CN107096883B - 一种铸造接头的模具及铸造接头的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铸造接头的模具，该模具由前后叠加的静模和动模组成，静模包括静模板和嵌于静模板中的静模仁，动模包括动模板和嵌于动模板中的动模仁，静模仁与动模仁相抵并构造成密闭的成型模腔，成型模腔包括相连通的接头型腔和导料道型腔，导料道型腔中可设置活块。本发明的优点是不仅降低了模具开发费用和砂铁比，还提高了铁水利用率，缩短了浇注箱数的同时降低了浇注时间，从而保证了接头的球化，提高了接头的出品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器的小型接头铸造方法，属于铸造技术领域。
背景技术
随着社会的不断发展，涡轮增压器已成为发动机不可或缺的附件，涡轮增压器能够提高发动机功率和改善经济性能。随着涡轮增压器行业的发展，目前大部分涡轮增压器涡轮壳的接头为球铁材质，因此对接头的球化要求越来越高，材质风险俨然成为铸造企业的一道红线，另外铸造成本也成为决定企业成败的重要因素。
传统的接头铸造方法是采用常规的开模方法，既不采用叠箱，只有上砂型和下砂型，合起来空腔部位形成铸件（接头），此方法工艺出品率往往较低，另外铁砂比也较低，铸造成本相对较高。但是，对于重量小于2kg的小型接头，如果采用传统的铸造方法，砂铁比往往会很高，铁水利用率很低，同时因接头重量太轻会导致浇注箱数过长，最终会因浇注时间的延长导致球化衰退，使接头材质报废的同时存在一定的质量风险。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种涡轮增压器小型接头的铸造方法，同时给出了铸造接头的模具，该方法能够降低砂铁比，提高铁水利用率，在缩短浇注箱数的同时还能降低浇注时间，从而保证接头的球化。
为了达到以上目的，本发明的铸造接头的模具，该模具由前后叠加的静模和动模组成，静模包括静模板和嵌于静模板中的静模仁，动模包括动模板和嵌于动模板中的动模仁，静模仁与动模仁相抵并构造成密闭的成型模腔，成型模腔包括接头型腔和导料道型腔，导料道型腔中可设置一套活块。
本发明仅开发一副模具，模具由静模和动模组成，每半幅模具中都设计排布接头的模仁，采用这副模具通过更换模具中不同的活块制作上、中、下三种砂型，然后将三种砂型叠放起来进行浇注，最终获得接头。
进一步的，活块为上砂型活块、中砂型活块或下砂型活块。
再进一步的，上砂型活块包括冒口活块、第一集渣槽活块和直浇道活块；中砂型活块包括第一导料道活块和第二集渣槽活块；下砂型活块包括第二导料道活块。
更进一步的，冒口活块呈圆筒状，在冒口活块的外圆周上制有三个可与接头型腔相连通的入水口；直浇道活块为两端敞开的管状结构。
更进一步的，第一导料道活块包括第一冒口型腔、第一直浇道型腔和连接第一冒口型腔与第一直浇道型腔的第一横浇道型腔，第一横浇道型腔中设置第一过滤块型腔；第一冒口型腔呈圆筒状，在其外圆周上制有三个可与接头型腔相连通的入水口；第一直浇道型腔为两端敞开的管状结构。
更进一步的，第二导料道活块包括第二冒口型腔、第二直浇道型腔和连接第二冒口型腔与第二直浇道型腔的第二横浇道型腔，第二横浇道型腔中设置第二过滤块型腔；第二冒口型腔的外圆周上制有三个可与接头型腔相连通的入水口；第二直浇道型腔为底部封闭的管状结构。
上述结构中，上、中、下砂型活块均由若干个一体成型的活块单元组成，对应上、中、下三种砂型活块能制作上、中、下三种砂型，且每幅活块中均设计有过滤系统和集渣槽，用以解决接头的渣眼缺陷。
进一步的，静模仁、动模仁均为阴模，静模仁、动模仁的横截面均呈十字形结构，静模仁十字形结构的其中三个端部设有第一腔室，另一个端部与其中心部分连通后形成第二腔室，动模仁十字形结构的其中三个端部设有第三腔室，另一个端部与其中心部分连通后形成第四腔室，第一腔室与第三腔室配合形成接头型腔，第二腔室与第四腔室配合形成导料道型腔。
进一步的，静模板上制有与成型模腔连通的进料口，便于通过进料口向成型模腔灌料，制作砂型。
本发明还提供了一种使用上述模具铸造接头的方法，该方法包括以下步骤：
一、制作模具，按照设计要求制作静模和动模；
二、制作上砂型活块、中砂型活块和下砂型活块；
三、将静模、动模固定为一体，使静模仁与动模仁相抵形成密闭的成型模腔，成型模腔包括接头型腔和导料道型腔，在导料道型腔中可放置一套活块，通过更换导料道型腔中的活块（即上砂型活块、中砂型活块、下砂型活块），分别制作上砂型、中砂型和下砂型；
四、将上砂型、中砂型和下砂型按照1:（1～4）:1的个数比叠放在一起形成浇注空腔，然后浇注。
上述方法中，通过模具的设计排版及3套活块的制作，采用一副模具即可制作上、中、下三种砂型，降低了模具的开发费用；同时采用叠箱浇注方式，不仅能降低砂铁比，提高铁水利用率，而且由于叠箱浇注减少了浇注总箱数，从而减少了浇注时间，最终达到防止球化衰退，降低材质风险和质量损失的目的。
进一步，步骤三中制作上砂型、中砂型和下砂型的具体方法如下：
a、将上砂型活块置于动模仁的第四腔室中，并将静模、动模固定为一体形成模具，然后向模具的成型模腔添加型砂，待型砂定型后抽除静模、动模，形成上砂型；
b、将中砂型活块置于静模仁、动模仁组成的导料道型腔中，并将静模、动模固定为一体形成模具，然后向模具的成型模腔添加型砂，待型砂定型后抽除静模、动模，形成中砂型；
c、将下砂型活块置于静模仁的第二腔室中，并将静模、动模固定为一体形成模具，然后向模具的成型模腔添加型砂，待型砂定型后抽除静模、动模，形成下砂型。
本发明的优点是不仅降低了模具开发费用和砂铁比，还提高了铁水利用率，缩短了浇注箱数的同时降低了浇注时间，从而保证了接头的球化，提高了接头的出品率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明模具的主视图。
图2为本发明模具的左视图。
图3为本发明静模的主视图。
图4为本发明动模的主视图。
图5为本发明上砂型活块的主视图。
图6为本发明上砂型活块的俯视图。
图7为本发明中砂型活块的主视图。
图8为本发明中砂型活块的俯视图。
图9为本发明下砂型活块的主视图。
图10为本发明下砂型活块的俯视图。
图11为本发明砂型叠放后的俯视图。
图12为本发明砂型叠放后的主视图。
图13为图11的B-B向剖视图。
图14为浇注后结构示意图。
图15为浇注后的主视图。
图16为浇注后的俯视图。
图17为图16的A-A向剖视图。
具体实施方式
实施例一
本实施例提供了一种铸造接头的模具，其结构如图1和图2所示，该模具1由前后叠加的静模1-1和动模1-2组成。其中，静模1-1包括静模板1-1-1和嵌于静模板1-1-1中的静模仁1-1-2，动模1-2包括动模板1-2-1和嵌于动模板1-2-1中的动模仁1-2-2，静模仁1-1-2、动模仁1-2-2均为阴模，静模仁1-1-2与动模仁1-2-2相抵并构造成密闭的成型模腔，静模板1-1-1上还制有与成型模腔连通的进料口1-1-3，静模仁1-1-2、动模仁1-2-2的横截面均呈十字形结构，静模仁1-1-2十字形结构的其中三个端部均设有第一腔室1-3，另一个端部与其中心部分连通后形成第二腔室1-4，动模仁1-2-2十字形结构的其中三个端部均设有第三腔室1-5，另一个端部与其中心部分连通后形成第四腔室1-6（见图3和图4）。静模仁1-1-2与动模仁1-2-2相抵后，第一腔室1-3与第三腔室1-5配合形成接头型腔，第二腔室1-4与第四腔室1-6配合形成导料道型腔，这样三个接头型腔和一个导料道型腔组成成型模腔，导料道型腔的尺寸略小于接头型腔的尺寸，且导料道型腔通过冒口8与接头型腔相连通。
导料道型腔中可设置一套活块。该套活块为上砂型活块2、中砂型活块3或下砂型活块4。如图5和图6所示，上砂型活块2包括一体成型的冒口活块2-1、第一集渣槽活块2-2和直浇道活块2-3，冒口活块2-1呈圆筒状，在圆筒状冒口活块2-1的底端外圆面上设有三个下冒口颈14，该下冒口颈14可与下一层砂型活块的上冒口颈15相配合形成可与接头型腔相连通的入水口，直浇道活块2-3为两端敞开的管状结构。如图7和图8所示，中砂型活块3包括一体成型的第一导料道活块3-1和第二集渣槽活块3-2，第一导料道活块3-1包括第一冒口型腔3-1-1、第一直浇道型腔3-1-4和连接第一冒口型腔3-1-1与第一直浇道型腔3-1-4的第一横浇道型腔3-1-2；第一冒口型腔3-1-1呈圆筒状，且第一冒口型腔3-1-1的顶端外圆面上设有三个上冒口颈15，底端外圆面上设有三个下冒口颈14，该上冒口颈15可上一层砂型活块的下冒口颈14相配合形成可与接头型腔相连通的入水口，该下冒口颈14也可与下一层砂型活块的上冒口颈15相配合形成可与接头型腔相连通的入水口；第一直浇道型腔3-1-4为两端敞开的管状结构；第一横浇道型腔3-1-2中设置第一过滤块型腔3-1-3；第一集渣槽活块2-2与第二集渣槽活块3-2结构相同。如图9和图10所示，下砂型活块4包括第二导料道活块，第二导料道活块包括第二冒口型腔4-1、第二直浇道型腔4-4和连接第二冒口型腔4-1与第二直浇道型腔4-4的第二横浇道型腔4-2；第二冒口型腔4-1的外圆面上设有三个上冒口颈15，该上冒口颈15可与上一层砂型活块的下冒口颈14相配合形成可与接头型腔相连通的入水口；第二直浇道型腔4-4为底部封闭的管状结构；第二横浇道型腔4-2中设置第二过滤块型腔4-3，第一横浇道型腔3-1-2、第二横浇道型腔4-2结构相同，第一过滤块型腔3-1-3、第二过滤块型腔4-3结构相同。
本实施例使用上述模具铸造接头的方法，包括以下步骤：
一、制作模具1，按照设计要求制作静模1-1和动模1-2。
二、按照设计要求，制作上砂型活块2、中砂型活块3和下砂型活块4。
三、将静模1-1、动模1-2固定为一体，使静模仁1-1-2与动模仁1-2-2相抵形成密闭的成型模腔，成型模腔包括导料道型腔和接头型腔，在导料道型腔中可放置一套活块，通过更换导料道型腔中的活块（上砂型活块2、中砂型活块3、下砂型活块4），分别制作上砂型5、中砂型6和下砂型7。
四、将上砂型5、中砂型6和下砂型7按照1:（1～4）:1的个数比（优选1:2:1）叠放在一起形成浇注空腔（见图11至13），然后进行铁水浇注，获得浇注后的结构（浇注后结构见图14至17）。
上述步骤三中，制作上砂型5、中砂型6和下砂型7的具体方法如下：
a、将上砂型活块2置于动模仁1-2-2的第四腔室1-6中（上砂型活块2在动模仁1-2-2中的排布方式如图4所示，将冒口活块2-1置于动模仁1-2-2十字形结构的中心部位，第一集渣槽活块2-2置于动模仁1-2-2的第四腔室1-6中部，直浇道活块2-3置于动模仁1-2-2的第四腔室1-6尾部），并将静模1-1、动模1-2固定为一体形成模具1，然后向模具1的成型模腔添加型砂（从模具1的射砂口向其内的成型模腔射砂），待型砂定型后抽除静模1-1、动模1-2，形成上砂型5。
b、将中砂型活块3置于静模仁1-1-2、动模仁1-2-2组成的导料道型腔中（中砂型活块3在静模仁1-1-2中的排布方式如图3所示，将第一导料道活块3-1的第一冒口型腔3-1-1置于静模仁1-1-2十字形结构的中心部位，第一直浇道型腔3-1-4置于静模仁1-1-2的第二腔室1-4尾部；第二集渣槽活块3-2置于动模仁1-2-2的第四腔室1-6中部），并将静模1-1、动模1-2固定为一体形成模具1，然后向模具1的成型模腔添加型砂（从模具1的射砂口向其内的成型模腔射砂），待型砂定型后抽除静模1-1、动模1-2，形成中砂型6。
c、将下砂型活块4置于静模仁1-1-2的第二腔室1-4中（下砂型活块4在静模仁1-1-2中的排布方式如图3所示，将第二导料道活块的第二冒口型腔4-1置于静模仁1-1-2十字形结构的中心部位，第二直浇道型腔4-4置于静模仁1-1-2的第二腔室1-4尾部），并将静模1-1、动模1-2固定为一体形成模具1，然后向模具1的成型模腔添加型砂（从模具1的射砂口向其内的成型模腔射砂），待型砂定型后抽除静模1-1、动模1-2，形成下砂型7。
上述步骤四中，砂型叠放后，在叠放砂型中形成浇注空腔，浇注空腔中分布有一个竖直的直浇道12，三个水平的横浇道13和一个竖直的冒口8，每个横浇道13中设置一过滤块10，在每个横浇道13上方靠近过滤块10设置一集渣槽11，铁水由下至上灌入浇注空腔进行浇注，浇注的具体方法如下：将熔融的铁水从直浇道12灌入浇注空腔，铁水先从下砂型7的横浇道13进入冒口8的底部，再从冒口8底部进入最底层的接头型腔中，然后铁水从下部中砂型6的横浇道13进入冒口8的中部，从而进入第二层的接头型腔，最后铁水由上部中砂型5的横浇道13进入冒口8的上部，从而进入第一层的接头型腔，完成铁水浇注。铁水从下至上逐层进入冒口，可以防止铁水进入冒口时产生紊流，降低接头出现渣眼的概率。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种铸造接头的模具，所述模具（1）由前后叠加的静模（1-1）和动模（1-2）组成，其特征在于：所述静模（1-1）包括静模板（1-1-1）和嵌于静模板（1-1-1）中的静模仁（1-1-2），所述动模（1-2）包括动模板（1-2-1）和嵌于动模板（1-2-1）中的动模仁（1-2-2），所述静模仁（1-1-2）与动模仁（1-2-2）相抵并构造成密闭的成型模腔，所述成型模腔包括接头型腔和导料道型腔，所述导料道型腔中可设置一套活块；所述活块为上砂型活块（2）、中砂型活块（3）和下砂型活块（4）；所述上砂型活块（2）包括冒口活块（2-1）、第一集渣槽活块（2-2）和直浇道活块（2-3）；所述中砂型活块（3）包括第一导料道活块（3-1）和第二集渣槽活块（3-2）；所述下砂型活块（4）包括第二导料道活块；所述第一导料道活块（3-1）包括第一冒口型腔（3-1-1）、第一直浇道型腔（3-1-4）和连接第一冒口型腔（3-1-1）与第一直浇道型腔（3-1-4）的第一横浇道型腔（3-1-2），所述第一横浇道型腔（3-1-2）中设置第一过滤块型腔（3-1-3）；所述第二导料道活块包括第二冒口型腔（4-1）、第二直浇道型腔（4-4）和连接第二冒口型腔（4-1）与第二直浇道型腔（4-4）的第二横浇道型腔（4-2），所述第二横浇道型腔（4-2）中设置第二过滤块型腔（4-3）。
2.根据权利要求1所述一种铸造接头的模具，其特征在于：所述冒口活块（2-1）呈圆筒状，在所述冒口活块（2-1）的外圆周上制有三个可与接头型腔相连通的入水口；所述直浇道活块（2-3）为两端敞开的管状结构。
3.根据权利要求1所述一种铸造接头的模具，其特征在于：所述第一冒口型腔（3-1-1）呈圆筒状，在其外圆周上制有三个可与接头型腔相连通的入水口；所述第一直浇道型腔（3-1-4）为两端敞开的管状结构。
4.根据权利要求1所述一种铸造接头的模具，其特征在于：所述第二冒口型腔（4-1）的外圆周上制有三个可与接头型腔相连通的入水口；所述第二直浇道型腔（4-4）为底部封闭的管状结构。
5.根据权利要求1所述一种铸造接头的模具，其特征在于：所述静模仁（1-1-2）、动模仁（1-2-2）均为阴模，所述静模仁（1-1-2）、动模仁（1-2-2）的横截面均呈十字形结构，所述静模仁（1-1-2）十字形结构的其中三个端部设有第一腔室（1-3），另一个端部与其中心部分连通后形成第二腔室（1-4），所述动模仁（1-2-2）十字形结构的其中三个端部设有第三腔室（1-5），另一个端部与其中心部分连通后形成第四腔室（1-6），所述第一腔室（1-3）与第三腔室（1-5）配合形成接头型腔，所述第二腔室（1-4）与第四腔室（1-6）配合形成导料道型腔。
6.根据权利要求1所述一种铸造接头的模具，其特征在于：所述静模板（1-1-1）上制有与成型模腔连通的进料口（1-1-3）。
7.使用权利要求1至6任一项所述的模具铸造接头的方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、制作模具（1），按照设计要求制作静模（1-1）和动模（1-2）；
二、制作上砂型活块（2）、中砂型活块（3）和下砂型活块（4）；
三、将静模（1-1）、动模（1-2）固定为一体，使静模仁（1-1-2）与动模仁（1-2-2）相抵形成密闭的成型模腔，成型模腔包括接头型腔和导料道型腔，在导料道型腔中可放置一套活块，通过更换导料道型腔中的活块，分别制作上砂型（5）、中砂型（6）和下砂型（7）；
四、将上砂型（5）、中砂型（6）和下砂型（7）按照1:（1～4）:1的个数比叠放在一起形成浇注空腔，然后浇注。
8.根据权利要求7所述使用该模具铸造接头的方法，其特征在于，步骤三中制作上砂型（5）、中砂型（6）和下砂型（7）的具体方法如下：
a、将上砂型活块（2）置于动模仁（1-2-2）的第四腔室（1-6）中，并将静模（1-1）、动模（1-2）固定为一体形成模具（1），然后向模具（1）的成型模腔添加型砂，待型砂定型后抽除静模（1-1）、动模（1-2），形成上砂型（5）；
b、将中砂型活块（3）置于静模仁（1-1-2）、动模仁（1-2-2）组成的导料道型腔中，并将静模（1-1）、动模（1-2）固定为一体形成模具（1），然后向模具（1）的成型模腔添加型砂，待型砂定型后抽除静模（1-1）、动模（1-2），形成中砂型（6）；
c、将下砂型活块（4）置于静模仁（1-1-2）的第二腔室（1-4）中，并将静模（1-1）、动模（1-2）固定为一体形成模具（1），然后向模具（1）的成型模腔添加型砂，待型砂定型后抽除静模（1-1）、动模（1-2），形成下砂型（7）。
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