CN114273613A - 一种大型砂芯下芯柔性定位装置及应用该装置的砂芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型砂芯下芯柔性定位装置，包括光源发射器和观测组件，所述光源发射器设置于砂型上；所述砂芯中竖直并贯穿地设置有导向孔，所述观测组件设置于所述导向孔背离所述砂型一端；所述光源发射器、所述导向孔和所述观测组件同轴设置，所述光源发射器发射光束穿过所述导向孔到达所述观测组件。本发明还涉及一种采用所述大型砂芯下芯柔性定位装置进行下芯定位的砂芯。本发明公开的大型砂芯下芯柔性定位装置，避免因下芯不准确导致的芯头磕碰砂型、夹砂、壁厚尺寸不合格等缺陷；下芯前及下芯过程中均可对砂芯与砂型进行定位，操作过程简单，安全性高；可随时对定位精度进行观测，提高下芯精度，一次下芯到位，提升铸件质量。

Description

一种大型砂芯下芯柔性定位装置及应用该装置的砂芯

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别是涉及一种大型砂芯下芯柔性定位装置及应用该装置的砂芯。

背景技术

圆筒类的大型铸件，例如风电塔筒、矿机耳轴类，在其生产过程中，铸型一般均由圆柱形的空心砂型和圆柱形的砂芯组合而成，合箱时主体砂型准备完成后需将砂芯置于砂型的型腔内。圆筒类的大型铸件生产所需的砂芯均有直径大、重量大且下芯深度较深的情况，在下芯过程中，如何保证砂芯与砂型型腔同心从而确保铸件沿周壁厚均匀，一直以来是圆筒类的大型铸件的铸造难题。随着铸件设计不断轻量化的趋势，顾客对于壁厚的控制精度要求也越来越严格，目前常见的使用芯头定位导向或采用下芯导向杆的方式下芯精度低。

芯头定位导向方式因为下芯深度和砂芯结构问题，很难在下芯较深时观察到芯头沿周的情况，在芯头开始进入砂型型腔定位时极易与砂型型腔发生剐蹭或碰撞，导致砂芯或砂型损坏，造成夹砂缺陷。芯头定位导向方式对于模具的精度要求非常高，如果采用加大芯头间隙及斜度的方法，则使芯头失去了有效的定位作用，壁厚的控制难度加大。

下芯导向杆属于刚性导向装置，砂芯吊运下芯过程中的摆动难以避免，导向杆间隙大则定位导向不准确，间隙小则极易在下芯过程中因砂芯摆动带来的强大外力的影响下发生导向管的变形或损坏，造成定位不准确带来尺寸缺陷问题。

发明内容

基于此，有必要针对大型铸件生产过程中，下芯定位难度大、定位不准确，铸件壁厚控制难度大，铸造缺陷大等技术问题，提供一种可精确控制的大型砂芯下芯柔性定位装置。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

本发明实施例公开一种大型砂芯下芯柔性定位装置，包括光源发射器和观测组件，所述光源发射器设置于砂型上；所述砂芯中竖直并贯穿地设置有导向孔，所述观测组件设置于所述导向孔背离所述砂型一端；所述光源发射器、所述导向孔和所述观测组件同轴设置，所述光源发射器发射光束穿过所述导向孔到达所述观测组件。

在其中一种实施例中，本发明公开的大型砂芯下芯柔性定位装置还包括导向管道，所述导向管道设置于所述砂芯中用于形成所述导向孔。

在其中一种实施例中，本发明公开的大型砂芯下芯柔性定位装置还包括定位组件，所述定位组件一端设置于所述砂型中，另一端设置有所述光源发射器；所述定位组件包括定位件和第一定位套；所述砂型上设置有第一容纳腔，用于放置所述定位件，所述定位件与所述第一容纳腔之间设置有所述第一定位套；所述定位件背离所述砂型一端设置有放置所述光源发射器的光源发射器放置孔。

在其中一种实施例中，所述导向孔背离所述观测组件一端设置有第二容纳腔，用于容纳所述定位件凸出所述第一容纳腔的部分；所述定位组件还包括第二定位套，所述定位件与所述第二容纳腔之间设置有所述第二定位套，且所述第二定位套与所述导向孔同轴。

在其中一种实施例中，所述定位件的两端均设置有斜度。

在其中一种实施例中，所述定位组件的材质为金属材质。

在其中一种实施例中，所述观测组件包括透光板，所述透光板上设置有十字刻度。

在其中一种实施例中，所述观测组件还包括定位塞，所述定位塞设置于所述砂芯和所述透光板之间；所述定位塞设置有透光孔，所述光束穿过所述透光孔到达所述透光板。

第二方面，本发明实施例还公开一种砂芯，采用以上任意实施例所述的大型砂芯下芯柔性定位装置进行定位。

进一步地，采用3组所述大型砂芯下芯柔性定位装置进行定位。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明公开的大型砂芯下芯柔性定位装置，采用柔性定位方式，避免因下芯不准确导致的芯头磕碰砂型、夹砂、壁厚尺寸不合格等缺陷。本发明公开的大型砂芯下芯柔性定位装置，下芯前及下芯过程中均可对砂芯与砂型进行定位，操作过程简单，安全性高；可随时对定位精度进行观测，提高下芯精度，一次下芯到位，提升铸件质量。

附图说明

图1为本发明实施例公开的大型砂芯下芯柔性定位装置的剖视图；

图2为图1的定位组件的局部放大图；

图3为图1的观测组件的局部放大图；

图4为本发明实施例公开的砂芯下芯定位示意图。

附图标记说明：

100-砂芯，200-砂型，300-定位组件，310-定位件，320-第一定位套，330-第二定位套，400-导向孔，500-观测组件，510-透光板，520-定位塞，600-光源发射器，700-导向管道。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图3所示，本发明实施例公开一种大型砂芯下芯柔性定位装置，所公开的大型砂芯下芯柔性定位装置包括光源发射器600和观测组件500；光源发射器600设置于砂型200上，砂芯100对应位置竖直地设置有导向孔400，导向孔400由上至下贯穿整个砂芯100，导向孔400的顶部设置有观测组件500。下芯时，当砂芯100与砂型200的下芯位置对齐，光源发射器600发射的光束穿过导向孔400，观测组件500接收到光束并转化成光点显示。通过观测组件500上的光点位置判断砂芯100与砂型200的下芯位置是否对齐。下芯过程中亦可随时观测并调整下芯位置，实现对砂芯100的柔性和准确定位。

本发明公开的实施例中，大型砂芯下芯柔性定位装置还包括导向管道700，导向管道700设置于砂芯100中用于形成导向孔400。砂芯100造型时，预埋导向通道700形成导向孔400；合箱前检查导向孔400内畅通，防止异物堵塞光束通过导向孔400。优选地，导向管道700为陶瓷管。

本发明公开的实施例中，大型砂芯下芯柔性定位装置还包括定位组件300，定位组件300一端设置于砂型200中，另一端安装有光源发射器600。定位组件300包括定位件310和第一定位套320，砂型200靠近型腔面一侧设置有第一容纳腔，用于放置定位件310。第一容纳腔顶部设置有第一定位套320，第一定位套320为具有内孔结构，截面形状与定位件310和第一容纳腔相匹配，并设置有配合间隙。定位件310放置于第一定位套320和第一容纳腔构成的空腔中。第一定位套320的高度为定位件高度的1/4～1/3，第一定位套320的顶部设置有限位座，限位座的宽度为10～20mm，当第一定位套320置于第一容纳腔后，限位座与第一容纳腔表面贴合且限位座顶部与砂型200的型腔面平齐。定位件310背离砂型200的一端设置有圆形的光源发射器放置孔，光源发射器放置孔与定位件310同轴，光源发射器放置孔内放置发射光束的装置。

优选地，发射光束的装置为激光器，光源发射器放置孔与激光器之间设置有1mm左右的间隙，激光器可以置入的情况下保证激光器与光源发射器放置孔同轴。

进一步地，定位件310顶部凸出第一定位套320，设置于砂芯100中的导向孔400背离观测组件500的一侧设置有第二容纳腔。定位组件300还包括第二定位套330，与第一容纳腔结构相似，第二容纳腔中设置有具有内孔结构的第二定位套330，第二定位套330的截面形状与定位件310凸出第一定位套320的部分和第二容纳腔相匹配，并设置有配合间隙。当然，第二定位套330页设置有限位座，限位座与砂芯100底面平齐。第二定位套330与第二容纳腔构成的空腔用于容纳定位件310凸出第一定位套320的部分。第二定位套330和导向孔400同轴，当激光器发射出的光束与导向孔400的轴线在同一直线时，砂芯100处于正确的下芯位置。

进一步地，定位件310的两端均设置有斜度，方便定位件310放置进第一定位套320，以及下芯时第二定位套330套在定位件310凸出部分。相应的，第一容纳腔、第一定位套320、第二容纳腔和第二定位套330均设置有与定位件310匹配的斜度。

优选地，定位组件300的材质为金属材质，可以回收重复利用。

本发明公开的实施例中，观测组件包括透光板510，透光板510上设置有十字刻度，十字刻度的中心位于导向孔的轴线上。

进一步地，观测组件还包括定位塞520，定位塞520设置有透光孔，透光板510通过定位塞520安装在导向孔400上，透光孔的轴线位于透光板510的十字刻度中心处，透光孔又与导向孔400同轴，通过定位塞520固定透光板510并保证透光板510的十字刻度中心位于导向孔400轴线处。光束穿过导向孔400和透光孔到达透光板510，在透光板510上形成光点，观测光点与透光板510上十字刻度中心的位置关系，判断并调整下芯位置和角度。

优选地，透光板为透光性材料，例如透明塑料板、镀膜玻璃板或者透光白纸等，激光穿过透光板时部分光束反射形成光点。

本发明实施例还公开一种砂芯100，采用上述任意所述的大型砂芯下芯柔性定位装置进行定位。

进一步地，采用3组大型砂芯下芯柔性定位装置配合进行多方位准确定位，大型砂芯下芯柔性定位装置绕砂芯100中心均匀间隔设置。具体地，如图4所示，砂芯100上设置3组大型砂芯下芯柔性定位装置。

优选地，3组大型砂芯下芯柔性定位装置绕砂芯100中心每120°设置一组大型砂芯下芯柔性定位装置，且3组大型砂芯下芯柔性定位装置距砂芯100中心距离均相等。

上述任意所述的大型砂芯下芯柔性定位装置的使用方法，包括以下步骤：:

S1：制造容纳定位件310的第一容纳腔的第一模具，并在第一模具上设置第一定位套320，第一模具与第一定位套320同轴设置；将设置有第一定位套320的第一模具放置在砂型200的芯头处进行造型。造型结束后第一模具从砂型200中起出，第一定位套320不从砂型200中起出。

S2：制造容纳定位件310的第二容纳腔的第二模具，在第二模具上设置第二定位套330，在第二模具背离第二定位套330一侧连接有导向管道700，第二定位套330、导向管道700与第二模具同轴设置；将设置有第二定位套320并连接有导向管道700的第二模具放置在砂芯100的芯头处进行制芯。制芯结束后第二模具从砂芯100中起出，第二定位套320和导向管道700不从砂芯100中起出。

S3：下芯前，在第一定位套320中放置安装有光源发射器600的定位件310，并打开光源发射器600，光源发射器600发出与砂型200的芯头面垂直的光束。如果大型砂芯下芯柔性定位装置为若干组，则每个光源发射器发出的光束相互平行且与其芯头面垂直。

S4：将观测组件500安装至导向孔400背离第二定位套330一侧，保证透光板510的十字刻度中心点在导向管道700轴线上。

S5：吊起砂芯100，砂芯100放入砂型200的型腔前，从下方观察光束与导向孔400是否对准，对准后砂芯100下降，下降过程应尽量避免砂芯100旋转。

S6：砂芯100的一半以上降入砂型200的型腔中时，观察并调整光束至透光板510的十字刻度中心点。继续下芯，并随时调整光束与透光板510的十字刻度中心点的重合度，始终保持光束投射在光板510的十字刻度中心点，直至下芯完成。

S7：下芯完成后即可回收观测组件500，必要时对导向孔进行封堵。

S8：浇注形成铸件，铸件打箱完成后，对定位组件300、导向管道700和光源发射器600进行回收。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种大型砂芯下芯柔性定位装置，其特征在于，包括光源发射器和观测组件，所述光源发射器设置于砂型上；所述砂芯中竖直并贯穿地设置有导向孔，所述观测组件设置于所述导向孔背离所述砂型一端；所述光源发射器、所述导向孔和所述观测组件同轴设置，所述光源发射器发射光束穿过所述导向孔到达所述观测组件。

2.根据权利要求1所述的大型砂芯下芯柔性定位装置，其特征在于，还包括导向管道，所述导向管道设置于所述砂芯中用于形成所述导向孔。

3.根据权利要求1所述的大型砂芯下芯柔性定位装置，其特征在于，还包括定位组件，所述定位组件一端设置于所述砂型中，另一端设置有所述光源发射器；所述定位组件包括定位件和第一定位套；所述砂型上设置有第一容纳腔，用于放置所述定位件，所述定位件与所述第一容纳腔之间设置有所述第一定位套；所述定位件背离所述砂型一端设置有放置所述光源发射器的光源发射器放置孔。

4.根据权利要求3所述的大型砂芯下芯柔性定位装置，其特征在于，所述导向孔背离所述观测组件一端设置有第二容纳腔，用于容纳所述定位件凸出所述第一容纳腔的部分；所述定位组件还包括第二定位套，所述定位件与所述第二容纳腔之间设置有所述第二定位套，且所述第二定位套与所述导向孔同轴。

5.根据权利要求4所述的大型砂芯下芯柔性定位装置，其特征在于，所述定位件的两端均设置有斜度。

6.根据权利要求2至5任意一项所述的大型砂芯下芯柔性定位装置，其特征在于，所述定位组件的材质为金属材质。

7.根据权利要求1所述的大型砂芯下芯柔性定位装置，其特征在于，所述观测组件包括透光板，所述透光板上设置有十字刻度。

8.根据权利要求7所述的大型砂芯下芯柔性定位装置，其特征在于，所述观测组件还包括定位塞，所述定位塞设置于所述砂芯和所述透光板之间；所述定位塞设置有透光孔，所述光束穿过所述透光孔到达所述透光板。

9.一种砂芯，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的大型砂芯下芯柔性定位装置进行定位。

10.根据权利要求9所述的砂芯，其特征在于，采用3组所述大型砂芯下芯柔性定位装置进行定位。

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