CN109382484B - 一种钢珠铸造模具 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种钢珠铸造模具，包括成型部件、上盖板、下盖板以及夹具；成型部件包括左右对称设置的两瓣模块，每块模块在其拼接面上均沿竖直方向开设有若干个半球形的模槽，相邻两模槽通过竖直设置的流道连通；夹具包括一个“T”型的扭动板和两组由连接臂与夹臂构成的杠杆部，连接臂的另一端铰接在夹臂的端部，所述夹臂的两端之间的某处铰接在机架上，以形成杠杆效应；上盖板和下盖板分别连接在两个夹臂上，下盖板可盖在拼接好的成型部件的下端面并将最底端的所述流道出口封住。该模具可以实现钢珠的成串依次成型，质量稳定可靠。该模具采用成串成型，其结构简单巧妙，效率较高，且铸造质量稳定可靠。

Description

一种钢珠铸造模具

技术领域

本发明属于钢珠制造技术领域，尤其涉及一种铸造钢珠的模具。

背景技术

钢珠在日常生产生活中应用广泛，例如轴承滚珠，例如作为点接触的淬硬钢球等。在目前的钢珠生产时，一般是将钢珠铸造成球状，通常采用水平设置的上下模板来铸造，两模板脱模各自分别需要脱模外力，其模具本身以及装夹、脱模结构均较为复杂，整个模具笨重，且由于是水平搁置模板，金属流动性较差，铸造出的产品质量稳定性差，流道中形成的金属筋体使得钢珠不易脱模。由此可见，亟待设计一种综合性能高的新型模具来使得钢珠的铸造成型更加快速、质量更加稳定可靠。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种钢珠铸造模具，该模具采用成串成型，其结构简单巧妙，效率较高，且铸造质量稳定可靠。

本发明的技术方案如下：

一种钢珠铸造模具，包括成型部件、上盖板、下盖板以及夹具；

成型部件包括左右对称设置的两瓣模块，每块模块在其拼接面上均沿竖直方向开设有若干个半球形的模槽，相邻两模槽通过竖直设置的流道连通，所述流道由两瓣模块拼接而成，两模块的上端铰接在机架上的同一铰接轴上且两模块拼接后的上部呈上小下大的圆锥台状结构，两模块下端通过水平设置的两头分别预埋于两模块内的脱模弹簧相连，所述脱模弹簧不经过所述模槽且在自然状态下将两瓣模块顶至张开呈“八”字形的脱模位置状态；

上盖板下端面开设有圆锥型腔体，所述圆锥型腔体罩在所述圆锥台状结构时将两瓣模块拼接完毕而形成铸造一串钢珠的成型腔，在上盖板内还预埋有进液管，该进液管出口端伸入所述圆锥型腔体内并直插连通于两模块接缝处最上部的所述流道，进液管的入口端与上盖板顶部的灌注阀连通；

下盖板朝模块的一侧表面为与模块底端面贴合的光滑平面结构；

夹具包括一个“T”型的扭动板和两组由连接臂与夹臂构成的杠杆部，所述扭动板包括相互垂直的两块板体且其中一块板体在另一块板体的中垂线上，所述另一块板体的两端分别铰接有所述连接臂的一端，连接臂的另一端铰接在夹臂的端部，所述夹臂的两端之间的某处铰接在机架上，以形成杠杆效应；

所述上盖板和下盖板分别连接在两个夹臂上，扭动所述扭动板做平面运动时两所述夹臂分别带动上、下盖板靠近或者远离所述成型部件的上下两端，且最终可使得上盖的圆锥型腔体罩在两模块的上端并使得两模块拼接成型，所述下盖板可盖在拼接好的成型部件的下端面并将最底端的所述流道出口封住。

进一步地，还包括切断装置，所述切断装置用于切断由所述流道成型的与钢珠相连的连接筋，切断装置包括竖直设置的条形主板以及朝成型部件垂直固定于条形主板上的条形切刀；所述条形切刀可滑动地伸入到拼接好的成型部件内且其刀刃正对所述连接筋靠钢珠一端，以便将连接筋与钢珠分离；与所述刀刃正对设置在流道另一侧的盲孔内同轴设有圆柱部，该圆柱部在安装于盲孔孔底处的圆柱弹簧作用下被顶至盲孔孔口，且位于孔口处的圆柱部端面为一个圆弧面，所述圆弧面为流道内壁面的一部分，所述刀刃切断相应的连接筋后推动圆柱部而进入到盲孔内；在所述条形主板和成型部件之间的条形切刀刀柄上套有退刀弹簧，所述退刀弹簧在外界释放条形主板的推力后将条形切刀顶回其刀刃刚好与流道相接的原始位置。

进一步地，所述扭动板由扭转机构驱动其做平面旋转运动；所述扭转机构包括输出芯轴、扭转体、旋转柄；其中，扭转体呈半圆形的板状，在其圆周面上沿其圆周方向开设有一道弧形沟槽，扭转体靠其直径所在边缘处的内部固定安装有一根转轴，该转轴与扭转体的直径边缘平行，转轴的两端分别安装在机架上的两个轴承内；所述输出芯轴垂直于扭转体的直径边缘且位于直径边缘的中垂线上；所述旋转柄大体呈手摇柄状的Z型结构，旋转柄的输出轴和输入轴平行且输入轴安装在固定于机架上的轴承内，输出轴伸入所述弧形沟槽内以使得所述输入轴自转时所述输出轴绕输入轴公转过程中通过输出轴与所述弧形沟槽的配合而令所述扭转体绕转轴转动；所述输出芯轴垂直于所述扭动板的其中一块板体固定连接。

进一步地，所述夹臂距离其自由端处1/3处铰接在机架上。

进一步地，所述脱模弹簧为两根且分列所述模槽的前后两侧。

本发明的有益效果：本发明采用拼接式的两瓣模块组合成铸造出钢珠的铸造模具孔，其突出特点之一在于多个钢珠成“串”浇铸成型，这种方式有利于提高效率，且相对于一般的钢珠铸造工艺而言，其开模方向为朝水平方向两侧张开开模，即两模块顶部铰接，底部采用脱模弹簧撑开来实现脱模，当相配合的上盖板罩在两模块上端的圆锥台部分时将两模块夹紧拼接成型，一方面实现模具的装夹一方面实现模具的组合成型，其结构非常科学而合理，尤其对于多个钢珠生产而言其结构更是简单而紧凑，例如对于特殊轴承的小批量生产时，可以采用本模具的成型部件将所需要的滚珠一次铸造成型，这样就使得所有滚珠都具有一致的集合尺寸和力学性能，安装于轴承上后不会使得轴承因为某个滚珠的提前失效而需要维修或者报废，且由于是同时批量铸造成型，在维修时也有更加合适的同批次滚珠的直接替换，而不用像如今的一些轴承，替换滚珠后轴承的游隙等性能参数变差。而鉴于本模具需要两端尽可能同时被封闭且需要耐高温，因此，本发明设计的专用夹具有效地满足了这一点要求，其夹具全部是机械结构，没有采用如今普及的传感器、PLC等自动控制元件来驱动，故而耐高温性能好，更加适合铸造车间的高温、多尘环境，使得本模具性能更高、使用寿命更长，且夹具的结构同样简单而易于制造、维护，只有几块钢板即可制成，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为成型部件的仰视图。

图3为与扭动板相连的连接臂的断面处的示意图。

图4为图1中I处的放大视图。

图5为夹具张开时的结构示意图。

图6为扭转机构的结构示意图。

元件标号说明：夹臂100、上盖板101、灌注阀102、铰接轴103、模块104、成型腔105、条形切刀106、退刀弹簧107、流道108、脱模弹簧109、条形主板110、连接臂111、下盖板112、其中一块板体113、另一块板体114、输出芯轴115、扭转体116、轴承117、弧形沟槽118、输出轴119、输入轴120、圆柱弹簧121、圆柱部122。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1—3所示，一种钢珠铸造模具，包括成型部件、上盖板101、下盖板112以及夹具。

其中，本实施例的成型部件包括左右对称设置的两瓣模块104，每块模块104在其拼接面上均沿竖直方向开设有若干个半球形的模槽，相邻两模槽通过竖直设置的流道108连通，所述流道108由两瓣模块104拼接而成，且流道108在设计时宜将其中轴线、模槽的直径线以及两瓣模块104的接缝线三者共线，以利于金属液流动以及后期脱模取件。两模块104的上端铰接在机架上的同一铰接轴(铰接轴103)上且两模块104拼接后的上部呈上小下大的圆锥台状结构。如图1—2所示，两模块104下端通过水平设置的两头分别预埋于两模块104内的脱模弹簧109相连，所述脱模弹簧109不经过所述模槽以让开模槽，且在自然状态下(无外力将两瓣模块104拼合时)将两瓣模块104顶至张开呈“八”字形的脱模位置状态，在制作时，该脱模弹簧109的长度以及劲度系数宜使得两瓣模块104可张开呈150度以上，以更加便于增加一次性铸造成型的一串钢珠的数量的同时便于所有钢珠的迅速脱模。

本实施例的上述上盖板101下端面开设有圆锥型腔体，所述圆锥型腔体罩在所述圆锥台状结构时将两瓣模块104拼接完毕而形成铸造一串钢珠的成型腔105，在上盖板101内还预埋有进液管，该进液管出口端伸入所述圆锥型腔体内并直插连通于两模块104接缝处最上部的所述流道108，进液管的入口端与上盖板101顶部的灌注阀102连通，以便将金属液导入到成型部件的成型腔105体内。下盖板112朝模块104的一侧表面为与模块104底端面贴合的光滑平面结构，以便封堵下端面。

本实施例的夹具包括一个“T”型的扭动板和两组由连接臂111与夹臂100构成的杠杆部，所述扭动板包括相互垂直的两块板体且其中一块板体113在另一块板体114的中垂线上，所述另一块板体114的两端分别铰接有所述连接臂111的一端，连接臂111的另一端铰接在夹臂100的端部，所述夹臂100的两端之间的某处铰接在机架上，以形成杠杆效应，在扭动板在竖直平面内做平面旋转时带动两个连接臂111做相应运动，从而使得两夹臂100靠近/远离成型部件，扭动板的旋转可以有多种形式，例如其绕两板体相互垂直的垂足处做旋转，也可以绕其它点做平面内的旋转运动，但凡扭动板的平面旋转运动都可带动两夹臂100做夹紧或者张开动作，这是理论力学中平面刚体运动的一个运动特征，在平面内运动的刚体上的所有点的运动轨迹均相同，因此，扭动板上分别与两个连接臂111铰接的点的运动轨迹相同，使得与其相连的连接臂111以及夹臂100的运动轨迹相同，从而实现张开或者靠拢夹紧。在具体实施时，所述夹具宜满足能旋转至其本身形成“]”型的结构，并在该结构时将成型部件两端压紧。

该铸造模具的所述上盖板101和下盖板112分别连接在两个夹臂100上，扭动所述扭动板做平面运动时两所述夹臂100分别带动上、下盖板112靠近或者远离所述成型部件的上下两端，且最终可使得上盖的圆锥型腔体罩在两模块104的上端并使得两模块104拼接成型，所述下盖板112可盖在拼接好的成型部件的下端面并将最底端的所述流道108出口封住，从而完成对模具的装夹和拼接。

工作原理及效果分析：本实施例提供的钢珠铸造模具是采用拼接式的两瓣模块104组合成铸造出钢珠的铸造模具孔，其突出特点之一在于多个钢珠成“串”浇铸成型，这种方式有利于提高效率，且相对于一般的钢珠铸造工艺而言，其开模方向为朝水平方向两侧张开开模，即两模块104顶部铰接，底部采用脱模弹簧109撑开来实现脱模，当相配合的上盖板101罩在两模块104上端的圆锥台部分时将两模块104夹紧拼接成型，一方面实现模具的装夹一方面实现模具的组合成型，其结构非常科学而合理，尤其对于多个钢珠生产而言其结构更是简单而紧凑，例如对于特殊轴承的小批量生产时，可以采用本模具的成型部件将所需要的滚珠一次铸造成型，这样就使得所有滚珠都具有一致的集合尺寸和力学性能，安装于轴承上后不会使得轴承因为某个滚珠的提前失效而需要维修或者报废，且由于是同时批量铸造成型，在维修时也有更加合适的同批次滚珠的直接替换，而不用像如今的一些轴承，替换滚珠后轴承的游隙等性能参数变差。而鉴于本模具需要两端尽可能同时被封闭且需要耐高温，因此，本实施例中的所述夹具有效地满足了这一点要求，其夹具全部是机械结构，没有采用如今普及的传感器、PLC等自动控制元件来驱动，故而耐高温性能好，更加适合铸造车间的高温、多尘环境，使得本模具性能更高、使用寿命更长，且夹具的结构同样简单而易于制造、维护，只有几块钢板即可制成，易于推广使用。

进一步地，如图1和图4所示，该铸造模还包括切断装置，所述切断装置用于切断由所述流道108成型的与钢珠相连的连接筋，切断装置包括竖直设置的条形主板110以及朝成型部件垂直固定于条形主板110上的条形切刀106，以便通过条形主板110即可同步驱动所有的条形切刀106运动，条形切刀106宜做得越小越好，其露出在成型部件之外的部分全部为圆柱状的刀柄部分为佳。所述条形切刀106可滑动地伸入到拼接好的成型部件内且其刀刃正对所述连接筋靠钢珠一端，以便从钢珠的表面将连接筋切除，完成连接筋与钢珠的彻底分离。与所述刀刃正对设置在流道108另一侧的盲孔内同轴设有圆柱部122，该圆柱部122在安装于盲孔孔底处的圆柱弹簧121作用下被顶至盲孔孔口并将盲孔孔口全部封闭，且位于孔口处的圆柱部122端面为一个圆弧面，所述圆弧面为流道108内壁面的一部分，以便使得该处的流道108成型的连接筋具有圆柱面，便于脱模。所述刀刃切断相应的连接筋后推动圆柱部122而进入到盲孔内，刀刃继而插入盲孔的孔口内部，有利于实现连接筋的彻底断裂。在所述条形主板110和成型部件之间的条形切刀106刀柄上套有退刀弹簧107，所述退刀弹簧107在外界释放条形主板110的推力后将条形切刀106顶回其刀刃刚好与流道108相接的原始位置，即冲压条形主板110的压力撤去后条形切刀106自动弹回原位。该结构设计解决了脱模时可能存在的连接筋与钢珠连接的问题，可以较好地直接获得不带余料的钢珠，减少去毛刺工序。

进一步地，所述扭动板由扭转机构驱动其做平面旋转运动；如图6所示，所述扭转机构包括输出芯轴115、扭转体116、旋转柄；其中，扭转体116呈半圆形的板状，在其圆周面上沿其圆周方向开设有一道弧形沟槽118，扭转体116靠其直径所在边缘处的内部固定安装有一根转轴，该转轴与扭转体116的直径边缘平行，转轴的两端分别安装在机架上的两个轴承117内。所述输出芯轴115垂直于扭转体116的直径边缘且位于直径边缘的中垂线上。所述旋转柄大体呈手摇柄状的Z型结构，旋转柄的输出轴119和输入轴120平行且输入轴120安装在固定于机架上的轴承117内，输出轴119伸入所述弧形沟槽118内以使得所述输入轴120自转时所述输出轴119绕输入轴120公转过程中通过输出轴119与所述弧形沟槽118的配合而令所述扭转体116绕转轴转动。所述输出芯轴115垂直于所述扭动板的其中一块板体113固定连接，两连接臂111转至同一直线而共线时，转轴与此时的连接臂111垂直。该扭转机构有效地保证了扭动板的平面旋转运动，使得扭动板更好地在竖直平面内旋转而带动相应的连接臂111，同时结构简单，巧妙，为采用电气控制元件，对于铸造车间的高温、多尘环境来说避免了元器件的损坏和因电气绝缘性而产生的易燃易爆安全隐患。且这种扭转机构由于是输出芯轴115在弧形沟槽118内滑动带动，运动十分灵活，机构可靠性强，利于提高使用寿命。

进一步地，所述夹臂100距离其自由端处1/3处铰接在机架上，可以使得夹臂100具有一定结构强度的前提下具有较大的夹紧力。

进一步地，所述脱模弹簧109为两根且分列所述模槽的前后两侧，便于脱模时的两模块104的自然分离。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种钢珠铸造模具，其特征在于：包括成型部件、上盖板、下盖板以及夹具；

成型部件包括左右对称设置的两瓣模块，每块模块在其拼接面上均沿竖直方向开设有若干个半球形的模槽，相邻两模槽通过竖直设置的流道连通，所述流道由两瓣模块拼接而成，两模块的上端铰接在机架上的同一铰接轴上且两模块拼接后的上部呈上小下大的圆锥台状结构，两模块下端通过水平设置的两头分别预埋于两模块内的脱模弹簧相连，所述脱模弹簧不经过所述模槽且在自然状态下将两瓣模块顶至张开呈“八”字形的脱模位置状态；

上盖板下端面开设有圆锥型腔体，所述圆锥型腔体罩在所述圆锥台状结构时将两瓣模块拼接完毕而形成铸造一串钢珠的成型腔，在上盖板内还预埋有进液管，该进液管出口端伸入所述圆锥型腔体内并直插连通于两模块接缝处最上部的所述流道，进液管的入口端与上盖板顶部的灌注阀连通；

下盖板朝模块的一侧表面为与模块底端面贴合的光滑平面结构；

夹具包括一个“T”型的扭动板和两组由连接臂与夹臂构成的杠杆部，所述扭动板包括相互垂直的两块板体且其中一块板体在另一块板体的中垂线上，所述另一块板体的两端分别铰接有所述连接臂的一端，连接臂的另一端铰接在夹臂的端部，所述夹臂的两端之间的某处铰接在机架上，以形成杠杆效应；

所述上盖板和下盖板分别连接在两个夹臂上，扭动所述扭动板做平面运动时两所述夹臂分别带动上、下盖板靠近或者远离所述成型部件的上下两端，且最终可使得上盖的圆锥型腔体罩在两模块的上端并使得两模块拼接成型，所述下盖板可盖在拼接好的成型部件的下端面并将最底端的所述流道出口封住。

2.根据权利要求1所述钢珠铸造模具，其特征在于：还包括切断装置，所述切断装置用于切断由所述流道成型的与钢珠相连的连接筋，切断装置包括竖直设置的条形主板以及朝成型部件垂直固定于条形主板上的条形切刀；所述条形切刀可滑动地伸入到拼接好的成型部件内且其刀刃正对所述连接筋靠钢珠一端，以便将连接筋与钢珠分离；与所述刀刃正对设置在流道另一侧的盲孔内同轴设有圆柱部，该圆柱部在安装于盲孔孔底处的圆柱弹簧作用下被顶至盲孔孔口，且位于孔口处的圆柱部端面为一个圆弧面，所述圆弧面为流道内壁面的一部分，所述刀刃切断相应的连接筋后推动圆柱部而进入到盲孔内；在所述条形主板和成型部件之间的条形切刀刀柄上套有退刀弹簧，所述退刀弹簧在外界释放条形主板的推力后将条形切刀顶回其刀刃刚好与流道相接的原始位置。

3.根据权利要求1所述钢珠铸造模具，其特征在于：所述扭动板由扭转机构驱动其做平面旋转运动；所述扭转机构包括输出芯轴、扭转体、旋转柄；其中，扭转体呈半圆形的板状，在其圆周面上沿其圆周方向开设有一道弧形沟槽，扭转体靠其直径所在边缘处的内部固定安装有一根转轴，该转轴与扭转体的直径边缘平行，转轴的两端分别安装在机架上的两个轴承内；所述输出芯轴垂直于扭转体的直径边缘且位于直径边缘的中垂线上；所述旋转柄大体呈手摇柄状的Z型结构，旋转柄的输出轴和输入轴平行且输入轴安装在固定于机架上的轴承内，输出轴伸入所述弧形沟槽内以使得所述输入轴自转时所述输出轴绕输入轴公转过程中通过输出轴与所述弧形沟槽的配合而令所述扭转体绕转轴转动；所述输出芯轴垂直于所述扭动板的其中一块板体固定连接。

4.根据权利要求1所述钢珠铸造模具，其特征在于：所述夹臂距离其自由端处1/3处铰接在机架上。

5.根据权利要求1所述钢珠铸造模具，其特征在于：所述脱模弹簧为两根且分列所述模槽的前后两侧。

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