CN1073620A - 无浇冒口磨球、曲轴、衬板、齿轮等铸锻多用设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无浇冒口磨球、曲轴、衬板、齿轮等铸 造和锻造设备，特别是铸造车间、锻造车间大规模铸 造和锻造用的设备和模具，有立式上下液压或螺旋压 力机，立式压力机平放的卧式前后压力机。立式上下 压力机联结上下压盘，压杆或压头，装在压盘上。有 上中下金属模或上下金属模，金属模绕有线圈。在浇 注时可通交变电流使其感应保温。卧式压力机的压 头装有压杆(前进后退)，另一台卧式压力机带动模具 和前半金属模来回移动，后半金属模固定。可快速铸 锻上述的零件。

Description

本设备发明涉及铸造车间、锻造车间铸造和锻造磨球、曲轴、衬板、齿轮等工作，特别大规模铸造和锻造生产的设备。

生产磨球和曲轴、衬板、齿轮等有造型机造型铸造磨球，离心铸造磨球、空气锤锻造磨球、热轧磨球、砂型和金属型铸造曲轴、齿轮等，造型机制造砂型铸造出来的磨球浇口占铁水重量的百分之四十;离心铸造磨球仍然有浇口，浇口和浇盘上浪费较多的铁水，清理浇口很麻烦，取出铸球不方便，修理铸模每次要花很多时间。用砂铸造曲轴、衬板、齿轮在浇冒口上浪费很多的铁水（钢水）。全国每年磨球用量为一百多万吨，曲轴每年生产一百多万条。

为了解决磨球的生产，有色金属杂志84年6期介绍了首钢矿山公司转盘铸造磨球的工艺，铸造机械84年6期介绍了湖南水口山矿务局机修厂转盘浇注磨球的设备，上述的铸造方法铸造出来的磨球都有浇冒口;89年10月18日发明专利公报公布了咸阳两位同志申请的立式离心铸球机;92年元月初的发明专利公报公布了甘肃工业大学的立式离心铸球机;87年中国铸机4期广告3天水铸机厂的卧式离心铸球机，那种离心铸球都有浇口，都是浇盘和浇口浪费铁水，清理浇口麻烦，取球不方便，都不能铸造钢球，因钢球有了浇口打不掉，要氧气火焰切割，每吨直径60毫米的磨球有一千个左右，清理浇冒口是很麻烦的事，上述的设备都不能锻造钢球;还有苏联发明的热轧钢球，热轧直径60毫米的钢球需要88千瓦的电机，能源消耗大，无铸造钢球的功能。上述各种各样的铸造设备没有锻造磨球的功能，也没有提出感应电流通过铁水（钢水）使铁水在中模上部少粘或不粘的

本发明的目的是要已能压铸无浇冒口磨球，又能快速锻造钢球，又能压铸无浇冒口曲轴、衬板、齿轮;已能卧式锻造钢球又能立式锻造钢球，使锻造钢球的能源消耗比苏联发明的热轧钢球要少，生产率不比热轧钢球低;铸造无浇冒口磨球、曲轴、衬板，解决清理浇冒口的麻烦问题，达到节约铁水（或钢水），提高生产率，提高经济效益。金属模绕线圈通电，使金属预热方便，并在浇注时使中模上部的铁水或钢水产生感应电流，使其不粘铁水（钢水），全部流入型腔，或在中模上部上一层特种陶瓷，使其不粘铁水，全部流入型腔。

发明是这样实现的，铸造无浇冒口磨球，和上液压或螺旋压力机联接的压盘上装60个至200个压杆，和下压力机联接的压盘上装60至200个压杆，压杆的末端上弧形的球截盖，此弧形球截盖和球形腔截面结合时正好面为一个完整的空球体。压杆和金属模对准的方法是把压杆的另一端制作螺丝孔，上压盘的孔比压杆大得多把压杆通过压盘的孔放进金属模内，用螺栓把压杆、压板和压盘固定起来，然后再往压盘内浇注低熔点金属。下模和中模镗孔时四周用螺栓锁紧后上圆柱销，然后配镗。为了预热方便和防止浇注时铁水粘在中模上部，在金属模四周和压杆孔周围都绕上线圈，通过变电流后产生感应电流，使铁水不粘模。为了使立式压铸模也能锻造圆钢球、中模在上部位凹下去部分用垫板垫上，垫板上有同样的孔，垫板用螺栓固定在中模上，垫板镗定位孔三至四个。六至二十个算好的圆钢段料装入有5至20个小圆筒的加热器内，加热器底部有闸板，此闸板的两边联在加热器的导槽内，加热器用耐高温的钢材或特种陶瓷制成，当园钢锻料5至20个加热好后和加热器一起放在中模的上部（上模去掉），用定位销定位后拉掉闸板让园钢段料漏入中下模内，拉走加热器。感应线圈通电流使园钢段料保温，开动上压力机，上压杆把段料锻压成球。上压力机持钩拉起中模，开动下压力机带动下压杆顶出钢球。压铸无浇冒口曲轴、衬板、齿轮以压铸无浇冒口磨球同样的原理，下半部的铸件形状在下模做成空的，上半部根据铸件的形状在中模（或上模）做成空的，上压杆根据铸件表面的形状做成空隙，便可压铸成无浇冒口。如压铸曲轴，则下模为半园柱形曲拐，中模（上模）为半园柱形曲拐并在上部开槽，此槽比园柱形的直径要小。每次可压铸两根，也可压铸一根。上压头做成园柱形截盖和下、中模对应曲拐，上压头装在上压盘上，定位方法和压铸无浇冒口压杆的方法相同。下模穿进3至4个顶杆，此顶杆联接下压盘，下顶杆的末端是园柱形的截盖。球化了的铁水（或钢水）从中模上部浇入（或直接浇入槽内），使金属模上的线圈通电，使铁水保温在上压头没有下压前不要凝固，开动上压力机（由压力机的导轨定位）使上压头往下压，上压头的园柱形截盖和中模正好成园柱体曲拐，待凝固后上压力机持钩吊起中模，开动下压力机，使下顶杆顶出曲轴。压铸衬板和齿轮的原理和压铸曲轴相同，就是把压头和下模的形状改作成和衬板（或齿轮）相同，当上压头没有下落前同样通交变电流使其感应保温。卧式的钢球锻压设备，就是把上下压力机平放，锻钢球的金属模和压铸磨球的金属模基本相同，其中一个金属模固定，另一个活动的金属模由一台水平压力机带动，一个压杆由另一台水平压力机带动，在压力机的旁边有感应加热炉，此加热炉比水平压力机高一个阶台，加热炉前面有一台偏心轮剪切机，加热好的圆钢由推钢机推出来，偏心轮剪切机把加热好的圆钢剪切成段（根据钢球的体积，计算圆钢段的体积和长度，根据调整好的速度剪切），使成段的园钢滚到金属模前成的槽内，开动带压杆的压力机，把加热好圆钢段推入两半球合成的球形腔内，使圆钢段成球形，带动活动金属模的水平压力机把活动的金属模（前半金属模）拉开，活动金属模有一弹簧联结推杆把钢球推出来掉入水中淬火。

全国火力发电、水泥、选矿每年需要磨球一百多万吨，我们所设计的每吨降低成本600元，如全国推广每年可节约六亿元以上。无浇冒口曲轴节约大量铁水。因每吨铁球直径60毫米的约有一千一百个，我们设计的铸出后无浇冒口，解决了离心球和手工铸球清理浇口的麻烦问题。我们设计的能铸磨球又能锻造钢球，每锻造5至20个钢球，故比一般的空气锤锻钢球提高生产率5至20倍。水平式（卧式）的锻造钢球，设锻造60毫米的钢球，加热到1100℃的园钢，每厘米平方加1000公斤的压力足以使其变形，锻造60毫米的钢球可用直径40毫米的圆钢锻造，40毫米等于4厘米，其面积为12.56厘米²，约12560公斤的压力便能使加热到1100℃至1200℃的直径圆钢锻压成球形，不难算出，每秒前进150毫米的速度，产生12560公斤的推力，设总传动效率为0.7（油膜润滑的多头螺旋总传动效率可达0.8以上）或用油压机，其所需要的功率为26千瓦，曲柄剪切机因剪切加热的圆钢，只要10千瓦的功率便可，故总共需要36千瓦。而苏联发明的热轧钢球轧直径60毫米的钢球要88千瓦，故我们设计的用电量比热轧钢球少得多。热轧钢球的螺旋轧辊两根磨损后报废的重量大，重新更换的轧辊重量大。而我们设计的两半金属模不易磨损，压杆磨损后再可再将磨损的压杆加工进去1至2毫米，压杆后面再垫1至2毫米铁皮，故重新加工的变动量在0.3公斤以下，故比苏联发明的热轧钢球先进。我们设计的压杆每秒前进的速度为150毫米，生产率和热轧钢球约相等。

本发明的具体结构由以下的实施例及其附图、图1、图1A至图1G3、图2至图8、图8A至图8B，图9至图13绘出。

图1至图13详细说明依据本发明提出的具体装置的细则及工作情况。

该设备包括上下立式液压或螺旋式压力机，可由图9所示的卧式螺旋压力机改装成为上下立式的压力机。压铸磨球有上中下金属模。锻造磨球（立式）除了和压铸磨球的设备相同外，在中模上面还增加了压板，并增加了加热器。压铸曲轴衬板等有上下金属模，有压头有压盘，卧式锻压钢球有前后两台压力机，有前后两半的金属模有压杆，有推钢机，有感应加热炉，有剪切机。图1图图3所示主要有：联接机座的框架[1]，套筒[2]，下金属模[4]，线圈[5]，中模[7]，线圈[8]，特种耐火材料曾（或特种陶瓷[9]，上模[10]，（也可不用上模，用上压力机本身的导轨定位。）上压杆[13]，上压盘[14]，低熔点金属[16]，定位销[17]，斜面卡[19]（见图1E至图1F，有[19]相同），线圈[20]，下压杆[22]，下压盘[23]，加热器上的套筒[24]，闸板[26]，板块[28]，被锻压的圆钢[25]线圈[20]，下压盘[23]（见图2和图3）。图4至图5是无浇冒口曲轴压铸设备，主要有支承架[29]下压盘[30]，下顶杆[31]，线圈[32]，线圈[33]，螺栓[34]，上模线圈[35]，斜面支杆[36]，斜面卡[37]，上模[38]，和金属模焊在一起的挡环[39B]，下模[39]，挡环[39A]，螺栓[40]，压头[41]，上压盘[42]，线圈[43]，挡环（焊）[43A]。图8至图13是卧式全盘机械化锻造钢球，主要有推头[44]，压盘[45]，螺栓[46]，压杆[47]，螺栓[48]，挡板[49]，圆钢下落支座[50]，地脚螺杆[51]，固定的后半金属模[52]，地脚螺栓[53]，活动的前半金属模[54]，模具[55]，前推头[56]，导轨[57]，推杆[58]，螺栓[59]压

条的压圈[60]， 条[61]，右导轨[61A]，螺栓[62]，螺栓[63]，弹簧[64]，带环顶杆[65]，盖板[66]，螺栓[67]，螺栓[68]，加热后切断的圆钢[68A]，调速电机[68R]，推钢机[68S]，感应加热炉[68Q]，加热后的圆钢[68A]，刀头[68B]，偏心轮[68D]，支架[68D1]调速电机[68E]，联轴器[68F]，钢筋水泥[68G]，地脚螺栓[68H]，特种耐火材料层[68I]，保温材料[68J]，线圈[68K]，耐火层[68L]，炉体支架[68M]，螺栓[68M1]，炉顶[68N]，耐火材料[68O]，被加热的园钢[68P]，图9所示的压力机前面一台，主要有调速电机[69]，安全离合器[70]，支座[71]，线圈[72]，电磁铁[73]，衔铁[74]，制动闸瓦[75]，轴承套[76]，止推轴承[77]，对合瓦[78]，传动螺旋[79]，传动螺母[80]，挡板[81]，轴承座[82]，滑动轴承[83]，滑块[84]，

条[85]，螺栓[86]，淬火水[89]，钢筋水泥[88]，钢筋水泥[52B]和[52]。

图1所示，下模固定在框架[1]上，下模[4]周围绕有线圈[5]，下模可 套[2]用螺栓[3]固定在下面，下模的压杆套绕线圈[20]，在没有绕线圈前可上一层隔热材料[21]，下压杆[22]联结下压盘[23]穿入下模的孔内，中模[7]的周围绕有线圈[8]，用斜面支杆[18]和斜面卡[19]联结中模和下模，另用定位销两件把下中模定位（图中未表示），在中模的上表面可上一层特种陶瓷防止粘铁水。下中模也可用图1E和图1F所示的装置快速卡紧（图中的压析16P和塑性填料14N可不要，密封材料20tA也可不要），当压缩空气从P处通过联接管进入时，斜面卡[19]卡入支杆[18]的斜口内。当压缩空气从S处通过联接管进入时，斜面卡[19]从支杆[18]退出去，这时中模可吊起来。上模[10]可以要也可以不要，如要上模，则上模和中模用定位销[17]定位，上模压杆孔的上部可做出圆筒，在圆筒周围绕线圈[12]，上模有两个浇口杯[11]，上压杆[13]和上压盘[14]联接，上压盘的孔比压杆大，当上压杆穿入上模的孔内后，压杆的上端的法盘用螺栓[15]固定，然后浇注低熔点金属[16]。第一次浇注前，线圈[12]通交变电流，使上压杆预热。中模的高度见1A至图1C所示，当下压杆如图1A年示的位置时（开始浇注时），设都是直径80毫米的铸球，直径50毫米的压杆，则L＝38.36毫米，C＝8.775毫米，H＝7.1367毫米;当开始浇入铁水时下压杆如图1B所示的位置L＝80毫米，C＝8.775毫米，H＝48.775毫米;当开始浇入铁水时压杆如图1C所示的位置，L＝180.739，H＝149.514毫米，设上止口为50毫米，则中模的总高度为230.739毫米。铁水经过电子秤过磅后（根据压铸磨球的数量和总重量决定）用两包铁水从浇口杯[11]（两个）浇入，为了防止铁水在中模上部粘模，浇注时可在线圈[5]、线圈[8]、线圈[20]通交变电流，使铁水产生感应电流，使铁水全部流入球形腔内。开动上压力机，使上压杆往下压;（当下压杆如图1所示的位置时，则要开动下压力机下降至如图1A所示的位置，如开始下压杆的位置如图1A所示，则不下降下压杆，）当上压杆末端的弧形球截盖和中模正好成球形腔时停止下压;待铁水凝固后，上压力机持钩吊起中模，开动下压力机，使下压杆顶出铁球。固定上压杆的螺栓防松，可用图1D所示方法，用斜角钢紧靠螺帽，斜角钢[22W]用小螺栓固定。图2至图3为图1的设备基本不变的情况下高效率锻压钢球，如图2所示的中模[7]加压板[28]，此压板[28]的孔对正中模的孔后用螺栓和定位销固定在中模[7]上面。圆钢加热器（框）有若干个圆筒组成。加热器（框）有闸板[26]，两边有闸板槽，闸板可在闸板槽中来回移动，闸板[26]、圆筒[24]用耐高温材料做成。当圆钢[25]在加热炉加热到1200℃左右时，把圆钢和加热器（框）迅速从加热炉取出后用轨道车推来放在中模上面，然后用三个以上的定位销定位，拉出闸板[26]，使圆钢下落到中、下模联接的型腔内，使线圈[5]、线圈[8]、线圈[20]都通交变电流，使园钢保温。开动上压力机，使上压杆[13]往下压，当上压杆末端的弧形球截盖正好和中模成球形时停止下压。使上压力机持钩吊起中模，开动下压力机使顶杆[22]顶起铁球。中模和下模联结和分开的方法用斜面支杆和斜面卡的方法，见前面所述。

图4至图5是压铸无浇冒口曲轴的设备，下模[39]固定在支承架[29]上，下模绕有线圈[32]和线圈[33]，下模[39]开半圆柱形的曲拐槽，下顶杆[31]共3至4根和下压盘[30]联结伸入下模的孔内，下顶杆上部末端是圆柱形截盖，上模和下模联结或分开的方法是用斜面支杆[36]联结下模穿入上模，用斜面卡[37]卡紧或松开。上模[38]的周围也绕有线圈[35]，上模开有半圆柱形曲拐的槽，此槽上面有比半圆柱形较小的通到顶部的槽，此槽的断面B-B见图7所示，此槽在顶部可带斜度为3压头进去方便。图5所示的压头[41]和上压盘联结，方法和图1所述的相同，压头[41]联接的压盘[42]的上部周围绕有线圈[43]，压头[41]加工成和上模[38]对应的曲拐杆，此曲拐杆末端是圆柱形截盖，此曲拐的截面A-A，见图6所示。当球化了的铁水（电子秤过磅和曲轴重量相等）浇入上模的槽内流入型腔，使线圈[32]、[33]、线圈[35]、线圈[43]、通交变电流几秒钟，使压头没有下落前铁水不要凝固。开动上压力机，使压头[41]往下压，使压头末端的圆柱形截盖正好和上模型腔成整圆柱形时，停止下压。松开斜面卡[37]，待凝固后吊起上模（由上压力机拉起），开动下压力机，使下顶杆[31]顶出曲轴。

图8至图13是把上述的两台上下压力机（液压机或螺旋压力机）卧放的全盘机械化锻造钢球。前半金属模[54]，装有带环的顶杆[65]，此带环的顶杆在环面装有弹簧[64]，此弹簧的另一端装在模具的中心孔内，模具[55]的法兰和前半金属模的法兰用螺栓联结起来，模具[55]的法兰联结前压力机的推杆[58]的推头[56]（螺栓[62]联结），前半金属模[54]和模具[55]在前压力机的推头[56]的带动下可沿导轨[57]和导轨（燕尾槽）61A来回移动。后半金属模[52]固定，压板[66]固定在右上方盖住圆钢下落支座[50]右边的斜槽，支座[50]后面联结挡板[49]，以便使圆钢[68A]滚下来，参看图13，图8的C-C断面。挡板[49]有一个圆孔，此圆孔穿入压杆[47]，压杆[47]联接压盘[45]，压盘[45]用螺栓[46]联结后压力机的推头[44]，见图8A和图8B所示在右上面有感应加热炉（可中频）[68Q]是倾斜安装固定在倾斜的钢筋水泥[68G]上，加热好的圆钢[68P]由推钢机[68S]（调速电机[68R]带动）推出，（推钢机的推杆为耐高温的材料），圆钢[68P]被推出后，被偏心轮[68D]带动的刀头[68B]所切断，切断后成为[68A]的圆钢段滚到支座[50]的槽底（图13）。刀头[68B]是沿着导轨来回移动，移动的速度由调速电机[68E]控制。偏心轮联结在支架[68D1]上。见图9所示，开动调速电机[69]，线圈[72]通电，电磁铁[73]产生吸力，吸动衔铁[74]，拉动制动闸瓦[75]使克服弹簧，使闸瓦离开安全离合器[70]，传动螺旋[79]转动，传动螺母[80]在滑块[84]卡在导轨槽内的作用下直线走动，推头[44]推动压盘[45]和压杆[47]向前移动，把圆钢[68A]推入球形腔，把圆钢[68A]锻压成球形，弹簧[64]被压缩回去，开动前压力机，使前半金属模离开后半金属模[52]，这时锻造后的钢球被弹簧[64]弹出带环顶杆[65]把钢球[68AB]顶出掉入水中[89]（见图11）。为了钢球不粘在后半金属模（见图10）。当开动调速电机[69]在特殊的情况下超负荷时，安全离合器[70]产生滑动，避免了机件损坏。当锻好的钢球离开后半金属模时，因行程开关的作用调速电机[69]反转，使压杆[47]退回原来的位置（见图8）。当锻好的钢球被弹出后，因行程开关的作用前压力机的调速电机反转，使前半金属模退回来，使前半金属模[54]和后半金属模[52]合紧（见图8）。如此循环往复进行锻造钢球。注意的是钢球锻好后，前半金属模[54]应立即离开后半金属模[52]，而且前半金属模移动的速度应大于压杆[47]前进的束度，以便使钢球弹落到水中。

Claims (5)

1、无浇冒口磨球、曲轴、衬板、齿轮等铸锻多用设备，特别是铸造车间和锻造车间大规模铸造和锻造生产的设备，该设备主要有：立式液压或螺旋上下压力机，卧式压力机，压铸磨球用的上中下金属模，锻造磨球用的加热器，压铸曲轴用的上下金属模、压头和压盘；卧式锻造钢球用的前半金属模和后半金属模、推钢机、感应电炉、剪切机，其特征在于：

A、压铸无浇冒口磨球用的下模[4]周围绕有线圈[5]，下模的压杆套绕线圈[20]，中模[7]的周围绕有线圈[8]，上模压杆孔的上部做出圆筒，在圆筒周围绕线圈[12]，中模[7]的上表面可上一层特种陶瓷[9]，，

B、锻造钢球用的中模[7]加压板[28]，圆钢加热器(框)有若干个圆筒组成；加热器(框)有闸板[26]，两边有闸板槽，

C、压铸无浇冒口曲轴的下模[39]固定在支承架[29]上，下模绕有线圈[32]和线圈[33]，下模[39]开半圆柱形的曲拐槽，下顶杆[31]共3至4根和下压盘[30]联结伸入下模的孔内，下顶杆上部末端是圆柱形截盖，上模[38]的周围也绕有线圈[35]，上模开有半圆柱形曲拐槽，此槽上面有比半圆柱形较小的通到顶部的槽，压盘[42]的上部周围绕有线圈[43]，压头[41]加工成和上模[38]对应的曲拐杆，此曲拐杆末端是圆柱形截盖，

D、上下压力机卧放的全盘机械化锻造钢球用的前半金属模[54]装有带环的顶杆[65]，此带环的顶杆在环面装有弹簧[64]，此弹簧的另一端装在模具的中心孔内；后半金属模[52]固定，压板[66]固定在右上方盖住圆钢下落支座[50]右边的斜槽；在右上面有感应加热炉，有偏心轮带动的刀头[68B]。

2、根据权利要求1所述的设备，其特征是下模可 套[2]用螺栓[3]固定在下面。

3、根据权利要求1所述的设备，其特征是压板[28]的孔对正中模的孔后用螺栓和定位销固定在中模[7]上面。

4、根据权利要求1所述的设备，其特征是斜面支杆[36]联结下模穿人上模，用斜面卡[37]卡紧或松开。

5、根据权利要求1所述的设备，其特征是加热炉[68Q]是倾斜安装固定在倾斜的钢筋水泥[68G]上。

Images