CN104368759B - 一种弯管精密铸造模具 - Google Patents

Abstract

一种弯管精密铸造模具，它包括第一弯管抽芯模具，第二弯管抽芯模具或直管抽芯模具；第二弯管抽芯模具与第一弯管抽芯模具用于分别对应成型U型法兰弯管沿中轴线的左弯管法兰、右弯管法兰的蜡件模型，左弯管法兰、右弯管法兰的蜡件模型通过互相匹配的止孔与止口、方键键槽与方键配合连接；直管抽芯模具用于对应成型直管法兰的蜡件模型，直管抽芯模具的成型型腔设置止孔和方键键槽的成型型腔。本发明在法兰弯管精密铸造时，蜡件采用分体设计制造，再组装的工艺技术，可解决水溶性芯断裂和位移现象造成的溶化水溶后蜡件壁厚不均，废品率高，生产场地占用空间大，水溶性芯融化时间长，生产率低，弯头生产周较长的问题。

Description

一种弯管精密铸造模具

技术领域

本发明涉及一种铸造模具，具体的说是一种在弯管熔模精密铸造中用于制作蜡件的模具。

背景技术

90°不锈钢法兰弯管（LB90°法兰弯管）、U型不锈钢法兰弯管（U型法兰弯管）是供热、化工设备中最常见的零件。现有技术中，上述产品的制备工艺为：锻制制造法兰盘、推制弯头、加工直管，最后焊接成型，这种制备工序较繁杂，法兰盘的尺寸位置精度也较难保证。

熔模精密铸造是一种少切削或无切削的铸造工艺，是指用蜡做成蜡件模型，在其外表裹一层硅溶胶、粘土等耐火材料，加热使蜡件熔化流出，从而得到由耐火材料形成的空壳，再将金属熔化后灌入空壳，待金属冷却后将耐火材料敲碎得到金属模件，这种加工金属的工艺也称为熔模铸造或失蜡铸造，是铸造行业中的一项优异的工艺技术。

采用熔模精密铸造生产LB90°法兰弯管、U型法兰弯管，制作对应的蜡件模型时，由于产品弯管法兰特殊结构的局限性，设计模具时不能采用直接抽芯或活块抽芯技术生产蜡件，蜡件和模具的制造工艺性较差。为此，尝试改用水溶性芯制造蜡件，但是由于产品结构的局限性，模具定位面较短，中间部位较长，水溶性芯呈悬臂无支撑状态，在射蜡件时在射蜡压力作用下，水溶性芯发生偏移和断裂，使生产的蜡件壁厚严重超差，蜡件合格率较低，而且水溶性芯融化时间较长，占用场地较大，无法正常生产。

转而将蜡件制造工艺和模具结构采用分体设计，分体的直管法兰蜡件采用一般的模具结构就可以制造出。但弯管法兰结构使模具设计还是不能采用直接抽芯或活块抽芯的技术生产出蜡件，蜡件生产也必须采用水溶性工艺制造模具；而由于受水溶性蜡芯的制造精度、模具和水溶性之间的配合精度问题、射蜡压力的影响和射蜡嘴的大小和方向、蜡料温度的高低等因素的影响，水溶性芯仍然存在断裂和位移现象，最终造成溶化水溶性芯后，蜡件壁厚不均，废品率较高。因此，采用分体设计虽然水溶性芯融化时间比整体芯缩短，但生产率相对较低，生产周期还是较长。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种可以直接抽芯的、成型壁厚均匀、生产率高的弯管精密铸造模具。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种弯管精密铸造模具，包括第一弯管抽芯模具，还包括第二弯管抽芯模具或直管抽芯模具；

所述第二弯管抽芯模具与第一弯管抽芯模具用于分别对应成型U型法兰弯管沿中轴线的左弯管法兰、右弯管法兰的蜡件模型，所述左弯管法兰、右弯管法兰的蜡件模型通过互相匹配的止孔与止口、方键键槽与方键配合连接；

所述第一弯管抽芯模具包括第一上模、第一下模、第一直芯、旋转芯、第一法兰芯，所述第一上模和第一下模均设置有射蜡口，第一上模和第一下模通过定位销轴定位连接；所述第一直芯为直柱体结构，第一直芯定位嵌装在第一上模和第一下模之间，与第一上模和第一下模配合形成右弯管法兰的法兰所连接的右直管段的成型型腔，第一上模和第一下模上对应第一直芯的外伸端设置限位装置，第一直芯的内端面上设置轴向连接销；所述旋转芯为弧形柱体结构，旋转芯定位嵌装在第一上模和第一下模之间，与第一上模和第一下模配合形成与右弯管法兰的右直管段连接的右弯管段的成型型腔，第一上模和第一下模对应形成右弯管法兰的蜡件模型设置止口和方键的位置设置定位台阶和定位方孔，旋转芯的内端面设置与连接销匹配的插孔，旋转芯的外端顺向伸出第一上模和第一下模，第一上模和第一下模上设置与旋转芯的外端配合的导向孔；所述第一法兰芯为与法兰孔数目和大小对应的直柱体结构，第一法兰芯与第一上模和第一下模配合插装形成右弯管法兰的法兰成型型腔，第一上模和第一下模上对应第一法兰芯设置限位销；

所述第二弯管抽芯模具包括第二上模、第二下模、第二直芯、阶梯旋转芯、第二法兰芯，所述第二上模和第二下模均设置有射蜡口，第二上模和第二下模通过定位销轴定位连接；所述第二直芯与第一直芯的结构相同，第二直芯定位嵌装在第二上模和第二下模之间，与第二上模和第二下模配合形成左弯管法兰的左直管段的成型型腔，第二上模和第二下模上对应第二直芯的外伸端设置限位装置，第二直芯的内端面上设置轴向连接销；所述阶梯旋转芯为两级阶梯的弧形柱体结构，阶梯旋转芯嵌装在第二上模和第二下模之间，所述阶梯旋转芯的内端为与左弯管段配合的端部设置插孔的小头端，另一端为顺向延伸出第二上模和第二下模的大头端，大头端与小头端的连接台阶作为左弯管法兰的蜡件模型成型止孔的定位面，第二上模和第二下模对应形成左弯管法兰的蜡件模型的方键键槽的位置设置定位凸台，第二上模和第二下模上设置与大头端配合的导向孔；所述第二法兰芯的结构与第一法兰芯的结构相同；

所述直管抽芯模具用于对应成型与右弯管法兰匹配的直管法兰的蜡件模型，直管抽芯模具设置用于对应形成直管法兰的蜡件模型的止孔和方键键槽的定位台阶和定位方孔。

上述弯管精密铸造模具，所述直管抽芯模具包括上模、下模、阶梯直芯、通孔芯、插销、法兰芯，所述上模和下模通过定位销、套定位连接；所述阶梯直芯包括柱形结构的大端和方形块结构的小端，大端的外柱面配合上模和下模形成直管的成型型腔；小端轴向固定外伸出上模和下模的螺杆；所述通孔芯设置与小端配合的方孔槽，通孔芯的外端设置与螺杆配合连接的螺母；所述插销定位嵌装在大端的外侧，插销与阶梯直芯的连接台阶作为直管法兰的蜡件模型成型止孔的定位面，上模和下模对应形成直管法兰的蜡件模型的方键键槽的位置设置定位凸台，所述法兰芯的结构与第一法兰芯的结构相同。

上述弯管精密铸造模具，所述第一弯管抽芯模具的旋转芯顺向延伸的部分设置活动于第一上模和第一下模之间的平面内的抽芯手柄，所述第二弯管抽芯模具的阶梯旋转芯的大头端设置活动于第二上模和第二下模之间的平面内的抽芯手柄。

上述弯管精密铸造模具，所述阶梯旋转芯的大头端和小头端通过带内六角螺钉的销轴紧固连接。

上述弯管精密铸造模具，所述第一直芯、旋转芯、第二直芯、阶梯旋转芯、阶梯直芯通过抽芯定位销定位，定位销轴和抽芯定位销的外侧安装定位套。

上述弯管精密铸造模具，所述第一直芯、旋转芯、第二直芯、阶梯旋转芯、阶梯直芯的大端的横截面为圆形、长方形、椭圆形或梯形。

上述弯管精密铸造模具，所述旋转芯、阶梯旋转芯的圆心角为15～150°。

本发明的有益效果在于：

本发明在LB90°、U型法兰弯管精密铸造时，蜡件采用分体设计制造、再组装的工艺技术，解决了水溶性芯断裂和位移现象造成的溶化水溶后蜡件壁厚不均，废品率高，生产场地占用空间大，水溶性芯融化时间长，生产率低，弯头生产周较长的问题。

使用本发明的旋转抽芯模具可生产15°、30°、40°、50°、45°、60°、75°、80°、90°、100°、120°、135°、150°以及U型截面为圆形长方形、椭圆形、梯形不同类型的弯管、泵支架等相关联产品。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是LB90°法兰弯管产品的分体设计图；

图2是U型法兰弯管产品的分体设计图；

图3是LB90°法兰直管的示意图；

图4是法兰右弯管的示意图；

图5是法兰左弯管的示意图；

图6是第一弯管抽芯模具的主视图；

图7是图5的A-A向示意图；

图8是图5的右视图；

图9是图6的B-B向示意图；

图10是第二弯管抽芯模具的主视图；

图11是图9的C-C向示意图；

图12是直管抽芯模具的主视图；

图13是图11的D-D向示意图；

图14是图12的E-E向示意图；

图15是图12的F-F向示意图。

图中各标号清单为：1、直管法兰，10、抽芯定位销，11、定位销轴，12、限位销，18、止孔，19、方键键槽，2、右弯管法兰，28、止口，29、方键，3、左弯管法兰，41、第一上模，42、第一下模，43、抽芯手柄，44、第一直芯，45、旋转芯，46、第一法兰芯，47、连接销，51、第二上模，52、第二下模，53、内六角螺钉，54、第二直芯，55、阶梯旋转芯，56、第二法兰芯，57、销轴，61、上模，62、下模，63、通孔芯，64、阶梯直芯，65、插销，66、法兰芯，67、螺母，68、螺杆。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明适用于熔模精密铸造LB90°法兰弯管、U型法兰弯管时的制作蜡件。蜡件设计为带有定位的左右弯管分体结构，利用圆环形旋转抽芯的制造分开制造，最后蜡件由左、右弯管定位组装焊接二次。参看图1、图3和图4，LB90°法兰弯管分为左半部分的直管法兰1、以及右半部分的右弯管法兰2，直管法兰1连接右弯管法兰连接的端面开设止孔18、止孔的侧壁上设置方键键槽19，右弯管法兰2对应的端面上设置为插装到止孔18的止口28结构，止口28的外侧面位置与方键键槽19对应配合的方键29。如图2、图4和图5所示，所述U型法兰弯管沿中轴线分为左弯管法兰3、右弯管法兰2，U型法兰弯管的右弯管法兰2与LB90°法兰弯管的右弯管法兰2结构完全相同，连接端面处设置止口28和方键29，对应的左弯管法兰上开设配合的止孔18和方键键槽19。每个弯管的左右部分通过止口与止孔的配合、以及方键和方键键槽的配合实现定位。

所述模具包括第一弯管抽芯模具、第二弯管抽芯模具、直管抽芯模具。其中，第二弯管抽芯模具用于对应形成U型法兰弯管的左弯管法兰3的蜡件模型；第一弯管抽芯模具用于对应成型U型法兰弯管沿中轴线的右弯管法兰2的蜡件模型；所述直管抽芯模具用于对应成型与右弯管法兰2匹配的直管法兰1的蜡件模型。

所述直管抽芯模具如图11～图15所示，包括上模61、下模62、阶梯直芯64、通孔芯63、插销65、法兰芯66。

所述上模61和下模62通过定位销轴11定位连接，定位销套11装定位套。上模61和下模62均设置有射蜡口。

所述阶梯直芯64包括柱形结构的大端和方形块结构的小端。所述小端的端面固定轴向设置的螺杆68，螺杆68的外端伸出上模61和下模62。所述通孔芯63设置与小端间隙配合的方孔槽，通孔芯63的外端设置与螺杆68配合连接的螺母67；通过方孔槽与方形块结构的小端实现阶梯直芯与通孔芯的定位，通过螺杆67与螺母68的连接实现两者的连接。

所述插销65通过抽芯定位销10连接在阶梯直芯大端的上模61和下模62之间，抽芯定位销10安装在定位套内。所述插销65的端面直径大于阶梯直芯64的大端的端面直径，大端的外柱面尺寸与直管法兰1的直管段的内径尺寸匹配，用于配合上模61和下模62形成直管的成型型腔。插销65的端面尺寸与止孔18的尺寸匹配，大端的端面配合插销的端面和外柱面、以及上模61和下模62形成直管法兰的蜡件模型的止孔18。上模61和下模62对应插销的位置还设置用于对应形成直管法兰的蜡件模型方键键槽定位方孔。

所述法兰芯66为与法兰孔数目和大小对应的直柱体结构，法兰芯66与上模61和下模62配合插装形成法兰成型型腔，上模61和下模62上对应法兰芯设置限位销12。

所述第一弯管抽芯模具如图6～图9所示，包括第一上模41、第一下模42、第一直芯44、旋转芯45、第一法兰芯46。

所述第一上模41和第一下模42外形为Z字形状，第一上模41和第一下模42均设置有射蜡口，第一上模41和第一下模42通过带定位套的定位销轴11定位连接。第一上模41和第一下模42的端部还设置方形的定位块，便于模具整体定位。

所述第一直芯44为直柱体结构，第一直芯44通过带定位套的抽芯定位销10定位嵌装在第一上模41和第一下模42之间。第一直芯44的外径与右弯管法兰2的法兰所连接的右直管段的内径匹配，用于与第一上模41和第一下模42配合形成右直管段的成型型腔。第一上模41和第一下模42上对应第一直芯44的外伸端设置限位装置，第一直芯44的内端面上设置轴向连接销47。

所述旋转芯45为弧形柱体结构，旋转芯45也通过抽芯定位销10定位嵌装在第一上模41和第一下模42之间。旋转芯45与第一上模41和第一下模42配合形成与右弯管法兰2的右直管段连接的右弯管段的成型型腔，并且右弯管段的成型型腔的远离法兰的端面设置止口28和方键29的成型型腔。第一上模和第一下模对应旋转芯45的中部设置定位台阶和定位方孔，用于形成右弯管法兰的蜡件模型的止口28和方键29。旋转芯45的内端面设置与连接销47匹配的插孔。旋转芯45的外端顺向伸出第一上模41和第一下模42，与内段形成完整顺畅的环形柱体结构，第一上模41和第一下模42上设置与旋转芯的外端配合的导向孔。旋转芯45顺向延伸的部分设置抽芯手柄43，抽芯手柄43可以活动于第一上模和第一下模之间的平面内。通过连接销47与插孔实现第一直芯44与旋转芯45的定位和连接，通过抽芯手柄43实现旋转芯45的活动抽芯。

所述第一法兰芯46与法兰芯66的结构相同，为与法兰孔数目和大小对应的直柱体结构，第一法兰芯46与第一上模41和第一下模42配合插装形成右弯管法兰2的法兰成型型腔，第一上模41和第一下模42上对应第一法兰芯设置限位销12。

所述第二弯管抽芯模具包括第二上模51、第二下模52、第二直芯54、阶梯旋转芯55、第二法兰芯56。

第二弯管抽芯模具与第一弯管抽芯模具的结构大体相似，区别在于设置阶梯旋转芯用于形成止孔18和方键键槽19的成型型腔。如图10和图11所示，所述第二上模51和第二下模52均设置有射蜡口，第二上模51和第二下模52通过定位销轴11定位连接。

所述第二直芯54与第一直芯44的结构相同，第二直芯54通过抽芯定位销10定位嵌装在第二上模51和第二下模52之间，与第二上模51和第二下模52配合形成左弯管法兰3的左直管段的成型型腔，第二上模51和第二下模52上对应第二直芯54的外伸端设置限位装置，第二直芯54的内端面上设置轴向连接销47。

所述阶梯旋转芯55为两级阶梯的弧形柱体结构。阶梯旋转芯55通过抽芯定位销10嵌装在第二上模51和第二下模52之间。所述阶梯旋转芯55的内端为小头端，小头端与左弯管段配合的端部设置插孔，小头端的外径与左弯管段的内径匹配。阶梯旋转芯55的大头端为顺小头端方向顺向延伸的柱体结构，形成整体的圆环柱体结构，第二上模51和第二下模52上设置与大头端配合的导向孔。大头端的端面尺寸与止孔18的尺寸匹配，大头端与小头端的连接台阶作为左弯管法兰的蜡件模型成型止孔的定位面，第二上模和第二下模对应形成左弯管法兰的蜡件模型的方键键槽的位置设置定位凸台。大头端和小头端通过带内六角螺钉53的销轴57紧固连接，小头端设置销孔，销孔底部设置与内六角螺钉53对应螺纹孔，大头端也设置销孔，大头端和小头端的销孔为连接两者的销轴的长度的1/2。大头端设置抽芯手柄43，便于活动于第二上模和第二下模之间的平面内实现抽芯动作。所述第二法兰芯56的结构与第一法兰芯46的结构相同。

本发明的模具中第一直芯44、旋转芯45、第二直芯54、阶梯旋转芯55、阶梯直芯65的大端的横截面为圆形、长方形、椭圆形或梯形任一种，便于实现任意截面的法兰弯管制作。其中旋转芯45、阶梯旋转芯55的圆心角应控制在小于180°的范围内，优选为15～150°。旋转芯45、阶梯旋转芯55的制造工艺按设计要求，首先用数控车床加工截面为方形的圆环；之后数控车床使用生爪加工180°的部分圆环；然后数控车床使用生爪加工完圆环；最后将圆环切开、钻孔、攻丝。

本发明的使用方法为：

各模具的使用方法基本相同，以第一弯管抽芯模具为例说明，首先，旋转芯45与第一直芯44定位组装，两者同时放入到第一下模42中，使用抽芯定位销10定位固定；之后，装入第一上模41，插入定位销轴11，实现第一上模41、第一下模42的定位连接；然后使90°射蜡口对准射蜡机按工艺射蜡，射蜡完成后起模，模具从射蜡机中去出，抽出定位销轴11，用撬杠打开第一上模41，沿第一下模42的圆环导向，转动抽芯手柄43，借助压缩空气将旋转芯45旋出，转动第一直芯44，并借助压缩空气抽出，用气枪将蜡件吹出，至此完成一个右弯管法兰2蜡件的制造。使用相同的工序完成另一个匹配蜡件的制作之后，在蜡件的止口和端面均匀涂一层蜡溶剂，将蜡件上的方键和方键键槽对正装在一起，借助于专门的工装调整法兰孔的相对位置，使用电烙铁电焊，即完成蜡件制造。

Claims (4)

1.一种弯管精密铸造模具，其特征在于：它包括第一弯管抽芯模具，还包括第二弯管抽芯模具或直管抽芯模具；

所述第二弯管抽芯模具与第一弯管抽芯模具用于分别对应成型U型法兰弯管沿中轴线的左弯管法兰（3）、右弯管法兰（2）的蜡件模型，所述左弯管法兰（3）、右弯管法兰（2）的蜡件模型通过互相匹配的止孔（18）与止口（28）、方键键槽（19）与方键（29）配合连接；

所述第一弯管抽芯模具包括第一上模（41）、第一下模（42）、第一直芯（44）、旋转芯（45）、第一法兰芯（46），所述第一上模（41）和第一下模（42）均设置有射蜡口，第一上模（41）和第一下模（42）通过定位销轴（11）定位连接；

所述第一直芯（44）为直柱体结构，第一直芯（44）定位嵌装在第一上模（41）和第一下模（42）之间，与第一上模（41）和第一下模（42）配合形成右弯管法兰（2）的法兰所连接的右直管段的成型型腔，第一上模（41）和第一下模（42）上对应第一直芯（44）的外伸端设置限位装置，第一直芯（44）的内端面上设置轴向连接销（47）；

所述旋转芯（45）为弧形柱体结构，旋转芯（45）定位嵌装在第一上模（41）和第一下模（42）之间，与第一上模（41）和第一下模（42）配合形成与右弯管法兰（2）的右直管段连接的右弯管段的成型型腔，第一上模（41）和第一下模（42）对应形成右弯管法兰（2）的蜡件模型设置止口（28）和方键（29）的位置设置定位台阶和定位方孔，旋转芯（45）的内端面设置与连接销匹配的插孔，旋转芯的外端顺向伸出第一上模（41）和第一下模（42），第一上模（41）和第一下模（42）上设置与旋转芯（45）的外端配合的导向孔；

所述第一法兰芯（46）为与法兰孔数目和大小对应的直柱体结构，第一法兰芯（46）与第一上模（41）和第一下模（42）配合插装形成右弯管法兰（2）的法兰成型型腔，第一上模（41）和第一下模（42）上对应第一法兰芯（46）设置限位销（12）；

所述第二弯管抽芯模具包括第二上模（51）、第二下模（52）、第二直芯（54）、阶梯旋转芯（55）、第二法兰芯（56），所述第二上模（51）和第二下模（52）均设置有射蜡口，第二上模（51）和第二下模（52）通过定位销轴（11）定位连接；所述第二直芯（54）与第一直芯（44）的结构相同，第二直芯（54）定位嵌装在第二上模（51）和第二下模（52）之间，与第二上模（51）和第二下模（52）配合形成左弯管法兰（3）的左直管段的成型型腔，第二上模（51）和第二下模（52）上对应第二直芯（54）的外伸端设置限位装置，第二直芯（54）的内端面上设置轴向连接销（47）；所述阶梯旋转芯（55）为两级阶梯的弧形柱体结构，阶梯旋转芯（55）嵌装在第二上模（51）和第二下模（52）之间，所述阶梯旋转芯（55）的内端为与左弯管段配合的端部设置插孔的小头端，另一端为顺向延伸出第二上模（51）和第二下模（52）的大头端，大头端与小头端的连接台阶作为左弯管法兰的蜡件模型成型止孔的定位面，第二上模和第二下模对应形成左弯管法兰的蜡件模型的方键键槽的位置设置定位凸台，第二上模（51）和第二下模（52）上设置与大头端配合的导向孔；所述第二法兰芯（56）的结构与第一法兰芯（46）的结构相同；

所述第一弯管抽芯模具的旋转芯（45）顺向延伸的部分设置活动于第一上模（41）和第一下模（42）之间的平面内的抽芯手柄（43），所述第二弯管抽芯模具的阶梯旋转芯（55）的大头端设置活动于第二上模（51）和第二下模（52）之间的平面内的抽芯手柄（43）；

所述阶梯旋转芯（55）的大头端和小头端通过带内六角螺钉（53）的销轴（57）紧固连接；

所述直管抽芯模具用于对应成型与右弯管法兰（2）匹配的直管法兰（1）的蜡件模型，直管抽芯模具设置用于对应形成直管法兰的蜡件模型的止孔（18）和方键键槽（19）的定位台阶和定位方孔；

所述直管抽芯模具包括上模（61）、下模（62）、阶梯直芯（64）、通孔芯（63）、插销（65）、法兰芯（66），所述上模（61）和下模（62）通过定位销、套定位连接；所述阶梯直芯（64）包括柱形结构的大端和方形块结构的小端，大端的外柱面配合上模（61）和下模（62）形成直管的成型型腔；小端轴向固定外伸出上模（61）和下模（62）的螺杆（68）；所述通孔芯（63）设置与小端配合的方孔槽，通孔芯（63）的外端设置与螺杆配合连接的螺母（67）；所述插销（65）定位嵌装在大端的外侧，插销（65）与阶梯直芯的连接台阶作为直管法兰的蜡件模型成型止孔的定位面，上模和下模对应形成直管法兰的蜡件模型的方键键槽的位置设置定位凸台，所述法兰芯（66）的结构与第一法兰芯（46）的结构相同。

2.根据权利要求1所述的一种弯管精密铸造模具，其特征在于：所述第一直芯（44）、旋转芯（45）、第二直芯（54）、阶梯旋转芯（55）、阶梯直芯（64）通过抽芯定位销（10）定位，定位销轴（11）和抽芯定位销（10）的外侧安装定位套。

3.根据权利要求2所述的一种弯管精密铸造模具，其特征在于：所述第一直芯（44）、旋转芯（45）、第二直芯（54）、阶梯旋转芯（55）、阶梯直芯（64）的大端的横截面为圆形、长方形、椭圆形或梯形。

4.根据权利要求3所述的一种弯管精密铸造模具，其特征在于：所述旋转芯（45）、阶梯旋转芯（55）的圆心角为15～150°。