CN103203434B - 一种提高覆砂造型效率的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高覆砂造型效率的设备和方法，它属于铁型覆砂铸造技术领域。本发明包括由上梁、底座、上梁和底座之间的立柱组成的支撑框架，加砂射砂装置和设置在底座上的旋转机构，其特征在于：还设置有四工位工作台、升降式射砂头和升降式辊道开合机构，四工位工作台固定在旋转机构上，上梁一侧连接有升降式射砂头，另一侧连接有升降式辊道开合机构，升降式射砂头与升降式辊道开合机构左右设置，四工位工作台位于升降式射砂头和升降式辊道开合机构下方。本发明结构设计合理，模具清理方便，覆砂造型效率高，便于使用者操作。

Description

一种提高覆砂造型效率的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种铸造设备和方法，尤其是一种提高覆砂造型效率的设备和方法，它属于铁型覆砂铸造技术领域。

背景技术

铁型覆砂是将覆膜砂吹入加热至一定温度的模具与铁型之间的缝隙内，并使之硬化成型的特种铸造工艺，凭借自身工艺的优点，并伴随着汽车工业的发展和水泥行业的兴起，铁型覆砂应用的范围越来越广，特别适合中小型铸件的批量生产，所以铁型覆砂生产线得以大量推广。

作为生产线的核心设备——覆砂造型机，其造型效率的高低则是决定生产线运转快慢的主要因素，覆砂造型共有五个工序：合模、射砂、固化、开模、模具清理，这五个工序相辅相成，缺一不可，在这些工序里，固化和模具清理占用的时间较多。

现有一些覆砂造型机，是在同一工位上将这五个工序顺序完成，导致在该工位占用大量时间，而迫使生产线的其它工位进入等待造型状态，降低了生产效率，而且由于模具上方有铁型和射砂头的遮挡，清理空间较小，不利于模具的清理。

为了满足市场对铁型覆砂铸件的大量需求，企业不得不同时使用两条或多条铁型覆砂生产线来生产，这对企业来说，增加了生产成本，而且占用更多的土地资源和人力成本。

中国专利号201220113604.3公开了一种名称为“一种覆砂造型机” 的实用新型专利，它包括机架，所述机架包括顶箱和与顶箱底部连接的立柱，所述顶箱底部设置有覆砂盖,覆砂盖下方设置有支撑辊道，所述支撑管道向两侧延伸形成输送辊道段，支撑辊道上设置有止动部件，该专利虽然结构简单，但是没有设置模具清理等结构，故还是存在上述缺陷。

中国专利号200820085552.7公开了一种名称为“适应自动化生产线的覆砂造型机”的实用新型专利，该专利通过轨道移进移出运动，将覆砂后的铁型由模具正上方移至模具外侧，为模具清理腾出一定的空间，在一定程度上方便了清理工作进行，但对于整个覆砂造型工序而言，仍是将五个工序集中在同一工位进行，对造型效率并没有实质性地提高，故还是存在以上缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，而提供一种结构设计合理，增加模具清理空间的提高覆砂造型效率的设备，以及将合模、射砂、固化、开模、模具清理五个工序分解成若干个工位进行运转，操作方便的覆砂造型方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种提高覆砂造型效率的设备，包括由上梁、底座、上梁和底座之间的立柱组成的支撑框架，加砂射砂装置和设置在底座上的旋转机构，其特征在于：还包括四工位工作台、升降式射砂头和升降式辊道开合机构，所述的四工位工作台固定在旋转机构上，所述横梁一侧连接有升降式射砂头，另一侧连接有升降式辊道开合机构，升降式射砂头与升降式辊道开合机构左右设置，四工位工作台位于升降式射砂头和升降式辊道开合机构下方；便于在升降式射砂头下方形成一个用于合模、射砂的一号工位，在升降式辊道开合机构下方形成一个用于开模的三号工位，通过控制四工位工作台的间歇转动，在上述两工位之间形成了用于固化的第二工位和用于模具清理的第四工位，支撑框架用于安装上梁和底座等部件，起固定作用，加砂射砂装置为升降式射砂头加砂和增压，旋转机构是为了更好地使四工位工作台转动，提高覆砂造型效率。

本发明所述的升降式射砂头上设置有第一辊道架、第一伸缩式油缸和射砂头，该第一辊道架和第一伸缩式油缸通过铰链方式与射砂头连接，升降式辊道开合机构包括第二辊道架、第二伸缩式油缸和辊道支撑座，该第二辊道架和第二伸缩式油缸通过铰链方式连接在所述的辊道支撑座上，四工位工作台上设有对称分布的四个模具；通过第一伸缩式油缸伸出和缩回动作控制第一辊道架地闭合与开启，第二伸缩式油缸和第二辊道架也是相同作用，四个对称分布的模具用于四个工位的运转。

本发明所述的加砂射砂装置设有加砂斗、与加砂斗连接的自动加砂机构和射砂储气包，加砂斗和射砂储气包均固定在上梁上，加砂斗通过自动加砂机构与升降式射砂头连接；射砂储气包为射砂头充气加压，压力空气将覆膜砂吹入铁型和模具的缝隙内，形成覆砂层，自动加砂机构为升降式射砂头加砂。

本发明所述的旋转机构设有回转支承和伺服电机，该回转支承和伺服电机均设置在底座上；底座用于安装其它结构部件。

本发明还包括电加热管、集电环和电刷，所述的电加热管与模具连接，集电环固定在底座上，电刷与旋转机构连接；集电环和电刷为电控箱供电，使模具加热至适当温度，进行覆砂造型。

本发明所述的升降式辊道开合机构与所述的升降式射砂头关于底座的中心线对称设置；两侧对称的设计，使其至四工位工作台上的中心距离相等，便于铁型分型面与模具型板位置一致。

本发明所述的射砂储气包通过常闭电磁阀与升降式射砂头相连接，该升降式射砂头还连接常开电磁阀；常开电磁阀闭合，常闭电磁阀开启，为射砂头增压射砂。

本发明所述的四个模具的中心回转半径与升降式射砂头中心线或升降式辊道开合机构中心线至四工位工作台回转中心线的水平距离相等；使升降式射砂头和升降式辊道开合机构位于四个模具正上方，便于四工位工作台转动进行覆砂造型所需的工位。

本发明所述射砂头通过固定在上梁的第一升降油缸实现运动，所述辊道支撑座通过固定在上梁的第二升降油缸实现运动；第一升降油缸实现射砂头的上下平行运动，第二升降油缸实现辊道开合机构的上下平行运动。

本发明还提供了一种提高覆砂造型效率的方法，采用之前所述的提高覆砂造型效率的设备，其特征在于：第一升降油缸向上运动，带动射砂头升至高位后，第一伸缩式油缸伸出，将第一辊道架闭合，此时第一辊道架与第一生产线辊道架在同一水平线上，位于生产线上等待覆砂造型的铁型被推进射砂头正下方的第一辊道架上，第一升降油缸开始向下运动，铁型分型面与模具型板接触并被托住，铁型停止运动，而射砂头继续下降，直到射砂板的下底面与铁型上表面接触，并压牢铁型，第一升降油缸停止下降运动，将常开电磁阀闭合，常闭电磁阀开启，射砂储气包为射砂头充气加压，通过射砂板将射砂头内覆膜砂吹入模具与铁型的缝隙内，同时，第一伸缩油缸缩回，此时将第一辊道架开启，数秒后，常开电磁阀开启，常闭电磁阀闭合，为射砂头减压排气，等到射砂头内的气压等于外界气压后，第一升降油缸上升，带动射砂头升至高位，第一伸缩式油缸伸出，将第一辊道架闭合，等待下一个铁型进入；四工位工作台顺时针转动90°，将已经覆砂的铁型带动至二号工位进行固化，同时将没有铁型遮挡的另一模具由四号工位移动至一号工位，完成下一个铁型的合模、射砂动作，四工位工作台继续转动90°，将已完成覆膜砂固化的铁型带动至三号工位，第二伸缩式油缸缩回，将第二辊道架开启，第二升降油缸向下运动至低位，第二伸缩式油缸伸出，将第二辊道架闭合，第二升降油缸向上运动，辊轮托住铁型跑边，将铁型与模具分离，第二升降油缸带动铁型升至高位，此时第二辊道架与第二生产线辊道架在同一水平线上，铁型被推进生产线内，三号工位开箱动作完成；四工位工作台继续转动90°，将已固化完成的另一铁型带动至三号工位，开始开箱动作，同时开箱后的模具已由三号工位移动至四号清理工位，由人工完成对模具的清理，清理模具完毕，四工位工作台再继续转动90°，模具由四号工位转动至一号工位，重复上述覆砂造型过程。

本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：

1.结构设计合理，覆砂造型时，采用四工位工作台旋转造型，四个工位进行动作，铁型造型时间缩短，提高了覆砂造型的效率。

2.在四工位结构中，单独腾出了模具清理工位，提高模具清理所占用的空间，便于人工操作，而且该工位也可作为换模工位，由于空间较大，换模方便。

3.铁型从覆砂造型设备的一侧进入，另一侧推出，整个过程物流顺畅，有利于铁型覆砂生产线的布置。

附图说明

图1为本发明装置的主视结构示意图。

图2为本发明A-A的结构示意图。

图3为本发明B-B的结构示意图。

图4为本发明中四位工作台的俯视结构示意图。

图5为本发明合模射砂过程的结构示意图。

图6为本发明开模过程的结构示意图。

图中：一号工位Ⅰ，二号工位Ⅱ，三号工位Ⅲ，四号工位Ⅳ，支撑框架1，加砂射砂装置2，升降式射砂头3，升降式辊道开合机构4，四工位工作台5，旋转机构6，第一升降油缸7，第二升降油缸8，蜗杆9，上梁11，立柱12，底座13，加砂斗21，自动加砂机构22，射砂储气包23，第一辊道架31，第一伸缩式油缸32，射砂头33，第二辊道架41，第二伸缩式油缸42，辊道支撑座43，模具51，电加热管52，集电环53，电刷54，回转支承61，伺服电机62，第一导向杆71，第二导向杆81，第一生产线辊道架311，铁型312，常闭电磁阀313，常开电磁阀314，第二生产线辊道架411，回转支承内圈611，回转支承外圈612。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

参见图1～图6，本实施例包括支撑框架1，加砂射砂装置2，升降式射砂头3，升降式辊道开合机构4，四工位工作台5和旋转机构6。

支撑框架1包括上梁11、立柱12和底座13，立柱12连接在上梁11和底座13之间，三者固定成一个整体，上梁11一侧连接有升降式射砂头3，另一侧连接有升降式辊道开合机构4，底座13上安装有旋转机构6，旋转机构6上固定有四工位工作台5。

加砂射砂装置2包括加砂斗21、自动加砂机构22和射砂储气包23，加砂斗21和射砂储气包23固定在上梁11上，加砂斗21通过自动加砂机构22为射砂头33加砂，射砂储气包23通过常闭电磁阀313与升降式射砂头3相连通，升降式射砂头3与常开电磁阀314相连通。

升降式射砂头3包括装有辊轮的第一辊道架31、第一伸缩式油缸32和射砂头33，升降式射砂头3固定安装在上梁11上，射砂头33由固定在上梁11的第一升降油缸7带动，用第一导向杆71做平衡支撑，实现射砂头33的上下平行运动，射砂头33与第一辊道架31和第一伸缩式油缸32连接，第一辊道架31和第一伸缩式油缸32通过铰链方式连接在射砂头33上，通过第一升降油缸7伸出和缩回的动作来控制第一辊道架31的闭合和张开。

升降式辊道开合机构4包括装有滚轮的第二辊道架41、第二伸缩式油缸42和辊道支撑座43，升降式辊道开合机构4安装在上梁11上，第二辊道架41和第二伸缩式油缸42通过铰链方式连接在辊道支撑座43上，通过第二升降油缸8伸出和缩回的动作来控制第二辊道架41的闭合和张开，辊道支撑座43由固定在上梁11上的第二升降油缸8带动，用第二导向杆81做平衡支撑，实现辊道开合机构的上下平行运动，所述的升降式辊道开合机构4与所述的升降式射砂头3关于底座13的平面中心线对称布置。

四工位工作台5固定在旋转机构6上，四工位工作台5安装有四个模具51，形成一号工位Ⅰ、二号工位Ⅱ、三号工位Ⅲ和四号工位Ⅳ，四个模具51的中心回转半径等于升降式射砂头3中心线或升降式辊道开合机构4中心线至四工位工作台5回转中心线的水平距离。

本实施例还包括电加热管52、集电环53和电刷54，四个模具51均配有电控箱和电加热管52，电加热管52与模具51连接，集电环53固定在底座13上，电刷54与旋转机构6连接，电控箱通过集电环53和电刷54为其供电，使模具51加热至适当温度，进行覆砂造型。

旋转机构6包括回转支承61和伺服电机62，回转支承61安装在底座13中心上，伺服电机62固定底座13上，伺服电机62带动蜗杆9与回转支承外圈612啮合，驱动回转支承外圈612旋转，四工位工作台5固定在回转支承外圈612上，从而带动四工位工作台5旋转，回转支承内圈611主要起固定的作用，四工位工作台5每转动90°会进入暂停，暂停的时间由铸造工艺参数决定，暂停是为了将模具51停靠在升降式射砂头3或升降式辊道开合机构4的正下方。

本实施例采用四工位工作台5，若覆砂造型合模耗时T1，射砂耗时T2，固化耗时T3，开模耗时T4，模具51清理耗时T5，完成一个覆砂造型时间即为：T1+T2+T3+T4+T5=T，即在T时间里会有一个铁型312造型完成；在保证T不变的前提下，采用四工位旋转造型方式，每工位时间变为T/4，此旋转时间忽略，即每T/4的时间里，就会有一个铁型312造型完成，这从本质上提高了覆砂造型的效率，若要进一步缩短成型周期，可继续增加旋转工位数量，但生产线运转速度取决于最低效工位运转速度，依照现有铁型312覆砂生产线的技术水平，四工位为最佳选型。

在不影响造型质量的前提下，将在同一工位上进行的合模、射砂、固化、开模、模具51清理五个工序分解至若干个工位进行，在保证固化时间一致的同时，有效地降低了铁型312在同一工位的停滞时间，提高了覆砂造型线的运转效率。

本实施例一号工位Ⅰ为合模、射砂工位，二号工位Ⅱ为固化工位，三号工位Ⅲ为开模工位，四号工位Ⅳ为模具51清理工位。

参见图4-图6，本发明所述的覆砂造型的方法为：第一升降油缸7向上运动，带动射砂头33升至高位后，第一伸缩式油缸32伸出，将第一辊道架31闭合，此时第一辊道架31与第一生产线辊道架311在同一水平线上，位于生产线上等待覆砂造型的铁型312被推进射砂头33正下方的第一辊道架31上，第一升降油缸7开始向下运动，铁型312分型面与模具51型板接触并被托住，铁型312停止运动，而射砂头33继续下降，直到射砂板的下底面与铁型312上表面接触，并压牢铁型312，第一升降油缸7停止下降运动，将常开电磁阀314闭合，常闭电磁阀313开启，射砂储气包23为射砂头33充气加压，通过射砂板将射砂头33内覆膜砂吹入模具51与铁型312的缝隙内，同时，第一伸缩油缸5缩回，此时将第一辊道架31开启，数秒后，常开电磁阀314开启，常闭电磁阀313闭合，为射砂头33减压排气，等到射砂头33内的气压等于外界气压后，第一升降油缸7上升，带动射砂头33升至高位，第一伸缩式油缸32伸出，将第一辊道架31闭合，等待下一个铁型312进入；四工位工作台5顺时针转动90°，将已经覆砂的铁型312带动至二号工位Ⅱ进行固化，同时将没有铁型312遮挡的另一模具51由四号工位Ⅳ移动至一号工位Ⅰ，完成下一个铁型312的合模、射砂动作，四工位工作台5继续转动90°，将已完成覆膜砂固化的铁型312带动至三号工位Ⅲ，第二伸缩式油缸42缩回，将第二辊道架41开启，第二升降油缸8向下运动至低位，第二伸缩式油缸42伸出，将第二辊道架41闭合，第二升降油缸8向上运动，辊轮托住铁型312跑边，将铁型312与模具51分离，第二升降油缸8带动铁型312升至高位，此时第二辊道架41与第二生产线辊道架411在同一水平线上，铁型312被推进生产线内，三号工位Ⅲ开箱动作完成；四工位工作台5继续转动90°，将已固化完成的另一铁型312带动至三号工位Ⅲ，开始开箱动作，同时开箱后的模具51已由三号工位Ⅲ移动至四号清理工位，由人工完成对模具51的清理，清理模具51完毕，四工位工作台5再继续转动90°，模具51由四号工位Ⅳ转动至一号工位Ⅰ，重复上述覆砂造型过程。

以上仅仅是本说明书中所描述的一个具体实施例，可以在此发明中增加装置，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及材料所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。

Claims (8)

1.一种提高覆砂造型效率的设备，包括由上梁、底座、上梁和底座之间的立柱组成的支撑框架、加砂射砂装置和设置在底座上的旋转机构，其特征在于：还包括四工位工作台、升降式射砂头和升降式辊道开合机构，所述的四工位工作台固定在旋转机构上，所述上梁一侧连接有升降式射砂头，另一侧连接有升降式辊道开合机构，升降式射砂头与升降式辊道开合机构左右设置，四工位工作台位于升降式射砂头和升降式辊道开合机构下方；所述的升降式射砂头上设置有第一辊道架、第一伸缩式油缸和射砂头，该第一辊道架和第一伸缩式油缸通过铰链方式与射砂头连接，升降式辊道开合机构包括第二辊道架、第二伸缩式油缸和辊道支撑座，该第二辊道架和第二伸缩式油缸通过铰链方式连接在所述的辊道支撑座上，四工位工作台上设有对称分布的四个模具；所述的加砂射砂装置设有加砂斗、与加砂斗连接的自动加砂机构和射砂储气包，加砂斗和射砂储气包均固定在上梁上，加砂斗通过自动加砂机构与升降式射砂头连接。

2.根据权利要求1所述的提高覆砂造型效率的设备，其特征在于：所述的旋转机构设有回转支承和伺服电机，该回转支承和伺服电机均设置在底座上。

3.根据权利要求1所述的提高覆砂造型效率的设备，其特征在于：还包括电加热管、集电环和电刷，所述的电加热管与模具连接，集电环固定在底座上，电刷与旋转机构连接。

4.根据权利要求1所述的提高覆砂造型效率的设备，其特征在于：所述的升降式辊道开合机构与所述的升降式射砂头关于底座的中心线对称设置。

5.根据权利要求1所述的提高覆砂造型效率的设备，其特征在于：所述的射砂储气包通过常闭电磁阀与升降式射砂头相连接，该升降式射砂头还连接常开电磁阀。

6.根据权利要求1所述的提高覆砂造型效率的设备，其特征在于：所述的四个模具的中心回转半径与升降式射砂头中心线或升降式辊道开合机构中心线至四工位工作台回转中心线的水平距离相等。

7.根据权利要求1所述的提高覆砂造型效率的设备，其特征在于：所述的射砂头通过固定在上梁的第一升降油缸实现运动，所述辊道支撑座通过固定在上梁的第二升降油缸实现运动。

8.一种提高覆砂造型效率的方法，采用权利要求1所述的提高覆砂造型效率的设备，其特征在于：第一升降油缸向上运动，带动射砂头升至高位后，第一伸缩式油缸伸出，将第一辊道架闭合，此时第一辊道架与第一生产线辊道架在同一水平线上，位于生产线上等待覆砂造型的铁型被推进射砂头正下方的第一辊道架上，第一升降油缸开始向下运动，铁型分型面与模具型板接触并被托住，铁型停止运动，而射砂头继续下降，直到射砂板的下底面与铁型上表面接触，并压牢铁型，第一升降油缸停止下降运动，将常开电磁阀闭合，常闭电磁阀开启，射砂储气包为射砂头充气加压，通过射砂板将射砂头内覆膜砂吹入模具与铁型的缝隙内，同时，第一伸缩油缸缩回，此时将第一辊道架开启，数秒后，常开电磁阀开启，常闭电磁阀闭合，为射砂头减压排气，等到射砂头内的气压等于外界气压后，第一升降油缸上升，带动射砂头升至高位，第一伸缩式油缸伸出，将第一辊道架闭合，等待下一个铁型进入；四工位工作台顺时针转动90°，将已经覆砂的铁型带动至二号工位进行固化，同时将没有铁型遮挡的另一模具由四号工位移动至一号工位，完成下一个铁型的合模、射砂动作，四工位工作台继续转动90°，将已完成覆膜砂固化的铁型带动至三号工位，第二伸缩式油缸缩回，将第二辊道架开启，第二升降油缸向下运动至低位，第二伸缩式油缸伸出，将第二辊道架闭合，第二升降油缸向上运动，辊轮托住铁型跑边，将铁型与模具分离，第二升降油缸带动铁型升至高位，此时第二辊道架与第二生产线辊道架在同一水平线上，铁型被推进生产线内，三号工位开箱动作完成；四工位工作台继续转动90°，将已固化完成的另一铁型带动至三号工位，开始开箱动作，同时开箱后的模具已由三号工位移动至四号清理工位，由人工完成对模具的清理，清理模具完毕，四工位工作台再继续转动90°，模具由四号工位转动至一号工位，重复上述覆砂造型过程。