CN1050547C - 制造砂模铸型的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的装置包括下辅助砂箱；主造型砂箱；上辅助砂箱；下压头；固定在下压头的上表面上的模板；以及上压头。将定量的造型砂填入到由主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面与模板的上表面所形成的型腔中，然后通过使用上压头和下压头来进行上、下压实。已压实的造型砂的下表面形成于沿主造型砂箱和下辅助助砂箱的内表面的预定高度处，而该预定高度是在压实工序完成时由模板的上表面的高度所确定的。

Description

制造砂模铸型的方法和装置

本发明涉及一种制造砂模铸型的方法和装置，更具体地说，是涉及一种造型方法和装置，其中，根据铸件制品的形状，通过使用手头现有的砂箱，砂模铸型的分型面可以很容易地以下述方式形成，即使分型面从造型砂箱的端面处凸出和凹入。

制造砂模铸型用的模型分型面是在考虑到铸件制品的形状等的情况下确定的。一般来说，沿着分型面分开的每半个模型均安装在带有分型面的模板表面上，而造型砂箱放置在模板上。一定量的造型砂围绕砂箱中的模型填满砂箱，又用任何适当的方法捣实砂型，然后脱去模型，形成了由模型所留下的型腔。此后，该二部分砂模铸型或者说是上型箱和下型箱被组合起来，形成了一个完整的砂模铸型。于是，模型的分型面或砂模铸型的分型面是与造型砂箱的下端面相齐平的。

然而，对于如图6所示的这类形状的铸件，上砂箱中的铸模型腔的上半部分和下砂箱中的铸模型腔的下半部分在高度上是不均衡的，其结果是，上下砂箱从型腔到各自的砂箱端面之间的砂型厚度是有不同的，从而当熔融金属浇入砂模铸型中时，将出现许多问题。首先，较小的砂型厚度将产生不均匀的填砂密度，填砂密度较低的那部分砂模铸型将容易产生变形，导致制成的铸件尺寸不合格或出现铸造缺陷。其次，当熔融金属浇入砂模铸型中时，在砂型厚度较小的那部分铸型中，其型砂温度显著地上升，以致该铸型部分的造型砂的性能将变坏，在回收使用过的造型砂时将造成困难。

根据现有技术，为解决上述这些问题，曾经提出过一些方法，例如：使用三箱造型，或者将不同数量的型砂填入到砂模铸型的上半部分和下半部分中。然而，这些方法各有不同的缺点，例如，需要有复杂和大型的装置，或者在获得均匀的型砂填充密度方面存在困难。在图7所示的另一种方法中，模型的分型面和砂箱的相应棱边是以阶梯方式设置的，并且彼此以斜面的方式相连接，以便形成铸型的分型面。这一种方法能使铸型的上半部分和下半部分中的模型周围的型砂厚度达到均匀，但是，模型在结构上是十分复杂的，在重量上又很笨重，其铸件的生产率将可能降低。

此外，由于近来对生产小批量铸件制品的要求增加了，而且铸件制品的使用周期又缩短了，因而使利用手头现有的造型砂箱来不断地建立满足这些铸件制品中的各种造型条件已经变得十分困难，在极端的情况下，将引起整条砂模造型生产线的更新。

因此，本发明的基本目的是提供一种制造砂模铸型的简单方法和装置，其中，为了制做砂模铸型的上半部分和下半部分，其砂模铸型的分型面可以自由地设置，而不必考虑造型砂箱的端面，从而使手头现有的造型砂箱在更大的范围内满足各种不同形状的铸件制品，而不会产生砂模铸型厚度不均匀的麻烦。

本发明的另一目的是提供一种造型方法和装置，其中，砂模铸型是以下述的方式制做的，其填充并压实的造型砂的下表面可以各自按预定长度从造型砂箱的端面处向外伸出或向内凹入。

本发明的再一目的是提供一种造型方法和装置，其中，为了制造砂模铸型的分型面，在造型砂箱的端面和模型的分型面之间不需要形成斜面。

按照本发明，提供一种制造砂模铸型的方法，该方法包括下列步骤：将主造型砂箱安置在下辅助砂箱的上表面上；把模板固定到下压头的上表面上，而该下压头被安装成能沿着主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面相对地上下移动；在模板的上表面保持在沿主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面的预定高度的情况下，将一定的造型砂填入到造型腔中，而该造型腔是由主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面与模板的上表面所形成的；至少以向上和向下中的任一方向来压实已填入的造型砂；在该方法中，通过使压实工序完成时上述模板的上表面位置以预定距离从主造型砂箱下表面突出到上述下辅助砂箱内，或从该主造型砂箱的下表面以预定距离进入该主造型砂箱内，从而在沿主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面之任一个的所需高度处，形成已填入的造型砂的下表面。

在本发明所提出的一个优选实施例中，当压实工序完成时，模板的上表面以预定高度从造型砂箱的下端面处伸出而制成半部分砂模铸型；而当压实工序完成时，模板的上表面以预定高度从造型砂箱的下端面处凹入而制成另一半砂模铸型。然后，将这二半砂模铸型组合成一套完整的砂模铸型。

按照本发明，还提供了一种制造砂模铸型用的装置，该装置包括有：一个下辅助砂箱；一个主造型砂箱，其放置在所述下辅助砂箱的上端面上；一个下压头，该下压头被安装成能沿着上述主造型砂箱和下辅助砂箱内表面相对地上下移动；一块模板，其固定在所述下压头的上表面上；一个上压头，其设置在上述主造型砂箱的上方；其中，将一定量的造型砂填入造型腔中，而该造型腔是由所述主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面与所述模板的上表面所形成的，至少沿向上和向下的任一方向通过使用所述上压头和下压头来压实已填入的造型砂，通过使压实工序完成时上述模板的上表面位置以预定距离从主造型砂箱下表面突出到上述下辅助砂箱内或从该主造型砂箱下表面以预定距离进入该主造型砂箱内，从而使已填入的造型砂的下表面形成于沿所述主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面之任一个的所需高度处。

参照附图，通过对本发明的提出的优选实施例的更详细地描述，将更容易地理解本发明的另一些目的、特征和优点。在附图中：

图1表示在制做带有下述特征的半部分砂模铸型的情况下按本发明的砂模造型装置的纵向剖面示意图，即在压实工序完成时，模板的上表面从造型砂箱的下端面伸出一预定长度；

图2A，2B，2C和2D表示紧接着图1的、为制做这半部分的砂模铸型而说明造型工艺过程的纵向剖面示意图；

图3表示在制做带有下述特征的另一半砂模铸型的情况下的纵向剖面示意图，即在压实工序完成时，模板的上表面从造型砂箱的下端面凹入一预定长度；

图4A，4B，4C和4D表示紧接着图3、为制做另一半砂模铸型而说明造型工艺过程的纵向剖面示意图；

图5表示了按照图1，2A至2D，3和4A至4D所示的造型工艺过程而制做的两部分砂模铸型组合成整套铸型的纵向剖面示意图；

图6表示举例说明按现有技术的一种方法制做的组合起来的砂模铸型的纵向剖面示意图；

图7表示举例说明按另一种现有技术的方法制做的组合起来的砂模铸型的纵向剖面示意图。

现在参考附图，在所有的附图中，相同的数字表示同样的或相应的零件，图1至4D详细地说明了一种造型装置，该造型装置包括有：下辅助砂箱1；放置在下辅助砂箱1的上端面上的主造型砂箱2；放置在主造型砂箱2的上端面上的上辅助砂箱3；下压头4，该下压头被安装成能沿着主造型砂箱2和下辅助砂箱1的内表面相对地上下移动；模板5，被固定到下压头的上表面上；上压头6，位于上辅助砂箱3的上方，可垂直地上下移动。

在由主造型砂箱2，下辅助砂箱1，上辅助砂箱3的内表面和模板5的上表面所限定的型腔中，填入适量的造型砂9。上辅助砂箱3是用来作为造型砂9向下压缩的允许余量；下辅助砂箱1被牢固地安装在底座构架上(没有表示出)，它是用来作为造型砂9向上压缩的允许余量，也为了能在从主造型砂箱2的下端面处向外伸出一定高度的情况下形成砂模铸型的下表面10。

通过下压实气缸7来驱动下压头4，使其能向上和向下移动，在所需高度下停止，固定地保持在一所需高度处，并被提升以向上压缩造型砂9。

通过上压实气缸8来驱动上压头6，使其能向上和向下移动，在一所需高度下停止，牢固地保持在一所需高度处，并被向下移以向下压缩造型砂9。

压实的压力和压实的顺序，停止和固定的高度，下压头4和上压头6的上升和下降量均可根据预定的程序用自动控制器(未示出)来进行自动控制。

在下文中，将详细地说明通过使用本发明的造型装置来制做砂模铸型的造型方法，图1，2A，2B，2C和2D说明了制做下述特征的半部分砂模铸型的造型过程的顺序，这时，造型砂9的下表面或模板5的上表面的高度从主造型砂箱2的下端部向下伸入下辅助砂箱1中一预定长度。

图1表示了这样一种状态，在该状态中，通过下压头4的上升，使模板5的表面在预定高度下停止在下辅助砂箱1中，造型砂9已填入到上面所述的型腔中，从而完成了型砂的填入步骤。在该步骤中，模板5的表面的高度是在考虑了填入的造型砂9的下表面10所要求的伸出长度和由下文将要叙述的第二个压实工序引起的造型砂9的向上压缩的允许余量的情况下确定的。

图2A表示了这样一种状态，在该状态中，其下压头4的高度仍保持在图1所示的高度，通过面对着造型砂9的上表面的上压头6的下降，从而向下压实造型砂9，完成了第一压实工序。

图2B表示了这样一种状态，在该状态中，其上压头6的高度仍保持在图2A所示的高度，通过面对着造型砂9的下表面的下压头4的上升，从而向上压实造型砂9，使模板5的上表面以预定长度从主造型砂箱2的下端面处伸出而进入到下辅助砂箱1中，其结果是完成了第二压实工序。

图2C表示了这样一种状态，在该状态中，其下压头4的高度仍保持在图2B所示的高度，通过面对着造型砂9的上表面的上压头6的下降，而向下压实造型砂，直至造型砂9的上表面与主造型砂箱2的上端面相齐平，完成了第三压实工序。

图2D表示了这样一种状态，在该状态中，其上压头6被提升，而下压头4下移，从而完成了从模板5上脱下造型砂9。

图3，4A，4B，4C和4D举例说明了制做具有下述特征的砂模铸型的一半的造型过程的顺序，即，造型砂9的下表面或模板5的上表面的高度10从主造型砂箱2的下端面向上凹入砂箱2中一预定长度。在这种情况下，正如图4B和4C所示，模板5的上表面被升到并保持在以预定长度从主造型砂箱2的下端面处向上进入主造型砂箱2中的凹入深度处。其它的压实工序与图1到2D所说明基本上相同，当认为需要时，也可如图1到2D那样的详细描述。尽管在图3和图4A的步骤中模板5的上表面是伸入在下辅助砂箱1中，但它也可以稍微地凹入到主砂箱2中。

按照上述的方法和装置，砂模铸型的一半可由模板表面从造型箱的端面向外伸出一预定长度而制造，而砂模铸型的另一半则可由模板表面从另一造型箱的端面向内凹入一预定长度以而制成。然后，如图5所示，将这两个从造型装置中取下的半砂模铸型组合起来。虽然在图5中铸型的上半部具有一个从上砂箱伸出的分型面10，而铸型的下半部具有一个凹入下砂箱的分型面10′，但也可以相反的方式设置，铸型的上半部可带有一个凹入上砂箱的分型面，而铸型的下半部可带有一个从下砂箱凸出的分型面。

正如图5所示，在本发明提出的优选实施例中，也可以先装上带有沿分型面而分开的一半模型的模板，在这种情况下制成半部分砂模铸型，然后，再装上带有另一半模型的模板，又在此种情况下制成另一半砂模铸型，从而完成了制造铸件制品用的一组砂模铸型。

在装置的结构方面存在有许多变化的情况。上辅助砂箱3是可以去掉的，或者上、下压头4、6中的任何一个可以固定在底座构架上。在上压头6可垂直移动而下压头4被固定的情况下，通过由气缸等驱动下辅助砂箱1垂直移动的方法来调节模板5的上表面相对于下辅助砂箱1和主砂箱2的高度，以便做到移动、停止和保持在适当位置，进行压实和从模板上脱下造型砂。在下压头4可垂直移动而上压头6被固定的情况下，也可用上述相同的方式，即通过与下压头4相分开的下辅助砂箱1的垂直移动的方法来调节模板5的上表面的高度。压实的方向，压实的先后顺序和次数均不局限于以上实施例。可用液压方式、气动方式或电动方式来驱动气缸工作，以便让相应的压头或砂箱移动到并保持在适当的位置上。

从以上的描述中可容易地理解到，按本发明的方法和装置，其砂模铸型的分型面可以自由地设置，而不必考虑造型砂箱的端面，以便让手头现有的造型砂箱在更大的范围内满足各种不同形状的铸件制品。所形成的砂模铸型的分型面可以从造型砂箱的端面处向外伸出或向内凹入。其结果是，在一个半部分砂模铸型中的模型周围的造型砂厚度与另一半砂模铸型中的模型周围的造型砂厚度基本上是一致的，从而避免了铸件制品的尺寸精度低和铸造缺陷，也避免了由于造型砂的不均匀厚度所引起的回收砂性能方面的不均匀性。与现有技术中的方法相比较，由于在现有技术中为了形成砂模铸型的分型面须在造型砂箱的端面和模型的分型面之间形成一种斜面，故本发明的方法，其模型在重量上是较轻的，在加工费用上是较便宜的，而铸件的生产率也将提高。于是，按照本发明，其造型方法和造型装置不但简化了，而且对于各种形状的铸件来说，均可使上砂箱和下砂箱中的模型周围的造型砂厚度做得很均匀，从而避免了在铸件中出现铸造缺陷，也使回收砂的性能均匀一致。

对于本技术领域的技术人员应该进一步理解到，以上的描述仅是本发明的一个实施例，在不违背本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种变化和改型。

Claims (3)

1.一种制造砂模铸型的方法，该方法包括下述步骤：

把主造型砂箱放置在下辅助  砂箱的上端面上；

将模板固定在下压头上表面上，所述下压头被安装成能沿着所述主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面相对地上下移动；

在所述模板的上表面保持在沿所述主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面的预定高度的情况下，将一定量的造型砂填入造型腔，而该造型腔是由所述主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面与所述模板的上表面所形成的；

至少以向上和向下中的任一方向来压实已填入的造型砂；

其中，通过使压实工序完成时上述模板的上表面位置以预定距离从主造型砂箱下表面突出到上述下辅助砂箱内，或从该主造型砂箱下表面以预定距离进入该主造型砂箱内，而使已填入的造型砂的下表面形成于沿上述主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面之任一个的所需高度处。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述压实工序完成时，所述模板的上表面以预定高度从所述主造型砂箱的下端面处向外伸出而制成半部分砂模铸型，而在上述压实工序完成时，所述模板的上表面从所述主造型砂箱的下端面处凹入一定距离而制成另一半砂模铸型，然后，将上述两个半砂模铸型组合成一套完整的砂模铸型。

3.一种制造砂模铸型用的装置，该装置包括有：

一个下辅助砂箱；

一个主造型砂箱，其放置在所述下辅助砂箱的上端面上；

一个下压头，该下压头被安装成能沿着上述主造型砂箱和下辅助砂箱内表面相对地上下移动；

一块模板，其固定在所述下压头的上表面上；

一个上压头，其设置在上述主造型砂箱的上方；

其中，将一定量的造型砂填入造型腔中，该造型腔是由所述主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面与所述模板的上表面所形成的，至少沿向上和向下的任一方向通过使用所述上压头和下压头来压实已填入的造型砂，通过使压实工序完成时上述模板的上表面位置以预定距离从主造型砂箱下表面突出到上述下辅助砂箱内或从该主造型砂箱下表面以预定距离进入该主造型砂箱内，从而使已填入的造型砂的下表面形成于沿所述主造型砂箱和下辅助砂箱的内表面之任一个的所需高度处。

Images