CN114096363B - 用于从至少部分脱模的铸件中移除至少一个冷却元件的设备和方法、将至少一个冷却元件引入铸件模具的型芯中的方法、冷却元件和铸件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于从至少部分脱模的铸件(22)，尤其是从由轻金属合金制成的用于电动机的铸造壳体(22)中移除至少一个冷却元件(2‑2d)的设备，其具有用于移除至少一个冷却元件(2‑2d)的装置(1；1b)。此外，本发明涉及一种用于从至少部分脱模的铸件(22)中移除至少一个冷却元件(2‑2d)的方法、一种用于将至少一个冷却元件(2‑2d)引入铸件模具(22)的型芯(26、35)中的方法、冷却元件(2‑2d)和铸件(22)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于从至少部分脱模的铸件，尤其是从由轻金属合金制成的用于电动机的铸造壳体中移除至少一个冷却元件的设备，其具有用于移除至少一个冷却元件的装置。此外，本发明涉及一种用于从至少部分脱模的铸件中移除至少一个冷却元件的方法、一种用于将至少一个冷却元件引入铸件模具的型芯中的方法、冷却元件和铸件。
背景技术
由现有技术已知，将由灰口铸铁或机械加工钢制成的所谓冷却铁引入铸件模具中。由此，在冷却铁的作用区域中的凝固期间，尤其实现了铸件中机械性能的改进和孔隙率的降低。在至少部分脱模，尤其是部分脱砂之后，粘附到铸件上的冷却铁可以手动取出或移除并重新使用。
发明内容
本发明的目的是创造一种开头所述类型的设备，其能够自动化地移除至少一个冷却元件。
根据本发明，该目的这样解决，即，该移除装置包括用于抓握附接到至少一个冷却元件的移除突起部的装置。移除设备优选形成为可移动的，以便从固定布置的铸件中移除至少一个冷却元件。此外还可以想到，移除设备固定布置，并且铸件相对于移除装置移动，以移除冷却元件。有利地，不需要手动移除冷却元件。此外，可以有利地通过移除装置实现定心，这使得至少一个的被移除的冷却元件能够始终相同地定位。由此实现了自动化地放置在存储托盘中以供重新使用。
尤其是在制造由轻金属合金，优选由铝或镁合金制成并用作电动机壳体的铸件时，在用于容纳定子或定子载体的区域中需要特殊的性能，例如低孔隙率和/或高强度。为了实现紧凑的壳体和在发动机运行期间的可靠的冷却，壳体特别是在冷却通道区域中必须具有特别低的孔隙率，以避免冷却剂损失。为了满足这些要求，需要将至少一个冷却元件引入型芯中，该型芯可以例如是砂芯或盐芯，并引入到用于制造铸件的铸件模具中。铸件模具可以是永久性模具，例如硬模，或者是一次性使用的砂模。
移除突起部一体地形成在冷却元件上，与其材料配合连接或者能够可拆卸地连接到冷却元件上。通过可拆卸的连接可以有利地特别容易地更换移除突起部。减少了所需的维护和/或维修花费。冷却元件优选由灰口铸铁或钢、尤其是机械加工钢形成。
此外还可以想到，冷却元件具有多个移除突起部。如果移除突起部中的一个被损坏，则可以有利地使用另一个从铸件中移除冷却元件。不需要立即更换。
一件式的模制有利地实现了简单的制造，而材料配合的连接使得损坏的移除突起部能够更换或通过熔焊和钎焊来修复。
有利地，抓握装置包括至少一对彼此间隔开的轨道，其设置用于从后方抓握移除突起部。有利地，移除突起部可由一对轨道以仅传递移除力的方式抓握，所述移除力优选垂直于或几乎垂直于轨道的纵向方向作用。有利地避免了例如可能对突起部或轨道造成损坏的横向力或弯曲力矩的传递。
在本发明的一个设计方案中，至少一个的冷却元件的移除突起部包括至少一对彼此间隔开的轨道，所述轨道构建用于由抓握装置从后方抓握。有利地，移除装置在结构方面被简化并且因此能够实现更长的使用寿命。
在本发明的一个设计方案中，抓握装置具有多个轨道对，其在基本上旋转对称的、优选为圆柱形或截锥形的移除头的外周方向上彼此并排布置并且尤其平行于或倾斜于其纵轴地延伸。有利地，多个冷却元件可以在单个工作步骤中同时移除并且当其被移除时由移除头定心。将冷却元件引入到铸件模具的基本上旋转对称的、优选圆柱形或截锥形的型芯中，该型芯对应用于容纳电动机的转子或转子载体的空腔。
如果设置有多个冷却元件，其优选形成型芯的齐平的表面区段并且在填充铸件模具期间与熔体接触，则每个冷却元件具有其外轮廓几乎与铸件的空腔功能性内轮廓区段相同的表面，冷却元件可以从铸件中移除。有利地，可以以近最终轮廓的方式制造铸件。
如果在冷却元件的背离在填充铸件模具时与熔体接触的一侧的侧面上布置移除突起部，则实现了冷却元件在型芯中特别好的固定以及其在从铸件移除期间的特别好的抓握能力。由此，移除突起部一方面可以形成与型芯的锁定连接并且此外也可以被抓握装置抓握。
特别适用于根据本发明的方法的型芯可以形成为一件式的或多件式的，尤其是两件式的。有利地存在特别高的设计自由度。
为了将至少一个的冷却元件以形成多个表面区段的方式引入型芯中，所述多个表面区段中的至少一个由冷却元件的外侧形成，可以将其在引入型砂之前放入型芯制造工具中。在型芯制造工具中的固定布置可以通过移除突起部实现，该移除突起部为此接合到工具中的保持装置中。即使在压力下将型砂浇入工具中时，这也确保了固定布置。移除突起部有利地用于在型芯制造工具中的固定并且用作用于从至少部分脱砂的铸件中移除至少一个冷却元件的装置的抓握装置的配对保持器。
通过平行于或倾斜于基本上旋转对称的移除头的纵轴的轨道布置，在移除头直线运动到空腔中时，每对轨道可以从后方抓握相应的移除突起部。有利地可以在一个工作步骤中移除多个冷却元件。此外，冷却元件在移除时也有利地定心。由此尤其可以将其自动化地插入冷却铁存储托盘中，并将其重新送至型芯制造过程。无需人工干预的全自动制造过程是可能的。
在本发明的一种设计方案中，轨道中的每一个可以可拆卸地与移除装置的基本上旋转对称的、优选圆柱形或截锥形的移除头或与至少一个的冷却元件连接。有利地，可以容易地更换损坏的轨道。维护和/或维修工作花费减少。
在本发明的另一设计方案中，移除装置的基本上截锥形的移除头的直径在移除头可移动到铸件空腔中以移除冷却元件的方向上增加，并且优选地，该方向与移除头的纵向方向同轴。这种增加使得形成脱模斜面，这确保以线性增加的方式施加从铸件上移除冷却元件所需的力。有利地避免了可能损坏移除头的应力峰值。
为了能够进一步降低应力峰值，冷却元件的移除突起部具有T形横截面并且优选地沿冷却铁的纵向方向延伸。T形臂可以有利地被抓握装置，尤其是被一对轨道抓握或从后方抓握，使得不会发生横向力或弯矩，这会导致对移除突起部的损坏。
如果T形臂的厚度从第一端部到第二端部增加，尤其是在冷却元件的纵向方向上，优选线性地增加，则移除头的线性运动或铸件相对于具有抓握装置的固定的移除头的这种运动可以转换为冷却元件的具有垂直于移除头的运动方向的运动分量的运动，该抓握装置具有用于从后方抓握T形臂的轨道对。有利地实现了冷却元件与铸件的分离。进一步有利地，铸件或移除头的线性运动可以转换为至少一个的冷却元件的不同定向的运动。优选平坦形成并且具有恒定的厚度的轨道为此沿着T形臂滑动。
如果移除头还具有脱模斜度，例如在2到5度之间，优选为4度，则结合具有变化厚度的T形臂，在移除运动期间需要特别短的路径以便施加足够大的力以将至少一个的冷却元件从铸件上松开，使其定心，最后将其携带以从铸件空腔中取出。
通过使用至少一个冷却元件，在铸件中形成这样的铸件壁区段，其在铸件制造中以一侧抵靠该至少一个的冷却元件并且具有介于3和30μm，优选在15和25μm之间的二次枝晶臂间距。有利地在低孔隙率的同时实现了特别高的强度。如果铸件壁区段限定冷却通道，在发动机运行期间在该冷却通道中引导液体冷却介质，则尤其需要低孔隙率。
如果铸件包括用于容纳密封环的凹槽，则孔具有最大0.9mm，优选在0.5和0.8mm之间的费雷特直径。可以有利地制造特别致密的铸件。防止了发动机运行期间的冷却剂损失。
附图说明
下面基于实施例和与示例性实施例相关的附图更详细地解释本发明。图中：
图1示出了根据本发明的移除设备的多个视图，
图2示出了根据本发明的冷却元件的不同视图，
图3示出了当从铸件中移除冷却元件时根据本发明的移除设备，
图4示出了设置有根据本发明的冷却元件的两件式型芯，
图5示出了设置有根据本发明的冷却元件的一件式型芯和所属的型芯制造工具。
具体实施方式
图1a中以透视图示出的用于从图1a中未示出的铸件中移除以圆形方式彼此并排布置的八个相同的金属冷却铁(2)的装置(1)包括基本上截锥形的、图1c-e中详细示出的移除头(3)，其中引入图1a和b所示的八个纵向凹槽(4)，横截面呈T形的在冷却铁(2)上一件式形成的移除突起部(5)被引导到其中，该移除突起部从冷却铁(2)的面向移除装置(1)的一侧(6)突出。移除装置(1)包括在移除头(3)的纵向方向上延伸并且由硬化钢形成的具有恒定厚度的轨道(8、9)，这些轨道在外周方向上成对地彼此并排布置并且通过多个螺钉(10)可拆卸地与移除头(3)连接。此外还可以想到，轨道(8、9)在其纵向方向上具有变化的厚度。轨道(8、9)在两端逐渐变窄，并且设置用于在从铸件上移除冷却铁(2)时，如图1b以俯视图示出的那样，从两个相对的侧面从后方抓握移除突起部(5)的T形臂(7)。
为了移除冷却铁(2)，移除装置(1)的移除头(3)沿图1a所示箭头(11)的方向平行于其纵轴移动到铸件中，由此，冷却铁(2)的运动沿图1b示例性所示的箭头(12)的方向进行。由此，冷却铁(2)从图3所示的铸件中松开，定心，并且可以在同一步骤中移除。
在图1c中以透视图、并在图1d中以分解图详细地示出了移除装置(1)。
在图1e中以侧视图示出的基本上为截锥形的移除装置(1)的情况下，可以清楚地识别出相对于锥体轴线倾斜4度的周面线(13)。这形成了脱模斜面。
现在参考图2，其中相同或作用相同的部件用与图1中相同的附图标记表示，并且分别为所涉及的附图标记添加字母a。
图2a以外侧透视俯视图示出的冷却铁(2a)具有弯曲表面(14)，其外轮廓几乎与铸件(22)的在图3中用(23)表示的空腔的功能性内轮廓区段相同，冷却元件(2a)可以从该铸件中移除。表面(14)进一步设定用于与填充铸件模具的金属熔体接触。由此实现了特别好的铸件质量，尤其是在与冷却铁(2a)邻接的铸件区域中的高强度和低孔隙率。例如，该铸件区域可以从冷却铁(2a)延伸最多25mm，并且具有最大0.8mm的费雷特(Feret)直径的孔隙率。
在第一端面(15)上一件式形成第一突起部(16)，而在第二端面(17)上形成另外两个突起部(18、19)。突起部(16、19)设置用于被其中引入冷却铁(2b)的型芯从后方抓握。由此实现了在型芯中的固定以及型芯的表面与冷却铁(2a)的弯曲表面(14)的齐平终结。
图2b以内侧透视图示出的冷却铁(2a)包括移除突起部(5a)，其具有T形横截面并且在冷却铁(2a)的纵向方向上延伸。T形臂(7a)的厚度从第一端部(20)到第二端部(21)线性增加。由此产生了倾斜平面，在图2中未示出的移除装置沿箭头(11a)的方向插入运动期间，图1中所示的并用(8、9)表示的轨道沿着该倾斜平面滑动。这导致移除装置的线性运动引起冷却铁(2a)的具有沿图1b中用(12)标示的箭头方向远离铸件的径向分量的运动。
现在参考图3，其中相同或作用相同的部件用与图1和图2中相同的附图标记表示，并且分别为所涉及的附图标记添加字母b。
图3a中俯视图所示的由铝合金制成的用于电动机的壳体(22)包括基本上截锥形的空腔(23)，其周面线相对于锥轴倾斜1度，并且设置用于容纳图3中未示出的电动机的定子或定子载体。
将用于冷却铁(2b)的移除装置(1b)引入空腔(23)，其轨道(8b、9b)从后方抓握冷却铁(2b)的T形移除突起部(5b)，并且在图3a处于初始位置，其中没有移除力作用在冷却铁(2b)上。每个冷却铁(2a)以图2a和b中以(14)示出的表面贴靠并粘附在所对应的铸件壁区段(24)上。
在移除装置(1b)线性移动到空腔(23)内的期间，轨道(8b、9b)沿着图2中所示的移除突起部(5d)的倾斜平面滑动，从而使得冷却铁(2b)运动远离其所贴靠并粘附的铸件壁区段(24)，这是由沿空腔(23)的径向方向的运动分量引起的。在图3b所示的最终位置中，冷却铁(2b)与铸件(22)分离。在冷却铁(2b)和所对应的铸件壁区段(24)之间形成间隙(25)。在该位置中，冷却铁(2b)被移除装置(1b)保持并且也可以通过与插入方向相反的移动方向从空腔(23)中一同取出。
通过轨道(8b、9b)的规则布置和移除装置(1b)到最终位置的移动进一步使得冷却铁(2b)定心，从而可以自动放入图3中未示出的冷却铁储存托盘中。
还可以想到的是，移除装置(1b)在第一侧面引入到空腔中并且在背离第一侧面的侧面上离开空腔(23)并且还带走冷却铁(2b)。有利地，这防止了在沿与插入方向相反的运动方向移出时各个冷却铁(2b)被钩住并导致在自动化的移除过程中的停滞。
现在参考图4，其中相同或功能相同的部件用与图1至3中相同的附图标记表示，并且分别为所涉及的附图标记添加字母c。
图4a中以分解图示出并由型砂形成的两件式截锥形砂芯(26)具有两个可彼此连接的砂芯部件(27、28)，其可通过插接或粘接相互连接，方法是第一型芯部件(27)的环状突起部(29)插入到在图4中未示出并且具有粘合剂的槽中。
多个材料缺口(30)设置在砂芯(26)中以接收冷却铁(2c)，移除突起部(5c)的T形臂(7c)被两个砂条(31)在后方抓握。图4c所示的冷却铁(2c)的突起部(16c)被设置用于插入砂芯部件(27)中的凹穴(32)中，而另一个突起部(19c)接合到砂芯部件(28)中的凹穴(33)中。
将总共八个冷却铁(2c)引入到图4b中以透视图示出的组装砂芯(26)中。砂条(34)的表面与冷却铁表面(14c)齐平并形成平坦的整体表面，该整体表面设置用于在填充铸件模具时与填充铸件模具的金属熔体接触。用这种型芯生产的铸件以近最终轮廓的方式制造。
在图4c的纵剖面中示出的组装的两件式砂芯(26)中，砂芯部件(27)的砂条(31)从后方抓握保持突起部(5c)的T形臂(7c)。
现在参考图5，其中相同或功能相同的部件用与图1至4中相同的附图标记表示，并且分别为所涉及的附图标记添加字母d。
在图5a中以透视图并且在图5b中以局部剖面侧视图所示的砂芯(35)一件式形成。将冷却铁(2d)引入到图5c中以剖面侧视图示出的型芯制造工具(36)中以制造砂芯，并在型芯制造过程中被封住，即用可固化的型砂围绕流动，直到模具填充完成。
型芯制造工具(36)包括上部件(37)和下部件(38)，其围成一个空间，型砂和冷却铁(2d)可以被引入到该空间中用于型芯制造，并且其可以相对于彼此运动以便能够移除制造的型芯。
冷却铁(2d)的上侧(14d)抵靠模具壁表面(39)。
此外，设置了保持凹槽(40)，冷却铁(2d)的保持突起部(5d)接合在该保持凹槽中，由此确保在型芯制造工具(36)中的固定布置。
尽管在实施例中示出了具有可移动移除头(3；3b)的移除装置(1；1b)，该移除头用于从固定布置的铸件(22)中移除冷却元件(2-2d)，但是可以想到的是，移除头(3；3b)被布置为固定的并且铸件(22)是可移动的以移除冷却元件。
Claims (18)
1.用于从至少部分脱模的铸件(22)中移除至少一个冷却元件(2-2d)的设备，其具有用于移除至少一个冷却元件(2-2d)的移除装置(1；1b),
其特征在于，
所述移除装置(1；1b)包括用于抓握附接到至少一个的冷却元件(2-2d)的移除突起部(5-5d)的抓握装置，其中至少一个所述冷却元件(2-2d)由灰口铸铁或机械加工钢形成，其中所述移除突起部(5-5d)从背离在填充铸件模具时与熔体接触的一侧的侧面突出，并且其中所述移除突起部(5-5d)具有T形横截面。
2.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
抓握装置包括至少一对彼此间隔开的轨道，所述轨道设置用于从后方抓握移除突起部(5-5d)。
3.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
至少一个的冷却元件(2-2d)的移除突起部(5-5d)包括至少一对彼此间隔开的轨道，所述轨道构建用于由抓握装置从后方抓握。
4.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
抓握装置具有多个轨道对，其在基本上旋转对称的移除头(3；3b)的外周方向上彼此并排布置。
5.根据权利要求2所述的设备，
其特征在于，
轨道中的每一个能够可拆卸地与移除装置(1；1b)的基本上旋转对称的移除头(3；3b)或与至少一个的冷却元件(2-2d)连接。
6.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
移除装置(1；1b)的基本上截锥形的移除头(3；3b)的直径在移除头(3；3b)能移动到铸件空腔(23)中以移除冷却元件(2-2d)的方向(11；11a)上增加。
7.用于从至少部分脱模的铸件(22)中移除至少一个冷却元件(2-2d)的方法，
其特征在于，
移除装置(1；1b)引入铸件(22)的基本上旋转对称的空腔(23)中，其中至少一个附接到至少一个的冷却元件(2-2d)的移除突起部(5-5d)被移除装置(1；1b)的抓握装置抓握以移除所述至少一个的冷却元件(2-2d)，其中至少一个所述冷却元件(2-2d)由灰口铸铁或机械加工钢形成，其中所述移除突起部(5-5d)从背离在填充铸件模具时与熔体接触的一侧的侧面突出，并且其中所述移除突起部(5-5d)具有T形横截面。
8.根据权利要求7所述的方法，
其特征在于，
在移除装置(1；1b)移动时从所述空腔(23)中携带出所述至少一个的冷却元件(2-2d)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，
其特征在于，
通过移除装置(1；1b)移动到旋转对称的空腔(23)中，导致至少一个的冷却元件(2-2d)沿空腔(23)的方向(12)的运动，所述运动具有径向运动分量。
10.将至少一个冷却元件(2-2d)引入铸件模具的型芯中的方法，所述铸件模具设定用于制造铸件(22)，所述至少一个的冷却元件(2-2d)能够在至少部分脱模的状态下从所述铸件中移除，
其特征在于，
将至少一个冷却元件(2-2d)引入到型芯(26；35)中，使得形成多个表面区段(14c、34；34d)，所述表面区段形成用于在填充铸件模具时与熔体接触，其中所述表面区段中的至少一个由所述至少一个的冷却元件(2-2d)的外侧形成，其中至少一个所述冷却元件(2-2d)由灰口铸铁或机械加工钢形成，其中移除突起部(5-5d)从背离在填充铸件模具时与熔体接触的一侧的侧面突出，并且其中所述移除突起部(5-5d)具有T形横截面。
11.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于，
在引入型砂之前将所述至少一个冷却元件(2-2d)引入到型芯制造模具(36)中并且在引入型砂时将所述冷却元件固定保持在所述型芯制造模具(36)中。
12.根据权利要求10或11所述的方法，
其特征在于，
所述至少一个的冷却元件(2-2d)以这样的方式被引入到所述型芯制造模具(36)中，即，使得背离至少一个移除突起部(5-5d)的侧面贴靠型芯制造模具壁(39)。
13.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于，
所述冷却元件(2-2d)被引入到至少两件式的型芯(26)的第一部件(27)中并且型芯(26)的第二部件(28)以这样的方式与第一部件连接，即至少一个的冷却元件(2-2d)接合在每个型芯部件中的凹穴(32、33)中。
14.冷却元件(2-2d)，所述冷却元件设置用于引入到用于制造由轻金属合金形成的铸件(22)的铸件模具的型芯(26、35)中，
其特征在于，
构建用于在从至少部分地脱模的铸件(22)移除冷却元件(2-2d)时被移除装置(1；1b)的抓握装置抓握的移除突起部(5-5d)从背离在填充铸件模具时与熔体接触的一侧的侧面突出，其中至少一个所述冷却元件(2-2d)由灰口铸铁或机械加工钢形成，并且其中所述移除突起部(5-5d)具有T形横截面。
15.根据权利要求14所述的冷却元件，
其特征在于，
所述移除突起部(5-5d)在所述冷却元件(2-2d)的纵向方向上延伸或形成为轨道形式。
16.根据权利要求14或15所述的冷却元件，
其特征在于，
所述移除突起部(5-5d)的T形臂(7；7a；7c)的厚度从第一端部(20)到第二端部(21)增加。
17.根据权利要求14所述的冷却元件，
其特征在于，
所述移除突起部(5-5d)一件式形成，材料配合地与冷却元件(2-2d)连接或能够可拆卸地与冷却元件(2-2d)连接。
18.根据权利要求14所述的冷却元件，
其特征在于，
设置表面，所述表面的外轮廓与铸件(22)的空腔(23)的功能性内轮廓区段近似相同，冷却元件(2-2d)能从所述铸件(22)中移除。
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