CN106216613A - 一种悬浮全方位激振振实机及振实方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种悬浮全方位激振振实机及振实方法，所述造型机包括有：水平设置的底座，设置在底座上的升降立柱，水平设置在升降立柱上方的支撑平台，设置在支撑平台两端的振动装置，设置在支撑平台中部的顶升立柱，以及设置在顶升立柱顶部的用于支撑砂箱的中间板；在升降立柱的顶部与支撑平台的底部之间设置有空气弹簧；在支撑平台上设置有竖向伸缩连接臂，在竖向伸缩连接臂的顶部设置有水平伸缩连接臂，在水平伸缩连接臂上设置有与砂箱接触用的垫块；在顶升立柱的顶部设置有锥台形连接端，在中间板的下板面上开设有凹槽，顶升立柱的连接端插在凹槽内，在顶升立柱的连接端与中间板之间设置有橡胶弹性体。本发明大大提高了砂箱的振动填充效果。

Description

一种悬浮全方位激振振实机及振实方法

技术领域

本发明涉及一种用于砂箱的振实机及其振实方法，具体地说是一种悬浮全方位激振振实机及振实方法。

背景技术

在消失模铸造工艺中，由于消失模铸件的外形表面与内腔结构较为复杂，且模型较为软、薄、易变形，型砂中又不添加任何粘结剂，所以就需要在规定的时间内将型砂均匀填充在砂箱内各个部位和模型周围并达到工艺要求的紧实度，同时还要保证不损伤模型表面的涂料并保证其尺寸的精确度。因此，造型工艺过程一直都是消失模铸造工艺中的重点和难点之一，而型砂的振实是造型工艺的关键，振动紧实的效果直接影响消失模铸造工艺的成败，不合适的振动效果和填充度很容易造成铸件缺陷、报废。

专利CN102166622B公开了一种消失模多维振实台，可实现定向最佳的横向甚至是爬坡填充，但是，这种结构的振实台在对顶部结构复杂的砂箱进行振动时，则会出现砂箱顶部密度不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种悬浮全方位激振振实机，以解决现有造型工艺中型砂振动紧实效果不佳的问题。

本发明的目的之二就是提供一种悬浮全方位激振振实方法，以提高砂箱的振动填充效果。

本发明的目的之一是这样实现的：一种悬浮全方位激振振实机，包括有：水平设置的底座，设置在所述底座上的升降立柱，水平设置在所述升降立柱上方的支撑平台，设置在所述支撑平台两端的振动装置，设置在所述支撑平台中部的顶升立柱，以及设置在所述顶升立柱顶部的用于支撑砂箱的中间板；在所述升降立柱的顶部与所述支撑平台的底部之间设置有空气弹簧；在所述支撑平台上设置有竖向伸缩连接臂，在所述竖向伸缩连接臂的顶部设置有水平伸缩连接臂，在所述水平伸缩连接臂上设置有与砂箱接触用的垫块；

所述振动装置包括固定设置在所述支撑平台上的电机平台、设置在所述电机平台上的振动电机和与所述振动电机相连的变频器，在所述振动电机的旋转输出端设有偏心机构；

所述顶升立柱用于支撑所述中间板，在所述顶升立柱的顶部设置有锥台形连接端；在所述中间板的下板面上开设有锥台形凹槽，所述凹槽略大于所述顶升立柱的连接端，所述顶升立柱的连接端插在所述凹槽内，且所述顶升立柱的连接端通过橡胶弹性体与所述中间板连接。

本发明造型机中，所述偏心机构是在所述振动电机的旋转输出端设置有连杆，在所述连杆上设置有重球，所述重球为偏心设置，所述重球与所述连杆滑动连接，在所述重球的两侧设置有锁止器，两台振动电机的重球的偏心角度相差30~120°。

本发明造型机中，所述顶升立柱的锥台形连接端的侧面与水平面的夹角为40~50°，所述锥台形凹槽的侧壁与水平面的夹角等于所述锥台形连接端的侧面与水平面的夹角。

本发明造型机中，所述中间板包括相互平行的底板和顶板以及设置在底板与顶板之间的侧板，在所述底板中部设置有转盘，所述转盘通过弹簧体与所述底板连接；在所述转盘的侧面对称设置有两个水平支撑杆，所述水平支撑杆的一端连接在转盘上，所述水平支撑杆的另一端连接在所述侧板上；在两个所述水平支撑杆上分别设置有竖向支撑杆，其中，一个竖向支撑杆的端部连接到所述顶板上，另一个竖向支撑杆的端部连接到所述底板上。

本发明造型机中，与所述顶板相连的竖向支撑杆与竖直方向的夹角为15°，与所述底板相连的竖向支撑杆与竖直方向的夹角为25°。

本发明造型机中，在水平支撑杆与中间板侧板的连接处设有第一橡胶体，在竖向支撑杆与中间板顶板的连接处、竖向支撑杆与底板的连接处分别设有第二橡胶体，在所述第二橡胶体的外侧设置有一圈硬质侧边。

本发明造型机中，所述水平支撑杆与所述转盘之间通过连接套连接，所述连接套滑动套接在所述水平支撑杆的外部，在所述连接套的内部设置有两个限位块，所述水平支撑杆选择性地与任一限位块接触，即所述水平支撑杆与两个限位块择一接触。

本发明造型机中，在所述升降立柱的底部设有重力传感器，在所述升降立柱的侧方设置有高度传感器。

本发明的两台振动装置的振动效果在中间板内进行加合，然后传递到砂箱内部，与此同时振动还通过竖直连接臂和水平连接臂传递至砂箱的顶部，并在砂箱内部从上向下传输，由此使得砂箱内形成一个三维立体式全方位的振动环境，从而大大提高振实效果。

本发明与传统的依靠夹紧装置对砂箱限位的振实装置不同，其采用特殊设计的支撑结构与振动装置配合，无需夹紧也能保证砂箱在振动过程中不发生偏移，同时还大大增加了砂箱的受力强度，提高了振实效果，使型砂在砂箱内的填充密实且均匀，解决现有造型工艺中型砂振动紧实效果不佳的问题。

本发明的目的之二是这样实现的：一种悬浮全方位激振振实方法，包括以下步骤：

a、设置一套如上所述的悬浮全方位激振振实机；

b、将砂箱放置在中间板上，调整竖向伸缩连接臂和水平伸缩连接臂，使水平伸缩连接臂通过垫块与砂箱的顶部相接触；调整顶升立柱的高度，使砂箱的重心高度与两台振动电机的设置高度平齐；

c、调整好两台振动电机上的偏心机构，使两者的偏心角度之差为30~120°；

d、启动两台振动装置，调整两个变频器的频率，使得两台振动电机旋转的转速曲线有且仅有一个交点，且该交点不是转速曲线的端点；

e、在步骤d中所说的条件下，两台振动电机进行若干共同周期的旋转过程，直至将砂箱内的型砂振实，然后关闭振动装置。

在本发明方法的所述步骤d中，两台振动电机的旋转产生的振动在中间板内进行合成，然后传递至砂箱，与此同时，振动还通过水平伸缩连接臂和竖向伸缩连接臂传递至砂箱顶部，并从砂箱顶部向下传输，由此在砂箱内形成三维立体式的振动环境。

在本发明方法的所述步骤e中，在每个共同旋转周期结束之后，单独驱动一台振动电机旋转，然后再进行两台振动电机下一共同周期的旋转。

本发明方法将两个振动电机作为两个振动源进行不同频率的振动，使得砂箱处于一个多频率共振的环境中，从而大大提高了砂箱内的振动填充效果。在两个振动电机共同振动周期的间隙，使用单一的电机进行补充振动，可以对某些具有振动频率敏感带的填充区域进行针对性地振动，进一步提高振实效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是重球与振动电机的连接结构示意图。

图3是竖向伸缩连接臂与支撑平台的连接结构示意图。

图4是中间板的结构示意图。

图5是水平支撑杆与连接套的结构示意图。

图中：1、底座，2、升降立柱，3、支撑平台，4、电机平台，5、振动电机，6、变频器，7、连杆，8、重球，9、顶升立柱，10、连接端，11、中间板，12、凹槽，13、空气弹簧，14、重力传感器，15、高度传感器，16、顶板，17、底板，18、侧板，19、第一水平支撑杆，20、第二水平支撑杆，21、第一竖向支撑杆，22、第二竖向支撑杆，23、连接套，24、限位块，25、第一橡胶体，26、第二橡胶体，27、橡胶弹性体，28、硬质侧边，29、竖向伸缩连接臂，30、水平伸缩连接臂，31、垫块，32、弹簧体，33、锁止器，34、弹性金属片，35、硬质支撑环，36、砂箱，37、转盘。

具体实施方式

实施例1：悬浮全方位激振振实机。

如图1所示，本发明主要由底座1、升降立柱2、支撑平台3、振动装置、顶升立柱9和中间板11等部分组成。

底座1作为承载体，用以承托其他各部分，底座1呈矩形，在底座1上表面的四个直角处分别设置有升降立柱2，四个升降立柱2的高度相等。在升降立柱2的底部设置有重力传感器14，在升降立柱2的侧方设置有高度传感器15，在升降立柱2的顶部套设有空气弹簧13，在空气弹簧13的上方设置有支撑平台3。

支撑平台3用于支撑振动装置和砂箱36，在支撑平台3的底面与空气弹簧13对应的位置设置有底柱，底柱插接在空气弹簧13的顶部，且底柱的底端面与对应的升降立柱2的顶端面之间留有一段弹簧的弹性距离。

在支撑平台3的两端分别设置有振动装置，振动装置包括电机平台4、设置在电机平台4上的振动电机5以及与电机相连的变频器6。如图2所示，在振动电机5的旋转输出端设置有连杆7，在连杆7上套设有重球8，重球8在连杆7上偏心设置，且可在连杆7上来回滑动，调节重球8在连杆7上的位置可改变振动幅度。在重球8的两侧分别设置有锁止器33，当调节好重球8的位置后，锁紧锁止器33以将重球8固定，防止重球8在振动过程中滑移。为了达到更好的振动效果，两台振动装置的重球8的偏心角应保持30~120°的角度差。

在支撑平台3的中部设置有三个顶升立柱9，且三个顶升立柱9分别位于同一个等腰三角形的顶点处。顶升立柱9的顶端为锥台形连接端10，且锥台的侧面与水平面的夹角为40~50°，最好为45°，各顶升立柱9的顶端面相互平齐，用于支撑中间板11。调节顶升立柱9的高度，以改变中间板11的设置高度，从而可改变砂箱36的设置高度。

如图3所示，在支撑平台3的上台面上设置有竖向伸缩连接臂29，在竖向伸缩连接臂29的根部套设有弹性金属片34，在弹性金属片34外套设有硬质支撑环35。如图1所示，在竖向伸缩连接臂29的顶端设置有水平伸缩连接臂30，水平伸缩连接臂30与砂箱36的顶部相接触，在两者的接触部位设置有垫块31。在振动过程中，一部分振动经中间板11传递给砂箱36的底部，另一部分振动经竖向伸缩连接臂29和水平伸缩连接臂30传递到砂箱36的顶部，由此形成三维立体式的振动环境，从而提高振实效果。

中间板11设置在顶升立柱9的上方，用于将两台振动装置的振动效果进行合成，然后传递给砂箱36。如图4所示，中间板11包括底板17、顶板16和侧板18，底板17与顶板16平行，侧板18铰接在底板17和顶板16之间，底板17、顶板16和侧板18围合成前后贯通的空腔。在空腔内设置有转盘37，转盘37位于底板17的中部，且通过弹簧体32与底板17连接。在转盘37上对称设置有两个水平支撑杆，分别为第一水平支撑杆19和第二水平支撑杆20，水平支撑杆的一端通过连接套23连接在转盘37上，另一端则水平延伸并连接到侧板18上；如图5所示，水平支撑杆滑动套接在连接套23内，在连接套23内设置有两个限位块24，水平支撑杆选择性地与任意一个限位块24接触。在第一水平支撑杆19上设置有第一竖向支撑杆21，第一竖向支撑杆21的顶部连接到顶板16上，且该支撑杆的杆体与竖直方向呈15°夹角；在第二水平支撑杆20上设置有第二竖向支撑杆22，第二竖向支撑杆22的底部连接到底板17上，且该支撑杆的杆体与竖直方向呈25°夹角。在第一水平支撑杆19与左侧侧板18的连接处、第二水平支撑杆20与右侧侧板18的连接处分别设置有第一橡胶体25；在第一竖向支撑杆21与顶板16的连接处、第二竖向支撑杆22与底板17的连接处分别设置有第二橡胶体26，在第二橡胶体26的外侧环设有硬质侧边28，且硬质侧边28与板面的连接部位设置为倒角。

在中间板11的底板17的下板面上开设有三个锥台形凹槽12，凹槽12与顶升立柱9一一对应，且其槽侧壁与水平面所夹角度等于连接端10的侧面与水平面所夹角度。顶升立柱9的连接端10插入凹槽12内，且通过橡胶弹性体27与中间板11的底板17连接，在连接端10的侧面与凹槽12的侧壁之间留有一定的缝隙。通过这样的结构设置可以有效防止砂箱36在振动过程中发生偏移，省去了夹紧装置，简化了振动平台的结构。

砂箱36放置在中间板11上，砂箱36的放置高度应满足砂箱36的重心高度与两台振动电机5的高度相等的要求，以保证振动效果。在振动过程中，由于砂箱36处于无夹紧的状态，故砂箱36可沿竖直方向与中间板11之间产生一定范围内的分离，然后又在重力作用下回落到中间板11上，形成近似悬浮的状态，如此循环往复，更进一步加大了砂箱36的受力强度，提高了振实效果。

实施例2：悬浮全方位激振振实方法。

a、设置一套如实施例1所说的悬浮全方位激振振实机；

b、将砂箱36放置在中间板11上，调整竖向伸缩连接臂29和水平伸缩连接臂30，使水平伸缩连接臂30与砂箱36的顶部相接触；调整顶升立柱9的高度，使砂箱36的重心高度与两台振动电机5的高度平齐；

c、调整好重球8在连杆7上的位置，并保证两个重球8的偏心角度之差为30~120°；

d、启动两台振动装置，调整两个变频器6的频率，使得两台振动电机5旋转的转速曲线有且仅有一个交点，且该交点不是转速曲线的端点；通过两个振动电机5的旋转，两者的振动作用在中间板11内进行合成，然后传递至砂箱36内，与此同时，振动还通过水平伸缩连接臂30和竖向伸缩连接臂29传递至砂箱36顶部，并从砂箱36顶部向下传输，使得砂箱36内形成一个三维立体式的振动环境；

e、两台振动电机5按照步骤d中的频率进行若干共同周期的旋转过程，在每个共同旋转周期之后的间隙，单独驱动其中一台振动电机5旋转，进行补充振动；

f、直至将砂箱36内的型砂振实，关闭振动装置。

Claims (10)

1.一种悬浮全方位激振振实机，其特征是，包括有：水平设置的底座，设置在所述底座上的升降立柱，水平设置在所述升降立柱上方的支撑平台，设置在所述支撑平台两端的振动装置，设置在所述支撑平台中部的顶升立柱，以及设置在所述顶升立柱顶部的用于支撑砂箱的中间板；在所述升降立柱的顶部与所述支撑平台的底部之间设置有空气弹簧；在所述支撑平台上设置有竖向伸缩连接臂，在所述竖向伸缩连接臂的顶部设置有水平伸缩连接臂，在所述水平伸缩连接臂上设置有与砂箱接触用的垫块；

所述振动装置包括固定设置在所述支撑平台上的电机平台、设置在所述电机平台上的振动电机和与所述振动电机相连的变频器，在所述振动电机的旋转输出端设有偏心机构；

所述顶升立柱用于支撑所述中间板，在所述顶升立柱的顶部设置有锥台形连接端；在所述中间板的下板面上开设有锥台形凹槽，所述凹槽略大于所述顶升立柱的连接端，所述顶升立柱的连接端插在所述凹槽内，且所述顶升立柱的连接端通过橡胶弹性体与所述中间板连接。

2.根据权利要求1所述的悬浮全方位激振振实机，其特征是，所述偏心机构是在所述振动电机的旋转输出端设置有连杆，在所述连杆上设置有重球，所述重球为偏心设置，所述重球与所述连杆滑动连接，在所述重球的两侧设置有锁止器，两台振动电机的重球的偏心角度相差30~120°。

3.根据权利要求1所述的悬浮全方位激振振实机，其特征是，所述顶升立柱的锥台形连接端的侧面与水平面的夹角为40~50°，所述锥台形凹槽的侧壁与水平面的夹角等于所述锥台形连接端的侧面与水平面的夹角。

4.根据权利要求1所述的悬浮全方位激振振实机，其特征是，所述中间板包括相互平行的底板和顶板以及设置在底板与顶板之间的侧板，在所述底板中部设置有转盘，所述转盘通过弹簧体与所述底板连接；在所述转盘的侧面对称设置有两个水平支撑杆，所述水平支撑杆的一端连接在转盘上，所述水平支撑杆的另一端连接在所述侧板上；在两个所述水平支撑杆上分别设置有竖向支撑杆，其中，一个竖向支撑杆的端部连接到所述顶板上，另一个竖向支撑杆的端部连接到所述底板上。

5.根据权利要求4所述的悬浮全方位激振振实机，其特征是，在水平支撑杆与中间板侧板的连接处设有第一橡胶体，在竖向支撑杆与中间板顶板的连接处、竖向支撑杆与底板的连接处分别设有第二橡胶体，在所述第二橡胶体的外侧设置有一圈硬质侧边。

6.根据权利要求4所述的悬浮全方位激振振实机，其特征是，所述水平支撑杆与所述转盘之间通过连接套连接，所述连接套滑动套接在所述水平支撑杆的外部，在所述连接套的内部设置有两个限位块，所述水平支撑杆与两个限位块择一接触。

7.根据权利要求1所述的悬浮全方位激振振实机，其特征是，在所述升降立柱的底部设有重力传感器，在所述升降立柱的侧方设置有高度传感器。

8.一种悬浮全方位激振振实方法，其特征是，包括以下步骤：

a、设置一套权利要求1所述的悬浮全方位激振振实机；

b、将砂箱放置在中间板上，调整竖向伸缩连接臂和水平伸缩连接臂，使水平伸缩连接臂通过垫块与砂箱的顶部相接触；调整顶升立柱的高度，使砂箱的重心高度与两台振动电机的高度平齐；

c、调整好两台振动电机上的偏心机构，使两者的偏心角度之差为30~120°；

d、启动两台振动装置，调整两个变频器的频率，使得两台振动电机旋转的转速曲线有且仅有一个交点，且该交点不是转速曲线的端点；

e、在步骤d中所说的条件下，两台振动电机进行若干周期的旋转过程，直至将砂箱内的型砂振实，然后关闭振动装置。

9.根据权利要求8所述的悬浮全方位激振振实方法，其特征是，所述步骤d中，两台振动电机的旋转产生的振动在中间板内进行合成，然后传递至砂箱，与此同时，振动还通过水平伸缩连接臂和竖向伸缩连接臂传递至砂箱顶部，并从砂箱顶部向下传输，由此在砂箱内形成三维立体式的振动环境。

10.根据权利要求8所述的悬浮全方位激振振实方法，其特征是，所述步骤e中，在每个旋转周期结束之后，单独驱动一台振动电机旋转，然后再进行两台振动电机下一周期的旋转。