CN114378262A - 一种铸件的造型方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铸造技术领域，特别涉及一种铸件的造型方法，用于实现环类铸钢件的快速制造，无需制作模具；采用以铸件的端面为分型面分上箱和下箱的方式进行造型；制作主体砂芯和胎板砂芯，胎板砂芯上设置有放置主体砂芯的定位基准，其中定位基准与铸件的端面轮廓随形，主体砂芯划分为内圈砂芯和外圈砂芯；胎板砂芯划分为基准芯、若干旋转芯和闭合芯，各相互配合的基准芯、旋转芯和闭合芯的配合面倾斜设置；下箱造型，依次组配基准芯、各旋转芯、闭合芯形成胎板砂芯，进行流砂造型，同时铺设浇注系统，待型砂硬化后翻箱；上箱造型，将内圈砂芯和外圈砂芯沿定位基准放置在下箱上形成铸件的型腔，进行流砂造型完成上箱造型。

Description

一种铸件的造型方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，特别涉及一种铸件的造型方法，用于实现环类铸钢件的快速制造，无需制作模具。

背景技术

现有技术中环类铸钢件铸造成型采用下箱和砂型组合形成铸件的型腔，这样需要制作相应的下箱胎板和芯盒模具；采用现有技术的造型方法主要存在以下问题：

1、模具胎板一般采用木质或消失模材质，制作大直径环类铸件胎板时，需要分块制作，然后在拼接完整，这样使得胎板整体强度差，在翻箱过程中容易扭曲变形，导致下箱尺寸不合格，使得下芯定位不精准。

2、制作下箱胎板及芯盒等模具，耗费大量人力及物力，制作成本高。

3、制作模具及胎板一般需要二十天左右，严重影响铸件生产周期，对于订单交期紧张的铸件，较难实现铸件生产完成交付。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸件的造型方法，特别涉及一种环类铸件的造型方法，以解决现有技术中铸件铸造成本高及周期长等问题。

一种铸件的造型方法，包括以下步骤：

采用以铸件的端面为分型面分上箱和下箱的方式进行造型；制作主体砂芯和胎板砂芯，所述胎板砂芯上设置有放置所述主体砂芯的定位基准，其中定位基准与铸件的端面轮廓随形，所述主体砂芯划分为内圈砂芯和外圈砂芯，所述内圈砂芯用于形成所述铸件的内圈结构，所述外圈砂芯用于形成所述铸件的外圈结构；所述胎板砂芯划分为基准芯、若干旋转芯和闭合芯，各相互配合的所述基准芯、所述旋转芯和所述闭合芯的配合面倾斜设置；下箱造型，依次组配所述基准芯、各所述旋转芯、所述闭合芯形成所述胎板砂芯，进行流砂造型，同时铺设浇注系统，待型砂硬化后翻箱；上箱造型，将所述内圈砂芯和所述外圈砂芯沿定位基准放置在下箱上形成所述铸件的型腔，进行流砂造型完成上箱造型。

其中上箱主要用于成形浇注系统及所述主体砂芯的下芯定位基准(即铸件的一端面结构)，上箱主要用于成形铸件的轮廓结构；造型时，所述胎板砂芯置于下箱中，所述主体砂芯置于上箱中，合箱后即可形成铸件的型腔，也即组配所述主体砂芯和所述胎板砂芯形成所述铸件的型腔；将胎板砂芯划分为基准芯、若干旋转芯和闭合芯，且各砂芯的配合面倾斜设置。采用这样的砂芯划分原则及配合面倾斜设置，可以解决各砂芯组合后易脱落及错型的问题。优选地，所述铸件的砂芯的内圈和外圈的周面与水平面的夹角为锐角。由于铸件的砂芯较重，仅靠砂芯自身与型砂之间产生的摩擦力无法保证在翻箱时不会下榻，无法保证下箱尺寸精度且存在安全隐患，因此需要将内圈与外圈的周面与水平面设置为锐角，更好的保证了砂芯翻箱时稳定性与安全性，也保证了翻箱后下箱型腔的尺寸精度。

为了更好地实现本发明，所述基准芯与所述旋转芯和所述闭合芯的配合面与水平面的夹角设置为钝角。由于在组芯过程中首先放置所述基准芯，因此需要将所述基准芯的两个配合面均设置为钝角，这样方便与所述基准芯配合的砂芯放置，避免产生难以放置等问题。

为了更好地实现本发明，所述闭合芯与所述旋转芯和所述基准芯的配合面与水平面的夹角为锐角。由于在组芯过程中最后放置所述闭合芯，因此需要将所述闭合芯的两个配合面均设置为锐角，这样方便放置所述闭合芯。

为了更好地实现本发明，所述旋转芯具有第一配合面和第二配合面，所述第一配合面与水平面的夹角为锐角，所述第二配合面与水平面的夹角为钝角。根据砂芯的放置顺序及所述基准芯和所述闭合芯的配合面的角度设置，将所述旋转芯的两个配合面一个设置为锐角、另一个设置为钝角，这样方便放置所述旋转芯。

为了更好地实现本发明，各相互配合的所述基准芯、所述旋转芯和所述闭合芯的配合面上设置相互匹配的定位结构。增加定位结构加强砂芯与砂芯之间的定位精度。

为了更好地实现本发明，所述基准芯、各所述旋转芯、所述闭合芯的底面均设置有防脱落结构。由于各砂芯均比较重，增设防脱落结构以增大砂芯与型砂的接触面积，且在造型过程中可将增强型砂强度的加强筋工装将防脱落结构与箱带连接在一起，从而保证砂芯翻箱吊运是不会下塌脱落。

为了更好地实现本发明，所述基准芯、各所述旋转芯、所述闭合芯的底面均设置有浇口定位结构。这样设置既可以使铸件均匀进流从而保证铸件的质量，又便于浇注系统定位。

为了更好地实现本发明，所述基准芯、各所述旋转芯、所述闭合芯的底面均设置有加强筋。所述加强筋的外周面倾斜设置，与对应砂芯的表面的夹角为锐角，增强铸件砂芯与型砂的摩擦力，型砂硬化后与砂芯把合在一起，防止整体砂胎翻箱脱落的风险。

为了更好地实现本发明，所述加强筋设置为网格状，由于砂芯活面部位一般是悬空于地面，且砂子厚度为50-300mm，造型过程中易损坏，所述加强筋设计成网格状，既很好地保证了砂芯的强度，又极大的增强了砂芯与型砂的摩擦力，翻箱时型砂对砂芯各部位产生均匀的摩擦力，从而保证翻箱后下箱型腔的尺寸精度。

为了更好地实现本发明，所述主体砂芯和所述胎板砂芯均采用3D打印成型。

采用上述成形方法进行铸件造型时具体过程为：

造型时首先以砂箱的正中心为圆心，画出铸件砂芯内径为半径的圆；然后沿着圆下所述基准芯，依次下各所述旋转芯，最后下所述闭合芯；铸件砂芯整体下芯完成后，直接铺设浇注系统，之后进行流砂造型，流砂时利用增加型砂强度的加强筋工装将砂芯防脱落结构与砂箱箱带连接在一起，保证翻箱时砂芯不下塌，下箱流砂完成后待型砂硬化后翻箱，进行上箱造型，沿定位基准下所述内圈砂芯，用于成形铸件的内圈结构，然后沿定位基准下外圈砂芯，用于形成铸件的外圈结构，即可形成铸件的整体型腔，继续进行流砂造型完成上箱造型后，所述铸件的造型完成。

本申请提供的造型方法，采用3D打印各砂芯模块组合为整体砂芯代替木质胎板，且为了防止砂芯在翻箱过程中脱落，在砂芯底面设置加强筋，并设置为网格状，造型过程中在增加与砂芯的接触面积；相邻砂芯接触面均设置为斜面，以防止砂芯脱落或错型。相比现有技术中的造型方法，步骤简单，降低了铸造成本，显著缩短生产周期。

附图说明

图1为铸件整体砂芯结构示意图；

图2为胎板砂芯与主体砂芯组配示意图；

图3为胎板砂芯结构示意图；

图4为基准芯结构示意图；

图5为旋转芯结构示意图；

图6为闭合芯结构示意图；

图7为砂芯的配合面与水平面的夹角示意图；

100-主体砂芯；110-内圈砂芯；120-外圈砂芯；200-胎板砂芯；210-基准芯；220-旋转芯；230-闭合芯；240-防脱落结构；250-浇口定位结构；260-加强筋；111-内圈砂芯模块；121-外圈砂芯模块。

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。

实施例主要涉及一种大型环类铸钢件的造型方法，将铸件整体砂芯拆分为若干砂芯，采用3D打印制作各砂芯，不用使用模具制作砂芯，减少了制作模具的成本及制作周期，且提高了砂芯的制作精度。

实施例一：一种铸件的造型方法，具体包括以下步骤：

造型方案设计：采用以铸件的端面为分型面分上箱和下箱的方式进行造型；根据铸件结构及造型精度，将铸件整体砂芯划分为主体砂芯100和胎板砂芯200。

砂芯制作：采用3D打印制作各砂芯，胎板砂芯200上设置放置主体砂芯100的定位基准，其中定位基准与铸件的端面轮廓随形；将主体砂芯100划分为内圈砂芯110和外圈砂芯120，内圈砂芯110用于形成铸件的内圈结构，外圈砂芯120用于形成铸件的外圈结构；将胎板砂芯200划分为基准芯210、若干旋转芯220和闭合芯230，各相互配合的基准芯210、旋转芯220和闭合芯230的配合面倾斜设置。

下箱造型：依次组配基准芯210、各旋转芯220、闭合芯230形成胎板砂芯200，然后进行流砂造型，同时铺设浇注系统，待型砂硬化后翻箱。

上箱造型：将内圈砂芯110和外圈砂芯120沿定位基准放置在下箱上形成铸件型腔，进行流砂造型完成上箱造型。

具体地，基准芯210与旋转芯220和闭合芯230的配合面与水平面的夹角设置为钝角θ1，闭合芯230与旋转芯220和基准芯210的配合面与水平面的夹角为锐角θ2，旋转芯220与相邻砂芯配合的配合面分别为第一配合面和第二配合面，第一配合面与水平面的夹角设置为锐角θ2，第二配合面与水平面的夹角设置为钝角θ1；为了加强相邻砂芯之间的定位精度，各相互配合的基础芯210、旋转芯220、闭合芯230的配合面上设置相互匹配的定位结构。其中钝角θ1和锐角θ2互为补角，在组芯过程中，首先放置基准芯210，之后依次放置各旋转芯220，最后放置闭合芯230，放置过程中注意各砂芯的配合面的角度配合，方便下芯的同时配合面设置为斜角目的是准确定位砂芯，并使各砂芯配合稳定，避免脱落及错型。

需要说明的是，其中上箱主要用于成形浇注系统及主体砂芯的下芯定位基准(即铸件的一端面结构)，上箱主要用于成形铸件的轮廓结构；造型时，胎板砂芯200置于下箱中，主体砂芯100置于上箱中，合箱后即可形成铸件的型腔，也即组配主体砂芯100和胎板砂芯200形成铸件的型腔；将胎板砂芯200划分为基准芯210、若干旋转芯220和闭合芯230，且各砂芯的配合面倾斜设置。采用这样的砂芯划分原则及配合面倾斜设置，可以解决各砂芯组合后易脱落及错型的问题。优选地，铸件的砂芯的内圈和外圈的周面与水平面的夹角为锐角。由于铸件的砂芯较重，仅靠砂芯自身与型砂之间产生的摩擦力无法保证在翻箱时不会下榻，无法保证下箱尺寸精度且存在安全隐患，因此需要将内圈与外圈的周面与水平面设置为锐角，更好的保证了砂芯翻箱时稳定性与安全性，也保证了翻箱后下箱型腔的尺寸精度。

实施例二：在实施例一步骤的基础上，将内圈砂芯110划分为若干内圈砂芯模块111，将外圈砂芯120划分为若干外圈砂芯模块121，并按照下芯顺序编号；基准芯210、各旋转芯220、闭合芯230的底面均设置防脱落结构240、浇口定位结构250、加强筋260；具体地，加强筋260设置为网格状，增加与砂子的接触面积，以增加加强筋260的强度。

需要说明的是，制作砂芯时，根据打印机的打印范围确定将内圈砂芯110和外圈砂芯120按照一定角度划分为合理的数量的对应的砂芯模块，以满足生产要求；由于该实施例主要涉及大型环类铸钢件的成形方法，即每个砂芯比较重，因此需要在每个砂芯底面设置防脱落结构240增大砂芯与型砂的接触面积，且在造型过程中可将增强型砂强度的加强筋工装将防脱落结构240与箱带连接在一起，从而保证砂芯翻箱吊运是不会下塌脱落。为了使铸件均匀进流保证铸件的质量且便于浇注系统定位，每个砂芯底面均设置浇口定位结构250。

具体地，每个砂芯的内圈和外圈的周面设置为斜面且与水平面的夹角为锐角，由于砂芯较重，仅靠自身与型砂之间产生的摩擦力无法保证在翻箱时不会下塌，无法保证下箱尺寸精度且存在安全隐患，因此需要将内圈与外圈的周面与水平面设置为锐角，更好的保证了砂芯翻箱时稳定性与安全性，也保证了翻箱后下箱型腔的尺寸精度；为了保证均匀进流，工艺信息一致及便于分芯设计，划分铸件整体砂芯时，以30°为划分原则，划分为12个砂芯，即将铸件整体砂芯划分为1个基准芯210、10个旋转芯220、1个闭合芯230，并设置12个内浇口。

造型时首先以砂箱的正中心为圆心，画出铸件砂芯内径为半径的圆；然后沿着圆下基准芯210，依次下各旋转芯220，最后下闭合芯230；铸件砂芯整体下芯完成后，直接铺设浇注系统，之后进行流砂造型，流砂时利用增加型砂强度的加强筋工装将砂芯防脱落结构240与砂箱箱带连接在一起，保证翻箱时砂芯不下塌，下箱流砂完成后待型砂硬化后翻箱，进行上箱造型，沿定位基准及编号依次下内圈砂芯模块111，用于成形铸件的内圈结构，然后沿定位基准及编号依次下外圈砂芯模块121，用于形成铸件的外圈结构，即可形成铸件的整体型腔，继续进行流砂造型完成上箱造型后，铸件的造型完成。

以上实施例仅表达了本发明的具体实施方式，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)

1.一种铸件的造型方法，其特征在于，包括以下步骤：

以铸件的端面为分型面分上箱和下箱进行造型；

制作主体砂芯和胎板砂芯，所述胎板砂芯上设置有放置所述主体砂芯的定位基准；所述主体砂芯划分为内圈砂芯和外圈砂芯，所述内圈砂芯用于形成所述铸件的内圈结构，所述外圈砂芯用于形成所述铸件的外圈结构；所述胎板砂芯划分为基准芯、若干旋转芯和闭合芯，各相互配合的所述基准芯、所述旋转芯和所述闭合芯的配合面倾斜设置；

下箱造型，依次组配所述基准芯、各所述旋转芯、所述闭合芯形成所述胎板砂芯，进行流砂造型，同时铺设浇注系统，待型砂硬化后翻箱；

上箱造型，将所述内圈砂芯和所述外圈砂芯沿定位基准放置在下箱上形成所述铸件的型腔，进行流砂造型完成上箱造型。

2.根据权利要求1所述的铸件的造型方法，其特征在于，所述基准芯与所述旋转芯和所述闭合芯的配合面与水平面的夹角设置为钝角。

3.根据权利要求2所述的铸件的造型方法，其特征在于，所述闭合芯与所述旋转芯和所述基准芯的配合面与水平面的夹角为锐角。

4.根据权利要求3所述的铸件的造型方法，其特征在于，所述旋转芯具有第一配合面和第二配合面，所述第一配合面与水平面的夹角为锐角，所述第二配合面与水平面的夹角为钝角。

5.根据权利要求1所述的铸件的造型方法，其特征在于，各相互配合的所述基准芯、所述旋转芯和所述闭合芯的配合面上设置相互匹配的定位结构。

6.根据权利要求1所述的铸件的造型方法，其特征在于，所述基准芯、各所述旋转芯、所述闭合芯的底面均设置有防脱落结构。

7.根据权利要求1所述的铸件的造型方法，其特征在于，所述基准芯、各所述旋转芯、所述闭合芯的底面均设置有浇口定位结构。

8.根据权利要求1所述的铸件的造型方法，其特征在于，所述基准芯、各所述旋转芯、所述闭合芯的底面均设置有加强筋。

9.根据权利要求8所述的铸件的造型方法，其特征在于，所述加强筋设置为网格状。

10.根据权利要求1至9任一所述的铸件的造型方法，其特征在于，所述主体砂芯和所述胎板砂芯均采用3D打印成型。

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