CN103358193A - 零件泡沫原型靠磨制型生产方法及专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了零件泡沫原型靠磨制型生产方法及专用设备，其特征在于：由制备复合砂轮磨体、零件泡沫原型、将复合砂轮磨体和圆柱状泡沫柱体分别安装在电机轴上和磨制步骤完成；所用设备包括包括转动轴均向底座板中部相向伸出的调速电机和高速电机，调速电机转动轴套设圆柱状泡沫柱体，高速电机转动轴套设有复合砂轮磨体；复合砂轮磨体的外表面与所要制取的零件泡沫原型的外表面形状一致、方向相反；复合砂轮磨体通过调节丝杠逐步靠近圆柱状泡沫柱体而实现靠磨。本发明，不仅成型快、质量高、环保，而且尺寸精度高、适合风帽及台阶轴多种形状、表面光滑、生产效率高；所使用的设备结构简单、使用方便、能大幅度的提高生产效率、降低生产成本。

Description

零件泡沫原型靠磨制型生产方法及专用设备

 

技术领域

本发明涉及一种零件泡沫原型制型生产方法的改进以及相应的设备，属于零件铸造领域，具体地说是一种零件泡沫原型靠磨制型生产方法及专用设备。主要用于风帽、台阶轴类零件的铸造生产。

背景技术

零件泡沫原型是一种消失模，具有遇高温金属液即可燃烧、气化的特点，所以广泛用于零件的铸造技术中。其工艺是：先用泡沫材料制成所要铸造的零件泡沫原型，再用零件泡沫原型当模样，浸涂涂料烘干后，埋箱造型，然后将高温金属液在负压下浇注，零件泡沫原型燃烧、气化、消失，金属液占据了零件泡沫原型的空间，冷却后即得到了所要铸造的零件。显然，这种方法成型快、质量高、环保。目前，零件泡沫原型的制型方法主要有三种：一种是切削成型，采用锯条、锉刀、车刀、铣刀加工，这种方法的不足在于：由于泡沫材料熔点低，质软疏松，加工时易粘刀龟裂，切削面粗造，泡沫屑飞扬，污染环境；二是电加热丝切割成型，这种方法的不足在于：对于表面异形者则很难加工，而且步骤繁琐、生产效率低；三是用专用模具发泡注射成型，这种方法的不足在于：模具费用高，工艺过程复杂。通过检索可知，目前尚未见通过靠磨法生产风帽及台阶轴零件泡沫原型的报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅成型快、质量高、环保，而且尺寸精度高、适合风帽及台阶轴等多种形状、表面光滑、生产效率高的零件泡沫原型靠磨制型生产方法。

本发明的另一目的在于提供一种结构简单、使用方便、能大幅度的提高生产效率、降低生产成本、适用于风帽及台阶轴类零件泡沫原型靠磨制型专用设备。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该零件泡沫原型靠磨制型生产方法，是制取与铸造风帽及台阶轴形状完全一致的零件泡沫原型，其特征在于：它由以下步骤完成：

一、制备复合砂轮磨体：制备的复合砂轮磨体的外表面与所要制取的零件泡沫原型外表面形状一致、方向相反，即零件泡沫原型表面任一点的凸面对应复合砂轮磨体相对一点的凹面，且零件泡沫原型表面任一点相对于轴线的凸出长度与复合砂轮磨体相对一点的凹面凹进长度相等；相反的，零件泡沫原型表面任一点相对于轴线的凹进长度与复合砂轮磨体相对一点的凸面凸出长度相等；

二、制备零件泡沫原型：采用泡沫材料切削成圆柱状泡沫柱体，圆柱状泡沫柱体的外径比所要制取的零件泡沫原型最大直径处大2-5mm，以保证零件泡沫原型直径的需要；沿圆柱状泡沫柱体的轴线钻出轴孔；

三、将复合砂轮磨体和圆柱状泡沫柱体平行安装在不同转速的电机上：将复合砂轮磨体的轴孔套装在高速电机的转动轴上，将圆柱状泡沫柱体的轴孔套装在调速电机的转动轴上，并且使复合砂轮磨体和圆柱状泡沫柱体的轴线相互平行，转动方向相反，使泡沫粉向一个方向飞出，便于回收，以防飞扬，圆柱状泡沫柱体连接的调速电机为齿轮减速机，型号为3GN-20K，其转速控制为1000-1400r/min，复合砂轮磨体的转速控制在2800r/min，复合砂轮磨体和圆柱状泡沫柱体之间的间隙距离为20-50mm；

四、磨制零件泡沫原型：先启动调速电机，使圆柱状泡沫柱体的转速控制在1000-1400 r/min；再启动高速电机，使复合砂轮磨体高速转动；然后通过丝杠调节，使高速电机向着泡沫柱体的方向平移，带动复合砂轮磨体平行的靠近圆柱状泡沫柱体，复合砂轮磨体的表面对圆柱状泡沫柱体的表面进行打磨，当将圆柱状泡沫柱体的一端直径打磨到限定部位要求时，圆柱状泡沫柱体上的任一点的直径均达到了要求，即制成了符合要求的零件泡沫原型。

然后再用磨制的零件泡沫原型当模样填砂造型，浸涂涂料烘干后，埋箱造型，将高温金属液在负压下浇注，零件泡沫原型燃烧、气化、消失，金属液占据了零件泡沫原型的空间，冷却后即得到了所要铸造的零件。

一种实现上述目的的零件泡沫原型靠磨制型专用设备，包括底座板、调速电机和高速电机，在底座板上板面的一端固定调速电机，在底座板上板面的另一端固定高速电机，调速电机和高速电机的转动轴均向底座板的中部相向伸出，这样，在不改变电机的常规转动方向的情况下，使调速电机和高速电机的转动方向相反，且调速电机和高速电机的转动轴相互平行，其特征在于：所述的调速电机的转动轴上套设有圆柱状泡沫柱体；所述的高速电机的转动轴上套设有复合砂轮磨体；复合砂轮磨体的轴线与圆柱状泡沫柱体的轴线平行；复合砂轮磨体的外表面与所要制取的零件泡沫原型的外表面形状一致、方向相反；所述的高速电机的底座卡在滑轨内，滑轨垂直于高速电机的转动轴，在滑轨的外端设有调节丝杠，调节丝杠通过转动节与高速电机的底座端部连接，通过调节丝杠的转动，使高速电机沿滑轨平移，从而调节复合砂轮磨体向着圆柱状泡沫柱体靠近及对圆柱状泡沫柱体的磨损速度。

本发明还通过如下措施实施：所述的复合砂轮磨体由不同直径、不同厚度的砂轮片叠合固定而成，并使其外表面与所要制取的零件泡沫原型的外表面形状一致、方向相反，即零件泡沫原型表面任一点的凸面对应复合砂轮磨体相对一点的凹面，且零件泡沫原型表面任一点相对于轴线的凸出长度与复合砂轮磨体相对一点的凹面凹进长度相等；相反的，零件泡沫原型表面任一点相对于轴线的凹进长度与复合砂轮磨体5相对一点的凸面凸出长度相等。

所述的圆柱状泡沫柱体的外直径比所要制取的零件泡沫原型最大直径处大2-5mm，以保证零件泡沫原型的直径需要；沿圆柱状泡沫柱体的轴线钻出轴孔，轴孔的直径与所要铸造的零件中心孔的直径一致，同时与调速电机的转动轴相适配。

所述的调速电机的转速为1000-1400 r/min；高速电机的转速为2800r/min。

所述的复合砂轮磨体是风帽形复合砂轮磨体和台阶轴形复合砂轮磨体中的一种。

本发明的的有益效果在于：与目前零件泡沫原型的制型方法与设备相比，不仅成型快、质量高、环保，而且尺寸精度高、适合风帽及台阶轴多种形状、表面光滑、生产效率高；所使用的设备结构简单、使用方便、能大幅度的提高生产效率、降低生产成本。

附图说明

图1给出了一个风帽泡沫原型靠磨制型专用设备结构俯视示意图。

图2为图1中所要浇注风帽的风帽泡沫原型结构轴向剖视示意图。

图3给出了一个台阶轴泡沫原型靠磨制型专用设备结构俯视示意图。

图4为图3中所要浇注台阶轴的台阶轴泡沫原型结构轴向剖视示意图。

图中：1、底座板；2、调速电机；3、高速电机；4、圆柱状泡沫柱体；5、复合砂轮磨体；6、滑轨；7、调节丝杠；8、转动节；9、蘑菇状罩体；10、外壁为锥形斜面的风管；11、排风孔；12、风帽形复合砂轮磨体；13、实心泡沫轴；14、第一泡沫齿轮；15、第二泡沫齿轮；16、第三泡沫齿轮；17、台阶轴形复合砂轮磨体。

具体实施方式

实施例1

制取风帽泡沫原型，用于风帽的铸造，其外形与风帽形状完全一致，如图2所示，包括：蘑菇状罩体9和外壁为锥形斜面的风管10，蘑菇状罩体9的罩口和外壁为锥形斜面的风管10的上口连接为一整体，蘑菇状罩体9的腰部设有均匀分布的排风孔11；所述的外壁为锥形斜面的风管10的内直径为34mm，与调速电机2的转动轴直径一致；外壁为锥形斜面的风管10的高度为240mm；排风孔11设有8个，排风孔11的内直径为7mm。

按以下步骤生产如图2所示的风帽泡沫原型：

一、制备磨制风帽泡沫原型的风帽形复合砂轮磨体12：风帽形复合砂轮磨体12的外表面与图2所示的所要浇注风帽的风帽泡沫原型结构的外表面形状一致、方向相反，即所要浇注风帽的风帽泡沫原型结构的外壁为锥形斜面的风管10对应风帽形复合砂轮磨体12倒锥台段砂轮磨体L1，且锥度和长度均一致、方向相反；所要浇注风帽的风帽泡沫原型结构的蘑菇状罩体9的腰部对应风帽形复合砂轮磨体12的直管段砂轮磨体L2，且直管段砂轮磨体L2的长度与所要浇注风帽的风帽泡沫原型结构的蘑菇状罩体9的腰部长度一致；所要浇注风帽的风帽泡沫原型结构的蘑菇状罩体9头部的弧度部对应风帽形复合砂轮磨体12的弧度段砂轮磨体L3，且半个蘑菇状罩体9的外弧面弧度与风帽形复合砂轮磨体12的弧度段砂轮磨体L3内凹弧度一致；同时，在风帽形复合砂轮磨体12的外端还设有风帽泡沫原型端面磨平并限定磨深的砂轮片L4；在风帽形复合砂轮磨体12的内端还设有风帽泡沫原型的蘑菇状罩体9顶端磨截砂轮片L5。

二、制备如图2所示的风帽泡沫原型：采用泡沫材料切削成圆柱状泡沫柱体4，圆柱状泡沫柱体4的外径比所要制取的风帽泡沫原型的蘑菇状罩体9的腰部外直径大2-5mm，以保证风帽泡沫原型直径的需要；沿圆柱状泡沫柱体4的轴线钻出中心孔，中心孔的内直径与所述的外壁为锥形斜面的风管10的内直径一致，为34mm，同时与调速电机2的转动轴直径一致，这样，可直接固定套在调速电机2的转动轴上，这样，圆柱状泡沫柱体4在随着调速电机2的转动轴转动时不会打偏，以保证磨制圆度。   

三、将风帽形复合砂轮磨体12和圆柱状泡沫柱体4平行安装在不同转速的电机轴上：即将风帽形复合砂轮磨体12的轴孔套装在高速电机3的转动轴上，并固定；将圆柱状泡沫柱体4的中心孔套装在调速电机2的转动轴上，并固定；且使风帽形复合砂轮磨体12和圆柱状泡沫柱体4的轴线相互平行，转动方向相反，使泡沫粉向一个方向飞出，圆柱状泡沫柱体4的转速由3GN-20K齿轮减速机控制为1200 r/min，风帽形复合砂轮磨体12的转速控制在2800r/min，风帽形复合砂轮磨体12和圆柱状泡沫柱体4之间的间隙距离为20-50mm。

四、磨制风帽泡沫原型：先启动调速电机2，使圆柱状泡沫柱体4低速转动；再启动高速电机3，使风帽形复合砂轮磨体12高速转动；然后通过调节丝杠7调节，使高速电机3向着圆柱状泡沫柱体4的方向平移，带动风帽形复合砂轮磨体12平行的靠近圆柱状泡沫柱体4，风帽形复合砂轮磨体12的表面对圆柱状泡沫柱体4的表面进行打磨，当圆柱状泡沫柱体4的一端直径打磨到触及调速电机2的转动轴外壁时，圆柱状泡沫柱体4上的任一点的直径均达到了要求，即磨制成了符合要求的风帽泡沫原型。

五、然后，再在风帽泡沫原型的蘑菇状罩体9的腰部等距离的打上排风孔11，即制成了风帽泡沫原型。

所述的风帽形复合砂轮磨体12由不同直径、不同厚度的砂轮片叠合固定而成，并使其外表面与所要制取的风帽泡沫原型的外表面形状一致、方向相反，即风帽泡沫原型表面任一点的凸面对应风帽形复合砂轮磨体12相对一点的凹面，且风帽泡沫原型表面任一点相对于轴线的凸出长度与风帽形复合砂轮磨体12相对一点的凹面凹进长度相等；相反的，风帽泡沫原型表面任一点相对于轴线的凹进长度与风帽形复合砂轮磨体12相对一点的凸面凸出长度相等；所述的砂轮片的厚度，在风帽泡沫原型表面弧度大的位置采用薄砂轮片，以保证风帽泡沫原型表面弧度平滑；相反，在风帽泡沫原型表面弧度小的位置采用厚砂轮片，也能保证风帽泡沫原型表面弧度平滑。

然后，再在风帽泡沫原型的蘑菇状罩体9的腰部等距离的打上排风孔11，即制成了风帽泡沫原型。

最后再用制成的风帽泡沫原型当模样，浸涂涂料烘干后，埋箱造型，将高温金属液在负压下浇注，风帽泡沫原型燃烧、气化、消失，金属液仅占据了风帽泡沫原型的空间，冷却后即得到了所要铸造的带有排风孔的风帽。

一种风帽泡沫原型靠磨制型专用设备，包括底座板1、调速电机2和高速电机3，在底座板1上板面的一端固定调速电机2，在底座板1上板面的另一端固定高速电机3，调速电机2和高速电机3的转动轴均向底座1的中部相向伸出，且调速电机2和高速电机3的转动轴相互平行，其特征在于：所述的调速电机2的转动轴上套设有圆柱状泡沫柱体4；所述的高速电机3的转动轴上套设有风帽形复合砂轮磨体12；风帽形复合砂轮磨体12的外表面与图2所示的风帽泡沫原型的外表面形状一致、方向相反；风帽形复合砂轮磨体12的轴线与圆柱状泡沫柱体4的轴线平行；所述的高速电机3的底座卡在滑轨6内，滑轨6垂直于高速电机3的转动轴，在滑轨6的一端设有调节丝杠7，调节丝杠7通过转动节8与高速电机3的底座端部连接，通过调节丝杠7的转动，可以使高速电机3沿滑轨6平移，从而调节风帽形复合砂轮磨体12向着圆柱状泡沫柱体4靠近及对圆柱状泡沫柱体4的磨损速度。

本发明的专用设备还通过如下措施实施：所述的风帽形复合砂轮磨体12与外壁为锥形斜面的风管10对应的一段为从外向内、直径依次减小的砂轮片叠合固定而成的倒锥台段砂轮磨体L1，且锥度和长度均一致；所述的风帽形复合砂轮磨体12与风帽泡沫原型的蘑菇状罩体9的腰部对应的一段为直管段砂轮磨体L2，且直管段砂轮磨体L2的长度与风帽泡沫原型的蘑菇状罩体9的腰部长度一致；所述的风帽形复合砂轮磨体12与风帽泡沫原型的蘑菇状罩体9头部的弧度部对应的一段为弧度段砂轮磨体L3，且风帽形复合砂轮磨体12的弧度段砂轮磨体L3内凹弧度与半个蘑菇状罩体9的外弧面弧度一致；同时，在风帽形复合砂轮磨体12的外端还设有风帽泡沫原型端面磨平并限定磨深的砂轮片L4；在风帽形复合砂轮磨体12的内端还设有风帽泡沫原型的蘑菇状罩体9顶端磨截砂轮片L5。

所述的圆柱状泡沫柱体4的转速，用3GN-20K齿轮减速机控制，其转速为1000-1400 r/min；风帽形复合砂轮磨体12的转速控制在2800r/min，风帽形复合砂轮磨体12和圆柱状泡沫柱体4之间的间隙距离为20-50mm。

实施例2

制取台阶轴泡沫原型，用于台阶轴的铸造，其外形与台阶轴形状完全一致，如图4所示，台阶轴泡沫原型包括：实心泡沫轴13和第一泡沫齿轮14、第二泡沫齿轮15、第三泡沫齿轮16，第一泡沫齿轮14、第二泡沫齿轮15、第三泡沫齿轮16的直径根据要求依次减小。

其生产步骤同实施例1。

一种台阶轴泡沫原型靠磨制型专用设备，包括底座板1、调速电机2和高速电机3，在底座板1上板面的一端固定调速电机2，在底座板1上板面的另一端固定高速电机3，调速电机2和高速电机3的转动轴均向底座板1的中部相向伸出，且调速电机2和高速电机3的转动轴相互平行，其特征在于：所述的调速电机2的转动轴上套设有圆柱状泡沫柱体4；所述的高速电机3的转动轴上套设有台阶轴形复合砂轮磨体17；台阶轴形复合砂轮磨体17的外表面与图4所示的台阶轴泡沫原型的外表面形状一致、方向相反；台阶轴形复合砂轮磨体17的轴线与圆柱状泡沫柱体4的轴线平行；所述的高速电机3的底座卡在滑轨6内，滑轨6垂直与高速电机3的转动轴，在滑轨6的一端设有调节丝杠7，调节丝杠7通过转动节8与高速电机3的底座端部连接，通过调节丝杠7的转动，可以使高速电机3沿滑轨6平移，从而调节台阶轴形复合砂轮磨体17向着圆柱状泡沫柱体4靠近及对圆柱状泡沫柱体4的磨损速度。所述的台阶轴形复合砂轮磨体17上的S2段圆形砂轮和S6段圆形砂轮对应台阶轴泡沫原型的实心泡沫轴13；所述的台阶轴形复合砂轮磨体17两端的S1段圆形砂轮和S7段圆形砂轮对应台阶轴泡沫原型的端壁，其厚度与台阶轴泡沫原型的两端实心泡沫轴的长度一致，当磨到S1段圆形砂轮和S7段圆形砂轮触及调速电机2的转动轴时，即将台阶轴泡沫原型的两端磨平，同时将两端截断，并停机。所述的台阶轴形复合砂轮磨体17的S3段圆形砂轮、S4段圆形砂轮和S5段圆形砂轮依次与台阶轴泡沫原型的第一泡沫齿轮14、第二泡沫齿轮15、第三泡沫齿轮16相对应，其厚度对应一致，直径大小相反。

所述的圆柱状泡沫柱体4的转速采用3GN-20K齿轮减速机控制为1000r/min，台阶轴形复合砂轮磨体17的转速控制在2800r/min，台阶轴形复合砂轮磨体17和圆柱状泡沫柱体4之间的间隙距离为20-50mm。

当将磨制台阶轴泡沫原型卸下后，将中心孔用泡沫轴填满，使其为实心。

然后再用制成的台阶轴泡沫原型当模样，浸涂涂料烘干后，埋箱造型，将高温金属液在负压下浇注，台阶轴泡沫原型燃烧、气化、消失，金属液仅占据了台阶轴泡沫原型的空间，冷却后即得到了所要铸造的台阶轴。

Claims (5)

1.零件泡沫原型靠磨制型生产方法，其特征在于：它由以下步骤完成：

一、制备复合砂轮磨体：制备的复合砂轮磨体的外表面与所要制取的零件泡沫原型外表面形状一致、方向相反，即零件泡沫原型表面任一点的凸面对应复合砂轮磨体相对一点的凹面，且零件泡沫原型表面任一点相对于轴线的凸出长度与复合砂轮磨体相对一点的凹面凹进长度相等；相反的，零件泡沫原型表面任一点相对于轴线的凹进长度与复合砂轮磨体相对一点的凸面凸出长度相等；

二、制备零件泡沫原型：采用泡沫材料切削成圆柱状泡沫柱体，圆柱状泡沫柱体的外径比所要制取的零件泡沫原型最大直径处大2-5mm；沿圆柱状泡沫柱体的轴线钻出轴孔；

三、将复合砂轮磨体和圆柱状泡沫柱体平行安装在不同转速的电机上：将复合砂轮磨体的轴孔套装在高速电机的转动轴上，将圆柱状泡沫柱体的轴孔套装在调速电机的转动轴上，并且使复合砂轮磨体和圆柱状泡沫柱体的轴线相互平行，转动方向相反，圆柱状泡沫柱体的转速控制在1000-1400r/min，复合砂轮磨体的转速控制在2800r/min，复合砂轮磨体和圆柱状泡沫柱体之间的间隙距离为20-50mm；

四、磨制零件泡沫原型：先启动调速电机，使圆柱状泡沫柱体低速转动；再启动高速电机，使复合砂轮磨体高速转动；然后通过丝杠调节，使高速电机向着泡沫柱体的方向平移，带动复合砂轮磨体平行的靠近圆柱状泡沫柱体，复合砂轮磨体的表面对圆柱状泡沫柱体的表面进行打磨，当将圆柱状泡沫柱体的一端直径打磨到限定部位要求时，圆柱状泡沫柱体上的任一点的直径均达到了要求，即制成了符合要求的零件泡沫原型。

2.一种实现如权利要求1所述的的零件泡沫原型靠磨制型专用设备，包括底座板（1）、调速电机（2）和高速电机（3），在底座板（1）上板面的一端固定调速电机（2），在底座板（1）上板面的另一端固定高速电机（3），调速电机（2）和高速电机（3）的转动轴均向底座板（1）的中部相向伸出，且调速电机（2）和高速电机（3）的转动轴相互平行，其特征在于：所述的调速电机（2）的转动轴上套设有圆柱状泡沫柱体（4）；所述的高速电机（3）的转动轴上套设有复合砂轮磨体（5）；复合砂轮磨体（5）的轴线与圆柱状泡沫柱体（4）的轴线平行；复合砂轮磨体（5）的外表面与所要制取的零件泡沫原型的外表面形状一致、方向相反；所述的高速电机（3）的底座卡在滑轨（6）内，滑轨（6）垂直于高速电机（3）的转动轴，在滑轨（6）的外端设有调节丝杠（7），调节丝杠（7）通过转动节（8）与高速电机（3）的底座端部连接。

3.根据权利要求2所述的零件泡沫原型靠磨制型专用设备，     其特征在于：所述的复合砂轮磨体（5）由不同直径、不同厚度的砂轮片叠合固定而成，并使其外表面与所要制取的零件泡沫原型的外表面形状一致、方向相反，即零件泡沫原型表面任一点的凸面对应复合砂轮磨体（5）相对一点的凹面，且零件泡沫原型表面任一点相对于轴线的凸出长度与复合砂轮磨体（5）相对一点的凹面凹进长度相等；相反的，零件泡沫原型表面任一点相对于轴线的凹进长度与复合砂轮磨体（5）相对一点的凸面凸出长度相等。

4.根据权利要求2所述的零件泡沫原型靠磨制型专用设备，其特征在于：所述的圆柱状泡沫柱体（4）的外直径比所要制取的零件泡沫原型最大直径处大2-5mm；沿圆柱状泡沫柱体（4）的轴线钻出轴孔，轴孔的直径与所要铸造的零件中心孔的直径一致，同时与调速电机（2）的转动轴相适配。

5.根据权利要求2或3所述的零件泡沫原型靠磨制型专用设备，其特征在于：所述的复合砂轮磨体（5）是风帽形复合砂轮磨体（12）和台阶轴形复合砂轮磨体（17）中的一种。

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