CN101920330B - 金属气室驱动抓取装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种金属气室驱动抓取装置，其气室壳体隔成两分气室，在气室壳体内、并在中间固定板的两侧通过气膜装有气室外端面板，该气室外端面板的外侧联有“H”形法兰连杆及“T”形滑块内；中间固定板的上端具有纵向孔、中部具有双向孔，且该双向孔与所述气膜的中心透孔贯通。其使用方法是：将该驱动抓取装置装在金属型芯内，将多个此类金属型芯同时插入相应多个预热缸套内；当该驱动抓取装置充气时，由“T”形滑块向外顶挤缸套内侧，定位并胀紧固定缸套，金属型芯回程，退出缸套加热器，多个金属型芯同时向下倾斜、倒吊的缸套插入型腔，最终合模压铸毛坯；反之，解除了对缸套内壁的胀紧，进入抽金属型芯、开模。本发明操作使用方便，提高了工作效率。

Description

金属气室驱动抓取装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种应用于铸造行业的高温金属型芯内孔胀紧抓取缸套工艺中使用的缸套抓取装置，特别是在铝合金低压铸造缸体镶嵌铸包缸套工艺中，涉及一种装在金属模型芯内部与加热到约500℃的缸套内孔之间形成胀紧、松开作用力的一种缸套抓取装置及其使用方法。

背景技术

目前，在公知的铝合金高压、低压铸造铝合金缸体工艺中，在金属型芯(型腔)内镶嵌铸包缸套工艺中，一般采用两种方法：1、高频感应加热棒在型腔内固定的缸套内孔加热，其构造和工艺方法是将缸套预制在空心的砂芯外，再将带缸套的空心砂芯置入型腔后，高频感应加热棒伸进空心砂芯内，对砂芯外的缸套进行感应加热，到温取出高频感应加热棒，合模压铸毛坯；2、在加热设备上加热到设定温度后，使用机器人工装抓取、人工手工钳分别夹取下置入型腔，合模压铸毛坯。以上两种放置缸套的方法中，高频感应加热棒伸进空心砂芯内对砂芯外的缸套进行感应加热，存在着缸套到达设定温度后，缸套内的砂芯贴于缸套内壁易过热溃散掉砂，且由于砂芯正处于过热状态，同时也正是发气的高峰期，易造成产品呛气缺陷而报废；采用机器人工装抓取、人工手工钳分别夹取下置入型腔，存在着先后时间差而形成缸套的温度差的问题，易造成缸套超温表面氧化或低温铸包冷隔缝隙。特别是在向下倾斜、倒吊的镶嵌铸包缸套工艺中，以上两种预置、抓取的方法，均难以正常连续压铸生产出合格的、镶嵌铸包缸套的铝合金缸体铸件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种金属气室驱动抓取装置及其使用方法，其能有效解决缸套内砂芯过热发气造成产品呛气的问题；或者由于机器人工装抓取、人工手工钳分别夹取，先后时间差而形成缸套的温度差，造成缸套表面氧化、低温冷隔缝隙的问题。

本发明的目的由如下技术方案来实现：一种金属气室驱动抓取装置，包括气室壳体，所述的气室壳体内装有中间固定板，在气室壳体内、并在中间固定板的两侧通过气膜而装有气室外端面板，该气室外端面板的外侧联有“H”形法兰连杆，“H”形法兰连杆又嵌卡在“T”形滑块内；所述的中间固定板的上端具有纵向孔，中间固定板的中部具有双向孔，且该双向孔与所述气膜的中心透孔贯通。

如上述金属气室驱动抓取装置的使用方法是：首先将所述金属气室驱动抓取装置安装在铸造金属模具固定缸套的金属型芯内，“H”形法兰连杆卡入高温“T”形滑块的T形槽内，安装“T”形滑块时，“T”形滑块与金属型芯外围的缸套之间应具有微小的间隙，该间隙即作为“T”形滑块的行程；当该驱动抓取装置处于常压状态时，“H”形法兰连杆与“T”形滑块在金属型芯内呈自由回位位置状态；将多个此类的金属型芯同时插入固定在相应多个预热的缸套内后，当该驱动抓取装置充气时，中间固定板两侧的气膜分别鼓胀伸长，使“H”形法兰连杆分别推动金属型芯内的“T”形滑块，而由“T”形滑块向外顶挤套在金属型芯外面的缸套内侧，定位并胀紧固定缸套，金属型芯回程，退出缸套加热器，多个金属型芯同时向下倾斜、倒吊的缸套插入型腔，最终合模压铸毛坯；反之，气室壳体形成负压吸气，气膜分别收缩，拉回“T”形滑块，脱开对缸套内壁的顶挤，形成间隙，解除了对缸套内壁的胀紧，进入抽金属型芯、开模。

采用本发明后，由于该气室驱动抓取装置安装在金属模的可运动状态的缸套芯模模块内，外观与缸套芯模模块形成为一个整体外表面，不仅能缩短抓取装置与作用对象的距离，还省掉了原公知技术二十余个机械式螺杆传动、平面螺纹传动、气缸传动与密封部件，并可达到比现有技术节省零部件多倍、节省系统空间简化力的传动结构的效果；该气室气室驱动抓取装置仅需设置连接一金属气管，由金属气管向安装在芯模模块内的气室壳体充气后，气室扩胀推动“T”形滑块由内向外胀紧缸套，从而保证金属型芯向下倒置时保持将多个缸套一直处于胀紧状态而不松动滑脱，实现了以空气流体物理动力传递的方式，在多排多个高温缸套内孔同时定位、同时倒斜状态抓取，在规定的缸套降温幅度和时间范围内下芯合模压铸，又可同时转换为负压，气室收缩拉回“T”形滑块，解除对缸套的胀紧后抽芯开模，解决了高温状态下的机械式螺杆传动、平面螺纹传动、气缸在450℃以上高温环境中传动与密封失效的难题，取得了低压铸造工艺上的突破，且操作使用方便，成倍数地减少了原驱动零部件数量和简化了动作步骤，提高了工作效率，为低压铸造铝合金缸体的多列多个热态预铸缸套的同时自动定位抓取、下芯合模，正常、连续压铸生产创造了必备的有利条件。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

图1为公知的机械式平面螺纹传动装置的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本发明金属气室驱动抓取装置装在金属型芯内的结构示意图。

图4为本发明金属气室驱动抓取装置及其使用方法的实施例示意图。

图5为图4的中心剖视图。

图6为多个金属气室驱动抓取装置同时应用的示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，公知的机械式平面螺纹传动装置的金属滑块21装在金属滑块导向体32内，金属滑块的螺纹与主动平面螺旋法兰20的螺纹拧合，即近似于三爪卡盘的平面螺旋螺纹原理，主动平面螺旋法兰的螺纹体与传动轴44通过条键15(见图2)将主动平面螺旋法兰20安装在耐高温推力轴承19之上，并固定在铜套18的孔内，铜套实体内镶有石墨柱17起高温润滑作用。传动轴44下端通过垫圈33、螺母35、开口销34将主动平面螺旋法兰20与传动轴44形成固定连接。金属滑块导向体32用螺钉26固定于金属芯壳体23的沉台上，金属滑块导向体32的内孔与传动轴44的上部径向配合为石墨润滑铜套31，石墨润滑铜套31上端面压支套28，支套28上端面为压板27，金属芯壳体23用螺钉25固定于动模体24的沉台上。手工转动图2中的手把36，通过手把套29中心的条键37(图2中)将扭力通过传动轴44传递到主动平面螺旋法兰20的平面螺纹，从而旋动金属滑块21向外伸展，胀紧缸套22的内孔。反之，扭动金属滑块21向内收缩，松开对缸套22内孔的胀紧。

此机械式平面螺纹传动装置具有单个金属芯壳体23上的三个金属滑块21，金属滑块21向外伸展胀紧正在加热保温到约500℃的缸套22，在缸套内孔实现倒吊缸套插芯合模浇注。相反，扭动金属滑块21向内收缩，松开对缸套22内孔的胀紧，实现抽芯、开模的功能。但处理多个同时加热保温到约500℃的缸套，从第一个到最后一个，每个分别手工拧紧，普遍存在间隔时间长、缸套温差大问题，从而使缸套外铸铝包不严、有缝隙。此金属滑块向外伸展属钢性硬顶缸套22的内表面，存在着顶裂缸套、压铸降温收缩后抱紧力大、抽芯困难的问题。

如图3、图4所示，本发明金属气室驱动抓取装置，包括气室壳体15，所述的气室壳体15内装有中间固定板4而将气室壳体15分隔成两个分气室，在气室壳体15内、并在中间固定板4的两侧通过气膜3而装有气室外端面板10(即共有两组气膜和气室外端面板分别装在两个分气室内)，该气室外端面板10的外侧(通过焊接)联有“H”形法兰连杆2，“H”形法兰连杆2又嵌卡(连接)在“T”形滑块1内；所述的中间固定板4的上端具有纵向孔7，中间固定板4的中部具有双向孔8，且该双向孔8与所述气膜3的中心透孔9贯通。将本发明金属气室驱动抓取装置装在(高温)金属型芯5内，并将金属型芯5以中间固定板4为准分为两半。

其中，气膜3分内、外两片单叠，其具有中心透孔9，两片单叠后的中心透孔全焊，气室外端面板10的外圆内侧与气膜3的外片外圆焊接，气膜3的内片外圆与中间固定板4的外圆边角焊接，中间固定板4的中部具有一垂直透于气膜并与气膜中心透孔贯通的双向孔8，还有一平行于中间固定板的纵向孔7，此纵向孔与双向孔8贯通，该纵向孔7与装在金属型芯5及盖板16内的气管45焊接(如图4所示)；该驱动抓取装置的中间固定板4的外圆比气室外端面板10的外圆大，并将中间固定板4的下端部卡在所述的金属型芯5的分芯面止口槽11内(有利于本发明的安装固定)，在金属型芯5的内部(上部及下部)对中对称安装定位套13、并在定位套13中拧入螺钉12，以固定对分后的金属型芯5；安装“T”形滑块1时，“T”形滑块1与金属型芯5外围的缸套6之间应具有微小的间隙14，该间隙即作为“T”形滑块的行程；从气室外端面板10的外侧至与金属型芯5相邻的内侧面的距离为设定气膜胀紧伸长(横向)值的二到三倍，以确保气膜伸长胀紧的预紧行程距离。压缩空气依次从气管、中间固定板的纵向孔与双向孔经过气膜的中心透孔而使气膜鼓胀或收缩。

如图3、图4、图6所示，根据上述耐高温金属气室驱动抓取装置而采取伸缩驱动使用方法是：首先将所述金属气室驱动抓取装置安装在(低压)铸造金属模具固定缸套的金属型芯内，“H”形法兰连杆卡入高温“T”形滑块的T形槽内，安装“T”形滑块时，“T”形滑块与金属型芯外围的缸套之间应具有微小的间隙，该间隙即作为“T”形滑块的行程；当该驱动抓取装置处于常压状态时，“H”形法兰连杆与“T”形滑块在金属型芯内呈自由回位位置状态；将多个此类的金属型芯同时插入固定在相应多个预热(加热保温约500℃)的缸套内后，当该驱动抓取装置充气时，中间固定板两侧的气膜分别鼓胀伸长，使“H”形法兰连杆分别推动金属型芯内的“T”形滑块，而由“T”形滑块向外顶挤套在金属型芯外面的缸套内侧，定位并胀紧固定缸套，金属型芯回程，退出缸套加热器，多个金属型芯同时向下倾斜、倒吊的缸套插入型腔，最终合模压铸毛坯；反之，气室壳体形成负压吸气，气膜分别收缩，拉回“T”形滑块1，脱开对缸套内壁的顶挤，形成间隙14，解除了对缸套内壁的胀紧，进入抽金属型芯、开模。

如图5、图6所示，在多个金属型芯内相应置入多个材质为全不锈钢耐高温的本发明金属气室驱动抓取装置组成气室总成40后，并用螺钉39紧定芯体法兰38以固定多个金属型芯；将气室总成40外的气管45串联到虹吸负压阀41上，在虹吸负压阀41的侧面43引入压缩空气，在虹吸负压阀41的出口端装一球阀42，气室总成40在金属型芯5内分别具有向外对称的“H”形法兰连杆2及“T”形滑块1；当气室总成40充气时，中间固定板两侧的气膜分别鼓胀伸长，使“H”形法兰连杆2推动“T”形滑块1并将“T”形滑块与缸套紧贴，而对缸套内壁形成胀紧；反之，气室总成40放气时，气膜分别收缩，“H”形法兰连杆2拉动“T”形滑块1，以松开对缸套内壁的胀紧。在工作状态时，“T”形滑块胀紧力的大小、伸缩行程不等，其根据具体的工艺需要确定。

首先将上述的多个金属气室装置(即气室总成40)安装在低压铸造工艺中的金属模具的金属型芯内，金属气室壳体吸气，气膜分别收缩，拉回“T”形滑块1，金属型芯插入正在加热保温500℃的缸套内，关闭球阀42，气室总成40同时充气，气膜分别鼓胀，“H”形法兰连杆2推动“T”形滑块1，对多个正在加热保温500℃的缸套内壁，同时进行止口定位、限位形成胀紧后，金属型芯同步悬空插入模腔内，合模同压，低压升液充型、保压后，打开球阀42，金属气室壳体在虹吸负压阀41的作用下，形成负压吸气，气膜分别收缩，拉回“T”形滑块1，脱开对缸套内壁的顶挤，形成间隙14，解除了对缸套内壁的胀紧，进入抽金属型芯、开模。

本发明与现有技术相比：一是在结构上将原一个平面螺纹传动装置总成二十多个品种近六十个机械零件装配传动，精度要求很高，价格近万元/一组。本发明为不锈钢金属气室驱动抓取装置，仅用十来个零件，制作简单，价格不到千元/一组。成本降低10倍以上。二是机械零件传动在使用过程中，由于零件一直处在高温金属内，铜套氧化、零件变形、磨擦卡死而转不动，无法开合而停止生产；再者由于对缸套内壁的硬胀紧，缸套收缩后抱紧力成倍增加而抽不动金属芯，开不了模具，出现顶破缸套。另外，在对缸套内壁的硬胀紧后，缸套温度稍上升缸套内孔变大，还未浇注缸套自行脱落而终止压铸。本发明采用空气流体动力传动，具备独特的伸缩自动补偿，从物理原理上确保了对缸套内壁的软胀紧，伸缩自动补偿。杜绝了机械零件传动卡死、转不动、无法开合而停止生产，解决了硬胀紧顶破缸套，缸套收缩后抱紧力成倍增加而抽不动金属芯、开不了模具、缸套温升缸套内孔变大自行脱落的难题。三是在机械零件传动操作上，每个金属型芯在插入500℃缸套后，只能手工单独一个一个的拧轴胀紧，二人一模次拧轴胀紧时间长达180秒以上，缸套温差大，从而缸套外铸铝包不严、有缝隙，压铸节拍下降。本发明采用空气流体动力，气室总成40的气管串联到虹吸负压阀41，虹吸负压阀41的侧面43引入压缩空气，在虹吸负压阀41的出口端装一球阀42，操作工只用一秒钟关球阀42，即实现气室总成同时充气胀紧所有的500℃缸套，插入缸套压铸。反之，操作工再只用一秒钟打开球阀42，虹吸负压阀吸气，即实现气室总成同时回缩解除胀紧，抽芯开模。在胀紧与解除胀紧操作上提高原工效的180倍左右。

Claims (4)

1.一种金属气室驱动抓取装置，包括气室壳体(15)，其特征在于：所述的气室壳体(15)内装有中间固定板(4)而将气室壳体(15)分隔成两个分气室，在气室壳体(15)内、并在中间固定板(4)的两侧通过气膜(3)而装有气室外端面板(10)，该气室外端面板(10)的外侧联有“H”形法兰连杆(2)，“H”形法兰连杆(2)又嵌卡在“T”形滑块(1)内；所述的中间固定板(4)的上端具有纵向孔(7)，中间固定板(4)的中部具有双向孔(8)，且该双向孔(8)与所述气膜(3)的中心透孔(9)贯通。

2.如权利要求1所述的金属气室驱动抓取装置的使用方法，其特征在于：首先将所述金属气室驱动抓取装置安装在铸造金属模具固定缸套的金属型芯内，“H”形法兰连杆卡入高温“T”形滑块的T形槽内，安装“T”形滑块时，“T”形滑块与金属型芯外围的缸套之间应具有微小的间隙，该间隙即作为“T”形滑块的行程；当该驱动抓取装置处于常压状态时，“H”形法兰连杆与“T”形滑块在金属型芯内呈自由回位位置状态；将多个此类的金属型芯同时插入固定在相应多个预热的缸套内后，当该驱动抓取装置充气时，中间固定板两侧的气膜分别鼓胀伸长，使“H”形法兰连杆分别推动金属型芯内的“T”形滑块，而由“T”形滑块向外顶挤套在金属型芯外面的缸套内侧，定位并胀紧固定缸套，金属型芯回程，退出缸套加热器，多个金属型芯同时向下倾斜、倒吊的缸套插入型腔，最终合模压铸毛坯；反之，气室壳体形成负压吸气，气膜分别收缩，拉回“T”形滑块，脱开对缸套内壁的顶挤，形成间隙，解除了对缸套内壁的胀紧，进入抽金属型芯、开模。

3.如权利要求2所述的金属气室驱动抓取装置的使用方法，其特征在于：该驱动抓取装置的中间固定板(4)的外圆比气室外端面板(10)的外圆大，并将中间固定板(4)的下端部卡在所述的金属型芯(5)的分芯面止口槽(11)内；在金属型芯(5)的内部对中对称安装定位套(13)、并在定位套(13)中拧入螺钉(12)，以固定对分后的金属型芯(5)。

4.如权利要求2所述的金属气室驱动抓取装置的使用方法，其特征在于：在多个金属型芯内相应置入多个材质为全不锈钢的金属气室驱动抓取装置组成气室总成(40)后，并用螺钉(39)紧定芯体法兰(38)以固定多个金属型芯；将气室总成(40)外的气管(45)串联到虹吸负压阀(41)上，在虹吸负压阀(41)的侧面(43)引入压缩空气，在虹吸负压阀(41)的出口端装一球阀(42)，气室总成(40)在金属型芯(5)内分别具有向外对称的“H”形法兰连杆(2)及“T”形滑块(1)；当气室总成(40)充气时，中间固定板两侧的气膜分别鼓胀伸长，使“H”形法兰连杆(2)推动“T”形滑块(1)并将“T”形滑块与缸套紧贴，而对缸套内壁形成胀紧；反之，气室总成(40)放气时，气膜分别收缩，“H”形法兰连杆(2)拉动“T”形滑块(1)，以松开对缸套内壁的胀紧。

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