完全打开位置时，枢销56位于邻近驱动器64处。当驱动件24沿轴向移向驱动器64时，第一连接件20围绕枢销38和枢销56旋转。同时，第二连接件22围绕枢销48和枢销56旋转。当驱动件24促使第一连接件20和第二连接件22分别围绕枢销38、48旋转时，第一分离臂12和第二分离臂14被促使围绕枢销36、46和枢销38、48旋转。因为第一分离臂12的第二端34通过枢销38可枢转地连在第一连接件20的第二端54上，所以第一分离臂12的第二端34被促使移向驱动件24。同时，因为第二分离臂14的第二端44通过枢销48可枢转地连在第二连接件22的第二端60上，所以第二端44被促使移向驱动件24。

一旦分离装置10处于打开位置，在连接点68处连在第二结构74上的第一结构66就位于分离装置10的附近，如图5所示。连接的结构66、68、74可以按需要使用吊环、吊车或其它装置进行安置。第一结构66可以是任何物体，例如铸件(如发动机气缸体)。在示出的实施例中，第二结构74是冒口。可以理解，连在第一结构66上的第二结构74可以是任何需要去除的物体或残余物。也应理解，第一结构66和第二结构74可以按需要用任何金属或非金属制成。连接点68于是位于分离装置10的工作面28、40之间。

为了从第一结构66上去除第二结构74，用分离装置10分开连接点68。为了分开连接点68，分离装置10移入闭合位置，如图1所示。为了闭合分离装置10，驱动器64被促使将驱动臂62在远离驱动器64的方向上沿轴向移向第二结构74。当驱动臂62被促使移动时，第一连接件20的第一端52和第二连接件22的第一端58围绕枢销56旋转，直至连接件20、22都位于大致垂直驱动件24的位置处。当第一连接件20和第二连接件22围绕枢销56旋转时，第一连接件20的第二端54围绕枢销38旋转并且第二连接件22的第二端60围绕枢销48旋转。由于连接件20、22的旋转，第一分离臂12的第二端34被促使围绕枢销36旋转并且第二分离臂14的第二端44被促使围绕枢销46旋转。这样，第一分离臂12围绕枢销36旋转并且第二分离臂14围绕枢销46旋转。工作面28、40被促使向彼此移动并且分开连接点68。

当分离装置10闭合时，如果一个工作面28、40施加的力不等于另一个工作面28、40提供的力，驱动器64将可选择性地围绕枢轴65旋转从而平衡这些力。通过平衡工作面28、40分别施加的力，施加在第一结构66上的净横向应力最小化，防止对结构66、74的损害。例如，一个工作面钝且另一个工作面尖，或者连接点的一侧的材料更软，都将引起不等力。可以理解，可以通过以相对于其支承结构提供每个装置10的一定程度的横向顺从性的方式安装单个分离装置10来平衡这些力。

通过采用具有带有工作面28的第一分离臂12和带有工作面40的第二分离臂14的分离装置10，将对第一结构66的损害最小化。当分离臂12、14穿透连接点68时，工作面28、40的楔形形状在处于工作面28、40之间的连接点材料上施加张应力。在典型条件下，张力促使连接点68在工作面28、40完全压入连接点68之前失效。连接点68在张力作用下的失效，之后随着工作面28、40继续到闭合位置结构66远离结构74运动，将促使平行连接点70也失效。平行连接点70是在第一结构66和第二结构74之间、与连接点68大致在同一平面内的连接点，这些连接点在分离运作过程中没有被分离装置10接合。如果连接点68没有在张力作用下破裂，分离臂12、14继续朝向闭合位置，从而利用连接点68的塑性变形完全分开第一结构66和第二结构74。

图7示出本发明另一实施例的分离装置10′。图7所示实施例与图1所示分离装置10相似，除了以下说明。与图1的结构相似，图7包括附有撇号(′)的相同附图标记来表示相似结构。

图7示出的分离装置10′还包括第二驱动器72′。第二驱动器72′包括驱动件80′和楔块76′。在示出的实施例中，第二驱动器72′安装在分离装置10′上邻近分离臂14′。可以理解，第二驱动器72′也可以按需要安装在分离装置10′的板26′上或板26′之间的任何位置上。在示出的实施例中，驱动器72′是液压缸，但也能按需要使用其它常规驱动器，例如电动装置和气动装置。第二驱动器72′与动力源(未示出)和控制器(未示出)相联系。楔块76′位于驱动件80′的远端。在示出的实施例中，楔块76′具有大致三角形的截面形状。可以理解，楔块76′可以按需要具有其它任何楔形形状。

在使用时，如果分离装置10′分开连接点68′但没有充分分开第一结构66′和第二结构74′从而促使平行连接点70′的破裂，就采用第二驱动器72′。只要分离装置10′分开了连接点68′并且处于大致闭合位置，分离臂12、14处于连接点68′的分离部分之间，那么，第二驱动器72′就促使驱动臂80′和楔块76′在远离第二驱动器72′的方向上沿轴向移向结构74′。在楔块76′接触结构74′的上表面之后，驱动臂80′继续延伸。第二驱动器72′和楔块76′施加在结构74′上施加的力促使结构74′向下运动，在平行连接点70′处施加弯矩和张应力，足以促使所述连接点的破裂。如所示，楔块76′定位成在第二驱动器72′的启动过程中接触第二结构74′但不接触第一结构66。然而，可以理解，楔块76′也可以按需要同时接触结构66′和74′。

通过以上描述，本领域技术人员可以很容易确定本发明的必要特征，而且，在不背离其精神和范围的情况下，可以对本发明作出各种变化和修正从而使其适应各种用途和条件。

Claims (20)

1.一种分离装置，包括：

适于提供力的驱动件；

具有位于其上的工作面的第一分离臂，所述第一分离臂可操作地连接到所述驱动件；和

具有位于其上的工作面的第二分离臂，所述第二分离臂可操作地连接到所述驱动件，其中，所述驱动件提供的力促使所述第一分离臂移动并促使所述第二分离臂移动，从而促使它们各自的工作面配合和分开第一结构和第二结构之间的连接点。

2.如权利要求1所述的分离装置，还包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件具有可枢转地连接到所述驱动件的第一端和可枢转地连接到所述第一分离臂的第二端，并且所述第二连接件具有可枢转地连接到所述驱动件的第一端和可枢转地连接到所述第二分离臂的第二端。

3.如权利要求1所述的分离装置，其中，所述驱动件通过至少一个枢轴可枢转地连接到分离装置。

4.如权利要求1所述的分离装置，还包括适于提供力并且具有楔块的第二驱动件，其中，所述第二驱动件提供的力促使楔块接触第一结构或第二结构，从而在分离装置的所述工作面位于第一结构和第二结构之间时进一步分开第一结构和第二结构。

5.如权利要求1所述的分离装置，其中，所述第一分离臂和所述第二分离臂的工作面具有从三角形、圆形、斜面和双斜面的形状组中选择的形状。

6.如权利要求1所述的分离装置，其中，所述驱动件是由液压源、电源和气体动力源中的一者提供动力。

7.如权利要求1所述的分离装置，其中，所述第一分离臂的工作面与所述第一分离臂一体形成。

8.如权利要求1所述的分离装置，其中，连接点位于铸件和冒口之间。

9.如权利要求1所述的分离装置，其中，连接点的分开促使没有被分离装置接合的平行连接点机械失效。

10.一种用于分开冒口和铸件之间的连接点的分离装置，该分离装置包括：

适于提供力的驱动件；

具有位于其上的工作面的第一分离臂；

具有位于其上的工作面的第二分离臂，此工作面与所述第一分离臂的工作面合作来分开冒口和铸件之间的连接点；

具有可枢转地连接到所述第一分离臂的第一端和可枢转地连接到所述驱动件的第二端的第一连接件；和

具有可枢转地连接到所述第二分离臂的第一端和可枢转地连接到所述驱动件的第二端的第二连接件，其中，所述驱动件提供的力促使所述第一连接件、所述第二连接件、所述第一分离臂、所述第二分离臂的枢转从而促使它们的工作面分开冒口和铸件之间的连接点。

11.如权利要求10所述的分离装置，其中，所述第一分离臂的工作面与所述第一分离臂一体形成，所述第二分离臂的工作面与所述第二分离臂一体形成。

12.如权利要求10所述的分离装置，其中，所述第一分离臂的工作面与所述第一分离臂分开制成并且安在所述第一分离臂上，所述第二分离臂的工作面与所述第二分离臂分开制成并且安在所述第二分离臂上。

13.如权利要求10所述的分离装置，其中，所述第一分离臂和所述第二分离臂的工作面具有从三角形、圆形、斜面和双斜面的形状组中选择的形状。

14.如权利要求10所述的分离装置，其中，连接点的分开促使没有被分离装置接合的平行连接点机械失效。

15.一种用于分开在连接点处连在第二结构上的第一结构的方法，该方法包括以下步骤：

提供具有位于其上的工作面的第一分离臂，具有位于其上的工作面的第二分离臂，和连接在第一分离臂和第二分离臂上的驱动件；

定位连连接点在第一分离臂工作和第二分离臂工作面之间；和

利用驱动件提供力从而促使第一分离臂工作面和第二分离臂工作面分开连接点并且分离第一结构和第二结构。

16.如权利要求15所述的方法，还提供适于提供力和具有楔块的第二驱动件，其中，所述第二驱动件提供的力促使楔块接触第一结构或第二结构，从而在分离装置的所述工作面位于第一结构和第二结构之间时进一步分离第一结构和第二结构。

17.如权利要求15所述的方法，还包括提供第一连接件和第二连接件的步骤，其中，第一连接件和第二连接件的第一端可枢转地连接到驱动件，第一连接件和第二连接件的第二端分别可枢转地连接到第一分离臂和第二分离臂。

18.如权利要求15所述的方法，其中，连接点位于铸件和冒口之间。

19.如权利要求15所述的方法，其中，连接点的分开促使没有被分离装置接合的平行连接点机械失效。

20.如权利要求15所述的方法，其中，所述第一分离臂和所述第二分离臂的工作面具有从三角形、圆形、斜面和双斜面的形状组中选择的形状。

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