CN102873274B - 一种包裹型砂芯定位法及铸造用砂芯定位结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包裹型砂芯定位法及铸造用砂芯定位结构，旨在提供一种砂芯定位可靠、稳定，生产效率高，易于实现型腔内部结构复杂的铸件，并可有效提高铸件产品合格率的包裹型砂芯定位法及铸造用砂芯定位结构。它包括主砂芯及子砂芯，所述主砂芯和子砂芯上均具有产品成型部及嵌合部；首先将主砂芯拆分为第一主砂芯和第二主砂芯两部分，并在第一主砂芯和第二主砂芯上形成拆分面；接着在第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面上设置用于容置子砂芯嵌合部的限位槽；最后，通过第一主砂芯与第二主砂芯将子砂芯的嵌合部夹持在限位槽内，并通过主砂芯的嵌合部将第一主砂芯、第二主砂芯和子砂芯定位在模具上。

Description

一种包裹型砂芯定位法及铸造用砂芯定位结构

技术领域

本发明涉及一种铸造用砂芯，具体涉及一种包裹型砂芯定位法及应用该方法的铸造用砂芯定位结构。

背景技术

在砂型铸造过程中，砂芯是形成铸件型腔的重要部件。砂芯通常包括形成产品部分的产品成型部，及设置在砂芯一端用于与模具配合的嵌合部；砂芯一般通过嵌合部定位在模具上。一些铸件型腔的内部结构十分复杂，使得制作砂芯的砂芯模具设计的难度很大，甚至无法实现。如图5所示，该铸件17的主型腔18内部还嵌设有内嵌型腔19，且内嵌型腔19的出口位于主型腔18内。如图6所示，该铸件17在砂芯制作过程中，与主型腔对应的主砂芯1和与内嵌型腔对应的子砂芯2难以通过传统砂芯制作方法一体制作成型。对于这类铸件型腔的内部结构十分复杂，砂芯难以一体制作成型时，目前通常采用以下两种方法解决：

其一，在铸造过程中将结构复杂的部分做成实心处理，即在砂芯设计过程中将对应型腔内部复杂结构的砂芯切除；在铸件毛坯成型后，再通过机加工、焊接等方法来获得实心处理部分的型腔。例如，将图5中铸件17中与内嵌型腔19对应的子砂芯2部分切除，留下与主型腔对应的主砂芯1；这样砂芯制作就容易了，且主砂芯可以通过嵌合部直接定位在模具上。该方法主要缺点是：其一，实心处理部分在铸造过程中容易产生缩水等缺陷；其二，同时铸件材料增加，提高成本；其三，造成铸件的机加工量增大，降低生产效率。

其二，对复杂的型腔结构进行分解，即对复杂的砂芯结构进行分解，将砂芯拆分成两个或多个比较简单的砂芯；然后选择可直接定位在模具上的砂芯作为主砂芯，并在主砂芯上设置定位孔；其他砂芯作为子砂芯，并将子砂芯的嵌合部设计成插销；接着将子砂芯的嵌合部插入主砂芯的定位孔上，从而获得完整的砂芯。例如，如图7所示，将图5的铸件17中与主型腔18对应的主砂芯1和与内嵌型腔19对应的子砂芯2拆分开；然后在主砂芯1上设置定位孔20，将子砂芯2的嵌合部6设置成插销，并将子砂芯2的插销插入主砂芯1定位孔内。该方法的缺点是：由于砂芯表面粗糙，并且砂芯强度不佳；当子砂芯插入主砂芯的过程中，由于插销与定位孔表面粗糙，插销与定位孔之间会产生较大摩擦；同时由于砂芯强度不佳，因而容易使插销与定位孔表面上出现掉砂现象，产生间隙；使子砂芯与主砂芯之间容易松动，造成子砂芯与主砂芯之间产生定位偏差、错位，导致铸件壁厚不均，甚至出现缩水、破口等缺陷；铸件的不合格率极大的提高。

发明内容

    本发明的目的是为了克服目前这类型腔内部结构十分复杂的铸件，由于砂芯难以一体成型制作，造成铸件的生产成本提高，生产效率降低；并且拆分的砂芯之间容易产生定位偏差、错位，使得铸件的不合格率高的问题；提供一种砂芯定位可靠、稳定，生产效率高，易于实现型腔内部结构复杂的铸件，并可有效提高铸件产品合格率的包裹型砂芯定位法及铸造用砂芯定位结构。

本发明的技术方案是：

一种包裹型砂芯定位法，包括主砂芯及至少一个子砂芯，所述主砂芯和子砂芯上均具有产品成型部及嵌合部，

首先将主砂芯拆分为第一主砂芯和第二主砂芯两部分，并在第一主砂芯和第二主砂芯上形成拆分面,且第一主砂芯和第二主砂芯上均具有产品成型部和嵌合部；

接着在第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面上设置用于容置子砂芯嵌合部的限位槽；该限位槽由主砂芯的嵌合部往产品成型部延伸,且至少有一部分限位槽位于第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部上；

最后，通过拼合第一主砂芯与第二主砂芯将子砂芯的嵌合部夹持在限位槽内，且子砂芯嵌合部中至少有一部分夹持在第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部之间；并通过主砂芯的嵌合部将第一主砂芯、第二主砂芯和子砂芯定位在模具上。

本方案的思路如下：首先也是对复杂的型腔结构进行分解，即对复杂的砂芯结构进行分解；将砂芯拆分成两个或多个比较简单的砂芯。然后将各砂芯合为一体。本方法关键在于如何将拆分后的各砂芯，可靠且稳定的合成一体，获得完整的砂芯。

本方法将可直接定位在模具上的砂芯作为主砂芯，其余砂芯作为子砂芯。首先将主砂芯拆分为第一主砂芯和第二主砂芯两部分，该拆分面的设置需要使第一主砂芯和第二主砂芯上均具有产品成型部和嵌合部；这样当第一主砂芯和第二主砂芯拼合并定位在模具上后，才能够通过模具合模后的夹紧力将第一主砂芯和第二主砂芯可靠的固定在模具内，保证铸件质量的稳定。

然后将子砂芯的嵌合部卡入第一主砂芯或第二主砂芯的限位槽内；并通过拼合第一主砂芯和第二主砂芯将子砂芯的嵌合部夹持在限位槽内，从而获得完整的砂芯。该操作方法中不会产生插拔砂芯的动作，子砂芯的嵌合部与第一主砂芯和第二主砂芯之间的摩擦很小，不会因摩擦而出现掉砂现象并产生间隙；因而子砂芯的嵌合部与限位槽之间的配合精度好，可有效改善子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯之间会产生相对移动的问题。另一方面，由于子砂芯嵌合部中至少有一部分夹持在第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部之间，当模具合模后，可以通过上、下模的夹紧力将子砂芯、第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部可靠的夹持为一体，保证子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯之间相对位置的稳定性。因而本方案的主砂芯和子砂芯定位在模具上，并通过模具的合模力将主砂芯和子砂芯夹紧固定后；子砂芯能够可靠、稳定的定位在第一主砂芯与第二主砂芯之间，并使子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯的相对位置稳定，从而保证铸件壁厚均匀，可有效提高铸件产品合格率。另一方面，铸件成型后不会出现实心部位，可以降低产品的原材料成本和加工成本；同时将少机加工量，提高生产效率。

作为优选，子砂芯的重心位于其嵌合部上。由于子砂芯的重心位于其嵌合部上，当主砂芯的嵌合部将第一主砂芯、第二主砂芯和子砂芯定位在模具上后；子砂芯不易翘起，有利于保持子砂芯的位置状态，从而提高子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯之间相对位置的稳定性。

一种铸造用砂芯定位结构，包括主砂芯及至少一个子砂芯，所述主砂芯和子砂芯上均具有产品成型部及嵌合部；所述主砂芯由第一主砂芯和第二主砂芯构成，且第一主砂芯和第二主砂芯上均具有产品成型部和嵌合部；第一主砂芯和第二主砂芯上具有拆分面，且第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面相贴合；所述第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面上设有用于容置子砂芯嵌合部的限位槽，所述子砂芯的嵌合部定位在限位槽内；所述主砂芯通过其嵌合部定位在模具上。第一主砂芯和第二主砂芯是由主砂芯拆分而来，因而第一主砂芯和第二主砂芯上具有拆分面，且第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面相贴合。

作为优选，限位槽由主砂芯的嵌合部往产品成型部延伸并贯穿拆分面；所述子砂芯嵌合部中至少有一部分夹持在第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部之间。由于子砂芯嵌合部中至少有一部分夹持在第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部之间，当模具合模后，可以上、下模的夹紧力将子砂芯、第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部可靠的夹持为一体，保证子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯之间相对位置的稳定性。

作为优选，子砂芯嵌合部上设有定位销；第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面上均设有定位槽，且定位槽的一端口设置在限位槽侧面上；所述定位销与定位槽相配合。通过定位销与定位槽配合，可以在子砂芯、第一主砂芯与第二主砂芯之间构成相互限位的结构，有利于提高子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯之间的相对位置的稳定性。

作为优选，定位销呈圆柱状，所述第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面上的定位槽对称设置，且定位槽呈半圆柱状。由于第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面上的定位槽对称设置，可以通过一个定位销形成对第一主砂芯和第二主砂芯的限位，可以减少定位销数量；或在相同的定位销下，提高定位销形成对第一主砂芯和第二主砂芯的限位强度，提高子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯之间的稳定性。

作为优选，子砂芯嵌合部呈矩形块状结构，限位槽也对应的呈矩形状且第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面上的限位槽对称设置；所述限位槽的相对两侧面为倾斜面且两侧面之间的夹角小于21度，所述子砂芯嵌合部的侧面上设有与限位槽的倾斜面相对应的斜面。由于限位槽的相对两侧面为倾斜面，且子砂芯嵌合部的侧面也对应的为斜面；因而当子砂芯的嵌合部与第一主砂芯和第二主砂芯的限位槽配合时，有利于消除子砂芯嵌合部与第一主砂芯和第二主砂芯之间的间隙，提高子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯之间的相对位置的稳定性。

作为优选，子砂芯的重心位于其嵌合部上。

本发明的有益效果是：

1、易于实现型腔内部结构复杂的铸件；

2、砂芯定位可靠、稳定，铸件壁厚均匀，可有效提高铸件产品合格率；

 3、铸件成型后不会出现实心部位，可以降低产品的原材料成本和加工成本；同时将少机加工量，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的铸造用砂芯定位结构的一种爆炸图。

图2是本发明的铸造用砂芯定位结构的一种局部剖面结构示意图。

图3是本发明的铸造用砂芯定位结构的另一种局部剖面结构示意图。

图4是图3中A处的放大图。

图5是现有铸件的一种局部结构示意图。

图6是图5中铸件型腔对应的砂芯的一种局部结构示意图。

图7是图5中铸件型腔对应的主砂芯和子砂芯的一种爆炸图。

图中：主砂芯1、子砂芯2、第一主砂芯3、第二主砂芯4、产品成型部5、嵌合部6、拆分面7、限位槽8、定位槽9、定位销10、限位块11、纵向块12、横向块13、凹槽14、预埋槽15、横向槽16、铸件17、主型腔18、内嵌型腔19、插孔20、型砂21。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1，如图1、图2所示，一种包裹型砂芯定位法，包括主砂芯1及子砂芯2。主砂芯1和子砂芯2上均具有产品成型部5及嵌合部6。子砂芯2的重心位于其嵌合部6上。

首先，将主砂芯1拆分为第一主砂芯3和第二主砂芯4两部分，并在第一主砂芯3和第二主砂芯4上形成拆分面7。第一主砂芯和第二主砂芯上均具有产品成型部5和嵌合部6。

接着，在第一主砂芯3和第二主砂芯4的拆分面7上设置用于容置子砂芯嵌合部的限位槽8。限位槽8由主砂芯的嵌合部6往产品成型部5延伸并贯穿拆分面7，且至少有一部分限位槽位于第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部上。

    再接着，将子砂芯2的嵌合部6卡入第一主砂芯3或第二主砂芯4的限位槽内8，并通过拼合第一主砂芯3与第二主砂芯4将子砂芯2的嵌合部6夹持在限位槽内。子砂芯2的嵌合部6中至少有一部分夹持在第一主砂芯3和第二主砂芯4的嵌合部6之间。

    最后，通过主砂芯1的嵌合部6将第一主砂芯、第二主砂芯和子砂芯定位在模具上。砂芯定位后，模具合模；通过上、下模的合模力将子砂芯、第一主砂芯和第二主砂芯固定在模具上。

本实施例方法的思路如下：首先是对复杂的型腔结构进行分解，即对复杂的砂芯结构进行分解；将砂芯拆分成两个或多个比较简单的砂芯。然后将各砂芯合为一体。

本实施例方法关键在于如何将拆分后的各砂芯，可靠且稳定的合成一体，获得完整的砂芯。首先，将主砂芯拆分为第一主砂芯和第二主砂芯两部分；然后通过拆分后的第一主砂芯和第二主砂芯包裹子砂芯的嵌合部，从而获得完整的砂芯。由于拆分面的设置使得第一主砂芯和第二主砂芯上均具有产品成型部和嵌合部，并且子砂芯嵌合部中至少有一部分夹持在第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部之间；这样当模具合模后，可以通过上、下模的夹紧力将子砂芯、第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部可靠的夹持为一体，保证子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯之间相对位置的稳定性。更重要的是，当第一主砂芯和第二主砂芯拼合，并将子砂芯的嵌合部夹持在第一主砂芯与第二主砂芯之间的过程中，子砂芯的嵌合部与第一主砂芯和第二主砂芯之间的摩擦很小，不会因摩擦而出现掉砂现象并产生间隙；因而子砂芯的嵌合部与限位槽之间的配合精度好。当主砂芯和子砂芯定位在模具上后，并通过模具的合模力将主砂芯和子砂芯夹紧固定后，子砂芯能够可靠、稳定的定位在第一主砂芯与第二主砂芯之间，使子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯之间的相对位置稳定；从而保证铸件壁厚均匀，可有效提高铸件产品合格率。

实施例2，如图3、图4所示，一种包裹型砂芯定位法，包括主砂芯1及子砂芯2。主砂芯和子砂芯上均具有产品成型部5及嵌合部6。子砂芯2的重心位于其嵌合部6上。子砂芯嵌合部一侧上设有凸起的限位块11。限位块呈T字形，包括设置在子砂芯嵌合部6的纵向块12及设置在纵向块端部的横向块13。

首先，将主砂芯拆分为第一主砂芯和第二主砂芯两部分，并在第一主砂芯和第二主砂芯上形成拆分面。第一主砂芯和第二主砂芯上均具有产品成型部和嵌合部。

接着，在第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面上设置用于容置子砂芯嵌合部的限位槽，并在第一主砂芯3的拆分面上设置与限位块11相对应的预埋槽15。限位槽由主砂芯的嵌合部往产品成型部延伸并贯穿拆分面。预埋槽15呈T字形，包括与限位槽相通的纵向槽及横向槽16。纵向槽的槽宽与纵向块12的宽度相通，纵向块12与纵向槽配合起定位作用；纵向槽的槽深大于等于纵向块的厚度。横向槽16的槽宽大于横向块13的宽度，横向槽16的槽深大于横向块13的厚度；且与横向槽16侧面相对的横向块13侧面上设有若干凹槽14。

   再接着，将子砂芯2的嵌合部6卡入第一主砂芯3的限位槽内；子砂芯嵌合部6的限位块11与预埋槽15配合，其中纵向块12与纵向槽配合，对子砂芯2起定位作用；横向块13于横向槽16配合。限位块11底面与预埋槽15底面相贴合。然后，在预埋槽15内即纵向槽和横向槽内填充型砂21，将预埋槽15内的空隙完全填满；并通过刮板将超出第一主砂芯拆分面的型砂刮除。

最后，将第二主砂芯与第一主砂芯拼合，通过拼合第一主砂芯与第二主砂芯将子砂芯的嵌合部夹持在限位槽内。子砂芯嵌合部中至少有一部分夹持在第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部之间。然后，通过主砂芯的嵌合部将第一主砂芯、第二主砂芯和子砂芯定位在模具上。砂芯定位后，模具合模；通过上、下模的合模力将子砂芯、第一主砂芯和第二主砂芯固定在模具上。

本实施例中的一种包裹型砂芯定位法与实施例1中的方法的不同之处在于：子砂芯嵌合部6一侧上设有凸起的限位块11；第一主砂芯3的拆分面上设置与限位块11相对应的预埋槽15。当子砂芯2的嵌合部6卡入第一主砂芯3的限位槽内后，首先通过纵向块12与纵向槽配合，对子砂芯2起定位作用；然后，通过在预埋槽15内，尤其是横向槽16内填充型砂21，通过型砂将限位块11牢固的固定在预埋槽15内，进而将子砂芯2牢靠的固定在第一主砂芯3上。这样可以进一步保证子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯之间相对位置的稳定性，在模具合模和铸造过程中子砂芯与第一主砂芯和第二主砂芯之间不会产生偏移；从而保证铸件壁厚均匀，可有效提高铸件产品合格率。其中，横向块13侧面上设有若干凹槽14，在型砂23填充过程中，型砂会填充在凹槽14内，这样可以进一步提高子砂芯2与第一主砂芯3之间的连接强度；可以进一步提高子砂芯2与第一主砂芯3的连接强度。

实施例3，如图1、图2所示，一种铸造用砂芯定位结构，包括主砂芯1及子砂芯2，主砂芯和子砂芯上均具有产品成型部5及嵌合部6。子砂芯2的重心位于其嵌合部6上。主砂芯1由第一主砂芯3和第二主砂芯4构成，且第一主砂芯和第二主砂芯上均具有产品成型部和嵌合部；具体说是，第一主砂芯和第二主砂芯由主砂芯拆分而成，且拆分而成的第一主砂芯和第二主砂芯上均具有产品成型部和嵌合部。第一主砂芯3和第二主砂芯4上具有拆分面7且第一主砂芯和第二主砂芯上具有拆分面相贴合。拆分面7可以与模具分型面相平行或重合或相交。第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面7上设有用于容置子砂芯嵌合部6的限位槽8。限位槽8由主砂芯的嵌合部往产品成型部延伸并贯穿拆分面7。限位槽8呈矩形状且第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面上的限位槽对称设置。限位槽8的相对两侧面为倾斜面且两侧面之间的夹角小于21度。子砂芯嵌合部6呈矩形块状结构，且子砂芯嵌合部6的侧面上设有与限位槽8的倾斜面相对应的斜面。子砂芯2的嵌合部6定位在限位槽8内，且子砂芯嵌合部中至少有一部分夹持在第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部之间。

子砂芯2的嵌合部6上设有两个定位销10，且定位销10呈圆柱状。第一主砂芯3和第二主砂芯4的拆分面7上均设有两个呈半圆柱状定位槽9，且第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面上的定位槽9对称设置。定位槽9的一端口设置在限位槽8侧面上，即定位槽9的一端与限位槽8连通。定位销10与定位槽9相配合，具体说是，一个定位销10与对应的一对对称设置的定位槽8配合。

主砂芯通过其嵌合部定位在模具上，具体说是通过主砂芯的嵌合部将第一主砂芯、第二主砂芯和子砂芯定位在模具上。砂芯定位后，模具合模；通过上、下模的合模力将子砂芯、第一主砂芯和第二主砂芯固定在模具上。

实施例4，如图3、图4所示，一种铸造用砂芯定位结构，子砂芯嵌合部一侧上设有凸起的限位块11。限位块呈T字形，包括设置在子砂芯嵌合部6的纵向块12及设置在纵向块端部的横向块13。第一主砂芯3的拆分面上设置与限位块11相对应的预埋槽15。预埋槽15呈T字形，包括与限位槽相通的纵向槽及横向槽16。纵向槽的槽宽与纵向块12的宽度相通，纵向块12与纵向槽配合起定位作用；纵向槽的槽深大于等于纵向块的厚度。横向槽16的槽宽大于横向块13的宽度，横向槽16的槽深大于横向块13的厚度；且与横向槽16侧面相对的横向块13侧面上设有若干凹槽14。

子砂芯嵌合部6的限位块11与预埋槽15配合，其中纵向块12与纵向槽配合，对子砂芯2起定位作用；横向块13于横向槽16配合。限位块11底面与预埋槽15底面相贴合。预埋槽15的空隙内填充满型砂21。本实施的其余结构参照实施例3。

Claims (1)

1.一种包裹型砂芯定位法，包括主砂芯（1）及至少一个子砂芯（2），所述主砂芯和子砂芯上均具有产品成型部（5）及嵌合部（6）；其特征是，所述子砂芯嵌合部一侧上设有凸起的限位块（11），限位块呈T字形，包括设置在子砂芯嵌合部上的纵向块（12）及设置在纵向块端部的横向块（13）；

首先，将主砂芯拆分为第一主砂芯（3）和第二主砂芯（4）两部分，并在第一主砂芯和第二主砂芯上形成拆分面（7）,且第一主砂芯和第二主砂芯上均具有产品成型部（5）和嵌合部（6）；所述子砂芯（2）的重心位于其嵌合部上；

接着，在第一主砂芯和第二主砂芯的拆分面上设置用于容置子砂芯嵌合部的限位槽（8），并在第一主砂芯的拆分面上设置与限位块相对应的预埋槽（15）；

限位槽（8）由主砂芯的嵌合部往产品成型部延伸,且至少有一部分限位槽位于第一主砂芯和第二主砂芯的嵌合部上；

预埋槽呈T字形，包括与限位槽相通的纵向槽及横向槽（16）；纵向槽的槽宽与纵向块的宽度相同，纵向块与纵向槽配合起定位作用；纵向槽的槽深大于等于纵向块的厚度；横向槽的槽宽大于横向块的宽度，横向槽的槽深大于横向块的厚度，且与横向槽侧面相对的横向块侧面上设有若干凹槽；

   再接着，将子砂芯的嵌合部卡入第一主砂芯的限位槽内；子砂芯嵌合部上的限位块（11）与预埋槽（15）配合，其中纵向块与纵向槽配合，对子砂芯起定位作用；横向块于横向槽配合；然后，在纵向槽和横向槽内填充型砂（21），将预埋槽内的空隙完全填满；并通过刮板将超出第一主砂芯拆分面的型砂刮除；

最后，通过拼合第一主砂芯与第二主砂芯将子砂芯的嵌合部夹持在限位槽内，且子砂芯嵌合部中至少有一部分夹持在第一主砂芯（3）和第二主砂芯（4）的嵌合部之间；并通过主砂芯的嵌合部将第一主砂芯、第二主砂芯和子砂芯定位在模具上。