CN114012041B - 一种3dp砂型技术生产小型叶轮的铸造装置及铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及小型叶轮铸造生产技术领域，具体为一种3DP砂型技术生产小型叶轮的铸造装置及铸造方法，一种3DP砂型技术生产小型叶轮的铸造装置包括有顶箱、中间箱、底箱和中间芯，顶箱连接在中间箱顶面上，中间箱连接在底箱顶面上，顶箱与中间箱之间连接有中间芯，中间箱和底箱之间连接有中间芯，还包括有浇注系统、补缩系统和排气系统，浇注系统和补缩系统连通，排气系统连通顶箱、中间箱和底箱，本发明使用叠箱浇注工艺，使合箱、浇注操作大大简少，方便了生产施工；其次浇注平稳、排气通畅，铸件成品率大幅提高；缩短了生产周期，工艺设计灵活性高，不受模具加工工艺限制，试制过程中工艺修改优化简便，降低了新品开发的试制成本。

Description

一种3DP砂型技术生产小型叶轮的铸造装置及铸造方法

技术领域

本发明涉及小型叶轮铸造生产技术领域，具体为一种3DP砂型技术生产小型叶轮的铸造装置及铸造方法。

背景技术

叶轮是把能量传递给液体的具有叶片的旋转体。叶轮叶片多为扭曲形后弯式，壁厚偏差较大，形状非常复杂，需要铸造直接成型，对于动平衡要求较高，需要确保叶片成型的尺寸精度；另外，叶轮叶片直接接触流体，易腐蚀，易磨损，保证叶轮叶片力学性能与内在质量，避免铸造缺陷的产生是叶轮铸造技术的难点和重点。

小型叶轮单件重量小，如果使用常规的平面浇注系统，不仅造型、浇注操作繁琐，而且出品率低下，浇注过程不平稳，易出现废品；采用叠箱浇注工艺，合箱后一次可浇注4-5件叶轮，极大减少了浇注操作，另外铸件共用浇注系统，使出品率提高，最后，此叠箱工艺浇注过程平稳，有足够的压头和补缩量，实际生产过程中极少产生废品，成品率大幅提升。

3DP砂型打印技术是采用大型工业级喷墨砂型3D打印机将三维数模转化为二维截面，利用喷墨打印头喷射树脂粘结剂将砂子粘连在一起，通过层层叠加，直接获得砂型/砂芯的铸造工艺技术。较传统的铸造工艺，一是省去了制模工序；二是可以直接制作任意复杂形状的砂型砂芯，不再受模具加工工艺的限制；三是砂层厚度可达0.28mm，保证了砂型的表面质量与尺寸精度。砂型工艺设计采用三维立体数模进行，通过仿真模拟软件的分析运算，极大提高了工艺的准确性与灵活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3DP砂型技术生产小型叶轮的铸造装置及铸造方法，针对常规球墨铸铁材质小型叶轮存在的结构复杂异形、尺寸精度要求高、模具制作难度大等生产工艺特性设计一种能够满足叶轮使用要求的无模、高精、快捷的铸造装置及铸造工艺。

为解决上述技术问题，本发明一种3DP砂型技术生产小型叶轮的铸造装置包括有顶箱、中间箱、底箱和中间芯，顶箱连接在中间箱顶面上，中间箱连接在底箱顶面上，顶箱与中间箱之间连接有中间芯，中间箱和底箱之间连接有中间芯，还包括有浇注系统、补缩系统和排气系统，浇注系统、补缩系统设在顶箱、中间箱和底箱侧部，浇注系统和补缩系统连通，排气系统连通顶箱、中间箱和底箱，补缩系统连接有浇口漏斗，浇口漏斗连接在顶箱顶面上，排气系统包括有凸台排气系统、中心排气系统和侧部排气系统。

进一步的，所述的顶箱上设有直浇孔Ⅰ，直浇孔Ⅰ设在顶箱侧部，直浇孔Ⅰ在竖直方向贯穿顶箱,直浇孔Ⅰ侧方设有补缩孔Ⅰ，补缩孔Ⅰ在竖直方向贯穿顶箱，顶箱中心设有中心排气孔Ⅰ，中心排气孔Ⅰ底面设有通气槽Ⅱ，通气槽Ⅱ截面形状为矩形，顶箱远离直浇孔Ⅰ的一侧设有侧部排气孔Ⅰ，中心排气孔Ⅰ和侧部排气孔Ⅰ均在竖直方向贯穿顶箱，顶箱底面设有长凸台槽和独立凸台槽，长凸台槽以中心排气孔Ⅰ中轴为中心圆周均布有多个，独立凸台槽以中心排气孔Ⅰ中轴为中心圆周均布有多个，多个独立凸台槽的顶面上均设有排气孔Ⅰ。

进一步的，所述的中间箱中心设有空腔Ⅰ，中间芯连接在空腔Ⅰ内，中间箱上设有直浇孔Ⅱ，直浇孔Ⅱ设在中间箱侧部，直浇孔Ⅱ在竖直方向贯穿中间箱, 直浇孔Ⅱ侧方设有补缩孔Ⅱ，补缩孔Ⅱ在竖直方向贯穿中间箱，直浇孔Ⅱ和补缩孔Ⅱ之间设有连通孔，连通孔连通直浇孔Ⅱ和补缩孔Ⅱ，直浇孔Ⅱ与空腔Ⅰ之间设有进腔流道，中间箱中心设有中心排气孔Ⅱ，中心排气孔Ⅱ底面设有通气槽Ⅱ，通气槽Ⅱ截面形状为矩形，中间箱远离直浇孔Ⅱ的一侧设有侧部排气孔Ⅱ，中心排气孔Ⅱ和侧部排气孔Ⅱ均在竖直方向贯穿中间箱，中间箱底面设有长凸台槽和独立凸台槽，长凸台槽以中心排气孔Ⅰ中轴为中心圆周均布有多个，独立凸台槽以中心排气孔Ⅰ中轴为中心圆周均布有多个，多个独立凸台槽的顶面上均设有排气孔Ⅱ。

进一步的，所述的底箱中心设有空腔Ⅱ，中间芯连接在空腔Ⅱ内，底箱上设有直浇孔Ⅲ，直浇孔Ⅲ设在底箱侧部，直浇孔Ⅲ侧方设有补缩孔Ⅲ，直浇孔Ⅲ和补缩孔Ⅲ之间设有连通孔，连通孔连通直浇孔Ⅲ和补缩孔Ⅲ，直浇孔Ⅲ与空腔Ⅱ之间设有进腔流道，浇口漏斗连接在补缩孔Ⅲ顶面上。

进一步的，所述的中间芯的中心设有中心排气孔Ⅲ，中间芯侧部设有侧部排气孔Ⅲ，排气孔Ⅲ面层设有通气槽Ⅰ，通气槽Ⅰ将排气孔Ⅲ于中间芯顶面的浇注腔连通。

进一步的，所述的直浇孔Ⅰ、直浇孔Ⅱ和直浇孔Ⅲ同轴并连通，进腔流道、直浇孔Ⅰ、直浇孔Ⅱ和直浇孔Ⅲ组成浇注系统；所述的补缩孔Ⅰ、补缩孔Ⅱ和补缩孔Ⅲ同轴并连通，补缩孔Ⅰ、补缩孔Ⅱ和补缩孔Ⅲ组成补缩系统。

进一步的，所述的排气孔Ⅰ和排气孔Ⅱ连通，排气孔Ⅰ和排气孔Ⅱ组成凸台排气系统；所述的中心排气孔Ⅰ、中心排气孔Ⅱ和中心排气孔Ⅲ连通，中心排气孔Ⅰ、中心排气孔Ⅱ和中心排气孔Ⅲ组成中心排气系统；所述的侧部排气孔Ⅰ、侧部排气孔Ⅱ和侧部排气孔Ⅲ连通，侧部排气孔Ⅰ、侧部排气孔Ⅱ和侧部排气孔Ⅲ组成侧部排气系统。

进一步的，所述的中间箱设有多个，多个中间箱在垂直方向依次连接，每两个相邻的中间箱之间均设有中间芯，顶端的中间箱与顶箱之间设有中间芯，底端的中间箱与底箱之间设有中间芯。

一种3DP砂型技术生产小型叶轮的铸造装置的铸造方法，包括有如下步骤：

S1.根据小型叶轮的形状及尺寸在数模轴头、盖板相应位置添加加工量3-5mm，流道外圆按照流道的走势设置5mm加工量，其中水道外圆的加工量要根据水道的走向光滑过渡，避免加工完后产生错台。

S2. 设计铁水从浇注系统进入，经过缓冲后通过连通孔进入补缩系统，最后流入型腔, 从叶轮下侧盖板处注入, 连通孔的截面形状为矩形，通孔的截面矩形尺寸尺寸为30mm×30mm；

S4.设置排气系统；

S5.中间芯整体设计，保证平衡精度；中间箱单独设计，且中间轴孔位置芯与流道芯连为一体，确保轴孔中心不偏；顶箱将上盖板连同排气孔做成整体，顶箱将下盖板连同浇注系统及补缩系统做成整体，做好与中间芯之间的定位装置与芯头间隙设计0.8mm，砂型外侧设计吃砂量30mm，砂型沿着外壁随型设计宽为15mm角度为 80°的拔模的公母扣，整体砂芯设计完毕后放置砂型、砂芯缩尺10‰；

S6.砂型打印：采用100-140目陶粒砂，打印层厚0.28mm，打印出需要的各种砂芯，打印后清砂重点部位为流道内部及排气通道；

S7.型芯涂刷；采用水基涂料进行流涂，使用涂料控制波美度55-80，确保表面无流痕，涂层厚度0.3-0.5mm，放置烘干窑烘干1h，烘干温度150-200℃

S8.合箱后采用热风机烘型，热风机出口温度150℃，烘烤时间3h，确保浇注前型腔内温度大于100℃，浇注前型腔吹氩，铁水出炉温度1520摄氏度，浇注温度1420±10℃。

本发明的有益效果是：

1.使用叠箱浇注工艺，使合箱、浇注操作大大简少，方便了生产施工；其次浇注平稳、排气通畅，铸件成品率大幅提高；

2.无需模具制作，大大缩短了生产周期，工艺设计灵活性高，不受模具加工工艺限制，试制过程中工艺修改优化简便，大大降低了新品开发的试制成本；

3. 采用高精度工业级打印机进行砂型打印，砂型的表面光洁度、尺寸精度都要优于传统的模具造型工艺；

4. 采用仿真模拟软件进行数值化运算，从模拟反馈铸造工艺浇注、补缩系统进行再优化，更加科学、准确了避免各类铸造缺陷的产生。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体结构俯视图；

图3为本发明图2的A-A剖视图；

图4为本发明图2中B-B剖视图；

图5为本发明图2中C-C剖视图；

图6为本发明顶箱俯视图；

图7为本发明图6的D-D剖视图；

图8为本发明图6的E-E剖视图；

图9为本发明图6的F-F剖视图；

图10为本发明顶箱的立体视图；

图11为本发明中间箱的俯视图；

图12为本发明图11的G-G剖视图；

图13为本发明图11的H-H剖视图；

图14为本发明图11的I-I剖视图；

图15为本发明图11的J-J剖视图；

图16为本发明中间箱的立体视图；

图17为本发明底箱的俯视图；

图18为本发明图17的L-L剖视图；

图19为本发明图17的M-M剖视图；

图20为本发明底箱的立体视图；

图21为本发明中间芯的俯视图；

图22为本发明图21的N-N剖视图；

图23为本发明中间芯的立体视图。

图中：1.浇口漏斗；2.顶箱；3.中间箱；301.空腔Ⅰ；4.底箱；401.空腔Ⅱ；5.浇注系统；501.进腔流道；502.直浇孔Ⅰ；503.直浇孔Ⅱ；504.直浇孔Ⅲ；6.补缩系统；601.补缩孔Ⅰ；602.补缩孔Ⅱ；603.补缩孔Ⅲ；7.凸台排气系统；701.排气孔Ⅰ；702.排气孔Ⅱ；8.中心排气系统；801.中心排气孔Ⅰ；802.中心排气孔Ⅱ；803.中心排气孔Ⅲ；9.侧部排气系统；901.侧部排气孔Ⅰ；902.侧部排气孔Ⅱ；903.侧部排气孔Ⅲ；904.通气槽Ⅰ；10.中间芯；11.连通孔；12.通气槽Ⅱ；13.长凸台槽；14.独立凸台槽。

具体实施方式

如图1-图23所示，本发明一种3DP砂型技术生产小型叶轮的铸造装置包括有顶箱2、中间箱3、底箱4和中间芯10，顶箱2连接在中间箱3顶面上，中间箱3连接在底箱4顶面上，顶箱2与中间箱3之间连接有中间芯10，中间箱3和底箱4之间连接有中间芯10，还包括有浇注系统5、补缩系统6和排气系统，浇注系统5、补缩系统6设在顶箱2、中间箱3和底箱4侧部，浇注系统5和补缩系统6连通，排气系统连通顶箱2、中间箱3和底箱4，补缩系统6连接有浇口漏斗1，浇口漏斗1连接在顶箱2顶面上，排气系统包括有凸台排气系统7、中心排气系统8和侧部排气系统9。

本发明使用叠箱浇注工艺，使合箱、浇注操作大大简少，方便了生产施工；其次浇注平稳、排气通畅，铸件成品率大幅提高。

进一步的，所述的顶箱2上设有直浇孔Ⅰ502，直浇孔Ⅰ502设在顶箱2侧部，直浇孔Ⅰ502在竖直方向贯穿顶箱2,直浇孔Ⅰ502侧方设有补缩孔Ⅰ601，补缩孔Ⅰ601在竖直方向贯穿顶箱2，顶箱2中心设有中心排气孔Ⅰ801，中心排气孔Ⅰ801底面设有通气槽Ⅱ12，通气槽Ⅱ12截面形状为矩形，顶箱2远离直浇孔Ⅰ502的一侧设有侧部排气孔Ⅰ901，中心排气孔Ⅰ801和侧部排气孔Ⅰ901均在竖直方向贯穿顶箱2，顶箱2底面设有长凸台槽13和独立凸台槽14，长凸台槽13以中心排气孔Ⅰ801中轴为中心圆周均布有多个，独立凸台槽14以中心排气孔Ⅰ801中轴为中心圆周均布有多个，多个独立凸台槽14的顶面上均设有排气孔Ⅰ701。

进一步的，所述的中间箱3中心设有空腔Ⅰ301，中间芯10连接在空腔Ⅰ301内，中间箱3上设有直浇孔Ⅱ503，直浇孔Ⅱ503设在中间箱3侧部，直浇孔Ⅱ503在竖直方向贯穿中间箱3, 直浇孔Ⅱ503侧方设有补缩孔Ⅱ602，补缩孔Ⅱ602在竖直方向贯穿中间箱3，直浇孔Ⅱ503和补缩孔Ⅱ602之间设有连通孔11，连通孔11连通直浇孔Ⅱ503和补缩孔Ⅱ602，直浇孔Ⅱ503与空腔Ⅰ301之间设有进腔流道501，中间箱3中心设有中心排气孔Ⅱ802，中心排气孔Ⅱ802底面设有通气槽Ⅱ12，通气槽Ⅱ12截面形状为矩形，中间箱3远离直浇孔Ⅱ503的一侧设有侧部排气孔Ⅱ902，中心排气孔Ⅱ802和侧部排气孔Ⅱ902均在竖直方向贯穿中间箱3，中间箱3底面设有长凸台槽13和独立凸台槽14，长凸台槽13以中心排气孔Ⅰ801中轴为中心圆周均布有多个，独立凸台槽14以中心排气孔Ⅰ801中轴为中心圆周均布有多个，多个独立凸台槽14的顶面上均设有排气孔Ⅱ702。

进一步的，所述的底箱4中心设有空腔Ⅱ401，中间芯10连接在空腔Ⅱ401内，底箱4上设有直浇孔Ⅲ504，直浇孔Ⅲ504设在底箱4侧部，直浇孔Ⅲ504侧方设有补缩孔Ⅲ603，直浇孔Ⅲ504和补缩孔Ⅲ603之间设有连通孔11，连通孔11连通直浇孔Ⅲ504和补缩孔Ⅲ603，直浇孔Ⅲ504与空腔Ⅱ401之间设有进腔流道501，浇口漏斗1连接在补缩孔Ⅲ603顶面上。

进一步的，所述的中间芯10的中心设有中心排气孔Ⅲ803，中间芯10侧部设有侧部排气孔Ⅲ903，排气孔Ⅲ903面层设有通气槽Ⅰ904，通气槽Ⅰ904将排气孔Ⅲ903于中间芯10顶面的浇注腔连通。

进一步的，所述的直浇孔Ⅰ502、直浇孔Ⅱ503和直浇孔Ⅲ504同轴并连通，进腔流道501、直浇孔Ⅰ502、直浇孔Ⅱ503和直浇孔Ⅲ504组成浇注系统5；所述的补缩孔Ⅰ601、补缩孔Ⅱ602和补缩孔Ⅲ603同轴并连通，补缩孔Ⅰ601、补缩孔Ⅱ602和补缩孔Ⅲ603组成补缩系统6。

进一步的，所述的排气孔Ⅰ701和排气孔Ⅱ702连通，排气孔Ⅰ701和排气孔Ⅱ702组成凸台排气系统7；所述的中心排气孔Ⅰ801、中心排气孔Ⅱ802和中心排气孔Ⅲ803连通，中心排气孔Ⅰ801、中心排气孔Ⅱ802和中心排气孔Ⅲ803组成中心排气系统8；所述的侧部排气孔Ⅰ901、侧部排气孔Ⅱ902和侧部排气孔Ⅲ903连通，侧部排气孔Ⅰ901、侧部排气孔Ⅱ902和侧部排气孔Ⅲ903组成侧部排气系统9。

进一步的，所述的中间箱3设有多个，多个中间箱3在垂直方向依次连接，每两个相邻的中间箱3之间均设有中间芯10，顶端的中间箱3与顶箱2之间设有中间芯10，底端的中间箱3与底箱4之间设有中间芯10。

一种3DP砂型技术生产小型叶轮的铸造装置的铸造方法，包括有如下步骤：

S1.根据小型叶轮的形状及尺寸在数模轴头、盖板相应位置添加加工量3-5mm，流道外圆按照流道的走势设置5mm加工量，其中水道外圆的加工量要根据水道的走向光滑过渡，避免加工完后产生错台。

S2. 设计铁水从浇注系统5进入，经过缓冲后通过连通孔11进入补缩系统6，最后流入型腔, 从叶轮下侧盖板处注入, 连通孔11的截面形状为矩形，通孔11的截面矩形尺寸尺寸为30mm×30mm；此步骤可提高补缩效率，保证铸件质量；使得叶片整体充型平稳，利于渣、气外排；保证产品顺序凝固，提高补缩系统的补缩效率；

S4.设置排气系统；实际使用中需要注意在叶片中间轴头部位设计排气通道，设计与通道同宽的小长方体与轴头最高点连接；在四个独立凸台处设置排气片，顺次连接到上一层；在离浇道最远处设置一件排气通道，贯通整个砂芯，以上措施保证了砂型/芯内反应气体的外排；

S5.中间芯10整体设计，保证平衡精度；中间箱3单独设计，且中间轴孔位置芯与流道芯连为一体，确保轴孔中心不偏；顶箱2将上盖板连同排气孔做成整体，顶箱2将下盖板连同浇注系统5及补缩系统6做成整体，做好与中间芯10之间的定位装置与芯头间隙设计0.8mm，砂型外侧设计吃砂量30mm，砂型沿着外壁随型设计宽为15mm角度为 80°的拔模的公母扣，整体砂芯设计完毕后放置砂型、砂芯缩尺10‰；各砂型、砂芯拆分要遵照保证强度，易于清砂、流涂、表面处理的原则；

S6.砂型打印：采用100-140目陶粒砂，打印层厚0.28mm，打印出需要的各种砂芯，打印后清砂重点部位为流道内部及排气通道；

S7.型芯涂刷；采用水基涂料进行流涂，使用涂料控制波美度55-80，确保表面无流痕，涂层厚度0.3-0.5mm，放置烘干窑烘干1h，烘干温度150-200℃

S8.合箱后采用热风机烘型，热风机出口温度150℃，烘烤时间3h，确保浇注前型腔内温度大于100℃，浇注前型腔吹氩，铁水出炉温度1520摄氏度，浇注温度1420±10℃。

本发明在实际使用时，通常采用一件底箱4、三件中间箱3、一件顶箱2、四件中间芯10的组合方式进行，采用Magma软件进行工艺凝固过程模拟分析，根据模拟结果进行修改，确定孔隙率符合使用要求，根据模拟结果进一步优化工艺各要素的参数与位置。

本发明解决了叶轮常规铸造过程中出现的轴头缩孔、叶片浇不足、叶片夹渣等各类铸造缺陷；解决叶轮常规铸造过程中出现的尺寸精度差，叶片位置表面粗糙度大的质量问题；解决叶轮常规铸造过程中木模、熔模制作难度大，模具生产周期较长，受模具加工工艺限制不能灵活设计砂芯工艺的问题；解决小型叶轮传统生产方式效率低、操作繁琐的、出品率低的问题。

Claims (1)

1.一种3DP砂型技术生产小型叶轮的铸造装置的铸造方法，其特征在于：铸造装置包括有顶箱（2）、中间箱（3）、底箱（4）和中间芯（10），顶箱（2）连接在中间箱（3）顶面上，中间箱（3）连接在底箱（4）顶面上，顶箱（2）与中间箱（3）之间连接有中间芯（10），中间箱（3）和底箱（4）之间连接有中间芯（10），还包括有浇注系统（5）、补缩系统（6）和排气系统，浇注系统（5）、补缩系统（6）设在顶箱（2）、中间箱（3）和底箱（4）侧部，浇注系统（5）和补缩系统（6）连通，排气系统连通顶箱（2）、中间箱（3）和底箱（4），补缩系统（6）连接有浇口漏斗（1），浇口漏斗（1）连接在顶箱（2）顶面上，排气系统包括有凸台排气系统（7）、中心排气系统（8）和侧部排气系统（9）；所述的顶箱（2）上设有直浇孔Ⅰ（502），直浇孔Ⅰ（502）设在顶箱（2）侧部，直浇孔Ⅰ（502）在竖直方向贯穿顶箱（2）,直浇孔Ⅰ（502）侧方设有补缩孔Ⅰ（601），补缩孔Ⅰ（601）在竖直方向贯穿顶箱（2），顶箱（2）中心设有中心排气孔Ⅰ（801），中心排气孔Ⅰ（801）底面设有通气槽Ⅱ（12），通气槽Ⅱ（12）截面形状为矩形，顶箱（2）远离直浇孔Ⅰ（502）的一侧设有侧部排气孔Ⅰ（901），中心排气孔Ⅰ（801）和侧部排气孔Ⅰ（901）均在竖直方向贯穿顶箱（2），顶箱（2）底面设有长凸台槽（13）和独立凸台槽（14），长凸台槽（13）以中心排气孔Ⅰ（801）中轴为中心圆周均布有多个，独立凸台槽（14）以中心排气孔Ⅰ（801）中轴为中心圆周均布有多个，多个独立凸台槽（14）的顶面上均设有排气孔Ⅰ（701）；所述的中间箱（3）中心设有空腔Ⅰ（301），中间芯（10）连接在空腔Ⅰ（301）内，中间箱（3）上设有直浇孔Ⅱ（503），直浇孔Ⅱ（503）设在中间箱（3）侧部，直浇孔Ⅱ（503）在竖直方向贯穿中间箱（3）, 直浇孔Ⅱ（503）侧方设有补缩孔Ⅱ（602），补缩孔Ⅱ（602）在竖直方向贯穿中间箱（3），直浇孔Ⅱ（503）和补缩孔Ⅱ（602）之间设有连通孔（11），连通孔（11）连通直浇孔Ⅱ（503）和补缩孔Ⅱ（602），直浇孔Ⅱ（503）与空腔Ⅰ（301）之间设有进腔流道（501），中间箱（3）中心设有中心排气孔Ⅱ（802），中心排气孔Ⅱ（802）底面设有通气槽Ⅱ（12），通气槽Ⅱ（12）截面形状为矩形，中间箱（3）远离直浇孔Ⅱ（503）的一侧设有侧部排气孔Ⅱ（902），中心排气孔Ⅱ（802）和侧部排气孔Ⅱ（902）均在竖直方向贯穿中间箱（3），中间箱（3）底面设有长凸台槽（13）和独立凸台槽（14），长凸台槽（13）以中心排气孔Ⅰ（801）中轴为中心圆周均布有多个，独立凸台槽（14）以中心排气孔Ⅰ（801）中轴为中心圆周均布有多个，多个独立凸台槽（14）的顶面上均设有排气孔Ⅱ（702）；所述的底箱（4）中心设有空腔Ⅱ（401），中间芯（10）连接在空腔Ⅱ（401）内，底箱（4）上设有直浇孔Ⅲ（504），直浇孔Ⅲ（504）设在底箱（4）侧部，直浇孔Ⅲ（504）侧方设有补缩孔Ⅲ（603），直浇孔Ⅲ（504）和补缩孔Ⅲ（603）之间设有连通孔（11），连通孔（11）连通直浇孔Ⅲ（504）和补缩孔Ⅲ（603），直浇孔Ⅲ（504）与空腔Ⅱ（401）之间设有进腔流道（501），浇口漏斗（1）连接在补缩孔Ⅲ（603）顶面上；所述的中间芯（10）的中心设有中心排气孔Ⅲ（803），中间芯（10）侧部设有侧部排气孔Ⅲ（903），排气孔Ⅲ（903）面层设有通气槽Ⅰ（904），通气槽Ⅰ（904）将排气孔Ⅲ（903）于中间芯（10）顶面的浇注腔连通；所述的直浇孔Ⅰ（502）、直浇孔Ⅱ（503）和直浇孔Ⅲ（504）同轴并连通，进腔流道（501）、直浇孔Ⅰ（502）、直浇孔Ⅱ（503）和直浇孔Ⅲ（504）组成浇注系统（5）；所述的补缩孔Ⅰ（601）、补缩孔Ⅱ（602）和补缩孔Ⅲ（603）同轴并连通，补缩孔Ⅰ（601）、补缩孔Ⅱ（602）和补缩孔Ⅲ（603）组成补缩系统（6）；所述的排气孔Ⅰ（701）和排气孔Ⅱ（702）连通，排气孔Ⅰ（701）和排气孔Ⅱ（702）组成凸台排气系统（7）；所述的中心排气孔Ⅰ（801）、中心排气孔Ⅱ（802）和中心排气孔Ⅲ（803）连通，中心排气孔Ⅰ（801）、中心排气孔Ⅱ（802）和中心排气孔Ⅲ（803）组成中心排气系统（8）；所述的侧部排气孔Ⅰ（901）、侧部排气孔Ⅱ（902）和侧部排气孔Ⅲ（903）连通，侧部排气孔Ⅰ（901）、侧部排气孔Ⅱ（902）和侧部排气孔Ⅲ（903）组成侧部排气系统（9）；所述的中间箱（3）设有多个，多个中间箱（3）在垂直方向依次连接，每两个相邻的中间箱（3）之间均设有中间芯（10），顶端的中间箱（3）与顶箱（2）之间设有中间芯（10），底端的中间箱（3）与底箱（4）之间设有中间芯（10）；

铸造方法包括有如下步骤：

S1.根据小型叶轮的形状及尺寸在数模轴头、盖板相应位置添加加工量3-5mm，流道外圆按照流道的走势设置5mm加工量，其中水道外圆的加工量要根据水道的走向光滑过渡，避免加工完后产生错台；

S2.设计铁水从浇注系统（5）进入，经过缓冲后通过连通孔（11）进入补缩系统（6），最后流入型腔, 从叶轮下侧盖板处注入, 连通孔（11）的截面形状为矩形，连通孔（11）的截面矩形尺寸为30mm×30mm；

S4.设置排气系统；

S5.中间芯（10）整体设计，保证平衡精度；中间箱（3）单独设计，且中间轴孔位置芯与流道芯连为一体，确保轴孔中心不偏；顶箱（2）将上盖板连同排气孔做成整体，顶箱（2）将下盖板连同浇注系统（5）及补缩系统（6）做成整体，中间芯（10）之间的定位装置与芯头间隙设计0.8mm，砂型外侧设计吃砂量30mm，砂型沿着外壁随型设计宽为15mm角度为 80°的拔模的公母扣，整体砂芯设计完毕后设置砂型、砂芯缩尺10‰；

S6.砂型打印：采用100-140目陶粒砂，打印层厚0.28mm，打印出需要的各种砂芯，打印后清砂重点部位为流道内部及排气通道；

S7.型芯涂刷；采用水基涂料进行流涂，使用涂料控制波美度55-80，确保表面无流痕，涂层厚度0.3-0.5mm，放置烘干窑烘干1h，烘干温度150-200℃；

S8.合箱后采用热风机烘型，热风机出口温度150℃，烘烤时间3h，确保浇注前型腔内温度大于100℃，浇注前型腔吹氩，铁水出炉温度1520摄氏度，浇注温度1420±10℃。