CN105170917B - 一种大型圆盘类铸件的快速造型工装及其快速造型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸造技术领域内一种大型圆盘类铸件的快速造型工装及其快速造型方法，其中大型圆盘类铸件的快速造型工装，包括水平支撑连接在砂箱上方的平衡梁，所述平衡梁中部固定连接中心轴，所述中心轴上转动连接有两水平的横臂，所述横臂末端固定连接刮砂板，所述刮砂板的刮砂面形状与型腔内轮廓或外轮廓的轴截面形状相适配；所述横臂与中心轴的连接端通过转动连接的套筒和轴承套连接，所述套筒与中心轴固定连接，所述轴承套外周通过连接耳固定连接横臂。采用本发明的造型工装进行大型圆盘类铸件造型时，成型方法简单、快速并且便于型腔尺寸的控制，缩短造型周期和造型成本。

Description

一种大型圆盘类铸件的快速造型工装及其快速造型方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种大型圆盘类铸件的快速造型工装及其快速造型方法。

背景技术

现有技术中有一类大型圆盘类或端盖类铸件，直径一般在4000mm以上，如图1所示，其结构特点是形状简单，但直径大。这类铸件的常规造型方法为制作模具、造型、合箱、浇注。但由于铸件壁薄，不能完全实现实体造型，模具制作时需要增加砂芯结构来增加模具强度，存在模具制作复杂、成本高、周期长，且模具体积庞大不易吊运等不利因素。

发明内容

本发明的目的之一是针对现有技术中大型圆盘类铸件造型中存在问题，提供一种大型圆盘类铸件的快速造型工装，以简化铸件造型工艺，缩短造型周期，提高造型尺寸精度。

本发明的目的是这样实现的，一种大型圆盘类铸件的快速造型工装，包括水平支撑连接在砂箱上方的平衡梁，所述平衡梁中部固定连接中心轴，所述中心轴上转动连接有两水平的横臂，所述横臂末端固定连接刮砂板，所述刮砂板的刮砂面形状与型腔内轮廓或外轮廓的轴截面形状相适配；所述横臂与中心轴的连接端通过转动连接的套筒和轴承套连接，所述套筒与中心轴固定连接，所述轴承套外周通过连接耳固定连接横臂。

本发明的大型圆盘类铸件的快速造型工装，根据大型圆盘类铸件结构为简单的回旋体，回旋半径大及壁厚薄的特点，设计可绕中心轴回旋的刮砂工装，以刮砂成型铸件砂型的腔型内轮廓和外轮廓，成型方法简单、快速并且便于型腔尺寸的控制。

为便于精确调节刮砂板的安装尺寸，所述中心轴外周的轴向设有若干道卡槽，所述套筒外周设有定位螺孔，所述套筒与中心轴之间通过螺栓固定连接；所述横臂上设有若干水平方向的用于调节刮砂板安装位置的腰形安装孔。

为便于平衡梁的固定安装，所述平衡梁两端分别固定设有用于支撑连接平衡梁的立柱。

对于大型铸件的砂箱，为简化工装的结构，所述平衡梁两端分别固定连接在砂箱顶部的箱板上。

作为本发明刮砂工装结构的进一步改进，所述刮砂板包括用于刮背砂的刮砂板一、刮型腔外轮廓面砂的刮砂板二和刮型腔内轮廓面砂的刮砂板三，所述刮砂板一的刮砂面设有锯齿。本发明的刮砂工装，将刮面砂和背砂的刮砂板分开设置，可以精确控制大型铸件砂型的面砂层和背砂层的厚度，从而精确控制型砂用量；用于刮背砂的刮砂板一的刮砂面设有锯齿，使刮制出的背砂表面呈起伏的齿形，可以增加背砂层与面砂层的直接面积和摩擦力，从而增加背砂层和面砂层的结合强度，以提高砂型的整体强度。

对于大型铸件，其刮砂工装及刮砂板的尺寸也同样偏大，为减轻刮砂板的重量，所述刮砂板一、刮砂板二和刮砂板三为非金属材料，例如，可选木制材料或树脂材料制成，选用木制材料时，为便于保证型腔尺寸，刮砂板二和刮砂板三采用木制材料时，可以在刮砂面贴附一层环氧树脂层，不但可以保证刮砂面的尺寸精度，还可以提高刮砂面的尺寸精度和耐磨性。

本发明的另一个目的是提供一种采用上述快速造型工装快速造型大型圆盘类铸件砂型的方法，包括如下过程：

(1)安装下砂箱及刮砂工装：将下砂箱固定安装在造型平台上，在下砂箱的上方支撑安装造型工装，使造型工装的中心轴与铸件型腔在下砂箱内的回转中心重合，根据铸件型腔外轮廓的形状和外轮廓边缘各点的回转半径，固定安装刮砂板一，使刮砂板一的回转半径比铸件型腔轮廓相应点对应的回轮半径大50—60mm用于填面砂层；（2）向下砂箱内流背砂，流背砂过程中沿中心轴旋转刮砂板一，以成型下箱砂型的背砂层轮廓，然后从背砂层的表面向砂层内插装若干加强筋，使加强筋部份露出背砂层的表面，并且露出长度小于面砂层的厚度；(3)待背砂层硬化后，将刮砂板一拆下，再安装用于成型铸件型腔外轮廓的刮砂板二，向下砂箱的背砂层表面流面砂，并沿中心轴旋转刮砂板二刮制型腔的外轮廓，并用抹刀压实面砂层表面完成下箱砂型的造型；（4）待下箱砂型的面砂层硬化后，在面砂层表面喷刷便于脱模分型的涂料，然后将刮砂板二拆下，再安装用于成型铸件型腔内轮廓的刮砂板三，向下箱砂型的面砂层表面流树脂砂用于造型假胎，并且边流砂边绕中心轴旋转刮砂板三以形成型腔假胎的内轮廓，最后用抹刀压实假胎的内轮廓表面；（5）待假胎砂型硬化后在假胎的内轮廓表面喷刷脱模涂料，根据铸造工艺在假胎内轮廓表面进行工艺标记，铺设上砂型内的冷铁、冒口和浇注系统，在下砂箱的上侧固定放置上砂箱，流砂造型上箱砂型；(6)待上砂型硬化后，吊出上砂箱及上砂型，取出假胎，然后再合箱完成大型圆盘类铸件砂型的造型。

为进一步精确安装刮砂板二和刮砂板三的位置以保证型腔轮廓的精度，所述步骤（3）和步骤（4）中安装刮砂板二和刮砂板三时，采用三维划线仪校准刮砂板的安装位置。

为提高假胎的强度以保证假胎能完整从下砂型内取出以腾出腔型的空间，所述步骤（4）的假胎内设有加强芯骨。

附图说明

图1为一种典型的大型圆盘类铸件的示意图。

图2为本发明的大型圆盘类铸件的快速造型工装结构示意图。

图3为快速造型工装中的中心轴与横臂的连接示意图。

图4为刮砂板一的结构示意图。

图5为利用本发明的快速造型工装进行大型圆盘类铸件快速造型时刮下砂型背砂的示意图。

图6为利用本发明的快速造型工装进行大型圆盘类铸件快速造型时刮下砂型面砂的示意图。

图7为利用本发明的快速造型工装进行大型圆盘类铸件快速造型时刮假胎砂型的示意图。

图8为利用本发明的快速造型工装进行大型圆盘类铸件快速造型时铺设上箱砂型的工艺的结构示意图。

其中，1 平衡梁；2中心轴；2A卡槽；3横臂；4刮砂板一、5刮砂板二、6刮砂板三；7套筒；8轴承套；8A连接耳；9造型平台；10立柱；11下砂箱；12背砂层；13加强筋；14面砂层；假15胎；芯16骨；冷17铁；18冒口。

具体实施方式

如图2—图4所示为本发明的大型圆盘类铸件的快速造型工装，包括水平支撑连接在砂箱上方的平衡梁1，平衡梁1中部固定连接中心轴2，中心轴2上转动连接有两水平的横臂3，横臂3末端固定连接刮砂板，刮砂板的刮砂面形状与型腔内轮廓或外轮廓的轴截面形状相适配；横臂3与中心轴2的连接端通过转动连接的套筒7和轴承套8连接，套筒7与中心轴2固定连接，轴承套8外周通过连接耳8A固定连接横臂3。

为便于精确调节刮砂板的安装尺寸，中心轴2外周的轴向设有若干道卡槽2A，套筒7外周设有定位螺孔，套筒7与中心轴2之间通过螺栓固定连接；横臂3上设有若干水平方向的用于调节刮砂板安装位置的腰形安装孔。

为便于平衡梁1的固定安装，平衡梁1两端分别固定设有用于支撑连接平衡梁1的立柱10；对于大型铸件的砂箱，为简化工装的结构，平衡梁1两端也可以直接固定连接在砂箱顶部的箱板上。

作为本发明刮砂工装结构的进一步改进，刮砂板包括用于刮背砂的刮砂板一4、刮型腔外轮廓面砂的刮砂板二5和刮型腔内轮廓面砂的刮砂板三6，刮砂板一4的刮砂面设有锯齿。本发明的刮砂工装，将刮面砂和背砂的刮砂板分开设置，可以精确控制大型铸件砂型的面砂层和背砂层的厚度，从而精确控制型砂用量；用于刮背砂的刮砂板一4的刮砂面设有锯齿，使刮制出的背砂表面呈起伏的齿形，可以增加背砂层与面砂层的直接面积和摩擦力，从而增加背砂层和面砂层的结合强度，以提高砂型的整体强度。

对于大型铸件，其刮砂工装及刮砂板的尺寸也同样偏大，本发明的刮砂工装中，为减轻刮砂板的重量，刮砂板一4、刮砂板二5和刮砂板三6为非金属材料，例如，可选木制材料或树脂材料制成，选用木制材料时，为便于保证型腔尺寸，刮砂板二5和刮砂板三6采用木制材料时，可以在刮砂面贴附一层环氧树脂层，不但可以保证刮砂面的尺寸精度，还可以提高刮砂面的尺寸精度和耐磨性。

本发明的大型圆盘类铸件的快速造型工装，根据大型圆盘类铸件结构为简单的回旋体，回旋半径大及壁厚薄的特点，设计可绕中心轴回旋的刮砂工装，以刮砂成型铸件砂型的腔型内轮廓和外轮廓，成型方法简单、快速并且便于型腔尺寸的控制。

以图1所示的大型圆盘类铸件结构为例，采用本发明的上述结构的快速造型工装进行大型圆盘类铸件砂型快速造型的方法，包括如下过程：

(1)安装下砂箱及刮砂工装：如图5将下砂箱11固定安装在造型平台8上，在下砂箱11的上方支撑安装造型工装，使造型工装的中心轴2与铸件型腔在下砂箱11内的回转中心重合，根据铸件型腔外轮廓的形状和外轮廓边缘各点的回转半径，固定安装刮砂板一4，使刮砂板一4的回转半径比铸件型腔轮廓相应点对应的回轮半径大50—60mm用于填面砂层；（2）向下砂箱11内流背砂，流背砂过程中沿中心轴2旋转刮砂板一4，以成型下箱砂型的背砂层12轮廓，然后从背砂层12的表面向砂层内插装若干加强筋13，使加强筋13

部份露出背砂层12的表面，并且露出长度小于面砂层14的厚度，以便于流面砂。本步中，由于砂板板一的刮砂面设有锯齿，所以成型的背砂层表面呈波浪起伏状，可以增加背砂层与面砂层的接触面积和接触表面的摩擦力，从而提高接触面的强度，突出加强筋埋入面砂层，可以进一步增加背砂层与面砂层接触层的强度，从而提高砂型的强度；(3)待背砂层12硬化后，将刮砂板一4拆下，再安装用于成型铸件型腔外轮廓的刮砂板二5；同时，为便于证保刮砂板二5的安装精度，配合三维划线仪校准刮砂板的安装精度，在刮砂板二5的刮砂面边缘取便于测量且有代表性的上、中、下三点，进行回转半径的测量、比较、调节，以精确校准刮砂板二5的安装精度；然后向下砂箱11的背砂层12表面流面砂，并沿中心轴2旋转刮砂板二5刮制型腔的外轮廓形成面砂层14，并用抹刀压实面砂层14表面完成下箱砂型的造型；（4）待下箱砂型的面砂层14硬化后，在面砂层表面喷刷脱模分型的钢玉粉涂料，然后将刮砂板二5拆下，再安装用于成型铸件型腔内轮廓的刮砂板三6，向下箱砂型的面砂层14表面流树脂砂（也就背砂）用于造型假胎15，并且边流砂边绕中心轴2旋转刮砂板三6以形成型腔假胎的内轮廓，最后用抹刀压实假胎的内轮廓表面；本步中，为提高假胎15的强度以保证假胎能完整从下砂型内取出以腾出腔型的空间，流树脂砂前，在上砂型的面砂层表面放置用于加强假胎强度的芯骨，刮砂时将芯骨填埋于树脂砂中；（5）待假胎砂型硬化后在假胎15的内轮廓表面喷刷钢玉粉喷料，根据铸造工艺要求，在假胎15内轮廓表面进行工艺标记，铺设上砂型内的冷铁17、冒口18和浇注系统等，最后在下砂箱11的上侧固定放置上砂箱，流砂造型上箱砂型;(6)待上砂型硬化后，吊出上砂箱及上砂型，取出假胎15，然后再合箱完成大型圆盘类铸件砂型的造型。

本发明的大型圆盘类铸件的造型方法，利用回转的三种不同形状尺寸的刮砂板，依次刮砂造型下箱砂型、相当于铸件型模的假胎和上箱砂型，然后装将上箱砂型吊出，取出假胎，再合箱，假胎的腾出腔型的空间，完成造型过程。因造型过程中在下箱砂型的轮廓面上和假胎的内轮廓面分别喷刷便于分型的脱模喷料，方便了起吊上箱砂型时，上砂型与假胎的分离及假胎与下箱砂型的分离，而不会破坏各砂型结构。本发明的造型过程，分别通过不同的刮砂板刮背砂层和面砂层，可以精确控制面砂和背砂的用量，减少用砂浪费，节约用砂成本。并且还减少了分开造型时吊装，翻转砂箱的过程，采用直接在下砂型上刮树脂砂假胎的方法，直接刮制出铸件的实型模形状，减少实型模制作、吊运、安装的的复杂过程。因此，采用本发明的刮砂工装进行大型圆盘类铸件的造型方法，简化了造型过程，节约造型成本，缩短造型周期，避免了砂箱体积过大不能翻箱的问题。

Claims (3)

1.一种快速造型大型圆盘类铸件砂型的方法，其特征在于，包括如下过程：

(1)安装下砂箱及造型工装：其中，所述造型工装包括水平支撑连接在砂箱上方的平衡梁，所述平衡梁中部固定连接中心轴，所述中心轴上转动连接有两水平的横臂，所述横臂末端固定连接刮砂板，所述刮砂板包括用于刮背砂的刮砂板一、刮型腔外轮廓面砂的刮砂板二和刮型腔内轮廓面砂的刮砂板三，所述刮砂板一的刮砂面设有锯齿；各刮砂板的刮砂面形状与对应的型腔内轮廓或外轮廓的轴截面形状相适配；所述横臂与中心轴的连接端通过转动连接的套筒和轴承套连接，所述套筒与中心轴固定连接，所述轴承套外周通过连接耳固定连接横臂；安装时，将下砂箱固定安装在造型平台上，在下砂箱的上方支撑安装造型工装，使造型工装的中心轴与铸件型腔在下砂箱内的回转中心重合，根据铸件型腔外轮廓的形状和外轮廓边缘各点的回转半径，固定安装刮砂板一，使刮砂板一的回转半径比铸件型腔外轮廓相应点对应的回转半径大50—60mm用于填面砂层；（2）向下砂箱内流背砂，流背砂过程中沿中心轴旋转刮砂板一，以成型下箱砂型的背砂层轮廓，然后从背砂层的表面向砂层内插装若干加强筋，使加强筋部份露出背砂层的表面，并且露出长度小于面砂层的厚度；(3)待背砂层硬化后，将刮砂板一拆下，再安装用于成型铸件型腔外轮廓的刮砂板二，向下砂箱的背砂层表面流面砂，并沿中心轴旋转刮砂板二刮制型腔的外轮廓，并用抹刀压实面砂层表面完成下箱砂型的造型；（4）待下箱砂型的面砂层硬化后，在面砂层表面喷刷便于脱模涂料，然后将刮砂板二拆下，再安装用于成型铸件型腔内轮廓的刮砂板三，向下箱砂型的面砂层表面流树脂砂用于造型假胎，并且边流砂边绕中心轴旋转刮砂板三以形成型腔假胎的内轮廓，最后用抹刀压实假胎的内轮廓表面；（5）待假胎砂型硬化后在假胎的内轮廓表面喷刷脱模涂料，根据铸造工艺在假胎内轮廓表面进行工艺标记，铺设上砂型内的冷铁、冒口和浇注系统，在下砂箱的上侧固定放置上砂箱，流砂造型上箱砂型;(6)待上砂型硬化后，吊出上砂箱及上砂型，取出假胎，然后再合箱完成大型圆盘类铸件砂型的造型。

2.根据权利要求1所述的快速造型大型圆盘类铸件砂型的方法，其特征在于，所述步骤（3）和步骤（4）中安装刮砂板二和刮砂板三时，采用三维划线仪校准刮砂板的安装位置。

3.根据权利要求1所述的快速造型大型圆盘类铸件砂型的方法，其特征在于，所述步骤（4）的假胎内设有加强芯骨。