CN102489675B - 无模铸造成形机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无模铸造成形机，包括多轴运动系统；切削系统，切削系统与多轴运动系统相连接；驱动系统，带动多轴运动系统运动；加工底座部；加工底座部包括固定支座和翻转机构，翻转机构可旋转地与固定支座相连接。本发明无模铸造成形机的采用倾斜式，从而使得切削产生的废砂屑绝大部分会自由下落到位于固定支座下方的落砂槽中，不会飞散到多轴运动系统内部，也就不会引起停机故障，从而提高了无模铸造成形机的精度和使用寿命。同时，由于采用翻转机构，实现了砂坯的两面或者多面加工，很好地解决了现有技术中砂坯若要多面加工必将多次定位而产生误差的问题。

Description

无模铸造成形机

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，更具体地，涉及一种无模铸造成形机。

背景技术

传统铸件制造工艺存在制造周期长、生产成本高、资源消耗大等问题，无模铸型数控加工成形技术解决了这些问题。

无模铸型数控加工成形技术是CAD技术、铸造技术、数控技术、切削技术等技术的系统集成，是一种全新的快速铸型制造技术。采用该技术的无模铸造成形机可以完全不用模具，通过对砂坯进行加工制造出各种形状的铸件砂型，为解决铸件的单件、小批量的生产试制提供了新的载体。使用该设备还可以缩短生产周期、提高生产率，尤其适用于小批量、形状复杂的铸型加工。

现有的无模铸型成形机由含有多轴(三轴及以上)运动系统、通用或专用砂型切削刀具系统及排砂系统的主体部分和与砂型切削工艺相配套的专用控制软件组成，该成形机的砂坯固定后仅能单面加工，想要多面加工必须多次翻转砂坯然后再固定，这样多次定位必定产生误差，最终严重影响铸件砂型的加工质量。另外，该设备的三轴运动系统置于加工工作平台上方，设备切削产生的小部分砂屑无法被挡板遮挡并容易进入运动系统内部，从而导致废砂污染问题，甚或导致故障停机，降低了机床的使用寿命。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够对砂坯进行多面加工的无模铸造成形机。

为此，本发明提供了一种无模铸造成形机，包括多轴运动系统；切削系统，切削系统与多轴运动系统相连接；驱动系统，带动多轴运动系统运动；加工底座部；加工底座部包括固定支座和翻转机构，翻转机构可旋转地与固定支座相连接。

进一步地，无模铸造成形机还包括成形机底座部，成形机底座部包括底板和底座，底板设置在固定支座下端，底板倾斜地设置在底座上。

进一步地，底板包括设置在固定支座下端的安装板以及分别位于安装板两侧的前安装板和后安装板。

进一步地，无模铸造成形机还包括外罩，外罩固定连接在底板上，外罩内部形成封闭的空腔，多轴运动系统、切削系统和驱动系统均设置在空腔中。

进一步地，翻转机构包括翻转板和翻转夹具，翻转夹具的一端与翻转板相连接，其另一端可旋转地与固定支座相连接。

进一步地，固定支座包括第一支座和第二支座，翻转夹具包括主动圆盘夹头，主动圆盘夹头的第一端与翻转板固定连接，其第二端可旋转地嵌入第一支座的第一圆盘安装孔中。

进一步地，主动圆盘夹头的第二端上设置有手柄部。

进一步地，固定支座包括第一支座和第二支座，翻转夹具包括被动圆盘夹头，其第一端与翻转板固定连接，其第二端可旋转地嵌入第二支座的第二圆盘安装孔中。

进一步地，翻转夹具还包括定位件，定位件将被动圆盘夹头固定在第二支座上。

进一步地，定位件包括端盖，端盖通过固定件与被动圆盘夹头可拆卸地相连接，端盖的一端抵压在第二支座上。

进一步地，定位件还包括定位销，被动圆盘夹头上设置有定位销孔，定位销可插拔地设置在定位销孔中。

进一步地，定位销孔为多个，多个定位销孔之间具有夹角。

进一步地，翻转机构上设置有砂坯固定夹具，砂坯通过砂坯固定夹具固定设置在翻转机构上。

进一步地，翻转板为一侧具有开口的C字形板，砂坯固定设置在C字形板的开口内。

采用本发明的无模铸造成形机，砂坯固定于翻转机构上，并可以与翻转机构一起相对固定支座做多角度翻转，这样就实现了砂坯的两面加工或者多面加工。因此当砂坯进行两面或者多面加工时，无需再拆卸砂坯而重新定位，因此不会产生加工误差。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的无模铸造成形机的结构示意图；

图2是根据本发明的无模铸造成形机的翻转机构的结构示意图；

图3是根据本发明的无模铸造成形机的主动圆盘夹头的结构示意图；

图4是根据本发明的无模铸造成形机的翻转机构的侧视结构的局部放大示意图；

图5是图4的局部剖视结构示意图；

图6是图2的局部放大结构示意图；

图7是图1的局部放大结构示意图；以及

图8是根据本发明的无模铸造成形机的外部结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1和图2所示，根据本发明的无模铸造型芯成形机，包括多轴运动系统30，多轴运动系统30包括X轴运动系统31、Y轴运动系统32和Z轴运动系统33；切削系统80，切削系统80与多轴运动系统30相连接；驱动系统70，带动多轴运动系统30运动；加工底座部；加工底座部包括固定支座10和翻转机构20，翻转机构20可旋转地与固定支座10相连接。

如图1和图2所示，本实施例中的无模铸造型芯成形机为三轴运动系统，即多轴运动系统30分别包括X轴运动系统31、Y轴运动系统32和Z轴运动系统33。驱动系统70带动多轴运动系统30运动，并最终带动与多轴运动系统30相连接的切削系统80运动并对砂坯进行切削加工，以得到各种形状的铸件砂型。

采用本发明的无模铸造成形机，砂坯40固定于翻转机构20上，并可以与翻转机构20一起相对固定支座10做多角度翻转，这样能够实现砂坯70的两面加工或者多面加工。由此可知，因此当砂坯40进行两面或者多面加工时，无需再拆卸砂坯40并且无须对砂坯40重新定位，因此不会产生加工误差。

具体地，参见图1和图2，示意性示出了根据本发明提供的无模铸造成形机的一个实施例，X轴运动系统包括平行设置的第一X轴运动系统和第二X轴运动系统，Y轴运动系统的两端分别与第一X轴运动系统和第二X轴运动系统可滑动地连接，Z轴运动系统与Y轴运动系统可滑动地连接。

在本实施例中，驱动系统70包括分别安置于第一X轴运动系统和第二X轴运动系统一端的第一X轴驱动单元和第二X轴驱动单元；安置于Y轴运动系统一端的Y轴驱动单元；安置于Z轴运动系统一端的Z轴驱动单元。所有驱动单元都是由伺服电机和减速机构成，分别带动这几个运动系统运动。其中，双X轴运动系统采用两个伺服电机通过控制系统实现对双X轴运动系统的同步驱动。

为了防止砂屑进入多轴运动系统，在第一X轴运动系统、第二X轴运动系统、Y轴运动系统和Z轴运动系统上都安装柔性防尘罩，完全将多轴运动系统的主体包裹在内，可以有效防止废砂和灰尘的进入，提高了无模铸造成形机的精度和使用寿命。

如图8所示，无模铸造成形机还包括成形机底座部80，成形机底座部80包括底板81和底座82，底板81设置在固定支座10下端，底板81倾斜地设置在底座82上。无模铸造成形机还包括排砂装置，排砂装置包括设置在底板81上的贯通的排砂口以及设置在排砂口下方的落砂槽86。

成形机底座部80的底座82结构采用倾斜式。底板81包括设置在固定支座10下端的安装板84以及分别位于安装板84两侧的前安装板87和后安装板83。安装板84相对于地面成一定倾斜角度，第一底座11和第二底座12各自通过螺栓固定于安装板84上，前安装板87和后安装板83分别通过螺栓固定在第一底座11和第二底座12上。落砂槽86放置于固定支座10的下方，并对应设置于排砂口下方。由于被加工件为砂坯，不同于金属工件，其废屑容易飞扬污染加工操作环境，而且在重力作用下更容易下滑。因此，本实施例中的无模铸造成形机由于没有整体工作台面，使用了具有开口的C字形翻转板，因此没有阻挡，加之整个机床与地面倾斜一定角度，所以加工产生的废砂屑会在重力作用下沿底板81的上端面下滑，并自由下落到底部的落砂槽86中，方便工人清理，防止砂尘飞扬，改善了加工操作环境。

无模铸造成形机还包括外罩90，外罩90固定连接在底板81上，外罩90内部形成封闭的空腔，多轴运动系统30、切削系统80和驱动系统70均设置在空腔中。

机床的外罩90固定在前安装板87和后安装板83上。外罩90内部形成封闭的空腔，多轴运动系统30、驱动系统70、加工底座部均设置于空腔中。外罩90采用封闭形式，使得加工过程在完全封闭的环境下进行，切削加工过程中产生的砂屑全部被阻隔在无模铸型成形机的内部，因而不会造成车间砂屑粉尘的污染，改善了工人的工作环境。

如图2所示，固定支座10包括第一支座11和第二支座12，翻转机构20包括翻转板21和翻转夹具，翻转夹具的一端与翻转板21相连接，其另一端可旋转地与固定支座10相连接。具体地，翻转夹具包括主动圆盘夹头23，主动圆盘夹头23的第一端与翻转板21固定连接，其第二端可旋转地嵌入第一支座11的第一圆盘安装孔中。主动圆盘夹头23的结构如图3所示。

主动圆盘夹头23的朝向翻转板21的一端设置有两个突出的连接块，两个连接块之间具有凹槽，翻转板21嵌入凹槽中，翻转板21与主动圆盘夹头23螺纹连接。优选地，主动圆盘夹头23的第二端上设置有手柄部24。操作者通过手柄部24带动主动圆盘夹头23转动，主动圆盘夹头23带动翻转板21转动，从而带动设置在翻转板21上的砂坯40转动，从而可以在不拆卸砂坯40的前提下对砂坯40进行两面或者多面加工，提高对砂坯40的加工精度。手柄部24设置在主动圆盘夹头23的靠近外周的一侧，操作起来更加省力。

如图2和图5所示，翻转夹具还包括被动圆盘夹头26，其第一端与翻转板21固定连接，其第二端可旋转地嵌入第二支座12的第二圆盘安装孔中。

被动圆盘夹头26朝向翻转板21的一端设置有两个突出的连接块，两个连接块之间具有凹槽，翻转板21嵌入凹槽中并通过螺栓与被动圆盘夹头26相连接，翻转板21带动被动圆盘夹头23在第二支座12中转动。

翻转夹具还包括定位件，定位件将被动圆盘夹头26固定在第二支座12上。定位件包括端盖27，端盖27通过固定件29与被动圆盘夹头26可拆卸地相连接，端盖27的一端抵压在第二支座12上。

根据本发明的一个实施例，在被动圆盘夹头26的一端通过螺钉29固定端盖27，在翻转板21时，松开螺钉29，使得翻转板21能够带动被动圆盘夹头26自由旋转任意角度。当达到预定角度时，通过拧紧螺钉29，将端盖27与被动圆盘夹头26相连接并使端盖27的一端紧紧抵压在第二支座12上，从而使得被动圆盘夹头26相对第二支座12固定，也即使得翻转板21以及固定在其上的砂坯40固定。优选地，在本实施例中，定位件还包括定位销28，被动圆盘夹头26上设置有定位销孔，定位销28可插拔地设置在定位销孔中。定位销孔为多个，多个定位销孔之间具有夹角。

如图4所示，在本实施例中，端盖27上设置有3个定位销孔28，其中第一定位销孔和第二定位销孔之间呈180度并左右对称，第三定位销孔与被动圆盘夹头26中心线间角度和机床倾斜角度一致。当砂坯40需要反面加工时，可以通过摇动手柄部24带动主动圆盘夹头23旋转，在被动圆盘夹头26上的第一定位销孔和第二定位销孔完全重合时，各插上定位销28，此时正好旋转180度，即翻转板21也旋转180度，故此实现了一次定位，两面加工，减少了两次定位而无法避免的误差。当需要装卸砂坯40时，摇动手柄部24旋转带动主动圆盘夹头23，在被动圆盘夹头26上的第二定位销孔转到第三定位销孔的位置时插上定位销28，此时翻转板21刚好与地面平行，方便叉车装卸砂坯40。

根据本发明的其他实施例，端盖27始终与被动圆盘夹头26固定连接，在端盖27和第二支座12上设置多个销孔，从而在端盖27旋转一定角度后，用销轴插入端盖27和第二支座12上的销孔中，从而对端盖27和第二支座12进行定位。

为了方便砂坯26的定位，翻转板21设计为一侧具有作为开口的通槽的C字形板。翻转机构20上设置有砂坯固定夹具，砂坯40通过砂坯固定夹具固定设置在翻转机构20上。具体地，砂坯40通过砂坯固定夹具设置在C字形板的开口内。由于翻转板21的一侧具有中空部分，砂坯加工后产生的废砂屑会在重力作用下直接由此中空部分下落到底板81上，废砂屑不会在翻转板21上堆积，有利于提高加工精度，并防止砂屑飞扬产生污染。

如图2和图6所示，翻转板21上面设置有滑道，滑板54可以在滑道上直线滑动。翻转板21的一侧通过螺栓固定有端部连接板53，将砂坯固定夹具固定在翻转机构20的翻转板21上。

如图6所示，端部连接板53中间设置有丝杆51和螺母52，丝杆51一端穿过端部连接板53并通过螺母52制动，丝杆51的另一端直接固定在滑板54上。砂坯40随丝杆51的转动而牢固压紧于滑板54和翻转板21之间，砂坯40的两侧上下各自设置有两块压板55，压板55与滑板54以及压板55与翻转板21之间放置有压块56，压板55通过螺栓连接机构57分别固定于滑板54和翻转板21上。当砂坯40通过叉车抬升到翻转板21的中间位置时，首先转动丝杆51使滑板54移动到砂坯40正好卡在滑板54与翻转板21之间，然后固定制动螺母52。随后在砂坯40两侧上下各自装好压板55和压块56并用螺栓连接机构57固定。这样保证了整个砂坯40的安装与定位。

本实施例中，滑板54、压板55均为平板，其在固定砂坯的同时，能够起到保护砂坯边缘及边角的作用，从而防止砂坯开裂或者被损坏。

如图1和图7所示，切削系统60包括设置在Z轴运动系统10下端的加工主轴35和设置在加工主轴35下端的切削刀具36。

加工主轴35采用螺栓固定安装在Z轴运动系统33下端，切削刀具36固定安装在加工主轴35的下端，加工主轴35在Z轴运动系统10的带动下实现快速定位。本实施例中，加工主轴35为电主轴，可以带动固定在其下端的切削刀具36高速旋转，实现对砂坯26的切削加工。

优选地，无模铸造成形机还包括吹砂喷嘴34，吹砂喷嘴34设置在Z轴运动系统33的下端，并位于加工主轴35的一侧或两侧。

吹砂喷嘴34固定在Z轴运动系统10的下端，并与加工主轴35设置在同一端面上，吹砂喷嘴34为一个或为多个。本实施例中，设置两个吹砂喷嘴34，并将其固定在加工主轴35的轴端的两侧。当加工主轴35在Z轴运动系统10的带动下运动到待加工位置时，吹砂喷嘴34也随Z轴运动系统10同步运动到该位置，并在切削刀具36对砂坯26进行加工时将产生的砂屑吹离加工位置，有利于对砂坯的加工。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明无模铸造成形机的采用倾斜式，并且无需工作台面，从而使得切削产生的废砂屑绝大部分会自由下落到位于固定支座下方的落砂槽中，不会飞散到多轴运动系统内部，也就不会引起停机故障，从而提高了无模铸造成形机的精度和使用寿命。同时，由于采用翻转机构，实现了砂坯的两面或者多面加工，很好地解决了现有技术中砂坯若要多面加工必将多次定位而产生误差的问题。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种无模铸造成形机，包括：

多轴运动系统（30）；

切削系统（60），所述切削系统（60）与所述多轴运动系统（30）相连接；

驱动系统（70），带动所述多轴运动系统（30）运动；

加工底座部；

其特征在于，所述加工底座部包括固定支座（10）和翻转机构（20），所述翻转机构（20）可旋转地与所述固定支座（10）相连接；

所述翻转机构（20）包括翻转板（21）和翻转夹具，所述翻转夹具的一端与所述翻转板（21）相连接，其另一端可旋转地与所述固定支座（10）相连接；

所述固定支座（10）包括第一支座（11）和第二支座（12），所述翻转夹具包括主动圆盘夹头（23），所述主动圆盘夹头（23）的第一端与所述翻转板（21）固定连接，其第二端可旋转地嵌入所述第一支座（11）的第一圆盘安装孔中。

2.根据权利要求1所述的无模铸造成形机，其特征在于，还包括成形机底座部（80），所述成形机底座部（80）包括底板（81）和底座（82），所述底板（81）设置在所述固定支座（10）下端，所述底板（81）倾斜地设置在所述底座（82）上。

3.根据权利要求2所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述底板（81）包括设置在所述固定支座（10）下端的安装板（84）以及分别位于所述安装板（84）两侧的前安装板（87）和后安装板（83）。

4.根据权利要求2所述的无模铸造成形机，其特征在于，还包括外罩（90），所述外罩（90）固定连接在所述底板（81）上，所述外罩（90）内部形成封闭的空腔，所述多轴运动系统（30）、所述切削系统（80）和所述驱动系统（70）均设置在所述空腔中。

5.根据权利要求1所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述主动圆盘夹头（23）的第二端上设置有手柄部（24）。

6.根据权利要求1所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述固定支座（10）包括第一支座（11）和第二支座（12），所述翻转夹具包括被动圆盘夹头（26），其第一端与所述翻转板（21）固定连接，其第二端可旋转地嵌入所述第二支座（12）的第二圆盘安装孔中。

7.根据权利要求6所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述翻转夹具还包括定位件，所述定位件将所述被动圆盘夹头（26）固定在所述第二支座（12）上。

8.根据权利要求7所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述定位件包括端盖（27），所述端盖（27）通过固定件（29）与所述被动圆盘夹头（26）可拆卸地相连接，所述端盖（27）的一端抵压在所述第二支座（12）上。

9.根据权利要求8所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述定位件还包括定位销（28），所述被动圆盘夹头（26）上设置有定位销孔，所述定位销（28）可插拔地设置在所述定位销孔中。

10.根据权利要求9所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述定位销孔为多个，多个所述定位销孔之间具有夹角。

11.根据权利要求1所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述翻转机构（20）上设置有砂坯固定夹具，所述砂坯（40）通过所述砂坯固定夹具固定设置在所述翻转机构（20）上。

12.根据权利要求11所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述翻转板（21）为一侧具有开口的C字形板，所述砂坯（40）固定设置在所述C字形板的开口内。

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