CN110395656B - 一种半悬壁结构砂芯用吊具及其吊运方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3D打印砂芯产品的铺助装置技术领域内一种半悬壁结构砂芯用吊具及其吊运方法，本发明的半悬壁结构砂芯用吊具，包括由型钢连接而成的矩形框架，所述矩形框架竖直设置，矩形框架包括上横梁，下横梁和连接上横梁和下横梁的两根立柱，所述上横梁上水平连接有两根上支梁，所述下横梁上水平连接有两根下支梁，所述上支梁和下支梁位于矩形框架的同一侧，上支梁之间还连接有吊运梁，所述吊运梁上侧设有吊耳。本发明的吊具结构中，通过型钢连接而成的矩形框架与上支梁和下支梁，组成侧向开口的C形结构，用于配合卡装吊运砂芯的主体部位，改变产品吊运时的直接吊运的方式，有效避免半悬壁结构砂芯吊运时悬壁部位因应力集中而断裂的问题。

Description

一种半悬壁结构砂芯用吊具及其吊运方法

技术领域

本发明涉及3D打印砂芯产品铺助装置技术领域，特别涉及一种半悬壁结构砂芯用吊具及其吊运方法。

背景技术

鉴于3D打印技术的优越性，近年来应用在铸造上也越来越普遍。小到气缸盖等复杂类铸件，大到大型机床件、内燃机机体，都有所应用。在砂型铸造中，3D打印砂芯和砂型替代传统铸造的模具，无需起模、撤料，可以一体化成形，甚至提出了整芯铸造的方式，大大简化了操作过程，提高了生产效率。但是3D打印也有其特有的缺点，例如砂芯内部不能连同芯骨一起打印，这就使得部分特殊结构的砂芯由于局部连接部位的薄弱环节，使与其连接部位与主体的连接强度不足，而不便于装夹搬运不得不分开打印。

例如现有技术中，有一类铸件砂芯的内轮廓结构与外轮廓结构连接相对较弱，整个砂芯结构处于半悬臂状态如图1的砂芯产品，该产品的内部砂芯和外部砂型的连接部位如图所示的A处和B处为半悬臂的薄弱部位，如果在组芯搬运过程中直接通过吊具吊装砂芯外侧的吊把，内部的砂芯因重力作用容易从连接的A处和B处断裂。由于砂芯本身结构特点和3D打印不便于在悬壁的薄弱部位设置加强芯骨，对砂芯本身的结构优化空间小，只通通过优化吊运方式进行解决。

发明内容

本发明针对现有技术中3D打印砂芯悬壁连接的薄弱部位容易在吊运过程中因应力集中而断裂的问题，提供一种半悬壁结构砂芯用吊具，通过改变砂芯产品吊运时的受力部位，以避免砂芯悬壁连接的薄弱部位吊运时因应力集中而断裂。

本发明的目的是这样实现的，一种半悬壁结构砂芯用吊具，包括由型钢连接而成的矩形框架，所述矩形框架竖直设置，矩形框架包括上横梁，下横梁和连接上横梁和下横梁的两根立柱，所述上横梁上水平连接有两根上支梁，所述下横梁上水平连接有两根下支梁，所述上支梁和下支梁位于矩形框架的同一侧，上支梁之间还连接有吊运梁，所述吊运梁上侧设有吊耳。

本发明的半悬壁结构砂芯用吊具，通过型钢连接而成的矩形框架，并在矩形框架上连接上支梁和下支梁，组成侧向开口的C形结构，用于吊运半悬壁结构的砂芯产品时，砂芯产品的主体部分位于两上支梁和下支梁之间， 使砂芯吊运件的主体重量分布在两下支梁上，通过下支梁的支承作用，吊起工件，避免直接吊运时砂芯悬壁部位因应重力作用产生应力集中而易断裂的问题。上支梁的作用一是可以对砂芯产品从上侧有一定的卡固作用，防止砂芯吊运时倾倒，另一作用时上侧安装吊运梁，便于连接吊耳实现吊运操作。因此，本发明的半悬壁结构砂芯用吊具，改变产品吊运时的夹固方式，有效避免半悬壁结构的产品吊运时因悬壁部位应力集中而断裂的问题。

为便于调节两上支梁的安装距离，所述上支梁与上横梁之间螺栓连接，所述上横梁上设有若干第一调节螺孔用于调节两上支梁的固定间距。

为便于调节吊运梁的位置，所述吊运梁与上支梁之间螺栓连接，所述上支梁上设有若干第二调节螺孔，所述吊运梁上设有若干第三调节螺孔。本结构中，可以根据吊运砂芯的形状和重心位置，通过第三调节螺孔调节吊运梁的沿上支梁的安装位置，以保持起吊后砂芯的稳定。

为便于根据砂芯尺寸调节上支梁的安装位置，所述立柱上设有用于调节上横梁安装高度的第四调节螺孔。

进一步地，所述上支梁、下支梁、吊运梁和拉杆为方钢、槽钢或工字型钢。

为便于实现本发明的目的，本发明还提供一种采用上述吊具吊运半悬壁结构砂芯的方法，砂芯产品3D打印建模设计时，测量产品重心分布位置，在重心对应的垂线两侧对称设置便于吊具吊运时下支梁插接的预留孔，且所述预留孔位于产品重力分布的主体部位上，同时使上支梁配合卡固于产品上侧，以便于平稳吊运，3D打印产品时直接成形预留孔；3D打印完成清砂后，露出预留孔；吊运时，根据预留孔的距离，调节下支梁的安装间距与产品上预留孔的间距相等，并且调节上支梁的安装位置至相对经产品重心的垂线两侧对称分布，将按上述尺寸组装后的吊具的下支梁配合插入预留孔，上支梁配合卡固于产品上侧表面，再将吊运梁与适当位置的第三调节螺孔螺栓连接，起吊装置的吊钩与吊耳配合钩持实现产品的吊装转运组芯，完成组芯后，取出吊具，使用自硬树脂砂封堵预留孔。

为确保吊运过程中砂芯的稳定性，所述吊运梁位于与矩形框架平行并且与产品垂线所在的竖直面距离为0～5cm范围内的竖直面上。

附图说明

图1 现有技术中吊运半悬壁结构砂芯的示意图。

图2为本发明的半悬壁结构砂芯用吊具的结构示意图。

图3为待吊运的砂芯结构示意图。

图4为采用本发明的半悬壁结构砂芯用吊具吊运砂芯的示意图。

其中，1上横梁；1A第一调节螺孔；2下横梁；3立柱；3A第四调节螺孔；4上支梁；4A第二调节螺孔；5下支梁；6吊运梁；6A第三调节螺孔；7吊耳；8预留孔。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，为本发明的半悬壁结构砂芯用吊具，包括由型钢连接而成的矩形框架，该矩形框架竖直设置，矩形框架包括上横梁1，下横梁2和连接上横梁1和下横梁2的两根立柱3，上横梁1上水平连接有两根上支梁4，下横梁2上水平连接有两根下支梁5，上支梁4和下支梁5位于矩形框架的同一侧，上支梁4之间还连接有吊运梁6，吊运梁6上侧设有吊耳7。为方便吊具各部件的安装连接并确保连接强度和刚度，本发明的吊具结构中的上横梁、下横梁、立柱、上支梁、下支梁、吊运梁和拉杆可以选用方钢、槽钢或工字钢等型钢，本实施例中具体采用方钢制成。

为便于根据吊运砂芯尺寸调节两上支梁4的安装距离，上支梁4与上横梁1之间通过螺栓连接，上横梁1上设有若干第一调节螺孔1A用于调节两上支梁4的固定间距。同理，为便于调节吊运梁6相对上横梁1的安装位置，吊运梁6与上支梁4之间螺栓连接，上支梁4上设有若干第二调节螺孔4A，吊运梁6上设有若干第三调节螺孔6A。本结构中，可以根据吊运砂芯的形状和重心位置，通过第三调节螺孔6A调节吊运梁6的沿上支梁4的安装位置，以保持起吊后砂芯的稳定。同时，为便于根据砂芯尺寸调节上支梁4的安装位置，立柱3上设有用于调节上横梁1安装高度的第四调节3A螺孔。这样，本实施例的吊具结构，可以根据吊运砂芯的尺寸和吊运是装卡位置的不同灵活调节吊具各连接部件的尺寸。

本实施例的上述半悬壁结构砂芯用吊具，通过型钢连接而成的矩形框架，并在矩形框架上连接上支梁4和下支梁5，组成侧向开口的C形结构，用于吊运半悬壁结构的砂芯产品时，砂芯产品的主体部分位于两上支梁4和下支梁5之间， 使砂芯吊运件的主体重量分布在两下支梁5上，通过下支梁5的支承作用，吊起工件，避免直接吊运时砂芯悬壁部位因应重力作用产生应力集中而易断裂的问题。上支梁4的作用一是可以对砂芯产品从上侧有一定的卡固作用，防止砂芯吊运时倾倒，另一作用时上侧安装吊运梁6，便于连接吊耳7实现吊运操作。因此，本发明的半悬壁结构砂芯用吊具，改变产品吊运时的夹固方式，有效避免半悬壁结构的产品吊运时因悬壁部位应力集中而断裂的问题。

实施例2

以实施例以图3的砂芯结构为例，详细说明采用上述实施例1的半悬壁结构砂芯用吊具吊运砂芯的方法，图3所示的砂芯产品为一种内燃机机体的3D打印砂芯，该砂芯结构中，砂芯主体重量位于砂芯内部的型芯部件，型芯部位与外部型芯结构呈半悬壁状态，现有技术中，此砂芯组芯吊运过程中，通过吊挂砂芯外侧的吊把进行吊运，砂芯起吊后，内部的型砂因重力作用，使悬壁连接的部件容易出现应力集中而断裂，造成砂芯损坏。对该砂芯采用实施例1中的吊具进行吊运时，完全避免了上述损坏问题的发生，具体过程为：砂芯产品3D打印建模设计时，测量产品重心分布位置，在重心对应的垂线两侧对称设置便于吊具吊运时下支梁5插接的两个预留孔8，且该预留孔8位于产品重力分布的主体部位上，同时使上支梁4配合卡固于产品上侧，以便于平稳吊运，3D打印产品时直接打印成形预留孔8；3D打印完成清砂后，露出预留孔8；如图4所示，吊运时，根据预留孔8的距离，调节下支梁5的安装间距与产品上预留孔8的间距相等，以便于下支梁5配合插入预留孔内，再调节上支梁4沿上横梁1的安装位置使两根上支梁4相对产品垂线两侧对称分布，同时，根据选择立柱上合适位置的第四调节螺孔将两上支梁4位置固定连接好，将按上述尺寸组装后的吊具的下支梁4配合插入砂芯的预留孔4内，上支梁4配合卡固于砂芯产品的上侧表面，再将吊运梁6与适当位置的第三调节螺孔4A螺栓连接，为确保吊运过程中砂芯的稳定性，吊运梁6位于与矩形框架平行并且与产品垂线所在的竖直面距离为0～5cm范围内的竖直面上。

吊运时，起吊装置的吊钩与吊耳7配合钩持实现产品的吊装转运组芯，完成组芯后，取出吊具，使用自硬树脂砂封堵预留孔。

本实施例的上述半悬壁砂芯的吊运方法，改变现有技术中直接通过吊挂的方法，根据砂芯结构和尺寸特点设计具有一定通用性的吊具，在砂芯3D 打印成型时，直接成型与吊具配合的预留孔8，通过该预留孔8与吊具的配合，实现吊运时砂芯主体的重量通过预留孔转移至两根下支梁5上，通过吊具与起吊装置实现砂芯的吊运，此吊运方法，可以避免直接吊运造成悬壁部位断裂的危害，触决了3D打印整体成形的半悬壁结构砂芯产品的吊运的问题。

本发明并不局限于上述实施例，凡是在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明保护的范围内。

Claims (3)

1.一种吊运半悬壁结构砂芯的方法，采用半悬壁结构砂芯用吊具吊装，所述砂芯用吊具包括由型钢连接而成的矩形框架，所述矩形框架竖直设置，矩形框架包括上横梁，下横梁和连接上横梁和下横梁的两根立柱，所述上横梁上水平连接有两根上支梁，所述下横梁上水平连接有两根下支梁，所述上支梁和下支梁位于矩形框架的同一侧，上支梁之间还连接有吊运梁，所述吊运梁上侧设有吊耳；所述上支梁与上横梁之 间螺栓连接，所述上横梁上设有若干第一调节螺孔用于调节两上支梁的固定间距；所述吊运梁与上支梁之间螺栓连接，所述上支梁上设有若干第二调节螺孔，所述吊运梁上设有若干第三调节螺孔；所述立柱上设有用于调节上横梁安装高度的第四调节螺孔；其特征在于，采用所述砂芯用吊具吊运半悬壁结构砂芯的方法为：砂芯产品3D打印建模设计时，测量产品重心分布位置，在重心对应的垂线两侧对称设置便于吊具吊运时下支梁插接的预留孔，且所述预留孔位于产品重力分布的主体部位上，同时使上支梁配合卡固于产品上侧，以便于平稳吊运，3D打印产品时直接成形预留孔；3D打印完成清砂后，露出预留孔；吊运时，根据预留孔的距离，调节下支梁的安装间距与产品上预留孔的间距相等，并且调节上支梁的安装位置使其相对产品重心的垂线两侧对称分布，将按上述方法组装后的吊具的下支梁配合插入预留孔，上支梁配合卡固于产品上侧表面，再将吊运梁与适当位置通过螺栓连接，起吊装置的吊钩与吊耳配合钩持实现产品的吊装转运组芯，完成组芯后，取出吊具，使用自硬树脂砂封堵预留孔。

2.根据权利要求1所述的吊运半悬壁结构砂芯的方法，其特征在于，所述吊运梁位于与矩形框架平行并且与产品垂线所在的竖直面距离为0～5cm范围内的竖直面上。

3.根据权利要求1所述的吊运半悬壁结构砂芯的方法，其特征在于，所述上支梁、下支梁、吊运梁和拉杆为方钢、槽钢或工字型钢。

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