CN106378416B - 一种大型复杂形状的砂芯模具结构及脱模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型复杂形状的砂芯模具结构，包括上芯盒和下芯盒，以及位于下芯盒下方的模具底框，上芯盒内设有可容纳最大长度模具射嘴的上型腔，下芯盒内设有与砂芯下部相适配的下型腔，上芯盒和下芯盒以及模具底框的高度叠加之和与制芯设备的总装模具高度尺寸相适配；下芯盒内设有可将砂芯抽离所述下型腔的脱模装置，该脱模装置包括与下芯盒相连的顶芯机构和位于该顶芯机构上的可分别依次实现两次脱模的组合式结构的第一辅助脱模机构和第二辅助脱模机构。本发明还公开了一种大型复杂形状的砂芯模具脱模方法。本发明结构简单，通过设置了第一脱模辅助机构和第二脱模辅助机构，可实现快速脱模，减少了脱模活块的数量，降低了生产成本。

Description

一种大型复杂形状的砂芯模具结构及脱模方法

技术领域

本发明涉及机械铸造技术领域，更具体地说，它涉及一种大型复杂形状的砂芯模具结构及脱模方法。

背景技术

柴油机机体是柴油发动机的骨架，是发动机各机构工作的基础，承受着发动机的各种负荷。因此，只有机体具有足够高的刚度和强度才能确保发动机各机构长期正常工作。其中，发动机机体顶杆室是机体的重要组成部分，对于部分大型机体，顶杆室位置形状复杂且各方向变化无规律，因此，为了保证顶杆室形状的顺利铸出，顶杆室芯的制作过程及砂芯质量显得尤为重要。在铸造前砂芯制作工艺过程中，大型柴油发动机气缸体的顶杆室芯通常采用手工芯盒制芯，但由于部分机体尺寸规格较大，采用手工芯盒制芯效率低，且劳动强度大，在制芯过程中有很大局限性。

以大型船用气缸体的顶杆室芯制作为例，由于其结构复杂且方向多变性不能一次脱模、形状尺寸很大等，通常通采用手工芯盒，以多活块形式进行木模拼装，分段制作砂芯，砂芯制作完毕后，又经过“敲击”的脱模方式将活块按顺序一一拆卸，从而得到单段砂芯，最终再将多段砂芯结合得到完整的顶杆室芯。

采用手工芯盒制作此类大型机体砂芯的过程往往带有一系列缺点，所制作的砂芯质量也略有不足，主要表现在：

1、劳动强度大，由于采用手工芯盒制芯的全过程均是人为操作，消耗了巨大的人力，使得劳动强度大大增加，此外，每次砂芯的制作，需等待砂芯固化，此过程需要较长时间，并且，砂芯的为分段制作，这些都严重影响制芯的生产效率；

2、制作出的砂芯质量欠佳，采用手工芯盒，活块较多，各活块加工精度不高，可能导致活块之间的相互配合不到位、错边、长期使用后活块配合间隙增大等问题，严重影响砂芯的制芯质量；

3、砂芯出模问题，采用手工芯盒制作完砂芯后，砂芯出模时，需人工敲击活块，有敲坏砂芯的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种结构简单，操作方便，可有效解决复杂形状面砂芯出模问题的模具结构设计及脱模方法。

本发明的技术方案是这样的：一种大型复杂形状的砂芯模具结构，包括上芯盒和下芯盒，以及位于下芯盒下方的模具底框，所述的上芯盒内设有可容纳最大长度模具射嘴的上型腔，所述的下芯盒内设有与砂芯下部相适配的下型腔，所述的上芯盒和下芯盒以及模具底框的高度叠加之和与制芯设备的总装模具高度尺寸相适配；所述的下芯盒内设有可将砂芯抽离所述下型腔的脱模装置，所述的脱模装置包括与下芯盒相连的顶芯机构和位于该顶芯机构上的可分别依次实现两次脱模的组合式结构的第一辅助脱模机构和第二辅助脱模机构。

作为进一步地改进，所述的上芯盒和下芯盒分别高于标准芯盒的高度；相应的，所述的模具底框的高度小于标准底框的高度。

进一步地，所述上芯盒增加的高度为10mm，所述下芯盒增加的高度为115mm，相应的，所述的模具底框减少的高度为225mm。

进一步地，所述的上芯盒、下芯盒和模具底框均为由金属加工而成的模具。

进一步地，所述的顶芯机构包括与所述下芯盒相连的下顶芯板和位于该下顶芯板上的可将所述第一辅助脱模机构和第二辅助脱模机构及砂芯顶出下芯盒的下顶芯杆组件。

进一步地，所述的第一辅助脱模机构包括与所述下芯盒固定相连的中空的第一容纳块、竖向活动插接于该第一容纳块上并且对装的第一活块和第二活块，以及位于所述第二活块上方的第三活块。

进一步地，所述的第二辅助脱模包括与所述下芯盒固定相连的中空的第二容纳块、竖向活动插接于该第二容纳块上并且对装的第四活块和第五活块，以及分别位于所述第四活块和第五活块上方的第六活块和第七活块。

一种大型复杂形状的砂芯模具脱模方法，该方法是在下芯盒内设置组合式结构的第一辅助脱模机构和第二辅助脱模机构，二辅助脱模机构分别包括与下芯盒固定连接的固定块和活动插装在对应每个固定块上的多个活动块，采用二次脱模的半自动脱模方式，脱模时先将二辅助脱模机构上的活动块以及砂芯共同顶出下芯盒，然后再利用手工芯盒活块制芯的方式手动抽离活动块，从而获得完整的砂芯。

具体包括以下步骤：

步骤1、第一次脱模，利用设备的顶芯机构将第一辅助脱模机构和第二辅助脱模机构上的活动块以及砂芯共同顶出下芯盒；

步骤2、第二次脱模，将第一辅助脱模机构的各活动块、第二辅助脱模机构的各活动块分别从砂芯下部的第一油气通道型芯和第二油气通道型芯的外围依次抽离砂芯从而获得完整的砂芯。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明结构简单，操作方便，采用二次脱模的半自动脱模方式，可快速对结构复杂砂芯模具脱模，不仅解决了复杂形状面的砂芯出模问题，也大幅度提高制芯生产效率，降低了劳动强度，同时还提高了砂芯的表面质量，相应的提高了铸件的质量；

2、本发明充分利用制芯设备与模具设计理论尺寸的相对协调，对上下芯盒进行加厚以保证芯盒能完全容纳砂芯，与此同时，对模具底框进行降低高度处理，在保证全套模具各部件的相对尺寸不变的前提下，满足制芯设备所要求的模具最大高度尺寸，全方位协调了芯盒与设备的结合，提高了砂芯的精度；

3、本发明只需局部较少的几个脱模活块，便可依照分型原理，手工直接从上下、左右方向完成脱模，减少了脱模方向，并大大减少脱模活块的数量，有效降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明中砂芯的结构放大示意图；

图2为本发明中上芯盒的结构放大示意图；

图3为本发明中下芯盒的结构放大示意图；

图4为本发明中模具底框的结构放大示意图；

图5为本发明中第二辅助脱模机构的结构放大示意图；

图6为本发明第一次脱模的结构放大示意图；

图7为本发明第二次脱模的结构放大示意图；

图8为本发明的模具总装图。

其中：1-上芯盒、2-下芯盒、3-模具底框、4-上型腔、5-砂芯、6-下型腔、7-第一辅助脱模机构、8-第二辅助脱模机构、9-下顶芯板、10-下顶芯杆组件、11-第一油气通道型芯、12-第二油气通道型芯、7a-第一容纳块、7b-第一活块，7c-第二活块、7d-第三活块、8a-第二容纳块、8b-第四活块、8c-第五活块、8d-第六活块、8e-第七活块。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。

参阅图1-8，本发明的一种大型复杂形状的砂芯模具结构，包括上芯盒1和下芯盒2，以及位于下芯盒2下方的模具底框3，在上芯盒1内设有可容纳最大长度模具射嘴的上型腔4，在下芯盒2内设有与砂芯5下部相适配的下型腔6，其砂芯5位于由上型腔4和下型腔6构成的容纳腔内，上芯盒1与下芯盒2通过模具底框3支撑，安装到制芯设备上，并且，其上芯盒1和下芯盒2以及模具底框3的高度叠加之和与制芯设备的总装模具高度尺寸相适配，保证砂芯5模具能够顺利与设备安装到位；在下芯盒2内设有可将砂芯5抽离下型腔6的脱模装置，该脱模装置包括与下芯盒2相连的顶芯机构和位于该顶芯机构上的可分别依次实现两次脱模的组合式结构的第一辅助脱模机构7和第二辅助脱模机构8，其顶芯机构由制芯设备自动控制将第一辅助脱模机构7和第二辅助脱模机构8以及砂芯5共同顶出下芯盒2，其第一辅助脱模机构7和第二辅助脱模机构8采用手工芯盒活块制芯的组合方式安装在下芯盒2内。本发明的结构简单，制作方便，通过在上芯盒1、下芯盒2上设置上型腔4和下型腔6，以充分保证模具能够容纳复杂砂芯5，并且，本发明采用二次脱模的半自动脱模方式，可快速对结构复杂砂芯5的模具脱模，不仅解决了复杂形状面的砂芯5出模问题，也大幅度提高制芯生产效率，降低了劳动强度，同时还提高了砂芯5的表面质量，相应的提高了铸件的质量。

具体的，上芯盒1和下芯盒2的高度分别高于标准芯盒的高度，相应的，模具底框3的高度小于标准底框的高度，其中上芯盒1和下芯盒2为分别经过增加高度的处理制作而成，模具底框3为经过减少高度的处理制作而成，并且，上芯盒1是在标准芯盒高度的基础上增加了高度10mm，保证分型面以上砂芯5局部过薄的喷嘴长度设计要求，同时满足设备对模具射嘴最大长度限制的设计要求，下芯盒2是在标准芯盒高度的基础上增加了高度115mm，以保证芯盒能充分容纳顶杆室芯分型面以下的最长部位；相应的，模具底框3是在标准底框的基础上减少了高度225mm，以适应制芯设备上模具高度，确保整个砂芯5的模具能够安装在制芯设备上，本发明充分利用制芯设备与模具设计理论尺寸的相对协调，对上芯盒1和下芯盒2进行高度增加的处理，以保证芯盒能够完全容纳砂芯5，同时，对模具底框3进行降低高度的处理，在保证全套模具各部件的相对尺寸不变的前提下，满足制芯设备所要求的模具最大高度尺寸，全方位协调了芯盒与设备的结合，提高了砂芯5的制作精度。

在上述实施例中，上芯盒1、下芯盒2和模具底框3均为由金属加工而成的模具，实现利用设备快速精准的制芯，提高了砂芯模具的精度和生产效率。

在本实施例中，其顶芯机构包括与下芯盒2相连的下顶芯板9和位于该下顶芯板9上的可将第一辅助脱模机构7和第二辅助脱模机构8及砂芯5共同顶出下芯盒2的下顶芯杆组件10，下顶芯杆组件10垂直于下顶芯板9，其第一辅助脱模机构7和第二辅助脱模机构8均可沿下顶芯杆组件10相对运动；其中，第一辅助脱模机构7包括与下芯盒2固定相连的中空的第一容纳块7a、竖向活动插接于该第一容纳块7a上并且对装的第一活块7b和第二活块7c，以及位于第二活块7c上方的第三活块7d，第二辅助脱模8包括与下芯盒2固定相连的中空的第二容纳块8a、竖向活动插接于该第二容纳块8a上并且对装的第四活块8b和第五活块8c，以及分别位于第四活块8b和第五活块8c上方的第六活块8d和第七活块8e，其中，第一辅助脱模机构7与砂芯5下部设有的第一油气通道型芯11相适配，即第一活块7b、第二活块7c以及第三活块7d将第一油气通道型芯11完整包裹，第二辅助脱模机构8与砂芯5下部设有的第二油气通道型芯12型芯相适配，即第四活块8b、第五活块8c、第六活块8d以及第七活块8e将第二油气通道型芯12完整包裹，确保砂芯5各个部位的尺寸精度。

一种大型复杂形状的砂芯模具脱模方法，该方法是在下芯盒2内设置组合式结构的第一辅助脱模机构7和第二辅助脱模机构8，二辅助脱模机构分别包括与下芯盒2固定连接的固定块和活动插装在对应每个固定块上的多个活动块，采用二次脱模的半自动脱模方式，脱模时先将二辅助脱模机构上的活动块以及砂芯5共同顶出下芯盒2，然后再利用手工芯盒活块制芯的方式手动抽离活动块，从而获得完整的砂芯。

包括以下具体步骤：

步骤1、第一次脱模，利用设备的顶芯机构将第一辅助脱模机构7和第二辅助脱模机构8以及砂芯5共同顶出下芯盒2，由于第一辅助脱模机构7的第一容纳块7a和第二辅助脱模机构8的第二容纳块8a与下芯盒2固定相连，此时，第一容纳块7a和第二容纳块8a脱离砂芯5；

步骤2、第二次脱模，将第一辅助脱模机构7的第一活块7b和第二活块7c分别从砂芯5下部的第一油气通道型芯11两侧抽离砂芯5；

步骤3、将第一辅助脱模机构7的第三活块7d从砂芯5的下部沿第一油气通道型芯11的下方抽离砂芯5；

步骤4、将第二辅助脱模机构8的第四活块8b和第五活块8c分别从砂芯5下部的第二油气通道型芯12两侧抽离砂芯5；

步骤5、将第二辅助脱模机构8的第六活块8d和第七活块8e分别从砂芯5的下部沿第二油气通道型芯12的下方抽离砂芯5，从而获得完整的砂芯5。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (8)

1.一种大型复杂形状的砂芯模具结构，包括上芯盒(1)和下芯盒(2)，以及位于下芯盒(2)下方的模具底框(3)，其特征在于，所述的上芯盒(1)内设有可容纳最大长度模具射嘴的上型腔(4)，所述的下芯盒(2)内设有与砂芯(5)下部相适配的下型腔(6)，所述的上芯盒(1)和下芯盒(2)以及模具底框(3)的高度叠加之和与制芯设备的总装模具高度尺寸相适配；所述的下芯盒(2)内设有可将砂芯(5)抽离所述下型腔(6)的脱模装置，所述的脱模装置包括与下芯盒(2)相连的顶芯机构和位于该顶芯机构上的可分别依次实现两次脱模的组合式结构的第一辅助脱模机构(7)和第二辅助脱模机构(8)。

2.根据权利要求1所述的一种大型复杂形状的砂芯模具结构，其特征在于，所述的上芯盒(1)和下芯盒(2)的高度分别高于标准芯盒的高度；相应的，所述的模具底框(3)的高度小于标准底框的高度。

3.根据权利要求1或2所述的一种大型复杂形状的砂芯模具结构，其特征在于，所述的上芯盒(1)、下芯盒(2)和模具底框(3)均为由金属加工而成的模具。

4.根据权利要求1所述的一种大型复杂形状的砂芯模具结构，其特征在于，所述的顶芯机构包括与所述下芯盒(2)相连的下顶芯板(9)和位于该下顶芯板(9)上的可将所述第一辅助脱模机构(7)和第二辅助脱模机构(8)及砂芯(5)顶出下芯盒(2)的下顶芯杆组件(10)。

5.根据权利要求1所述的一种大型复杂形状的砂芯模具结构，其特征在于，所述的第一辅助脱模机构(7)包括与所述下芯盒(2)固定相连的中空的第一容纳块(7a)、竖向活动插接于该第一容纳块(7a)上并且对装的第一活块(7b)和第二活块(7c)，以及位于所述第二活块(7c)上方的第三活块(7d)。

6.根据权利要求1所述的一种大型复杂形状的砂芯模具结构，其特征在于，所述的第二辅助脱模(8)包括与所述下芯盒(2)固定相连的中空的第二容纳块(8a)、竖向活动插接于该第二容纳块(8a)上并且对装的第四活块(8b)和第五活块(8c)，以及分别位于第所述四活块(8b)和第五活块(8c)上方的第六活块(8d)和第七活块(8e)。

7.一种大型复杂形状的砂芯模具脱模方法，其特征在于，该方法是在下芯盒(2)内设置组合式结构的第一辅助脱模机构(7)和第二辅助脱模机构(8)，二辅助脱模机构分别包括与下芯盒(2)固定连接的固定块和活动插装在对应每个固定块上的多个活动块，采用二次脱模的半自动脱模方式，脱模时先将二辅助脱模机构上的活动块以及砂芯(5)共同顶出下芯盒(2)，然后再利用手工芯盒活块制芯的方式手动抽离活动块，从而获得完整的砂芯(5)。

8.根据权利要求7所述的一种大型复杂形状的砂芯模具脱模方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤1、第一次脱模，利用设备的顶芯机构将第一辅助脱模机构(7)和第二辅助脱模机构(8)上的活动块以及砂芯(5)共同顶出下芯盒(2)；

步骤2、第二次脱模，将第一辅助脱模机构(7)的各活动块、第二辅助脱模机构(8)的各活动块分别从砂芯(5)下部的第一油气通道型芯(11)和第二油气通道型芯(12)的外围依次抽离砂芯(5)从而获得完整的砂芯(5)。