CN114054721A - 一种模具铸造装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模具铸造装置，包括风箱、密封罐、快速冷却结构与柱塞杆件，风箱通过气压管件与密封罐连通，密封罐上端设有下模，下模上端设有上模，上模下端面开设有模腔，下模下端面设有升液管，升液管下端口置于密封罐腔室底部，升液管上端口与开设在下模内的浇道连通，浇道与开设在下模上端面的环形浇道连通，环形浇道与模腔配合并且相互连通；该铸造装置采用自上而下凝固过程，可实现铸件在凝固过程加压补缩，提高铸造质量，同时环形浇道的设计，能保证铸件在凝固过程始终处于一个受力均匀的圆环过程，形状尺寸均匀，另外柱塞杆件的使用，能防止氧化物跟随升液管进入模腔中，避免铸件质量受到影响。

Description

一种模具铸造装置

技术领域

本发明涉及一种铸造装置，具体是一种模具铸造装置及方法。

背景技术

目前，铝合金花纹圈铸造工艺，通用的有低压铸造和重力铸造两种。其中，低压铸造有铸件密度高、强度好的优点，但因轮胎模具花纹圈体积较大、产品形状及大小变化多样，至其工艺要求复杂、装备及技术参数的确定难以把握，对成品合格率的影响很大。

公告号为CN201010523985.8公开了轮胎模具铝合金花纹圈低压浇注设备及低压浇注、重力补缩工艺；其中所使用的浇注设备，包括坩埚、升液管；在坩埚上设置圆盘式的浇道基板，升液管下端自浇道基板的中心孔穿过并延伸至坩埚内；在浇道基板上密封覆盖有铸型基板，铸型基板上设置有铸型外模，在铸型外模的上端设置有冒口，铸型内腔设有浇道；升液管的上端口穿过浇道基板及铸型基板与浇道连通；在浇道外围的铸型外模内腔设置有环绕浇道的阶梯式气室，阶梯式气室具有一进气嘴及一出气嘴。

该浇注设备在进行铸造时，由于铝液凝固顺序由下向上，下部具有进液口，为圆周方向非均匀分布，凝固过程存在受力不均匀，影响铸造凝固形状效果，另外，在对坩埚注入铝液时，铝液表面产生的氧化物及附着物会沉在液面下，在对坩埚进行加压时，这些杂质会跟铝液进入浇道中，在金属工件中凝固，影响铸件的质量。对此，需要进行改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模具铸造装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模具铸造装置，包括风箱和设在风箱一侧的密封罐，风箱通过气压管件与密封罐连通，密封罐上端设有下模，下模上端设有上模；

上模下端面开设有模腔，上模上端面开设有内槽孔和冒口，内槽孔开设在上模的中心处，冒口环绕在内槽孔外并与模腔连通，还包括快速冷却结构与柱塞杆件；

下模下端面设有升液管，升液管下端口置于密封罐腔室底部，升液管上端口与开设在下模内的浇道连通，浇道与开设在下模上端面的环形浇道连通，环形浇道与模腔配合并且相互连通；

快速冷却结构，置于上模内并通过管件与风箱连通，用于对模腔内铝液进行阶段式冷却；

柱塞杆件，穿过上模和下模延伸至升液管内并与设在内槽孔内的气动夹装配合，柱塞杆件与升液管活动配合。

优选的，所述上模上端面至少开设有两个冒口，冒口下端口与模腔的顶部连通。

优选的，所述气压管件包括负压管和加压管，负压管一端与密封罐内腔连通，负压管另一端与设在风箱内的负压风机输出端连通，负压管与密封罐的连接处设有密封阀门，加压管一端与密封罐连通，加压管另一端与设在风箱内的增压泵输出端连通。

优选的，所述密封罐远离风箱一侧设有注液管，注液管一端与设在密封罐内壁的注液浇板连通，注液管另一端设有密封阀门。

优选的，所述快速冷却结构包括开设在上模内的风冷槽，风冷槽包括与模腔上半部、中部和下半部相对应的第一环形腔、第二环形腔和第三环形腔，第一环形腔上端通过风冷管与风箱内风机输出端连通，第二环形腔另一端与第二环形腔和第三环形腔顺序连通。

优选的，所述柱塞杆件包括导向杆，导向杆穿设在上模中心处开设的第二穿孔以及下模中心处开设的第一穿孔内并与第二穿孔和第一穿孔滑动配合，导向杆底端与设在升液管与浇道的交汇处的配重滑块固定连接，配重滑块与升液管内壁滑动配合。

优选的，所述气动夹装包括连接壳体，连接壳体固定在内槽孔的底壁并与第一穿孔对应，连接壳体中心处开设有环形槽孔，环形槽孔内设有两个对称设置的活动块，两个活动块置于导向杆的两侧并与设在连接壳体内的活动柱输出端连接，活动柱通过气导管与风箱内设置的气泵输出端连通，两个活动块贴近导向杆一侧开设开设有与导向杆相配合的弧形槽。

优选的，所述下模上端面的边沿处设有挡圈，挡圈套设在上模的下端外并与上模配合。

优选的，所述下模内位于环形浇道的外壁设有保温层。

一种模具铸造装置的铸造方法，包括：

步骤一：通过负压管和加压管置换密封罐内空气，气泵启动，通过气导管控制活动柱解除对导向杆的夹持状态，配重滑块带动导向杆向下落，配重滑块与升液管内壁滑动配合，对升液管内壁进行清理，当移动到升液管下端口处时，活动柱伸缩通过环形槽孔对导向杆进行固定，对升液管下端口进行封闭；

步骤二：将注液管上的阀门打开，铝液通过注液浇板注入密封罐内；

步骤三：负压管和注液管上的密封阀门关闭，增压泵启动，通过加压管对密封罐内腔进行增压，气压推动铝液注入升液管中，然后从升液管输送到浇道和环形浇道内，最后从环形浇道加注到模腔中，模腔内的气体从冒口处排出，冒口处的铝液体凝固后，持续加压，对铸件进行补缩；

步骤四：模腔内铝液均凝固后，停止加压，未冷却的铝液通过浇道和升液管回流到密封罐内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该铸造装置采用自上而下凝固过程，可实现铸件在凝固过程加压补缩，提高铸造质量；

该铸造装置上环形浇道的设计，能保证铸件在凝固过程始终处于一个受力均匀的圆环过程，形状尺寸均匀；

该铸造装置通过快速冷却结构对模腔中铝液进行阶段式的，自上而下的冷却，能有效提高铸件的铸造效率；

该铸造装置上柱塞杆件的使用，能保证升液管的清洁，可以防止氧化物跟随升液管进入模腔中，避免铸件质量受到影响。

附图说明

图1为一种模具铸造装置的结构示意图。

图2为一种模具铸造装置中下模的结构示意图。

图3为一种模具铸造装置中上模的结构示意图。

图4为一种模具铸造装置中模腔的结构示意图。

图5为一种模具铸造装置图1中A处的结构放大示意图。

图6为一种模具铸造装置中连接壳体的结构示意图。

图中：1、风箱；2、密封罐；3、上模；4、负压管；5、加压管；6、注液浇板；7、注液管；8、升液管；9、下模；10、浇道；11、第一穿孔；12、挡圈；13、环形浇道；14、保温层；15、内槽孔；16、冒口；17、风冷管；18、气导管；19、模腔；20、风冷槽；21、第二穿孔；22、连接壳体；23、导向杆；24、配重滑块；25、环形槽孔；26、活动块；27、活动柱；28、弧形槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1-图6，本发明实施例中，一种模具铸造装置，包括风箱1和设在风箱1一侧的密封罐2，风箱1通过气压管件与密封罐2连通，密封罐2上端设有下模9，下模9上端设有上模3；上模3下端面开设有模腔19，上模3上端面开设有内槽孔15和冒口16。上模3上端面至少开设有两个冒口16，，内槽孔15开设在上模3的中心处，冒口16环绕在内槽孔15外并与模腔19连通，还包括快速冷却结构与柱塞杆件；铝液经过浇道10和环形浇道13进入模腔19中，模腔19内的气体从冒口16处排出；

下模9下端面设有升液管8，升液管8下端口置于密封罐2腔室底部，升液管8上端口与开设在下模9内的浇道10连通，浇道10与开设在下模9上端面的环形浇道13连通，环形浇道13与模腔19配合并且相互连通；铝液经过升液管8流入浇道10内，然后流动到环形浇道13中，环形浇道13为一个圆环，能使模腔19内注入的铝液均匀分布，当模腔19铝液注满时，铸件在凝固过程中会始终处于一个受力均匀的圆环过程，相互之间作用力抵消，从而使形状尺寸保持均匀。

气压管件包括负压管4和加压管5，负压管4一端与密封罐2内腔连通，负压管4另一端与设在风箱1内的负压风机输出端连通，负压管4与密封罐2的连接处设有密封阀门，加压管5一端与密封罐2连通，加压管5另一端与设在风箱1内的增压泵输出端连通；负压管4和注液管7上的密封阀门关闭，增压泵启动，通过加压管5对密封罐2内腔进行增压，气压推动铝液注入升液管8中，然后从升液管8输送到浇道10和环形浇道13内，最后从环形浇道13加注到模腔19中，冒口16处的铝液体凝固，持续加压，对铸件进行补缩，直至模腔19内铝液均凝固后，停止加压，未凝固的铝液回流。

密封罐2远离风箱1一侧设有注液管7，注液管7一端与设在密封罐2内壁的注液浇板6连通，注液管7另一端设有密封阀门；加注入铝液前，通过负压管4和加压管5置换密封罐2内空气，气动夹装解除对柱塞杆件的固定，柱塞杆件从上模3上落下，对升液管8内壁清洁的同时，移动到升液管8下端口处停止，对升液管8进封堵，此时将注液管7上的阀门打开，铝液通过注液浇板6注入密封罐2内，此时，液面上产生的氧化夹渣就不会在浇铸时，通过进入升液管8内流入模腔19中，降低铸件成型质量。

快速冷却结构，置于上模3内并通过管件与风箱1连通，用于对模腔19内铝液进行阶段式冷却；快速冷却结构包括开设在上模3内的风冷槽20，风冷槽20包括与模腔19上半部、中部和下半部相对应的第一环形腔、第二环形腔和第三环形腔，第一环形腔上端通过风冷管17与风箱1内风机输出端连通，第二环形腔另一端与第二环形腔和第三环形腔顺序连通。第一环形腔上端口通过风冷管17与风箱1内风机输出端连通，第一环形腔下端口通过第二环形腔与第三环形腔上端口连通，第三环形腔下端口则通过另一管件与风箱1内风机输入端连通。风机启动时，气流能先一步进入第一环形腔中、然后进入第二环形腔中和第三环形腔中，第二环形腔数量与第一环形腔多，第三环形腔数量比第二环形腔多，可以使模腔19内的铸件得以顺序的冷却。因为低压铸造是从下向上充型，浇口在下部，为使铸件得到足够补偿，必须形成自上而下的顺序凝固，远离环形浇道13的一端先凝固，离浇口近的最后凝固，避免铸件在成型后出现缩孔、缩松缺陷。

柱塞杆件，穿过上模3和下模9延伸至升液管8内并与设在内槽孔15内的气动夹装配合，柱塞杆件与升液管8活动配合；柱塞杆件包括导向杆23，导向杆23穿设在上模3中心处开设的第二穿孔21以及下模9中心处开设的第一穿孔11内并与第二穿孔21和第一穿孔11滑动配合，导向杆23底端与设在升液管8与浇道10的交汇处的配重滑块24固定连接，配重滑块24与升液管8内壁滑动配合。

气动夹装包括连接壳体22，连接壳体22固定在内槽孔15的底壁并与第一穿孔11对应，连接壳体22中心处开设有环形槽孔25，环形槽孔25内设有两个对称设置的活动块26，两个活动块26置于导向杆23的两侧并与设在连接壳体22内的活动柱27输出端连接，活动柱27通过气导管18与风箱1内设置的气泵输出端连通，两个活动块26贴近导向杆23一侧开设开设有与导向杆23相配合的弧形槽28；置换密封罐2内空气时，气泵启动，通过气导管18控制活动柱27解除对导向杆23的夹持状态，配重滑块24带动导向杆23向下落，配重滑块24与升液管8内壁滑动配合，对升液管8内壁进行清理，当移动到升液管8下端口处时，活动柱27伸缩并通过活动块26对导向杆23进行固定，从而将升液管8下端口进行封闭。

下模9上端面的边沿处设有挡圈12，挡圈12套设在上模3的下端外并与上模3配合。下模9内位于环形浇道13的外壁设有保温层14。模腔19内的铝液成型后，加压管5停止对密封罐2施加压力，未冷却的铝液即可通过浇道10和升液管8回流到密封罐2内，保温层14环绕在环形浇道13的外侧，用于减少热量流失，当模腔19内铝液处于凝固时，环形浇道13内的铝液仍能保持未凝固状态，减少铝液的浪费。

本发明的工作原理：通过负压管4和加压管5置换密封罐2内空气，气泵启动，通过气导管18控制活动柱27解除对导向杆23的夹持状态，配重滑块24带动导向杆23向下落，配重滑块24与升液管8内壁滑动配合，对升液管8内壁进行清理，当移动到升液管8下端口处时，活动柱27伸缩通过环形槽孔25对导向杆23进行固定，对升液管8下端口进行封闭，将注液管7上的阀门打开，铝液通过注液浇板6注入密封罐2内，负压管4和注液管7上的密封阀门关闭，增压泵启动，通过加压管5对密封罐2内腔进行增压，气压推动铝液注入升液管8中，然后从升液管8输送到浇道10和环形浇道13内，最后从环形浇道13加注到模腔19中，模腔19内的气体从冒口16处排出，冒口16处的铝液体凝固后，持续加压，对铸件进行补缩，模腔19内铝液均凝固后，停止加压，未冷却的铝液通过浇道10和升液管8回流到密封罐2内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

Claims (10)

1.一种模具铸造装置，包括风箱(1)和设在风箱(1)一侧的密封罐(2)，所述风箱(1)通过气压管件与密封罐(2)连通，所述密封罐(2)上端设有下模(9)，所述下模(9)上端设有上模(3)；

所述上模(3)下端面开设有模腔(19)，所述上模(3)上端面开设有内槽孔(15)和冒口(16)，所述内槽孔(15)开设在上模(3)的中心处，所述冒口(16)环绕在内槽孔(15)外并与模腔(19)连通，其特征在于，还包括快速冷却结构与柱塞杆件；

所述下模(9)下端面设有升液管(8)，所述升液管(8)下端口置于密封罐(2)腔室底部，所述升液管(8)上端口与开设在下模(9)内的浇道(10)连通，所述浇道(10)与开设在下模(9)上端面的环形浇道(13)连通，所述环形浇道(13)与模腔(19)配合并且相互连通；

所述快速冷却结构，置于上模(3)内并通过管件与风箱(1)连通，用于对模腔(19)内铝液进行阶段式冷却；

所述柱塞杆件，穿过上模(3)和下模(9)延伸至升液管(8)内并与设在内槽孔(15)内的气动夹装配合，所述柱塞杆件与升液管(8)活动配合。

2.根据权利要求1所述的一种模具铸造装置，其特征在于，所述上模(3)上端面至少开设有两个冒口(16)，所述冒口(16)下端口与模腔(19)的顶部连通。

3.根据权利要求1所述的一种模具铸造装置，其特征在于，所述气压管件包括负压管(4)和加压管(5)，所述负压管(4)一端与密封罐(2)内腔连通，所述负压管(4)另一端与设在风箱(1)内的负压风机输出端连通，所述负压管(4)与密封罐(2)的连接处设有密封阀门，所述加压管(5)一端与密封罐(2)连通，所述加压管(5)另一端与设在风箱(1)内的增压泵输出端连通。

4.根据权利要求1所述的一种模具铸造装置，其特征在于，所述密封罐(2)远离风箱(1)一侧设有注液管(7)，所述注液管(7)一端与设在密封罐(2)内壁的注液浇板(6)连通，所述注液管(7)另一端设有密封阀门。

5.根据权利要求1所述的一种模具铸造装置，其特征在于，所述快速冷却结构包括开设在上模(3)内的风冷槽(20)，所述风冷槽(20)包括与模腔(19)上半部、中部和下半部相对应的第一环形腔、第二环形腔和第三环形腔，所述第一环形腔上端通过风冷管(17)与风箱(1)内风机输出端连通，所述第二环形腔另一端与第二环形腔和第三环形腔顺序连通。

6.根据权利要求1所述的一种模具铸造装置，其特征在于，所述柱塞杆件包括导向杆(23)，所述导向杆(23)穿设在上模(3)中心处开设的第二穿孔(21)以及下模(9)中心处开设的第一穿孔(11)内并与第二穿孔(21)和第一穿孔(11)滑动配合，所述导向杆(23)底端与设在升液管(8)与浇道(10)的交汇处的配重滑块(24)固定连接，所述配重滑块(24)与升液管(8)内壁滑动配合。

7.根据权利要求6所述的一种模具铸造装置，其特征在于，所述气动夹装包括连接壳体(22)，所述连接壳体(22)固定在内槽孔(15)的底壁并与第一穿孔(11)对应，所述连接壳体(22)中心处开设有环形槽孔(25)，所述环形槽孔(25)内设有两个对称设置的活动块(26)，两个所述活动块(26)置于导向杆(23)的两侧并与设在连接壳体(22)内的活动柱(27)输出端连接，所述活动柱(27)通过气导管(18)与风箱(1)内设置的气泵输出端连通，两个所述活动块(26)贴近导向杆(23)一侧开设开设有与导向杆(23)相配合的弧形槽(28)。

8.根据权利要求1所述的一种模具铸造装置，其特征在于，所述下模(9)上端面的边沿处设有挡圈(12)，所述挡圈(12)套设在上模(3)的下端外并与上模(3)配合。

9.根据权利要求1所述的一种模具铸造装置，其特征在于，所述下模(9)内位于环形浇道(13)的外壁设有保温层(14)。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种模具铸造装置的铸造方法，其特征在于，包括：

步骤一：通过负压管(4)和加压管(5)置换密封罐(2)内空气，气泵启动，通过气导管(18)控制活动柱(27)解除对导向杆(23)的夹持状态，配重滑块(24)带动导向杆(23)向下落，配重滑块(24)与升液管(8)内壁滑动配合，对升液管(8)内壁进行清理，当移动到升液管(8)下端口处时，活动柱(27)伸缩通过环形槽孔(25)对导向杆(23)进行固定，对升液管(8)下端口进行封闭；

步骤二：将注液管(7)上的阀门打开，铝液通过注液浇板(6)注入密封罐(2)内；

步骤三：负压管(4)和注液管(7)上的密封阀门关闭，增压泵启动，通过加压管(5)对密封罐(2)内腔进行增压，气压推动铝液注入升液管(8)中，然后从升液管(8)输送到浇道(10)和环形浇道(13)内，最后从环形浇道(13)加注到模腔(19)中，模腔(19)内的气体从冒口(16)处排出，冒口(16)处的铝液体凝固后，持续加压，对铸件进行补缩；

步骤四：模腔(19)内铝液均凝固后，停止加压，未冷却的铝液通过浇道(10)和升液管(8)回流到密封罐(2)内。

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