CN104368750B - 一种制作u型螺旋增压扩散器蜡件的模具及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具，属于精密铸造技术领域。它包括模座、水溶芯、第一活块、主芯、下模块、中芯和曲面模座，所述曲面模座设置在模座的中部，模座的边侧由下至上依次放置有侧模板、上模板和上盖，模座、侧模板、上模板和上盖围成能容纳水溶芯、第一活块、下模块、主芯和中芯的空腔，模座、曲面模座、水溶芯、第一活块、主芯、下模块和中芯均同轴心布置。使用该模具制备蜡件的方法包括制备水溶芯、组装模具、射蜡和取蜡件等操作步骤。本发明的模具采用多个复杂三维活快和多个复杂三维水溶芯复合成型技术，设计合理，定位准确；使用本发明的铸造模具可制作出尺寸精确的具有复杂的U型螺旋环绕水道的扩散器蜡件。

Description

一种制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具及使用方法

技术领域

本发明涉及一种铸造模具及其模具的使用方法，尤其是一种用于扩散器蜡件制作的精密铸造模具和使用模具进行蜡件制备的方法，属于精密铸造工艺技术领域。

背景技术

U型超高压螺旋增压扩散器，材料为奥氏体铸造不锈钢，是超高压U型多级螺旋增压装置的最为核心的产品，它是通过U型多级螺旋环绕逐渐压缩而产生高压的一种新型高压大流量泵。与一般的高压隔膜泵、柱塞泵不同，为适应这种高压大流量泵的使用需要，U型螺旋增压扩散器的产品结构设计独特，参见图1-图3。产品的工作压力大于3000Psi，叶轮叶片为该产品最核心的技术，叶轮为多条厚2mm的U型环状螺旋环绕叶片，扩散器内具有多条壁厚2mm的U型螺旋环绕组成的特殊的密闭水道，扩散器中心设置有中心孔。由于产品的形状复杂、结构特殊，整体尺寸精度需要控制在IT5-6级，采用熔模精密铸造来实现扩散器铸件的生产时，铸件蜡件的制作是首要步骤。但对具有U型螺旋环绕水道的于扩散器铸件来说，技术的复杂程度使U型螺旋环绕水道扩散器蜡件的制造很难实现，内部型腔在依靠使用水溶芯形成时，模具设计制造困难，制造周期长，并且水溶芯在模具中无法定位，厚度仅为2mm的水溶芯强度严重不足，在射蜡过程中容易造成叶片断裂，蜡件的形状、精度和质量难以达到使用要求，废品率高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种上述制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具及使用模具制作蜡件的方法，模具的定位准确；使用模具制作的扩散器蜡件形状尺寸精确，提高了生产效率，降低了生产成本。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种上述制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具，它包括模座、曲面模座、第一活块、下模块、主芯和中芯，所述模座为由竖放的两侧板和一平放的底板组成的凹形块，底板的中心开设凹槽，所述曲面模座嵌装在凹槽内，曲面模座的中心设置通孔，所述通孔中插接用于形成扩散器蜡件中心孔的阶梯轴状的中芯，曲面模座的上端面圆周均布开设多个阶梯槽，所述阶梯槽由中心向外发散呈螺旋状环绕布置。

所述下模块的形状与扩散器铸件的叶片形状相对应，所述第一活块设置多块，其中一块第一活块分别靠接在下模块一叶片的侧端，下模块和第一活块均插设在阶梯槽的中部，第一活块的上部设置由多块水溶蜡组合而成的水溶芯，所述水溶芯的初始端插接在阶梯槽外缘，水溶芯的末端形成规则的锯齿圆，所述主芯为一倒扣在水溶芯上部的带凸台的法兰盘，主芯中心设置孔径大于中芯外径的圆孔，所述凸台的下端面开设多个圆周均布的螺旋槽，所述螺旋槽内嵌装多个第二活块，第二活块的末端在凸台的外周形成与水溶芯末端相对配合的锯齿面。

所述底板的上部由下至上依次放置有侧模板、上模板和上盖，所述侧模板、上模板和上盖两端与两侧板相抵接，侧模板和上模板中部设置有容纳第一活块、下模块、主芯和中芯的空腔。

上述制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具的进一步改进在于，所述曲面模座的通孔中插设连接套，所述连接套的外端面与下模块的叶片的内边缘相抵，连接套的内孔插接中芯。

上述制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具的进一步改进在于，模座的两侧板以中心为分界面，两边厚度不同，两侧板的相同厚度相对放置，形成两边宽度不相等的空腔。

上述制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具的进一步改进在于，侧模板包括大小不一的第一侧模板和第二侧模板，所述第一侧模板和第二侧模板分别对应放置在侧板形成的空腔内，第一侧模板和第二侧模板通过横穿设置的压紧螺栓 固定连接。

上述制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具的进一步改进在于，上模板包括大小不一的第一上模板和第二上模板，所述第一上模板和第二上模板分别对应放置在侧板形成的空腔内，第一上模板和第二上模板通过横穿设置的压紧螺栓固定连接。

上述制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具的进一步改进在于，所述主芯的凸台下端面每个螺旋槽的外端均设置一凹坑，所述凹坑内放置用于固定第二活块的磁铁。

一种使用上述模具制作蜡件的方法，它包括以下步骤：

步骤a：制备水溶芯：利用水溶芯模具制造多个水溶芯3；

步骤b：组装模具：首先在模座1内放置曲面模座15，将第一活块5和下模块10分别放置到曲面模座15的阶梯槽中；固定好第一侧模板2和第二侧模板17；在曲面模座15的通孔中插装连接套14，将步骤a制得的水溶芯3组合放置在曲面模座15的阶梯槽外缘，固定第一上模板4和第二上模板16；将带有磁铁7和第二活块8的主芯9倒扣装入后，最后盖好上盖锁紧，模具组装完成；

步骤c：射蜡：将组装完成的模具移至射蜡机进行射蜡；

步骤d：取蜡件：射蜡完成后，打开模具，取出扩散器蜡件，抽出所有第一活块和第二活块，然后将扩散器蜡件放到水中溶解水溶芯；

扩散器蜡件制备完成，所述扩散器蜡件内具有多条壁厚2mm的U型螺旋环绕组成的特殊的密闭水道，扩散器蜡件中心设置有阶梯中心孔。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的铸造模具设计科学，定位准确；采用了多个复杂三维活块和多个复杂三维水溶芯复合成型的技术，设计合理。使用该铸造模具技术可制作出具有复杂的U型螺旋环绕水道的扩散器蜡件。由于采用了多个复杂三维活快和多个复杂三维水溶芯复合定位成型技术，不但解决了水溶芯的制造和定位困难的问题，同时还缩短了水溶性芯的制造和蜡件的溶芯时间，完成了复杂密闭 的U型螺旋环绕水道的成型以及扩散器蜡件的制造，保证了产品的U型螺旋环绕水道的位置精度，确保产品的铸造精度，减少了水溶芯溶解的废物排放，有利于环境保护。

本发明首先使用水溶芯模具制造水溶芯，将第一活块和下模块放置到曲面模座中，合上第一侧模板和第二侧模板进行定位压紧，之后装入连接套和水溶芯，装入第一上模板和第二上模板并压紧定位，插入主芯使其和水溶性芯精确定位，最后装入中芯，盖上上盖锁紧，移入到射蜡机进行扩散器蜡件的制造。通过装配组装各个零部件后，方便快速的制作扩散器蜡件，提高了生产效率，减轻了劳动强度，降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为U型螺旋增压扩散器的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的A向视图；

图4为本发明的铸造模具的结构示意图；

图5为第一侧模板和第二侧模板的俯视图。

图中各标号清单为：1、模座，2、第一侧模板，3、水溶芯，4、第一上模板，5、第一活块，6、上盖，7、磁铁，8、第二活块，9、主芯，10、下模块，11、定位销，12、定位套，13、中芯，14、连接套，15、曲面模座，16、第二上模板，17、第二侧模板，18、压紧螺栓。

具体实施方式

一种制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具，结构参见图4和图5，它包括模座1、水溶芯3、第一活块5、主芯9、下模块10、中芯13和曲面模座15。所述曲面模座15设置在模座1的中部，模座1的边侧由下至上依次放置有侧模板、上模板和上盖6，模座1、侧模板、上模板和上盖6围成能容纳水溶芯3、第一活块5、下模块10、主芯9和中芯13的空腔。模座1、曲面模座15、水溶芯3、第一活块5、主芯9、下模块10和中芯13均同轴心布置。

所述模座1包括两块侧板和一块底板，所述两侧板竖直放置，底板平躺放置，由侧板和底板组成凹形。模座的两块侧板的横截面为L形，即侧板以中心为分界面，两边的厚度不同，两块侧板的相同厚度同向相对放置，形成两边宽度不相等的空腔。所述侧模板包括大小不一的第一侧模板2和第二侧模板17，第一侧模板2和第二侧模板17分别对应放置在侧板形成的空腔内，第一侧模板2和第二侧模板17的两端与两侧板相抵接，第一侧模板2和第二侧模板17的相接面与侧板厚度的分界线相重合，位于侧板的中心。第一侧模板2和第二侧模板17通过横穿设置的压紧螺栓18固定连接。所述上模板包括大小不一的第一上模板4和第二上模板16，所述第一上模板4和第二上模板16分别对应放置在侧板形成的空腔内，第一上模板4对应设置在第一侧模板2上；第二上模板16对应设置在第二侧模板17上。第一上模板4和第二上模板16的两端与两侧板相抵接，第一上模板4和第二上模板16的相接面与侧板厚度的分界线相重合，位于侧板的中心。第一上模板4和第二上模板16通过横穿设置的压紧螺栓18固定连接。所述上盖6设置在第一上模板4和第二上模板16上，上盖6的两端与两侧板相抵接。上盖6、上模板和侧模板上对应设置一用于穿装定位销11的销孔，模座的底板设置定位套12，所述上盖6、上模板、侧模板和模座通过定位销和定位套固定相接。

模座1的底板中心开设凹槽，所述曲面模座15嵌装在凹槽内。曲面模座15的中心设置通孔，所述通孔中插接中芯13，所述中芯13为阶梯轴状，用于形成扩散器蜡件的中心孔。曲面模座15的上端面圆周均布开设多个阶梯槽，所述阶梯槽由中心向外发散呈螺旋状环绕布置，阶梯槽用于定位放置下模块10、第一活块5和水溶芯3。

所述下模块10的形状与扩散器铸件的叶片形状相对应，所述第一活块5设置多块，第一活块5的形状与每片叶片的形状相对应，其中一块第一活块5分别靠接在下模块10一叶片的侧端。所述下模块10和第一活块5均插设在曲面模座15的阶梯槽的中部。下模块10和第一活块5的外周边缘上部设置水溶芯3，所述水溶芯3由多块水溶蜡芯组合而成，水溶蜡芯为一扭转而成的多维立体 结构，水溶蜡芯的横截面为等腰梯形。水溶蜡芯的初始端插接在阶梯槽的外缘，组合成的水溶芯3的末端形成一规则的锯齿圆。所述主芯9为一倒扣在水溶芯3上部的带凸台的法兰盘，主芯9中心设置孔径大于中芯13外径的圆孔，所述凸台的下端面开设多个圆周均布的螺旋槽，所述螺旋槽内嵌装多个第二活块8，多个第二活块8的组合结构与叶片形状相对应，在每个螺旋槽的外端均设置一凹坑，每个凹坑内放置一磁铁7，用于固定第二活块8。第二活块8的外边缘末端在凸台的外周形成锯齿面，锯齿面与水溶芯3末端的锯齿圆相对配合。

为保证中芯13与曲面模座15间的同轴度，所述曲面模座15的通孔中插设连接套14，所述连接套14的外端面与下模块的叶片的内边缘相抵，连接套14的内孔插接中芯13。

使用本发明的铸造模具制作蜡件的方法包括以下步骤：

步骤a：制备水溶芯：首先使用水溶芯模具制造多个备用的水溶芯3；

步骤b：组装模具：将曲面模座15放置到模座1内，第一活块5和下模块10放置到曲面模座中，合上第一侧模板2和第二侧模板17，穿装压紧螺栓18进行定位压紧，之后装入连接套14，并将水溶芯组合放置好，装入第一上模板4和第二上模板16并通过压紧螺栓压紧定位后，插入带有磁铁7和第二活块8的主芯9，并保证主芯与水溶性芯精确定位，最后将中芯13装入，盖好上盖6，通过定位销11和定位套12锁紧；

步骤c：射蜡：移入到射蜡机进行射蜡。

步骤d：取蜡件：射蜡完成后，打开模具，将扩散器蜡件整体取出，抽出所有第一活块和第二活块，将扩散器蜡件放到水中，间断的翻转扩散器蜡件使水溶芯快速溶解后，完成扩散器蜡件的制造。制得的扩散器蜡件内具有多条壁厚2mm的U型螺旋环绕组成的特殊的密闭水道，扩散器蜡件中心设置有阶梯中心孔。

Claims (7)

1.一种制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具，其特征是，它包括模座（1）、曲面模座（15）、第一活块（5）、下模块（10）、主芯（9）和中芯（13），所述模座（1）为由竖放的两侧板和一平放的底板组成的凹形块，底板的中心开设凹槽，所述曲面模座（15）嵌装在凹槽内，曲面模座（15）的中心设置通孔，所述通孔中插接用于形成扩散器蜡件中心孔的阶梯轴状的中芯（13），曲面模座（15）的上端面圆周均布开设多个阶梯槽，所述阶梯槽由中心向外发散呈螺旋状环绕布置，

所述下模块（10）的形状与扩散器铸件的叶片形状相对应，所述第一活块（5）设置多块，其中一块第一活块（5）分别靠接在下模块（10）一叶片的侧端，下模块（10）和第一活块（5）均插设在阶梯槽的中部，第一活块（5）的上部设置由多块水溶蜡组合而成的水溶芯（3），所述水溶芯（3）的初始端插接在阶梯槽外缘，水溶芯（3）的末端形成规则的锯齿圆，所述主芯（9）为一倒扣在水溶芯（3）上部的带凸台的法兰盘，主芯（9）中心设置孔径大于中芯（13）外径的圆孔，所述凸台的下端面开设多个圆周均布的螺旋槽，所述螺旋槽内嵌装多个第二活块（8），第二活块（8）的末端在凸台的外周形成与水溶芯（3）末端相对配合的锯齿面，

所述底板的上部由下至上依次放置有侧模板、上模板和上盖（6），所述侧模板、上模板和上盖两端与两侧板相抵接，侧模板和上模板中部设置有容纳第一活块（5）、下模块（10）、主芯（9）和中芯（13）的空腔。

2.根据权利要求1所述的一种制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具，其特征是，所述曲面模座（15）的通孔中插设连接套（14），所述连接套（14）的外端面与下模块的叶片的内边缘相抵，连接套（14）的内孔插接中芯（13）。

3.根据权利要求2所述的一种制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具，其特征是，模座的两侧板以中心为分界面，两边厚度不同，两侧板的相同厚度相对放置，形成两边宽度不相等的空腔。

4.根据权利要求3所述的一种制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具，其特征是，侧模板包括大小不一的第一侧模板（2）和第二侧模板（17），所述第一侧模板（2）和第二侧模板（17）分别对应放置在侧板形成的空腔内，第一侧模板（2）和第二侧模板（17）通过横穿设置的压紧螺栓（18）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具，其特征是，上模板包括大小不一的第一上模板（4）和第二上模板（16），所述第一上模板（4）和第二上模板（16）分别对应放置在侧板形成的空腔内，第一上模板（4）和第二上模板（16）通过横穿设置的压紧螺栓（18）固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具，其特征是，所述主芯（9）的凸台下端面每个螺旋槽的外端均设置一凹坑，所述凹坑内放置用于固定第二活块（8）的磁铁（7）。

7.一种使用权利要求1～6中任一项所述制作U型螺旋增压扩散器蜡件的模具制作蜡件的方法，其特征是，它包括以下步骤：

步骤a：制备水溶芯：利用水溶芯模具制造多个水溶芯（3）；

步骤b：组装模具：首先在模座（1）内放置曲面模座（15），将第一活块（5）和下模块（10）分别放置到曲面模座（15）的阶梯槽中；固定好第一侧模板（2）和第二侧模板（17）；在曲面模座（15）的通孔中插装连接套（14），将步骤a制得的水溶芯（3）组合放置在曲面模座（15）的阶梯槽外缘，固定第一上模板（4）和第二上模板（16）；将带有磁铁（7）和第二活块（8）的主芯（9）倒扣装入后，最后盖好上盖锁紧，模具组装完成；

步骤c：射蜡：将组装完成的模具移至射蜡机进行射蜡；

步骤d：取蜡件：射蜡完成后，打开模具，取出扩散器蜡件，抽出所有第一活块和第二活块，然后将扩散器蜡件放到水中溶解水溶芯；

扩散器蜡件制备完成，所述扩散器蜡件内具有多条壁厚2mm的U型螺旋环绕组成的特殊的密闭水道，扩散器蜡件中心设置有阶梯中心孔。