CN101578147B - 利用空气的型砂导入设备及铸造铸型的方法及装置 - Google Patents

Abstract

提供一种利用空气的型砂导入设备，用于向一个或多个造型空间导入型砂。该设备具有透气隔离板，该透气隔离板与该设备的主体体壁一起限定一双层壁结构。该透气隔离板容易生产，它们能容易地注入理想压强的压缩空气，而且不用定期维护。该设备的主体作为一高压箱，并与该透气隔离板(10，11)一起限定一双层壁结构，从而限定腔室(12，13)。在利用空气的型砂导入设备内，当型砂被从该透气隔离板注入的压缩空气流化时，型砂被导入一造型空间。各透气隔离板是由多孔树脂或金属制成的。

Description

利用空气的型砂导入设备及铸造铸型的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种利用空气的型砂导入设备及一种采用该设备生产一铸型或多个铸型的方法和装置，该设备是用空气对一个或多个造型空间进行型砂充注的。特别地，本发明涉及一种具有一充当高压箱的主体的型砂导入设备，该主体被设置为一双层壁结构，由该高压箱的箱壁与一透气多孔隔离板在其间限定一腔室，其中型砂由通过该隔离板被注入的压缩空气流化，接着被吹入一个或多个造型空间。本发明还涉及一种用于通过所述设备铸造一个或多个铸型的方法及装置，该设备用空气向一个或多个造型空间进行型砂充注。

背景技术

在2001年9月25日已向公众公开的JP2001-259795A专利中，该申请人提供一种能适当地且按照要求地利用空气向一造型空间充填型砂的装置，该造型空间是通过一模板、一砂箱、一填充框架及多个挤压脚限定的。这种装置的结构如下：该装置利用空气通过型砂填充装置向一造型空间填充型砂，该造型空间是通过一模板、一设于该模板上的砂箱、一设于该砂箱上的填充框架等等及一型砂填充装置的下部限定的。该型砂填充装置的上部为一砂箱，中部为设有多个多孔板的锥形腔室，该多孔板具有许多个通孔，且所述的下部为可以伸进该填充框架的数个喷嘴。该装置包括固定在每个所述的多孔板上的用于向锥形腔室内注入压缩空气的装置，及固定在该填充框架上的用于控制从该填充框架排出的空气的装置。动作时，该挤压脚向上或向下移动，以使得它们的挤压面与模板的图样部分相距一预设的距离，从而限定出所述的造型空间。当吹注型砂时，通过从用于喷射压缩空气的装置适当地注入压缩空气，使锥形腔室内的型砂被流化，同时增加或减少将要从型砂填充装置的喷嘴被注入的型砂数量，并且，从填充框架被排出的空气通过用于控制空气排出的装置控制，以此来减少或增加从喷嘴中吹注型砂的速率，同时，从模板排出空气的速率被控制，从而实现在当地调整填充在造型空间内的型砂的密度。

另外，传统的如上所述的型砂填充装置采用的平板上都形成有许多直径大约为1mm的通孔，被用作利用空气的型砂填充装置的多孔板。然而，这种多孔板存在以下问题：这种多孔板加工费时；由于采用这些多孔板来按照要求地流化型砂时，需要一个相对较高的空气压强，为此在铸造一铸型时将会使用大量的能量；而且由于连续使用后通孔会被堵塞，它们需要定期地检查和清洁。

发明内容

考虑到如上所述的情况，构思了本发明。其旨在提供一种利用空气的型砂导入设备，且该设备具有一个作为一高压箱的主体，该主体由该高压箱的箱壁及一易于生产的透气隔离板形成双层壁结构，该设备能容易地注入要求的压强下的压缩空气，且无需经常维护，另外，本发明还提供一种采用该型砂导入设备向一个或多个造型空间填充型砂的方法及装置。

最后，本发明的利用空气的型砂导入设备具有一作为高压箱的双层壁的主体，通过该高压箱的箱壁和一透气多孔隔离板限定出该高压箱的腔室，其中，型砂被从透气多孔隔离板喷注的压缩空气流化，然后被导入一造型空间，其特点在于，该透气多孔隔离板是由一多孔金属或树脂胚体制作的。

进一步地，本发明铸造铸型的方法的一方面在于，通过所述的型砂导入设备利用空气将型砂导入造型空间。这方面的特点在于，当造型空间被限定后，压缩空气从透气多孔隔离板被喷注进该型砂导入设备的主体，从而流化型砂，并且还有一特点为，控制从该填充框架中将被排出的空气以增加或减少从该型砂导入设备的型砂导入喷嘴喷出的型砂的速率，同时控制从该模板被排出的空气，从而局部地调整填充在该造型空间内的型砂的密度。

进一步地，本发明的铸造铸型的方法的另一方面在于，该方法使用一个利用空气的型砂导入设备，其特点在于，一双面模板被夹持于一上砂箱和一下砂箱之间；一上挤压装置和一下挤压装置被导入该砂箱的开口中，该开口与该砂箱的靠近该双面模板的开口相对，以限定一上铸型的造型空间及一下铸型的造型空间；然后型砂通过设在该型砂导入设备下方的该喷嘴利用空气被导入和填充入该上、下铸型的造型空间；接着使该上挤压装置和下挤压装置向该双面模板推进以挤压该造型空间内的型砂，从而同时制得一上铸型和一下铸型。

本发明的用于铸造铸型的装置的一方面在于，其使用利用空气的型砂导入设备，其中一双面模板被夹持于一上砂箱和一下砂箱之间；一上挤压装置和一下挤压装置被导入该砂箱的开口中，该开口与该砂箱的邻近该双面模板的开口相对，以限定一上铸型的造型空间和一下铸型的造型空间；然后利用空气将型砂引入和填充该上铸型和下铸型的造型空间；接着该上挤压装置和下挤压装置向该双面模板推进以挤压该造型空间内的型砂，从而同时制得一上铸型和一下铸型，其特点在于，该利用空气将型砂导入该上下造型空间的型砂导入设备可以在一纵平面内倾斜。

本发明的透气多孔隔离板最好是由多孔疏水树脂或防蚀金属制作的。任何疏水树脂均能被使用，只要其不能吸水，且有足够的强度和刚度，使得其在安装时不会变形或被损坏。例如，优先选用高聚合的聚乙烯。进一步地，任何不会因受潮而生锈，而且具有理想的强度的金属均能被使用。

进一步地，该透气多孔隔离板最好是一种形成有许多通孔的树脂板，该通孔的平均直径为10μm-500μm且比型砂颗粒尺寸小，该板的厚度为5mm-20mm，较佳地，该通孔的平均直径为10μm-50μm。如果该板的厚度小于5mm，其将会在高压空气下变形。如果该板的厚度大于20mm，则将会导致高压空气损耗增大，使型砂的流化变得困难。进一步地，通孔的气孔率(通孔的总面积相对于该板的表面积)较佳地为25％-50％，优选30％-45％。任何方法，例如，一种烧结法，可用于制造该板。

综上所述，可以明显得知，由于本发明的型砂导入设备的透气多孔隔离板是由多孔树脂或金属板制作而成的，而该型砂导入设备具有一作为高压箱的主体，该主体为一双层壁结构，在该箱的箱壁与一透气多孔隔离板之间限定出一腔室，其中，压缩空气从该透气多孔隔离板被注入以流化型砂，接着被流化的型砂被吹注入该造型空间，因此可以获得以下显著的有益效果，比如：该透气多孔隔离板的制造变得容易；该板能容易地注入要求压强下的压缩空气，该板不需要定期维护，等等。

附图说明

图1为本发明的设备的一实施例的用于一有砂箱的铸型的局部示意图，展示了该设备的主体部分。

图2为图1中的设备的透气多孔隔离板流化型砂时的压缩空气的压强特性表。

图3为使用传统的具有多个通孔的多孔板替代图1中的设备中的透气多孔隔离板，以流化型砂时的压缩空气的压强特性表，图中展示了与图2的比较。

图4为本发明的另一实施例中的用于铸造一无箱上铸型和一无箱下铸型时的设备的局部示意图，图中展示了该设备的主体部分。

图5为本发明的又一实施例中的用于铸造一无箱上铸型和一无箱下铸型时的设备的局部示意图，图中展示了该设备的主体部分。

具体实施方式

本发明的利用空气的型砂导入设备的具体实施例，和一种使用该型砂导入设备的方法和装置的说明如下：

实施例1

参阅图1-3，给出本发明的造型装置的一个具体实施例。如图1所示，该造型装置被设置为，使得型砂通过利用空气的型砂导入装置4被导入且填充由一砂箱2和一将被置于模板1上的填充框架3所限定的造型空间。多个能上下移动的挤压脚被固设于型砂导入设备4的底部。

多个通风插塞(图中未示)被嵌入该模板1中，这样空气将通过该通风插塞和设在该模板底部的一空间(未指定参考编号)排出。进一步地，一用于控制从填充装置3排出的压缩空气的排气控制装置6附设在该填充框架3上。该排气控制装置6包括一设于该填充框架3外周的框架部件8，用于与填充框架3一起限定一密封中空腔室7；用于使该中空腔室7与大气接通或关断的开关气门(图中未示)；及多个形成于该填充框架3上的微孔9，用于使压缩空气通过该微孔9被排入该中空腔室7。

进一步地，利用空气的型砂导入设备包括主体14，该主体14限定了一个双层壁结构的高压箱，该双层壁结构由该主体的全部箱壁及两对上下透气多孔隔离板10、11构成，并限定出两个，也就是上下腔室12、13，该主体进一步地在下部限定出两个(左右)锥形腔室；型砂导入口15位于该主体14的下端，该型砂导入口15可以推进进入该填充框架3；及两个用于使压缩空气源(图中未示)分别与该上下腔室12和13流通的开关气门16和17。各透气多孔隔离板10或11均由多孔树脂板制成，其具有许多平均直径为10μm-500μm的通孔且该板的厚度为5mm-20mm。各透气多孔隔离板通过密封材料设置。进一步地，主体14的上方设有一型砂供应口19，该型砂供应口19通过一滑门18打开或关闭。

对从图1所示的状态开始的利用空气向一给定的造型空间导入和填充型砂的过程进行说明。首先，通过公知的装置，模板1、砂箱2等被向上或向下移动，使得它们上下叠置。填充框架3则被向下移动并设于砂箱2上，并且该利用空气的型砂导入设备的下部和挤压脚5、5被推进进入填充框架3。进一步地，挤压脚5、5被向上或向下移动，使得它们的挤压面与模板的朝向挤压脚的图样部分相距一预设的距离，由此限定出一造型空间。

在型砂供应口19通过滑门18关闭后，开关气门16、17被打开以向腔室12、13供应压缩空气，通过透气多孔隔离板10、11将压缩空气注入型砂导入设备4的主体14内，以流化主体14内的型砂，并同时通过注入的压缩空气向型砂的上表面加压。需要特别注意的是，由于位于主体14的锥形腔室内的型砂被流化，锥形腔室内的型砂对锥形腔室内表面的阻力能被降低。

进一步地，通过打开开关气门16、17，并且同时适当地打开或关闭排气控制装置6的开关气门以控制从填充框架3排出的压缩空气，型砂从型砂导入口15、15被注入的速率被提高或降低，同时，从模板的通风插塞排出空气的速率被控制。因此被填充在造型空间内的型砂的密度可被局部控制。因此，型砂可以根据需要被精确地填充至造型空间的所有部位。

当压缩空气通过打开开关气门16、17被供应至腔室12、13，且通过透气多孔隔离板10、11被注入时，本发明的压缩空气的压强特性如图2所示。使用传统的隔离板时的压缩空气的压强特性如图3所示。

图2和图3所示的定向流化压强是指，将被供应给腔室12、13并将通过透气多孔隔离板10、11被注入以流化主体14中的型砂的压缩空气的压强。测得的流化压强是指，被提供给腔室12、13并通过透气多孔隔离板10、11被注入主体14内以流化主体14中的型砂的压缩空气的压强，或是被提供给位于传统的多孔板背面的腔室的压缩空气的压强。砂箱中的测得压强是指在主体14中或传统的砂箱中测得的压强。

对比和分析图2和图3中的图形。本发明中测得的流化压强比采用传统的多孔板时的低。因此可知，本发明的透气多孔隔离板10、11能够以比使用传统的多孔板时更低的压强注入压缩空气流化型砂。

虽然上述实施例1描述的是用于有砂箱铸型的情况，但本发明并不局限于此。其也可适用于在铸型完成后从砂箱2中脱模的无砂箱铸型。这将在下面的实施例2中说明。

进一步地，虽然在上述实施例1中，透气多孔隔离板10、11为多孔树脂板，本发明并不局限于此，每块板均可以为具有许多小于型砂颗粒尺寸的通孔、可透气并且具有理想强度的任意类型的板。比如，可以是烧结金属板。

实施例2

本发明的用于无砂箱铸型的第二个实施例的造型装置如图4所示。

本实施例中的造型装置的结构可以是一种用于制造一无砂箱的上铸型和一无砂箱的下铸型的传统的造型装置。该造型装置包括：一对砂箱，即，可滑动地安装在一导杆31上的一上砂箱32和一下砂箱33；一砂箱移动设备34，用于在该砂箱相互配对时的中央铸型位置与该砂箱相互分开的分离位置之间同时地移动该砂箱；在铸型位置处被夹持于砂箱32和33之间的一双面模板35；可从砂箱的反面适配地插入砂箱中的一对挤压板36、37；挤压板控制装置38、39，用于独立地设定各挤压板36、37向相应的砂箱内的移位并独立地控制挤压板36、37的移位；及一利用空气向砂箱32、33中填充型砂的型砂导入设备40，该砂箱间夹持有双面模板35。型砂导入设备40可与利用空气的型砂导入设备4类似。

通过将双面模板35夹持于上砂箱32和下砂箱33之间，并通过一对挤压板32、33关闭砂箱32、33背面的开口，用于铸造上铸型和下铸型的两个造型空间被限定。导杆31固设于砂箱移动设备34上，且被设置为从图4所示的位置开始在纵平面内与砂箱移动设备34一起顺时针旋转90°。通过该旋转，通过形成于砂箱32、33上的型砂导入口(图中未示)，造型空间与型砂导入设备40啮合。因此，利用空气的型砂导入设备40能向造型空间填充型砂，该造型空间由双面模板35、上下砂箱32和33及该对挤压板36和37限定，其中在本实施例中采用双面模板35替代模板1。(本实施例的图4中，与图1中的型砂导入设备4的腔室12和13相似的腔室、与透气多孔隔离板10和11相似的隔离板，以及与所述的开关气门16和17相似的开关气门均未显示。)

与实施例1一样，在实施例2中，本发明的透气多孔隔离板的效果再次被确认。

在上述的用于铸造无砂箱的上铸型与无砂箱的下铸型的造型装置中，存在以下问题：模板图样的遮蔽部分或模板图样的背面部分或者双面模板的从型砂导入设备的角度观察到的部分有可能未被充分地填满型砂。因此，对能将型砂填满遮蔽部分的本发明的第三个实施例的造型装置说明如下。

实施例3

图5展示的是本发明第三实施例的用于铸造一上铸型和一下铸型的造型装置的局部示意图。该造型装置与图4中所示的装置相似。如图5所示，本实施例的用于铸造一上铸型和一下铸型的造型装置的主要部分包括：一横向延伸的旋转框架52，该旋转框架52设于固接在该装置机台(图中未示)上的一支撑轴51上，以在纵平面内垂直旋转；一枢设于该机台(图中未示)上的横置的气缸54，该气缸的活塞杆的末端通过一连杆件53与该旋转框架52的上部(见图5所示的旋转框架的右端)相连接，这样旋转框架52便可以垂直旋转，气缸54通过伸缩动作驱使旋转框架52垂直旋转；固设于旋转框架52的底部并沿该底部延伸的两个相互分离的导杆55、55；一对对置砂箱移动部件58、59，用于分别移动各自连接于一对上下导向座56、57上的一上砂箱和一下砂箱，该导向座依次可滑动地设于两个相应的导杆55、55上；分别装设于砂箱移动部件58、59上的一上砂箱60和一下砂箱61，砂箱的侧壁上设有一个型砂导入口；分别装设于砂箱移动部件58和59上的挤压装置62、63，用于挤压填充在上砂箱60和下砂箱61中的型砂；一被夹持在上砂箱60和下砂箱61之间的可替换的双面模板64；一可在纵平面内绕旋转框架52垂直旋转的型砂导入设备65，该设备利用空气通过砂箱60、61的型砂导入口向造型空间导入型砂；另一个横置的气缸66，其活塞杆的末端与型砂导入设备65相连，以使型砂导入设备65绕旋转框架52垂直旋转，从而通过气缸的伸缩使型砂导入设备65与砂箱的型砂导入口啮合和分离。

实施例3中的利用空气的型砂导入设备65可以设置成采用了实施例2的型砂导入设备40中的多孔板的一高压箱结构。

在上述的造型装置的运行中，当利用空气的型砂导入设备65将型砂导入造型空间时，砂箱、双面模板、型砂导入设备65等被倾斜一个预定的角度或正在被倾斜，其中该造型空间通过向砂箱60、61的开口处插入挤压装置62、63限定而成，该开口与该砂箱的邻近被夹持于砂箱之间的双面模板的开口相对。通过这种方式，型砂可以容易地在造型空间的遮蔽部分流化，从而提高了型砂在遮蔽部分的填充度。

上述实施例仅仅用于举例说明，应该理解本发明并不局限于此。显然地，本领域的技术人员可以对这些实施例进行变换。

例如，在实施例3中将型砂导入设备65设置成一高压箱结构，该高压箱结构采用与实施例2的型砂导入设备40相同的特制多孔板。然而，通过取代该结构，或与该结构结合使用，型砂可以通过采用传统的吹注方法被吹注入造型空间，即，将来自于一压缩空气源的压缩空气从型砂的上方向其表面吹注。

尽管在实施例2和3中，本发明具体描述了一种同时铸造一无箱上铸型和一无箱下铸型的造型装置，但该造型装置还可以是单独地生产一无箱上铸型和一无箱下铸型的造型装置，比如，一种生产一个铸型的造型装置。

进一步地，尽管在本发明实施例中，通过打开开关气门16、17将压缩空气提供至腔室12和13，但本发明并不局限于该设置。腔室12和13可以被合并设计为一个腔室，由此可以仅用一个开关气门16或17向该腔室供应压缩空气。

Claims (11)

1.一种利用空气向一造型空间内导入型砂的型砂导入设备，该设备的主体限定出一双层壁结构的高压箱，该主体的体壁与一透气隔离板在该主体的体壁与该透气隔离板之间限定一腔室，型砂被通过该透气隔离板注入的压缩空气流化，其中，该透气隔离板是用多孔树脂板制成，所述多孔树脂板具有5-20mm的厚度且具有多个平均直径为10-500μm的通孔，而且其中，所述的平均直径小于型砂的颗粒尺寸。

2.如权利要求1所述的型砂导入设备，其中，该多孔树脂板是用多孔疏水树脂制成的平板。

3.如权利要求2所述的型砂导入设备，其中该平均直径为10-50μm。

4.如权利要求1、2或3任意一项所述的型砂导入设备，其中该设备的下方设有型砂导入口，该型砂导入口能够伸进一作为限定该造型空间的一部分的填充框架。

5.一种利用空气通过采用如权利要求4所述的该型砂导入设备向一造型空间内导入型砂的方法，包括：

限定该造型空间；

通过该型砂导入设备的透气隔离板将压缩空气注入该型砂导入设备的主体中；及

当控制从一模板排出空气的速率时，控制从该填充框架排出的空气，以增加或减少从该导入口注入型砂的速率，从而向该造型空间填充型砂，其中，被填充在该造型空间内的型砂密度被局部调整。

6.一种使用如权利要求4所述的利用空气的型砂导入设备的无箱造型方法，包括：

将一双面模板夹设于一上砂箱和一下砂箱之间；其中各砂箱具有一型砂导入口；

通过向该上砂箱和该下砂箱的开口处插入一上挤压装置和一下挤压装置，该开口与该上砂箱和该下砂箱的邻近该双面模板的开口相对，以限定一上铸型的造型空间和一下铸型的造型空间；

从设于该型砂导入设备下部的该型砂导入口通过该上砂箱和该下砂箱的型砂导入口向该上下铸型的造型空间内导入型砂；及

将该上下挤压装置推向该双面模板，以挤压该造型空间内的型砂，从而同时铸造一上铸型和一下铸型。

7.如权利要求6所述的无箱造型方法，其中，当该造型空间正在被倾斜或当该造型空间被倾斜一角度后，该型砂被导入该造型空间。

8.一种无箱造型装置：

其中一双面模板夹设在一上砂箱和一下砂箱之间；其中各砂箱具有一型砂导入口；

在该上砂箱和该下砂箱的开口处插入一上挤压装置和一下挤压装置，该开口与该上砂箱和该下砂箱的邻近该双面模板的开口相对，从而限定出一上铸型的造型空间和一下铸型的造型空间；

利用空气从各砂箱的所述型砂导入口向该上下铸型的造型空间导入型砂，

将该上挤压装置和下挤压装置推向该双面模板，以挤压该上下铸型的造型空间中的型砂，从而生产出上下铸型；

其特征在于：

该如权利要求4所述的利用空气的型砂导入设备用于将型砂导入该上铸型和下铸型的造型空间；

其中该型砂导入设备从该型砂导入设备的该型砂导入口通过该对对置砂箱的型砂导入口将型砂导入至该上铸型和下铸型的造型空间；及

其中该型砂导入设备可在一纵平面内倾斜。

9.一种无箱造型装置，该无箱造型装置包括：

一设于一支撑轴上的旋转框架，该旋转框架用于在一纵平面内垂直旋转；

一对设于该旋转框架上的对置砂箱，每个砂箱的一侧面上均设有一型砂导入口；

用于移动该对砂箱的型砂移动装置，为了形成造型空间和起模而使该砂箱彼此靠近和远离；

该如权利要求4所述的利用空气的型砂导入设备，其中该型砂导入设备用于从该型砂导入设备的该型砂导入口通过该对对置砂箱的该侧壁的型砂导入口向该对对置砂箱中导入型砂；

一对挤压装置，用于与相互接近的对置砂箱和夹设于该砂箱之间的一双面模板一起限定该造型空间，且用于挤压填充在该对置砂箱中的型砂；及

其中该型砂导入设备被设置为当该造型空间相对一纵向线被倾斜时，该型砂被导入该造型空间。

10.如权利要求9所述的无箱造型装置，包括一固设于该旋转框架上的导杆及一对对置砂箱移动部件，其中，该对对置砂箱固设于该砂箱移动部件上。

11.如权利要求9或10所述的无箱造型装置，其中该型砂导入设备包括用于从上方向被置于该型砂导入设备内的型砂供应压缩空气的装置。

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