CN110523922A - 一种多路阀铸件的铸造砂型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸造技术领域内一种多路阀铸件的铸造砂型结构，包括盖板芯、复合式阀芯和底板芯，所述盖板芯用于成型铸件顶侧外轮廓的型腔结构，所述底板芯用于成型铸件底侧外轮廓的型腔结构，所述复合式阀芯通过3D打印成型，用于成型铸件顶侧到底侧之间外周的全部型腔结构和铸件内部全部的阀孔芯和流道芯，所述盖板芯、复合式阀芯和底板芯合型后组成铸造砂型的芯包，所述复合式阀芯的上分型面和下分型面之间的沿周吃砂量为10～80mm，所述芯包外周配合设有上外模和下外模，所述芯包内对应的部位设有与铸件的型腔连通的内浇道和冒口通道，所述上外模和/或下外模内部配合设有与芯包对应连通的浇注系统通道、冒口通道和排气孔。

Description

一种多路阀铸件的铸造砂型

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种内腔结构复杂的多路阀铸件的铸造砂型结构。

背景技术

多路阀铸件用于挖掘机等工程机械，是工程机械的核心零部件。多路阀铸件整体外轮廓多为长方体状，内部设有多个阀孔和流道孔纵横交错，制芯过程中起模困难，需要出很多小芯。另外，多路阀铸件心部金属液散热条件极差，凝固时间长，流道孔等部位容易出现粘砂、脉纹等缺陷。现有的多路阀铸造工艺，将内部油道阀芯拆成多个覆膜砂芯盒成形工艺的小芯，然后将小芯组成芯包，整体浸涂、烘干，下入潮模砂型内。这种工艺工序繁多，工作量大，砂芯之间组合面在铸造过程中会形成批缝，难以清理；另外，这种工艺生产过程中砂芯和铸件的废品率都很高，极易出现砂芯在浇注过程中变形、断芯、粘砂、脉纹等铸造缺陷。

随着3DP等砂型增材制造技术的兴起，逐渐探究用增材制造技术生产集成式的阀芯，彻底消除多路阀铸件内腔披缝。并且通过集成所有阀孔芯、流道芯结构至一个复合阀芯，并在沿周设计连接结构，将所有阀杆芯、流道芯做成复合式阀芯，提升阀芯的整体刚度，避免在半成品制作及浇注过程中，产生砂芯变形、断芯等问题。

公开号为CN109128010A的一种液压阀类铸件的铸造方法的发明专利申请，公开了一种新的基于3D打印成形工艺的铸造成形方法，取液压阀的底面与液压阀的顶面作为型芯的拆分面，将液压多路阀铸件的型芯分成底芯、中间芯和上盖芯；采用3D打印的方式打印中间芯；采用3D打印机打印底芯、上盖芯和/或采用木模型制备底芯、上盖芯；组装所述底芯与所述中间芯；组装所述上盖芯于所述中间芯上。对于大型这种工艺中间芯的体积、重量还是偏大，不利于3D打印降本增效控制，而且3D打印的中间芯的清砂、流涂时内部结构不便于观赛，翻转操作不便。

发明内容

本发明针对现有技术中多路阀铸件的3D打印砂型结构复杂，砂芯结构笨重，3D打印成本高的问题，提供一种多路阀铸件的铸造砂型结构，将多路阀铸件的内部腔道集成在一个复合式阀芯内，与盖板芯和底板芯合型组成吃砂量较小的芯包，外部嵌设上外模和下外模包围芯包，以降低砂型3D打印部分的体积，并有效避免铸件浇注过程中的披缝，提高铸件尺寸精度。

本发明的目的是这样实现的，一种多路阀铸件的铸造砂型，包括盖板芯、复合式阀芯和底板芯，所述盖板芯用于成型铸件顶侧外轮廓的型腔结构，所述底板芯用于成型铸件底侧外轮廓的型腔结构，所述复合式阀芯通过3D打印成型，用于成型铸件顶侧到底侧之间外周的全部型腔结构和铸件内部全部的阀孔芯和流道芯，所述盖板芯、复合式阀芯和底板芯合型后组成铸造砂型的芯包，所述复合砂芯的上分型面和下分型面之间的沿周吃砂量为10～80mm，所述芯包外周配合设有上外模和下外模，所述芯包内对应的部位设有与铸件的型腔连通的内浇道和冒口通道，所述上外模和/或下外模上内部配合设有与芯包对应连通的浇注系统通道、冒口通道和排气孔。

本发明的多路阀铸件的铸造砂型，将砂芯结构复杂的阀芯结构及阀芯周侧的外腔结构集成在一个复合式阀芯内，通过3D打印成型，上部配合设置盖板芯、下部配合设置底板芯，形成铸造砂型的芯包，实现砂芯结构的高度集成化，复合式阀芯通过3D打印成型，确保砂芯的精度，减少组芯误差造成的披缝，确保铸件内部腔道的质量。同时，芯包外部通过上外模和下外模包围，确保整体浇注砂型的吃砂量，减少砂型结构中3D打印部分的体积，降低复杂部位砂型及模具的制作难度和工艺成本。

为进一步优化分型方案，所述底板芯与复合式阀芯的下分型面位于铸件底部凹槽上侧并高于凹槽深度10～15mm，这样可以确保铸件底部的凹槽结构全部由底板芯带出，避免在凹槽处产生错型、披缝，影响底部的铸件质量，同时可以将复合式阀芯底层的阀孔芯和流道芯的观察盲区全部打开，便于清砂和流涂操作；所述盖板芯与复合式阀芯的上分型面为错位式分型面，包括主分型面，位于铸件顶侧与周侧之间的过渡圆角下缘的下侧10～15mm处，这样可以确保铸件顶侧四周的圆角全部由盖板芯带出，确保铸件顶部的成型质量；所述错位式分型面还包括沿主分型面向下错位的台阶分型面一和台阶分型面二，所述台阶分型面一和台阶分型面二间隔分布，并且从主分型面向下台阶错位的高度为上分型面和下分型面高度差的1/3～1/2，所述复合式阀芯的主分型面上还设有向上凸出并与盖板芯配合的芯头。在主分型面上间隔设置两个错位的台阶分型面，以方便从不同的阀孔芯和流道芯部位打开内部的阀芯，便于清砂和流涂观察，并扩大可观察的范围。

进一步地 ，所述芯包合型后的外形为与铸件外形相似的长方体，所述台阶分型面一和台阶分型面二沿对角的方位间隔设置，并且设置于铸件外形结构较平整的对角方位上。

进一步地，所述复合式阀芯上的芯头设有一个以上，设置于阀孔芯和/或流道芯与复合式阀芯主体连接的薄弱部位以便于将薄弱部位与复合式阀芯主体部位充分连接。

进一步地，根据浇注方向，芯包与上外模和下外模的配合方式分为平浇装配或立浇装配，其中：

平浇装配时，合型后的芯包的各分型面水平设置，盖板芯、复合式阀芯和底板芯沿上中下依次配合设置；立浇装配时，芯包按照底板芯、复合式阀芯和盖板芯的顺序合型后，翻转90°，配合嵌置于上外模和下外模内。

为便于复合式阀芯的吊运，所述复合式阀芯其中一个对称的外侧设有吊把。

进一步地，所述底板芯和盖板芯为3D打印而成的砂芯或木模翻砂而成的砂芯。

为适应不同的生产规模平浇配合时，盖板芯和上外模一体制作或分别制作，底板芯和下外模一体制作或分别制作。小批量或试样时，为减少模具投入，可以将盖板芯与上外模，底板芯与下外模一体制作，通过3D打印成型，也可以通过木模翻砂制作；大批量生产时，底板芯和盖板芯分别单独制作用，可以3D打印成型，也可以木模翻砂制作成型，根据需要和生产进度要求灵活选择。

为便于浇注时芯包内部的排气，所述复合式阀芯的各阀孔芯中心设有通向芯包外侧的排气孔。

附图说明

图1为多路阀铸件的阀芯结构的示意图。

图2为本发明的多路阀铸件的铸造砂型的芯包结构的爆炸图。

图3为本发明的多路阀铸件的铸造砂型的复合式阀芯的结构示意图。

图4为图3垂直翻转180°的示意图。

图5为本发明的多路阀铸件的铸造砂型采用平浇配合是铸件的铸造工艺图。

图6为平浇配合时多路阀铸件的铸造砂型的合型示意图。

图7为本发明的多路阀铸件的铸造砂型采用立浇配合是铸件的铸造工艺图。

图8为立浇配合时多路阀铸件的铸造砂型的合型示意图。

其中，1阀孔芯；2流道芯；3盖板芯；4复合式阀芯；401芯头；402排气孔；403吊把；404密封槽；5底板芯；6下分型面；701主分型面；702台阶分型面一；703台阶分型面二；8冒口；9浇注系统；10内浇道；11铸件；12上外模；13下外模。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明的多路阀铸件的阀芯结构的实施方式。其中的多路阀铸件的外形结构如图5和图7所示的铸件11，该多路阀铸件的阀芯结构如果1所示，内部有多条阀孔芯1和与阀孔芯1多条交错的流道芯2，阀孔芯1分为上中下三层排布，本发明的各实施例中的多路阀铸件的阀孔芯的数量达17个，阀芯结构复杂，制作难度高，制作过程繁琐，并且精度难以保证。

实施例1

本实施例以平浇配合方式为例对本发明的多路阀铸件的阀芯结构进行详细说明。

如图2-6所示，为本实施中的一种多路阀铸件的铸造砂型，包括盖板芯3、复合式阀芯4和底板芯5，盖板芯3用于成型铸件顶侧外轮廓的型腔结构，底板芯5用于成型铸件底侧外轮廓的型腔结构，复合式阀芯4通过3D打印成型，用于集成成型铸件顶侧到底侧之间外周的全部型腔结构和铸件内部全部的阀孔芯和流道芯，盖板芯、复合式阀芯4和底板芯5合型后组成铸造砂型的芯包结构，如图2所示，复合式阀芯4的上分型面和下分型面之间的沿周设置的吃砂量为10～80mm，芯包外周配合设有上外模12和下外模13，芯包内对应的部位设有与铸件的型腔连通的内浇道10和冒口通道14，上外模12和/或下外模13内部配合设有与芯包对应连通的浇注系统通道、冒口8和排气孔。

本实施例中，芯包与上外模12和下外模13的装配方式分为平浇装配，如图5和图6所示，合型后的芯包的各分型面水平设置，芯包内的各阀孔芯处于水平状态，盖板芯3、复合式阀芯4和底板芯5沿上中下依次配合设置，上外模从盖板芯3上侧向下配合嵌套芯包，下外模13从底板芯5下侧配合嵌套芯包， 底注式的浇注系统9贯穿上外模12和下外模13，内浇道10从铸件底部侧向进流。

为便于从分型面处全面观察砂芯内部的清砂死角，底板芯5与复合式阀芯4的下分型面7位于铸件底部凹槽上侧并高于凹槽深度10～15mm，这样可以确保铸件底部的凹槽结构全部由底板芯带出，避免在凹槽处产生错型、披缝，影响底部的铸件质量，同时可以将复合式阀芯4底层的阀孔芯和流道芯的观察盲区全部打开，便于清砂和流涂操作；盖板芯5与复合式阀芯的上分型面为错位式分型面，包括主分型面701，位于铸件顶侧与周侧之间的过渡圆角下缘的下侧10～15 mm处，这样可以确保铸件顶侧四周的圆角全部由盖板芯3带出，确保铸件顶部的成型质量；错位式分型面还包括沿主分型面701向下错位的台阶分型面一702和台阶分型面二703，台阶分型面一702和台阶分型面二703间隔分布，并且从主分型面向下台阶错位的高度为上分型面和下分型面高度差的1/3～1/2；本实施例中，芯包合型后的外形为与铸件外形相似的长方体，台阶分型面一702和台阶分型面二703沿对角的方位间隔设置，并且设置于铸件外形结构较平整的对角方位上。为便于合型定位，复合式阀芯4的主分型面上还设有三个向上凸出并与盖板芯配合的芯头401，各芯头设置于阀孔芯和/或流道芯与复合式阀芯主体连接的薄弱部位以便于将薄弱部位与复合式阀芯主体部位充分连接。

为便于浇注时芯包内部的排气，复合式阀芯4的各阀孔芯中心设有通向芯包外侧的排气孔402。

为便于复合式阀芯4成型后的吊运，复合式阀芯4其中一个对称的外侧设有吊把403。

为确保芯包底侧进流处附近型腔密闭性，在底板芯5和复合式阀芯的下分型面处设置密封槽，用于放置密封圈。

本实施例的平浇配合方式的底板芯5和盖板芯3可以3D打印成型或木模翻砂成型，根据砂型的质量要求和生产周期要求，底板芯5和盖板芯3可以分别单独成型，也可以将底板芯5集成在下外模13上制成一个下砂型，盖板芯5集成在上外模上制成一个整体的上砂型，该整体的上砂型和下砂型可以整体3D打印成型，也可以木模翻砂成型。本实施例中的盖板砂3和底板芯5分别单独制作成型，与复合式芯包合型后，分别以芯头的形式嵌入上外模12和下外模内13。

实施例2

如图7和图8所示，与实施例1不同之处在于本实施例中，上外模12和下外模13与芯包采用立浇的装配方式，芯包按底板芯、复合式阀芯和盖板芯的顺序合型后，翻转90°，使各分型面处理竖直状态，合型后芯包底板芯5、复合式阀芯4和盖板芯3一部分以芯头的形式嵌上外模12内，另一部分以芯头的形式嵌于下外模13内，浇注系统9经过上外模12和下外模13，内浇道从底板芯5竖直状态的侧向下部进流，本实施例中，底板芯5和盖板芯3单独通过3D打印或木模翻砂，合型后再与上外模12和下外模13配合组成整体的砂型结构。

本发明的多路阀铸件的铸造砂型，将砂芯结构复杂的阀芯结构及阀芯周侧的外腔结构集成在一个复合式阀芯4内，通过3D打印成型，上部配合设置盖板芯3、下部配合设置底板芯5，形成铸造砂型的芯包，实现砂芯结构的高度集成化，复合式阀芯4通过3D打印成型，确保砂芯的精度，减少组芯误差造成的披缝，确保铸件内部腔道的质量。同时，芯包外部通过上外模12和下外模13包围，确保整体浇注砂型的吃砂量，减少砂型结构中3D打印部分的体积，同时避免浇注液跑火，降低复杂部位砂型及模具的制作难度和工艺成本。

Claims (9)

1.一种多路阀铸件的铸造砂型，包括盖板芯、复合式阀芯和底板芯，所述盖板芯用于成型铸件顶侧外轮廓的型腔结构，所述底板芯用于成型铸件底侧外轮廓的型腔结构，所述复合式阀芯通过3D打印成型，用于成型铸件顶侧到底侧之间外周的全部型腔结构和铸件内部全部的阀孔芯和流道芯，其特征在于，所述盖板芯、复合式阀芯和底板芯合型后组成铸造砂型的芯包，所述复合式阀芯的上分型面和下分型面之间的沿周吃砂量为10～80mm，所述芯包外周配合设有上外模和下外模，所述芯包内对应的部位设有与铸件的型腔连通的内浇道和冒口通道，所述上外模和/或下外模内部配合设有与芯包对应连通的浇注系统通道、冒口通道和排气孔。

2.根据权利要求1所述的多路阀铸件的铸造砂型，其特征在于，所述底板芯与复合式阀芯的下分型面位于铸件底部凹槽上侧并高于凹槽深度10～15mm；所述盖板芯与复合式阀芯的上分型面为错位式分型面，包括主分型面，位于铸件顶侧与周侧之间的过渡圆角下缘的下侧10～15 mm处，所述错位式分型面还包括沿主分型面向下错位的台阶分型面一和台阶分型面二，所述台阶分型面一和台阶分型面二间隔分布，并且从主分型面向下台阶错位的高度为上分型面和下分型面高度差的1/3～1/2，所述复合式阀芯的主分型面上还设有向上凸出并与盖板芯配合的芯头。

3.根据权利要求2所述的多路阀铸件的铸造砂型，其特征在于，所述芯包合型后的外形为与铸件外形相似的长方体，所述台阶分型面一和台阶分型面二沿对角的方位间隔设置，并且设置于铸件外形结构较平整的对角方位上。

4.根据权利要求2所述的多路阀铸件的铸造砂型，其特征在于，所述复合式阀芯上的芯头设有一个以上，设置于阀孔芯和/或流道芯与复合式阀芯主体连接的薄弱部位以便于将薄弱部位与复合式阀芯的主体部位充分连接。

5.根据权利要求2或3或4所述的多路阀铸件的铸造砂型，其特征在于，根据浇注方向，芯包与上外模和下外模的装配方式分为平浇装配或立浇装配，其中：

平浇装配时，合型后的芯包的各分型面水平设置，盖板芯、复合式阀芯和底板芯沿上中下依次配合设置；立浇装配时，芯包按照底板芯、复合式阀芯和盖板芯的顺序合型后，翻转90°，配合嵌置于上外模和下外模内。

6.根据权利要求5所述的多路阀铸件的铸造砂型，其特征在于，所述复合式阀芯其中一个对称的外侧设有吊把。

7.根据权利要求5所述的多路阀铸件的铸造砂型，其特征在于，所述底板芯和盖板芯为3D打印而成的砂芯或木模翻砂而成的砂芯。

8.根据权利要求5所述的多路阀铸件的铸造砂型，其特征在于，平浇配合时，盖板芯和上外模一体制作或分别制作，底板芯和下外模一体制作或分别制作。

9.根据权利要求5所述的多路阀铸件的铸造砂型，其特征在于，所述复合式阀芯的各阀孔芯中心设有通向芯包外侧的排气孔。