CN112074358A - 砂芯制作装置及制作工艺 - Google Patents

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CN112074358A
CN112074358A CN201980028912.0A CN201980028912A CN112074358A CN 112074358 A CN112074358 A CN 112074358A CN 201980028912 A CN201980028912 A CN 201980028912A CN 112074358 A CN112074358 A CN 112074358A
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杨林龙
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Suzhou Mingzhi Technology Co Ltd
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Suzhou Mingzhi Technology Co Ltd
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
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Abstract

一种砂芯制作装置，其包括箱体(100)和立柱(200)，箱体配置成具有腔体(104)，立柱有多个，相邻立柱紧密贴合且相互独立设置，立柱配置成在外力作用下运动至腔体内的预设位置，以形成与预设砂芯毛坯相适应的形状。以及一种砂芯的制作工艺，其包括步骤：采用砂芯制作装置制作砂芯毛坯、固化砂芯毛坯并取出、对砂芯毛坯进行再加工得到所需砂芯。采用该砂芯制作装置和制作工艺，能够快速制作不同结构形状的砂芯。

Description

砂芯制作装置及制作工艺
技术领域
本申请涉及铸造技术领域，尤其涉及一种砂芯制作装置及制作工艺。
背景技术
型芯在铸造工艺中不可或缺，是形成铸件结构的重要组成部分。型芯的材质构成有很多种，其中，现有技术中，由型砂制作出的砂芯使用最多，具有成本低、制作简单的优点。
砂芯主要用于形成铸件的内孔、腔。把砂芯固定在砂模中的预定位置，然后浇注，浇注完成后，砂芯包裹在铸件中，敲碎砂芯，就形成了铸件中的空腔部分。
传统的砂芯制作均需要芯盒(木模、金属模等)，因此在制作砂芯之前需要准备与砂芯形状相适应的芯盒，然而，对于芯盒的制作，一种芯盒只适用于制作一种结构形状的砂芯，当需要制作不同结构形状的砂芯时，需要重新制作相应结构形状的芯盒，并且受限于芯盒制作周期较长且成本较高，因此，传统的砂芯制作适合于砂芯的大批量制作，而不适合单件砂芯小批量的快速制造。
发明内容
本申请的目的包括提供一种砂芯制作装置及制作工艺，以便于根据不同的砂芯结构需求快速制作砂芯。
为解决上述问题中的至少一个，本申请主要采用以下技术方案来实现。
本申请提供一种砂芯制作装置，包括：
箱体，所述箱体具有配置成填砂的腔体；以及
立柱，所述立柱有多个，相邻所述立柱紧密贴合且相互独立设置，所述立柱配置成在外力作用下运动至所述腔体内的预设位置，以形成与预设砂芯/砂芯毛坯相适应的结构形状。
可选地，所述立柱为棱柱结构。
可选地，所述立柱为N棱柱，其中，N的取值为3-20的整数。
可选地，所述箱体包括侧壁以及与所述侧壁相固接的底板，所述立柱能够穿过所述侧壁和/或所述底板，并与相应的所述侧壁或所底板上的穿过孔孔壁紧密贴合。
可选地，还包括驱动装置，所述驱动装置能够驱动所述立柱运动，以使所述立柱的自由端能够运动至所述箱体内的预设位置。
可选地，所述立柱与其自由端相对的一端具有盲孔并固设有螺母，所述盲孔和所述螺母均与所述立柱共轴线或平行设置；
所述驱动装置包括：驱动臂和限位座；所述驱动臂为与所述立柱共轴线或平行设置的杆状结构，所述驱动臂的一端与所述螺母螺纹连接，另一端为动力输入端，所述驱动臂能够伸入至所述盲孔内；所述限位座设置于所述箱体外部且相对于所述箱体固定设置，所述限位座设置有通孔，所述驱动臂穿过所述通孔，所述限位座通过所述通孔与所述驱动臂枢接；
可选地，所述螺母内嵌入所述盲孔内。
可选地，所述立柱与其自由端相对的一端具有螺纹孔，所述螺纹孔与所述立柱共轴线或平行设置；
所述驱动装置包括：驱动臂和限位座；所述驱动臂为与所述立柱共轴线或平行设置的杆状结构，所述驱动臂的一端螺纹连接于所述立柱的所述螺纹孔中，另一端为动力输入端；所述限位座设置于所述箱体外部且相对于所述箱体固定设置，所述限位座设置有通孔，所述驱动臂穿过所述通孔，所述限位座通过所述通孔与所述驱动臂枢接。
可选地，所述立柱与其自由端相对的一端具有盲孔，所述盲孔与所述立柱共轴线或平行设置；
所述驱动装置包括：驱动臂和限位座；所述驱动臂为与所述立柱共轴线或平行设置的杆状结构，所述驱动臂的一端枢接于所述立柱的所述盲孔，所述驱动臂的另一端为动力输入端；所述限位座设置于所述箱体外部且相对于所述箱体固定设置，所述限位座设置有螺纹孔，所述驱动臂穿过所述螺纹孔，所述限位座通过所述螺纹孔与所述驱动臂螺纹连接。
可选地，所述限位座为板状结构。
可选地，所述驱动装置还包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述驱动臂的动力输入端连接，以带动所述驱动臂转动。
优选地，所述驱动电机的输出轴上沿其径向向外延伸有限位凸起，所述驱动臂的动力输入端设置有与所述限位凸起相适配的限位凹槽。
可选地，所述驱动电机安装于能够带动其按照预定轨迹运动的电机安装设备上；
所述驱动电机为一个；或者，所述驱动电机为多个，且一个所述驱动电机与多个所述立柱对应；或者，所述驱动电机为多个，并与多个所述立柱一一对应；
可选地，所述电机安装设备为电缸。
本申请还提供一种砂芯制作工艺，包括如下步骤：
制作砂芯毛坯，利用上述砂芯制作装置，将相应的立柱伸入至所述箱体的腔体内的预设位置，然后将型砂填入至所述箱体的腔体内，制成砂芯毛坯；
砂芯毛坯固化，取出砂芯毛坯；
对砂芯毛坯进行再加工，得到需要的砂芯。
可选地，在制作砂芯毛坯的步骤中，采用射砂方式进行填砂。
可选地，在制作砂芯毛坯的步骤中，向所述箱体的腔体内充填的型砂为自硬砂。
可选地，在对砂芯毛坯进行再加工的步骤中，采用数控机床对砂芯毛坯进行再加工。
可选地，所述数控机床为切削设备、车床、铣床和磨床中的至少一种。
需要说明的是，本申请中所述的“共轴线设置”并非理论上绝对的“共轴线设置”，这是因为，在实践操作过程中，两者“共轴线设置”通常会存在偏差，对本领域普通技术人员来讲，只要该偏差在允许偏差区间范围之内并能实现相应的方案及功能，则均可称为“共轴线设置”。
同样，本申请中的所述的“平行设置”并非理论上绝对的“平行设置”，对于本领域技术人员来讲，只要两者平行偏差在允许偏差区间范围之内并能实现相应的方案及功能，则均可称为“平行设置”。
有益效果包括：
为简化表述，便于理解，在本申请中所记载的内容中，具有加工余量的砂芯制品称之为“砂芯毛坯”，成品砂芯称之为“砂芯”。
在使用该砂芯制作装置及制作工艺时，根据砂芯/砂芯毛坯的具体结构形状，对多个立柱施加作用力，带动相应的立柱运动到箱体的腔体内的预定位置，从而使多个立柱共同形成与砂芯/砂芯毛坯相适配的形状，然后在箱体的腔体内填砂，最终得到预设结构形状的砂芯/砂芯毛坯。与现有的砂芯制作装置(例如：芯盒)相比，本申请实施例所述的砂芯制作装置，无需更换箱体，无需制作芯盒，只需根据砂芯/砂芯毛坯结构形状特点控制立柱运动，使相应的立柱共同形成与砂芯毛坯相适配的形状空间即可得到相应的砂芯/砂芯毛坯。当采用本申请所述的砂芯制作装置直接制作出成品砂芯时，则无需采用其他工艺继续加工砂芯；当采用本申请所述的砂芯制作装置无法直接制作出成品砂芯时，而是制作出具有一定加工余量的砂芯毛坯时，则后续采用较成熟的再加工工艺(车、削、磨等工艺)即可快速精确完成成品砂芯的制作。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本申请保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例砂芯制作装置的立体结构示意图；
图2为本申请实施例砂芯制作装置的剖面示意图，其中，各立柱处于各自相应的第一位置状态；
图3为本申请实施例砂芯制作装置的剖面示意图，其中，各立柱处于各自相应的第二位置状态；
图4为本申请实施例砂芯制作装置中的箱体结构示意图，其中，其中心线左侧显示为箱体的剖面示意图，右侧显示为箱体的外形图；
图5为本申请实施例砂芯制作装置中，第一种类型驱动臂的结构示意图；
图6为本申请实施例砂芯制作装置中，第一种类型立柱的剖面结构示意图，该类型立柱与第一种类型驱动臂相配合连接；
图7为本申请实施例砂芯制作装置中，第二种类型立柱的剖面结构示意图，该类型立柱与第一种类型驱动臂相配合连接；
图8为本申请实施例砂芯制作装置中，第三种类型立柱的剖面结构示意图，该类型立柱与第一种类型驱动臂相配合连接；
图9为本申请实施例砂芯制作装置中，第一种类型驱动臂与驱动电机连接结构的立体爆炸结构示意图；
图10为本申请实施例砂芯制作装置的局部剖面结构示意图，其中，基于第一种类型驱动臂及第一种类型立柱，其中一个立柱的第一位置状态示意图；
图11为本申请实施例砂芯制作装置的局部剖面结构示意图，其中，基于第一种类型驱动臂及第一种类型立柱，图10中所示的立柱的第二位置状态示意图；
图12为本申请实施例砂芯制作装置的局部剖面结构示意图，其中，基于第一种类型驱动臂及第二种类型立柱，其中一个立柱的第一位置状态示意图；
图13为本申请实施例砂芯制作装置的局部剖面结构示意图，其中，基于第一种类型驱动臂及第二种类型立柱，图12中所示的立柱的第二位置状态示意图；
图14为本申请实施例砂芯制作装置中，第二种类型驱动臂的结构示意图；
图15为本申请实施例砂芯制作装置中，第四种类型立柱的剖面结构示意图，该类型立柱与第二种类型驱动臂相配合连接；
图16为本申请实施例砂芯制作装置中，第五种类型立柱的剖面结构示意图，该类型立柱与第二种类型驱动臂相配合连接；
图17为本申请实施例砂芯制作装置的局部剖面结构示意图，其中，基于第二种类型驱动臂及第四种类型立柱，其中一个立柱的第一位置状态示意图；
图18为本申请实施例砂芯制作装置的局部剖面结构示意图，其中，基于第二种类型驱动臂及第四种类型立柱，图17中所示的立柱的第二位置状态示意图；
图19为本申请实施例砂芯制作工艺中，砂芯毛坯精加工结构示意图；
图20为本申请实施例砂芯制作工艺流程图。
附图标记：
100-箱体；
101-侧壁；102-底板；103-穿过孔；104-腔体；
200-立柱；
201-第一盲孔；202-螺母；203-立柱螺孔；204-第二盲孔；205-自由端；206-连接端；
300-驱动装置；
301-驱动臂；302-限位座；303-驱动电机；
3011-螺杆段；3012-光轴段；3013-限位凹槽；3031-限位凸起；
400-夹具；
500-数控机床；
600-砂芯毛坯。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常再此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件、部件或零件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的部分实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本申请的保护范围。
应当注意：相似的符号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的保护范围的限制。
此外，术语“第一”“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另外有更明确的规定与限定，术语“设置”“连接”应做更广义的理解，例如“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的部分实施例进行说明，在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
如图1-图18所示，本实施例提供一种砂芯制作装置，该砂芯制作装置以制作与砂芯相适应的砂芯毛坯为例。其中，图1为本实施例砂芯制作装置的立体结构示意图，该砂芯制作装置包括箱体100和立柱200。图4是箱体100的结构示意图，箱体100具有配置成填砂的腔体104。如图1-图3所示，立柱200有多个，相邻立柱200紧密贴合且相互独立设置，立柱200配置成在外力作用下运动至腔体104内的预设位置，以形成与砂芯毛坯相适应的结构形状。
在使用该砂芯制作装置时，根据砂芯毛坯的结构形状，对多个立柱200施加作用力，带动相应的立柱200运动到箱体100的腔体104内的预定位置，从而使多个立柱200共同形成与砂芯毛坯相适配的形状，然后在箱体100的腔体104内填砂，最终得到预设结构形状的砂芯毛坯。与现有的砂芯制作装置(例如：芯盒)相比，本申请实施例所述的砂芯制作装置，无需更换箱体100，无需制作芯盒，只需根据砂芯结构形状特点控制立柱200运动，使相应的多个立柱200共同形成与砂芯毛坯相适配的形状空间即可，进而针对不同结构形状的砂芯进一步实现快速制作。
现有技术中，为快速制作砂芯，还可以通过3D打印制作砂芯，但是通过这种方式制作砂芯过程中需要逐层加工，因此制作效率比较低且砂芯质量不易保证，此外，需要昂贵的3D打印设备，前期投入比较大。而本申请实施例砂芯制作装置，只需通过控制多个立柱200运动到箱体100的腔体104内的预设位置，并填充型砂形成砂芯毛坯，然后通过已经成熟的加工工艺(车、削、磨等工艺)，即可快速方便制成所需砂芯。另一方面，与3D打印制作砂芯相比，本实施例砂芯制作装置中，立柱200和箱体100的取材广泛且制作工艺要求较低，其前期制作成本明显较低。
本实施例中，立柱200可以采用多种结构，例如，立柱200为棱柱结构；立柱200还可以为圆柱或其他横截面为规则或不规则形状的棱柱结构，其中，将立柱200加工成规则形状的棱柱加工成本较低。例如，可以将立柱200加工成N棱柱，其中，N的取值为3-20的整数，例如可以是三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱……，如图1所示，立柱200以四棱柱为例进行说明。
上述内容对立柱200的结构进行了举例说明，下面对箱体100的结构进行举例说明。如图1-图4所示，本申请实施例的箱体100包括侧壁101和底板102，侧壁101与底板102相固接，立柱200能够穿过侧壁101并与侧壁101的穿过孔的孔壁紧密贴合(图中未示出),以防止型砂漏出箱体100；或者，立柱200能够穿过底板102并与底板102上的穿过孔103的孔壁紧密贴合，以防止型砂漏出箱体；或者，在侧壁101和底板102上均对应的设置有多个立柱200，穿过侧壁101的立柱200与侧壁101上的穿过孔的孔壁紧密贴合，穿过底板102的立柱200与底板102的穿过孔103的孔壁紧密贴合，进而防止箱体内的型砂漏出箱体100之外。在制作砂芯过程中，当制作的砂芯结构简单时，则砂芯毛坯的结构也会简单，可以只在侧壁101或者底板102上设置与之相应的立柱200即可，而当制作的砂芯结构较复杂时，则相应的砂芯毛坯的结构也可能较复杂，此时，可以在侧壁101和底板102上均对应设置与各自相对应的立柱200。为了简化说明，在本实施例中，箱体100以仅在底板102设置用于穿过立柱200的穿过孔103为例，如图4所示，虽然图中未显示在其侧壁101上设置穿过孔，但依然在本申请所要求保护的范围内。
本申请中的箱体100还包括箱盖(图中未示出)，并且还可以选择性地在箱盖上设置多个立柱，箱盖上的多个立柱可以单独运动至箱体100的腔体104内预设位置处，以形成与砂芯毛坯相适应的结构形状；箱盖上的立柱还可以与侧壁相对应的立柱或者底板相对应的立柱共同配合形成较复杂的结构形状，以与结构复杂的砂芯毛坯相适应；箱盖上的立柱还可以与侧壁相对应的立柱及底板相对应的立柱共同配合形成更加复杂的结构形状，以与结构复杂的砂芯毛坯相适应。这些方案虽然未在图中示出，但是依然在本申请所要求保护的范围之内。
前述内容对箱体100进行了举例说明，下面对驱动立柱200运动的动力源进行举例说明。在利用本实施例所述的砂芯制作装置制作砂芯毛坯过程中，根据砂芯毛坯结构形状，在外力作用下带动相应的立柱200运动至箱体100的腔体104内的预设位置处，该外力可以是人工手动完成，还可以通过设置驱动装置300来带动立柱200运动实现，如图1-图3所示，即驱动装置300驱动立柱200运动，以使立柱200的自由端(详见如下定义)能够运动至箱体100的腔体104内的预设位置。
其中，驱动装置300带动立柱200运动到箱体100的腔体104预设位置，可以通过多种方式实现，各方式取决于驱动装置300的结构以及立柱200与驱动装置300的连接方式或连接位置处的结构特点，下面对驱动装置300以及与驱动装置300相对应的立柱200结构进行进一步举例说明。
可选地，第一种方式，如图6所示，将立柱200在工作过程中位于箱体100的腔体104内的一端定义为自由端205，将立柱200与其自由端205相对的一端定义为连接端206，该连接端206具有盲孔并固设有螺母201，定义该立柱200内的盲孔为第一盲孔201，第一盲孔201和螺母202均与立柱200共轴线设置，在此需要说明的是，由于立柱200不发生转动，故第一盲孔201的轴线与立柱200长度方向相平行设置也可以实现相应的功能，即第一盲孔201的轴线与立柱200长度方向相平行设置这一方案也在本申请所要求保护的范围内；与该立柱200结构相对应的驱动装置300包括驱动臂301和限位座302，如图1-图3所示；如图1、图2、图3、图5所示，驱动臂301为杆状结构，驱动臂301与立柱200共轴线设置，在此需要说明的是，驱动臂301与立柱200平行设置时同样在本申请所要求保护的范围之内；如图2、图3、图9、图10、图11所示，驱动臂301的一端(如图5所示，螺纹段3011)与立柱200的连接端206螺纹连接，在此通过螺母202螺纹连接，驱动臂301的另一端为动力输入端，驱动臂301能够伸入至第一盲孔201内；如图1-图3所示，限位座302设置于箱体100外部且相对于箱体100固定设置，限位座302设置有通孔，驱动臂301穿过该通孔，限位座302通过该通孔与驱动臂301枢接，具体的讲，如图5所示，驱动臂301的另一端设置有光轴段3012，驱动臂301通过该光轴段3012与限位座302的通孔转动连接即枢接。
此种方式，驱动臂301为杆状结构，例如，如图1-图3、图5、图9所示，驱动臂301为丝杆结构，驱动臂301的一端为螺杆结构，另一端为光轴结构，而螺母202与立柱200可以看成一体结构，如图2、图3、图6、图10、图11所示，将螺母202固定镶嵌在第一盲孔201内；驱动臂301的光轴(即光轴段3012)与限位座2的通孔枢接，即光轴可以在限位座302的通孔内转动，其中，两者之间的转动实现方式可以有多种，例如，两者之间轴向限定且间隙配合则可以直接实现相对转动，还可以通过在光轴与通孔之间设置轴承来实现两者之间的相对转动；驱动臂301的螺杆与立柱200的螺母202螺纹连接，当立柱200为棱柱时，相邻立柱200之间将限制对方转动，立柱200与螺母202同步运动，相应的，驱动臂301在外力作用下相对于限位座302转动，此时，螺母202相对于驱动臂301转动的同时沿着驱动臂301转动轴向直线运动，进而带动立柱200沿驱动臂301的转动轴向直线运动，直至立柱200的自由端205运动至箱体100的腔体104内的预设位置为止，当所有相关立柱200运动到位后，即可对箱体100的腔体104内填砂及进行砂芯毛坯成型工艺，得到相应的砂芯毛坯。简单的说，此种方式中，立柱200与驱动臂301之间的关系为，立柱200与驱动臂301之间发生相对转动的同时还发生相对轴向直线运动；驱动臂301与限位座302之间的关系为，驱动臂301与限位座302之间只发生相对转动，进而实现如图10和图11所示的两个状态的转换，完成砂芯毛坯制作工艺。
此种方式中，螺母202除了可以内嵌入第一盲孔201之外，还可以采用其他方式与立柱200固定连接，例如，焊接、卡接等，螺母202还可以固定设置在立柱200端部，此种设置方式也在本申请所要求保护的范围之内。
可选地，第二种方式：同样，如图1-图4、图5、图7、图12、图13所示，将立柱200在工作过程中位于箱体100的腔体104内的一端定义为自由端205，将立柱200与其自由端205相对的一端定义为连接端206，在该连接端206设置螺纹孔，该螺纹孔定义为立柱螺孔203，该立柱螺孔203与立柱200共轴线设置，除此之外还可以平行设置，其理由与上述第一种方式相类似，在此不再赘述；与该立柱200结构相对应的驱动装置300包括驱动臂301和限位座302；驱动臂301为杆状结构，驱动臂301与立柱200共轴线设置，或者驱动臂301与立柱200平行设置，驱动臂301的一端(螺纹段3011)螺纹连接于立柱200的立柱螺孔201中，另一端为动力输入端；限位座302设置于箱体100外部且相对于箱体100固定设置，限位座302设置有通孔，驱动臂301穿过该通孔，限位座302通过该通孔与驱动臂301枢接。
此种方式，驱动臂301为杆状结构，例如驱动臂301为丝杆结构，驱动臂301的一端为螺杆结构，另一端为光轴结构；驱动臂301的光轴与限位座302枢接，即光轴可以在限位座302的通孔内转动，正如上述第一种方式，可以在光轴与通孔之间设置轴承；驱动臂301的螺杆与立柱螺孔203螺纹连接，当立柱200为棱柱时，相邻立柱200之间将限制对方转动，也就是说立柱不会发生转动，相应的，驱动臂301在外力作用下相对于限位座302转动，进而带动立柱200沿驱动臂301的转动轴向直线运动，直至立柱200的自由端205运动至箱体100的腔体104内的预设位置为止，当所有相关立柱200运动到位后，即可对箱体100的腔体104内填砂及进行砂芯毛坯成型工艺，得到相应的砂芯毛坯。此种方式，立柱200与驱动臂301之间的关系为，立柱200与驱动臂301之间发生相对转动的同时还发生相对轴向直线运动；驱动臂301与限位座302之间的关系为，驱动臂301与限位座302之间只发生相对转动，进而实现如图12和图13所示的两个状态的转换，完成砂芯毛坯制作工艺。
对于此种方式，还可以将立柱200设置成如图8所示的结构，即在立柱200的连接端206依次设置立柱螺孔203和盲孔201，该立柱螺孔203与上述第一种方式的螺母202实现相同的功能，该实现方式同样限定在本申请所要求保护的范围之内。
可选地，第三种方式：同样，如图1-图4、图14-图18所示，将立柱200在工作过程中位于箱体100的腔体104内的一端定义为自由端205，将立柱200与其自由端205相对的一端定义为连接端206，在该连接端206设置盲孔，该处的盲孔定义为第二盲孔204，该第二盲孔204与立柱200共轴线设置，或者第二盲孔204与立柱200平行设置，其设置原因与上述两种方式相同，在此不再赘述；与该立柱200结构相对应的驱动装置300包括驱动臂301和限位座302；驱动臂301为杆状结构，驱动臂301与立柱200共轴线设置，或者驱动臂301与立柱20平行设置，驱动臂301的一端(如图14所示，光轴段3012)枢接于立柱200的第二盲孔204，驱动臂301的另一端为动力输入端；限位座302设置于箱体100外部且相对于箱体100固定设置，限位座302设置有螺纹孔，驱动臂301穿过螺纹孔，即限位座301的螺纹段3011与该螺纹孔匹配螺纹连接，即限位座302通过该螺纹孔与驱动臂301螺纹连接。
此种方式，驱动臂301为杆状结构，如图14所示，驱动臂301为丝杆结构，驱动臂301的一端为螺杆结构，另一端为光轴结构；驱动臂301的光轴与立柱200的第二盲孔204(如图15、图16所示)枢接，即光轴可以在该第二盲孔204内转动，如图17、图18所示，该转动方式可以在光轴与通孔之间设置轴承来实现；驱动臂301的螺杆与限位座302的螺纹孔螺纹连接，当立柱200为棱柱时，相邻立柱200之间将限制对方转动，也就是说立柱200不会发生转动，相应的，驱动臂301在外力作用下相对于限位座302转动，同时沿着驱动臂301的转动轴向直线运动，进而带动立柱200沿驱动臂301转动轴向直线运动，直至立柱200的自由端205运动至箱体100的腔体104内的预设位置为止，当所有相关立柱200运动到位后，即可对箱体100的腔体104内填砂及进行砂芯毛坯成型工艺，得到相应的砂芯毛坯。此种方式，立柱200与驱动臂301之间的关系为，立柱200与驱动臂301之间只发生相对转动；驱动臂301与限位座302之间的关系为，驱动臂301与限位座302之间发生相对转动的同时还发生轴向直线运动，进而实现如图17和图18所示的两个状态的转换，完成砂芯毛坯制作工艺。
除了上述三种方式之外，上述三种任意一种实现方式的基础上的相似方案或变种方案均限定在本申请所要求保护的范围之内。
此外，上述限位座302的结构可以采用多种结构形式，例如，将限位座302设置为板状结构，然后再在限位座302上设置相应的通孔或者螺纹孔。除此之外，还可以将限位座302设置为其他异形结构，只要能够实现限位座302的功能即可，故在此不作限定。
下面对驱动上述驱动臂301运动的动力源进行举例说明，上述驱动装置300中，驱动臂301的一端为动力输入端，该动力可以为人工手动操作实现，还可以通过机械自动化实现，如图9所示，驱动装置300还包括驱动电机303，为了简化砂芯制作装置的结构，本实施例以单个驱动电机303为例，以说明驱动电机303与相应的驱动臂301之间的位置连接关系。请继续参见图9，驱动电机303的输出轴与驱动臂301的动力输入端连接，以带动驱动臂301转动，如此设置，可以实现自动化操作，节省人力，并实现精确控制驱动臂301的运动轨迹，进而精确控制立柱200的运动轨迹。
可选地，驱动电机303与驱动臂301的连接方式可以采用多种形式，例如，驱动电机303的输出轴上沿其径向向外延伸有限位凸起3031，驱动臂301的动力输入端设置有与限位凸起3031相适配的限位凹槽3013，如此设置，可以将驱动电机303的输出轴的限位凸起3031插入或卡入至驱动臂301的动力输入端的限位凹槽3013内，进而实现两者之间同步转动，即实现驱动电机303带动驱动臂301转动。除此之外，还可以将限位凸起3031设置于驱动臂301的动力输入端，将限位凹槽3013设置于驱动电机303的输出轴上，其工作原理与前述相同，在此不再赘述。
下面针对驱动电机303的安装方式进行说明，可以将驱动电机303安装于能够带动其按照预定轨迹运动的电机安装设备或装置上，例如，将驱动电机303安装在电缸上(图中未示出)，由电缸带动驱动电机303按照预设轨迹运动。
针对驱动电机303的设置可以采用如下几种方式：
可选地，第一种方式为，驱动电机303为一个，由电缸带动驱动电机303按照预设运动轨迹运动至相应的立柱200所在位置处，并将其动力输出轴与驱动臂301的动力输入端连接在一起进而带动相应的立柱200的自由端205运动至箱体100的腔体104内的预设位置处；例如，将多个立柱200排序，由电缸依次带动立柱200运动。将该驱动电机303标记为D，相应的多个立柱200标记为D1、D2、D3……，电缸根据预设需求带动驱动电机303运动至相应的立柱200所在位置，并带动其工作，驱动电机303再带动相应的立柱200运动即可。
可选地，第二种方式为，驱动电机303为多个，且其中一个驱动电机303与一个或多个立柱200对应；例如，多个驱动电机303分别标记为A、B、C……，多个立柱200分别标记为A1、A2、A3……，B1、B2、B3……，C1、C2、C3……，其中，驱动电机A与立柱A1、立柱A2、立柱A3……相对应，驱动电机B与立柱B1、立柱B2、立柱B3……相对应，驱动电机C与立柱C1、立柱C2、立柱C3……相对应，……，依次类推，电缸根据预设需求带动相应的驱动电机303工作，然后驱动电机303再带动与其对应的立柱200运动即可。
可选地，第三种方式为，驱动电机303为多个，并与多个立柱200一一对应；例如，多个驱动电机303分别标记为A、B、C……，多个立柱200分别标记为A1、B1、C1……，其中，驱动电机A与立柱A1相对应，驱动电机B与立柱B1相对应，驱动电机C与立柱C1相对应，……，依次类推，电缸根据预设需求带动相应的驱动电机303工作，驱动电机303再带动与之对应的立柱200运动即可。
本申请实施例还提供一种砂芯制作工艺，如图20所示，包括如下步骤：
制作砂芯毛坯，利用上述砂芯制作装置，将相应的立柱伸入至箱体的腔体内的预设位置，然后将型砂填入至箱体的腔体内，制成砂芯毛坯；
砂芯毛坯固化，取出砂芯毛坯；
对砂芯毛坯进行再加工，得到需要的砂芯。
其中，在制作砂芯毛坯的步骤中，可以采用射砂方式进行填砂，当然还可以采用其他方式进行填砂，在此不作限定；
在制作砂芯毛坯的步骤中，向箱体的腔体内充填的型砂为自硬砂，除此之外，还可以充填其他类型型砂，只要能够形成所需砂芯即可，故在此不作限定；
在对砂芯毛坯进行再加工的步骤中，采用数控机床对砂芯毛坯进行再加工，如图19所示，利用夹具400将砂芯毛坯600固定在相应的数控机床500上；例如，数控机床500可以为切削设备、车床、铣床和磨床中的至少一种机床设备。
工业实用性
本申请提供的砂芯制作装置及制作工艺能够针对不同结构形状的砂芯进行快速制作，不仅效率高，而且适应性强，还具有成本低和可推广性强的优点。

Claims (19)

1.一种砂芯制作装置，其特征在于，包括：
箱体(100)，所述箱体(100)具有配置成填砂的腔体(104)；以及
立柱(200)，所述立柱(200)有多个，相邻所述立柱(200)紧密贴合且相互独立设置，所述立柱(200)配置成在外力作用下运动至所述腔体(104)内的预设位置，以形成与预设砂芯/砂芯毛坯相适应的结构形状。
2.根据权利要求1所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述立柱(200)为棱柱结构。
3.根据权利要求2所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述立柱(200)为N棱柱，其中，N的取值为3-20的整数。
4.根据权利要求2所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述箱体(100)包括侧壁(101)以及与所述侧壁(101)相固接的底板(102)，所述立柱(200)能够穿过所述侧壁(101)和/或所述底板(102)，并与相应的所述侧壁(101)或所底板(102)上的穿过孔(103)孔壁紧密贴合。
5.根据权利要求4所述的砂芯制作装置，其特征在于，还包括驱动装置(300)，所述驱动装置(300)能够驱动所述立柱(200)运动，以使所述立柱(200)的自由端(205)能够运动至所述箱体(100)内的预设位置。
6.根据权利要求5所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述立柱(200)与其自由端(205)相对的一端具有盲孔并固设有螺母(202)，所述盲孔和所述螺母(202)均与所述立柱(200)共轴线或平行设置；
所述驱动装置(300)包括：驱动臂(301)和限位座(302)；所述驱动臂(301)为与所述立柱(200)共轴线或平行设置的杆状结构，所述驱动臂(301)的一端与所述螺母(202)螺纹连接，另一端为动力输入端，所述驱动臂(301)能够伸入至所述盲孔内；所述限位座(302)设置于所述箱体(100)外部且相对于所述箱体(100)固定设置，所述限位座(302)设置有通孔，所述驱动臂(301)穿过所述通孔，所述限位座(302)通过所述通孔与所述驱动臂(301)枢接。
7.根据权利要求6所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述螺母(202)内嵌入所述盲孔内。
8.根据权利要求5所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述立柱(200)与其自由端(205)相对的一端具有螺纹孔，所述螺纹孔与所述立柱(200)共轴线或平行设置；
所述驱动装置(300)包括：驱动臂(301)和限位座(302)；所述驱动臂(301)为与所述立柱(200)共轴线或平行设置的杆状结构，所述驱动臂(301)的一端螺纹连接于所述立柱(200)的所述螺纹孔中，另一端为动力输入端；所述限位座(302)设置于所述箱体(100)外部且相对于所述箱体(100)固定设置，所述限位座(302)设置有通孔，所述驱动臂(301)穿过所述通孔，所述限位座(302)通过所述通孔与所述驱动臂(301)枢接。
9.根据权利要求5所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述立柱(200)与其自由端(205)相对的一端具有盲孔，所述盲孔与所述立柱(200)共轴线或平行设置；
所述驱动装置(300)包括：驱动臂(301)和限位座(302)；所述驱动臂(301)为与所述立柱(200)共轴线或平行设置的杆状结构，所述驱动臂(301)的一端枢接于所述立柱(200)的所述盲孔，所述驱动臂(301)的另一端为动力输入端；所述限位座(302)设置于所述箱体(100)外部且相对于所述箱体(100)固定设置，所述限位座(302)设置有螺纹孔，所述驱动臂(301)穿过所述螺纹孔，所述限位座(302)通过所述螺纹孔与所述驱动臂(301)螺纹连接。
10.根据权利要求6-9任一项所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述限位座(302)为板状结构。
11.根据权利要求6-9任一项所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述驱动装置(300)还包括驱动电机(303)，所述驱动电机(303)的输出轴与所述驱动臂(301)的动力输入端连接，以带动所述驱动臂(301)转动。
12.根据权利要求11所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述驱动电机(303)的输出轴上沿其径向向外延伸有限位凸起(3031)，所述驱动臂(301)的动力输入端设置有与所述限位凸起(3031)相适配的限位凹槽(3013)。
13.根据权利要求11所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述驱动电机(303)安装于能够带动其按照预定轨迹运动的电机安装设备上。
14.根据权利要求13所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述电机安装设备为电缸。
15.根据权利要求11-14任一项所述的砂芯制作装置，其特征在于，所述驱动电机(303)为一个；
或者，所述驱动电机(303)为多个，且一个所述驱动电机(303)与多个所述立柱(200)对应；
或者，所述驱动电机(303)为多个，并与多个所述立柱(200)一一对应。
16.一种砂芯制作工艺，其特征在于，包括如下步骤：
制作砂芯毛坯，利用权利要求1-15任一项所述的砂芯制作装置，将相应的立柱(200)伸入至所述箱体(100)的腔体(104)内的预设位置，然后将型砂填入至所述箱体(100)的腔体(104)内，制成砂芯毛坯(600)；
砂芯毛坯(600)固化，取出砂芯毛坯(600)；
对砂芯毛坯(600)进行再加工，得到需要的砂芯。
17.根据权利要求16所述的砂芯制作工艺，其特征在于，在制作砂芯毛坯(600)的步骤中，采用射砂方式进行填砂。
18.根据权利要求16或17所述的砂芯制作工艺，其特征在于，在制作砂芯毛坯(600)的步骤中，向所述箱体(100)的腔体(104)内充填的型砂为自硬砂。
19.根据权利要求16-18任一项所述的砂芯制作工艺，其特征在于，在对砂芯毛坯(600)进行再加工的步骤中，采用数控机床(500)对砂芯毛坯(600)进行再加工。
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