CN106270417B - 用于铸造生产的定位箱锥及其铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于铸造生产的定位箱锥，包括：由硬质金属材料形成的外部箱锥结构，外部箱锥结构包括两个第一圆锥台以及将两个第一圆锥台在大端面一侧相互连接的第一圆柱，外部箱锥结构内部形成有空腔，空腔中填充有由铸造用砂形成的砂芯。还提供了该定位箱锥的铸造方法。本发明的定位箱锥表面精度高，利用砂芯占据箱锥内部空间，减少金属所占比例，减轻箱锥重量，降低生产使用劳动强度，同时节约了金属，提高金属利用率，降低生产成本。

Description

用于铸造生产的定位箱锥及其铸造方法

技术领域

本发明涉及铸造领域，更具体地，涉及一种在铸造生产中使用的定位箱锥及其铸造方法。

背景技术

合箱过程是铸件生产过程中最重要的一环，尤其对于精密铸件，由于对尺寸要求高，合箱过程不允许分型面发生位移、错箱导致铸件尺寸偏移，因此行业内普遍使用在分型面处放置定位箱锥将上型与下型精确固定。这类定位箱锥一般表面尺寸精度高，当表面磨损或损坏时不能保证精度，无法起到精确定位作用时，箱锥报废。由于铸件合箱时需要三个箱锥才能起到固定作用，每日需求量大，通常使用树脂砂制作箱锥，但此类砂箱锥强度低、易磨损，表面精度低，只能一次性使用。也有使用硬质金属加工而成的箱锥，提高了箱锥表面精度，增加了使用次数，但箱锥重量增加，带来成本增加。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种更加经济实用的定位箱锥。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于铸造生产的定位箱锥，包括：

由硬质金属材料形成的外部箱锥结构，外部箱锥结构包括两个第一圆锥台以及将两个第一圆锥台在大端面一侧相互连接的第一圆柱，

外部箱锥结构内部形成有空腔，空腔中填充有由铸造用砂形成的砂芯。

根据本发明的一个实施例，空腔与外部箱锥结构具有相同的轴线。

根据本发明的一个实施例，砂芯包括两个第二圆锥台以及将所述两个第二圆锥台在大端面一侧相互连接的第二圆柱，每个第二圆锥台对应地与其中一个第一圆锥台具有相同的锥角，第二圆柱与第一圆柱具有相同长度。

根据本发明的一个实施例，所述两个圆锥台具有相同的锥角。

根据本发明的一个实施例，所述两个圆锥台具有相同的长度。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于铸造定位箱锥的方法，包括：

按照常规方法生产用于铸造定位箱锥的外型，其中，外型具有相互配合的上型和下型，上型具有上型腔，下型具有下型腔，上型腔与下型腔配合形成箱锥毛坯的形状，外型具有将上型腔和下型腔与外界连通的相应的浇道；

制造砂芯，砂芯具有水平放置在中心位置的两个金属芯铁，所述两个金属芯铁的两端从砂芯伸出；

将砂芯放置在下型腔中，下型形成有定位槽，所述两个金属芯铁放置在定位槽中，使得砂芯悬空在下型腔的中心位置，然后对上型和下型进行合箱操作；

将上型和下型通过子母扣紧扣；

通过浇道浇注金属液以包覆砂芯，形成外部为金属内部为砂芯的复合材质定位箱锥。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括对复合材质定位箱锥进行切削加工以提高表面精度。

根据本发明的一个实施例，箱锥毛坯形成有加工卡台，使得箱锥毛坯能够通过加工卡台固定在机床上以便于车削加工。

根据本发明的一个实施例，金属芯铁具有管状结构，并且中部沿径向钻有孔，孔与管状结构连通，以便浇注时由砂芯产生的气体通过孔沿着具有管状结构的金属芯铁排出。

根据本发明的一个实施例，制造砂芯时，起模后在砂芯的表面施涂一层铸造用烧结涂料，防止浇注时气体从砂芯表面逸出进入金属液。

本发明的定位箱锥的有益效果在于：

(1)表面与完全金属实心结构箱锥材质相同，经过精加工后能达到相同精度，强度一致，提高了箱锥表面强度和精度，减少和降低了合箱分型面处错箱问题。

(2)以砂芯占据箱锥内部空间，减少金属所占比例，减轻箱锥重量，降低生产使用劳动强度；同时节约了金属，提高金属利用率，降低生产成本。

(3)表面为金属，耐磨性高，可以长距离运输，并且多次使用。

(4)类型多样，可以满足不同规格铸件对箱锥大小的要求，本发明形成的各种规格箱锥，可以实现规模化、批量化地使用。

附图说明

图1A至图1D是根据本发明的一个实施例的定位箱锥的结构示意图，其中，图1B和图1C分别是沿图1A中线B-B和线A-A截取的截面图。

图2A至图2D是本发明使用的管状金属芯铁的结构示意图，其中，图 2C是沿图2A中线A-A截取的截面图。

图3A至图3D是本发明的定位箱锥的铸造过程示意图，其中，图3A 和图3D分别是沿图3C中线B-B和线A-A截取的截面图。

图中标号：1、外部箱锥结构；2、铸造用砂3、外型；4、定位槽；5、横浇道；6、内浇道；7、砂芯；8、芯铁；9、直浇道；10、子母扣；11、卡台。

具体实施方式

下面结合附图对根据本发明的各个实施例的定位箱锥及其铸造方法进行描述。

参照图1A至图1D，示出了根据本发明的一个实施例的用于铸造生产的定位箱锥。该定位箱锥包括由硬质金属材料形成的外部箱锥结构1，参见图1A，该外部箱锥结构包括两个第一圆锥台以及将这两个第一圆锥台在大端面一侧相互连接的第一圆柱，第一圆柱具有直径φ1，两个第一圆锥台在与该第一圆柱连接的大端面处也具有直径φ1。参见图1B，该外部箱锥结构内部形成有空腔，空腔中填充有铸造用砂2，该铸造用砂可以是硅砂或其他铸造用砂。箱锥表面的硬质金属材料应有较好的切削性能便于精加工，且有较高的硬度和强度以减少使用过程中的磨损。

在一个实施例中，空腔与外部箱锥结构形状相似，也是回转体，并具有与外部箱锥结构相同的轴线。两个圆锥台可以具有相同的锥角，如图所示，这两个圆锥台都具有半锥角θ。然而，根据其他实施例，两个圆锥台也可以具有不同的锥角。此外，两个圆锥台可以具有相同的长度。然而，根据其他实施例，两个圆锥台也可以具有不同的长度。金属外形内部的空腔由随形铸造砂芯填充形成砂芯。根据本发明的一个实施例，砂芯7包括两个第二圆锥台以及将这两个第二圆锥台在大端面一侧相互连接的第二圆柱，如图1C所示，该砂芯的圆柱直径为φ2，并与第一圆柱具有相同长度，每个第二圆锥台对应地与其中一个第一圆锥台具有相同的锥角，例如，参见图1B，上面的第一圆锥台和第二圆锥台都具有半锥角θ。

下面结合附图2A至2D以及图3A至3D描述本发明的定位箱锥的铸造方法。该方法包括如下步骤。首先，按照常规方法生产用于铸造定位箱锥的外型3，其中，外型3具有相互配合的上型和下型，上型具有上型腔，下型具有下型腔，上型腔与下型腔配合形成箱锥毛坯的形状，外型3具有将上型腔和下型腔与外界连通的相应的浇道，例如图中所示的直浇道9、横浇道5以及内浇道6。制造砂芯时，在砂芯的中心位置水平放置两个金属芯铁8，例如，当砂芯是具有以上所述的第二圆柱时，可以在该第二圆柱的位置放置这两个金属芯铁8，这两个金属芯铁8的两端从砂芯伸出。接下来，述砂芯7放置在下型腔中，下型形成有定位槽4，两个金属芯铁8 可以放置在定位槽4中，定位槽4能够辅助使得砂芯精确地悬空在下型腔的中心位置，然后对上型和下型进行合箱操作，将上型和下型通过子母扣 10紧扣。接下来，通过浇道浇注金属液以包覆所述砂芯，例如直浇道9、横浇道5和内浇道6，以形成外部为金属内部为砂芯的复合材质定位箱锥。

根据铸造需要，通常会在一个上型或下型中形成多个上型腔和下型腔，如图3B中所示，多个下型腔排列成两行，每行都有多个下型腔。

根据本发明的一个实施例，在形成了复合材质定位箱锥之后还可以对改复合材质定位箱锥进行切削加工以提高表面精度。为了便于车削加工，箱锥毛坯可以形成有加工卡台11，参照图3D，使得箱锥毛坯能够通过加工卡台稳定固定在机床上，不晃动，提高加工精度。

在本发明的一个实施例中，参照图2A至图2D，金属芯铁8具有管状结构，并且中部沿径向钻有孔12，所述孔12与所述管状结构连通，以便浇注时由砂芯产生的气体通过所述孔12沿着具有管状结构的金属芯铁8排出。另外，在制造砂芯时，起模后可以在砂芯的表面施涂一层铸造用烧结涂料，防止浇注时气体从所述砂芯表面逸出进入金属液，造成表层覆盖金属气孔缺陷影响精度。

现有通用系列箱锥规格有直径φ50mm，φ80mm，φ110mm，中间圆柱直段长10mm，半段高H为120mm，半锥角分别为8°，10°，12°。可以根据现场实际需要对其中尺寸进行修改。

应理解，以上描述的有关于外部箱锥结构与内部砂芯的各种形状和角度并不用于限制本发明，本发明的重点在于该定位箱锥是由外部金属材料和内部铸造用砂形成的复合材质的定位箱锥，在保证箱锥表面精度和强度的情况下，减轻了定位箱锥的重量，提高金属利用率。

本发明根据目前行业已经大规模使用的箱锥功能结构对尺寸精度和强度要求高，内部质量无要求的这一要求，创新性地提出以表面金属包覆内部砂芯成型定位箱锥的方法，在保证箱锥表面精度和强度的情况下，减轻箱锥的重量，提高金属利用率。

本发明的箱锥及其铸造方法具有如下优点：

(1)表面与完全金属实心结构箱锥材质相同，经过精加工后能达到相同精度，强度一致，提高了箱锥表面强度和精度，减少和降低了合箱分型面处错箱问题。

(2)以砂芯占据箱锥内部空间，减少金属所占比例，减轻箱锥重量，降低生产使用劳动强度；同时节约了金属，提高金属利用率，降低生产成本。内部为砂芯，密度为1.4g/cm3，是铝的1/2，钢铁的1/5。同体积箱锥重量减轻60％。

以直径φ100mm，半锥角8°，半段高100mm的箱锥为例：

箱锥总体积1334cm3，按照铸铁密度7.3g/cm3，全金属箱锥质量＝1334*7.3＝9738.2g；

内部砂芯直径为90mm,，半锥角8°，半段高95mm；体积为 1022cm3，密度按砂子1.4g/cm3，质量＝1022*1.4＝1430.8g；

外层金属壁厚5mm(加工量与全金属一样，已除去)，体积为 1334-1022＝312cm3,按照铸铁密度7.3g/cm3，外层金属质量＝312*7.3＝2277.6g；

同一个箱锥，体积不变，质量减轻9738.2-1430.8-2277.6＝6029.8g，质量减轻比6029.8/9738.2＝61.9％；节约金属9738.2-2277.6＝7460.6g，金属节约率7460.6/9738.2＝76.6％。

(3)表面为金属，耐磨性高，可以长距离运输，并且多次使用。

(4)类型多样，可以满足不同规格铸件对箱锥大小的要求，本发明形成的各种规格箱锥，可以实现规模化、批量化地使用。

(5)该铸造方法将芯子变为产品的一部分，对表面需求高，内部无特殊要求的铸件都可应用，减少后续掏砂工序，提高金属利用率。

以上所述仅为本发明 的优选实施例而已，并不用于限制本发明 ，对于本领域的技术人员来说，本发明 可以有各种更改和变化。凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于铸造生产的定位箱锥，其特征在于，包括：

由硬质金属材料形成的外部箱锥结构(1)，所述外部箱锥结构包括两个第一圆锥台以及将所述两个第一圆锥台在大端面一侧相互连接的第一圆柱，

所述外部箱锥结构内部形成有空腔，所述空腔中填充有由铸造用砂(2)形成的砂芯(7)，并且所述空腔和所述第一圆锥台相接触的顶面处未设有开口，

其中，所述砂芯(7)具有水平放置在中心位置的两个金属芯铁(8)，所述两个金属芯铁(8)的两端从所述砂芯(7)伸出，

其中，所述金属芯铁(8)具有管状结构，并且中部沿径向钻有孔(12)，所述孔(12)与所述管状结构连通，以便浇注时由所述砂芯产生的气体通过所述孔(12)沿着具有管状结构的所述金属芯铁(8)排出。

2.根据权利要求1所述的定位箱锥，其特征在于，所述空腔与所述外部箱锥结构具有相同的轴线。

3.根据权利要求1所述的定位箱锥，其特征在于，所述砂芯(7)包括两个第二圆锥台以及将所述两个第二圆锥台在大端面一侧相互连接的第二圆柱，每个所述第二圆锥台对应地与其中一个所述第一圆锥台具有相同的锥角，所述第二圆柱与所述第一圆柱具有相同长度。

4.根据权利要求1所述的定位箱锥，其特征在于，所述两个圆锥台具有相同的锥角。

5.根据权利要求4所述的定位箱锥，其特征在于，所述两个圆锥台具有相同的长度。

6.一种用于铸造定位箱锥的方法，其特征在于，包括：

按照常规方法生产用于铸造定位箱锥的外型(3)，其中，所述外型(3)具有相互配合的上型和下型，所述上型具有上型腔，所述下型具有下型腔，所述上型腔与所述下型腔配合形成箱锥毛坯的形状，所述外型(3)具有将所述上型腔和所述下型腔与外界连通的相应的浇道；

制造砂芯(7)，所述砂芯(7)具有水平放置在中心位置的两个金属芯铁(8)，所述两个金属芯铁(8)的两端从所述砂芯(7)伸出；

将所述砂芯(7)放置在所述下型腔中，所述下型形成有定位槽(4)，所述两个金属芯铁(8)放置在所述定位槽(4)中，使得所述砂芯(7)悬空在所述下型腔的中心位置，然后对所述上型和所述下型进行合箱操作；

将所述上型和所述下型通过子母扣(10)紧扣；

通过所述浇道浇注金属液以包覆所述砂芯(7)，形成外部为金属内部为砂芯的复合材质定位箱锥。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括对所述复合材质定位箱锥进行切削加工以提高表面精度。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述箱锥毛坯形成有加工卡台(11)，使得所述箱锥毛坯能够通过所述加工卡台固定在机床上以便于车削加工。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述金属芯铁(8)具有管状结构，并且中部沿径向钻有孔(12)，所述孔(12)与所述管状结构连通，以便浇注时由所述砂芯产生的气体通过所述孔(12)沿着具有管状结构的所述金属芯铁(8)排出。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，制造砂芯时，起模后在所述砂芯的表面施涂一层铸造用烧结涂料，防止浇注时气体从所述砂芯表面逸出进入金属液。