CN117098620A - 用于倾转浇注重力铸造的铸造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于倾转浇注重力铸造的铸造装置，该铸造装置包括静止框架(12)，可旋转框架(14)，该可旋转框架适于相对于静止框架(12)绕水平轴线(20)旋转，其中，可旋转框架(14)适于保持模具(22)，模具具有模具型腔和至少一个入口(23)，熔融金属可以通过该至少一个入口流入模具型腔，用于容纳熔融金属的浇注容器(24)，浇注容器具有至少一个浇注出口，熔融金属可以在重力作用下通过浇注出口从浇注容器(24)流至模具入口，以及附接至第二可旋转框架(14)的保持臂(38)，适于保持浇注容器(24)，使得浇注容器出口与模具入口(23)相对应定位并且在模具(22)上方应用足够压力，从而避免熔融金属通过浇注容器(24)和模具(22)的接触区域溢出浇注容器(24)。为了能够利用较小力气来快速更换不同形状的铸造模具，根据本发明，这种铸造装置的保持臂(38)包括调节机构装置(47、49、55)，用于在相对于模具入口(23)的三个空间轴线X、Y和Z的方向上调节浇注容器(24)相对于模具入口(23)的位置。

Description

用于倾转浇注重力铸造的铸造装置

技术领域

本发明涉及铸造厂和铸造操作领域。

更特别地，本发明涉及一种用于倾转浇注重力铸造(在行业内还称为旋转铸造)的铸造装置，其中，模具具有带浇口入口的型腔并且填充有熔融金属，通过将浇注容器的浇注出口相对于模具的浇口入口定位，使熔融金属通过重力从浇注容器浇注，然后，模具和浇注容器一起倾斜向上至预定角度，以允许熔融金属从所述浇注容器浇注至模具中，然后模具和浇注容器在相反方向上倾斜，以继续模具的铸造周期。

背景技术

在本发明的示例性实施例中，铸造装置适于铸造诸如气缸发动机缸盖的铝制汽车马达部件，并且与当前使用的方法和设备相比，其具有更高的灵活性和效率。

目前，许多铸造厂在实践中使用倾转浇注铸造来生产高质量铸件，大多数铸件设计为用于汽车工业组装，其中，这些铸件中的大部分由铝合金制成。

在倾转浇注铸造的一些应用中，模具与具有浇注出口的浇注容器一起旋转，该浇注出口与模具的一个或多个浇口入口相对应布置，使得模具与浇注容器一起从第一位置向上倾斜至第二位置，其中在第一位置处，浇注容器填充有熔融金属并且模具为空，并且在第二位置处，熔融金属通过重力从浇注容器流过模具的一个或多个浇口入口，并且填充所述模具的铸造型腔。

此种倾转浇注铸造方法和实施该方法的铸造装置的示例在美国专利6,715,535中描述。该专利公开了一种用于旋转铸造的装置，该装置包括安装在基板上的模具，该模具具有指向远离基板的上部面的浇口入口。基板由第一静止框架上的轴承支撑，可以绕水平旋转轴线旋转至少180°，并且由适当的电动机和驱动器驱动，以一定角速度可控旋转该基板，使得熔融金属流平稳进入模具以避免湍流，该湍流可能造成导致铸件缺陷的金属氧化物。

浇注容器和模具密封联接，使得熔融金属不会溢至模具外部。为此，浇注容器的出口设计为与模具浇口的几何形状配合并且密封。浇注容器附接至固定在基板上的保持臂，并且在模具上方延伸，通过液压缸或气压缸将浇注容器压至模具上以实现密封。为了改变具有不同几何形状和尺寸的模具，浇注容器必须在三个空间方向X、Y和Z上的不同位置处附接至保持臂，以与每个相应的模具形状和尺寸精确配合。

发明内容

在此种技术背景下，本发明提出了一种用于倾转浇注重力铸造的铸造装置，在该铸造装置中，可以利用较小力气并且通过省时的方式来改变不同形状的铸造模具。

本发明通过提供具有权利要求1中指定的特征的铸造装置来实现该目的。

本发明的有利实施例在从属权利要求中指出，并且在下文进行详细解释，这是本发明的一般构思。

一种用于倾转浇注重力铸造的铸造装置，该铸造装置包括第一静止框架和第二可旋转框架，该第二可旋转框架适于相对于所述第一静止框架在水平轴线上方旋转。第二可旋转框架适于保持模具，该模具具有模腔和至少一个入口，熔融金属可以通过该至少一个入口流入所述模腔。铸造装置还包括：浇注容器，该浇注容器用于容纳熔融金属，该浇注容器具有至少一个浇注出口，熔融金属可以在重力作用下通过该至少一个浇注出口从浇注容器流至模具入口；以及可移动保持臂，该可移动保持臂附接至第二可旋转框架，该可移动保持臂适于保持浇注容器，使得浇注容器出口与模具入口相对应定位并且在模具上方应用足够压力，从而避免熔融金属通过所述浇注容器和所述模具的接触区域而溢出所述浇注容器。

根据本发明，保持臂包括三位置调节机构，以允许在相对于所述模具入口的三个空间轴线X、Y和Z的方向上改变浇注容器相对于所述模具入口的位置。

附图说明

下文参照示出本发明实施例的附图对本发明进行更详细解释。在

附图中：

图1是根据本发明的铸造装置的示意性前透视图，

图2是图1的铸造装置的示意性前视图，

图3是图1的铸造装置的示意性平面图，

图4是图1的铸造装置的示意性透视图，该图更详细示出了允许在空间轴线X、Y和Z的所有三个方向上调节该装置的浇注容器位置的机构的示例，

图5是示意性侧视图，该图更详细示出了用于在Z轴线方向上定位浇注容器的机构的示例，

图6是图5的机构的示意性局部剖视图，

图7是本发明的铸造装置的浇注容器示例的示意性透视图。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，附图标记10一般表示根据本发明的铸造装置的说明性实施例，该铸造装置包括第一静止框架12和第二可旋转框架14，该第二可旋转框架14通过轴承16和18由第一静止框架12支撑和悬置，使得该第二可旋转框架14可以绕水平轴线20上方旋转。

模具22通过保持器30在第二可旋转框架14上方保持就位，该保持器30通过液压缸或气压缸32和保持器34以及相应的液压或气压缸36来按压模具22。模具可以是适合铸造期望产品的任何类型模具。例如，模具可以是永久模具或冲模，或者具有砂芯或砂芯封装模具的部分永久模具。

铸造处理包括：准备模具22的第一步骤，通过清洁和放置必要型芯使模具22设定就位，其中供熔融金属浇注的浇口面向上方并且浇注容器24空置在模具22上方；以及第二铸造步骤，第二可旋转框架14绕轴线20旋转，直到浇注容器24面向上方并且可以通过浇包来填充熔融金属的角度。在一些示例性实施例中，此种绕轴线20的旋转角度为135°。可选地，通过机器人臂将携带有熔融金属的浇包从保温炉移动至浇注容器。

在第一步骤期间，空的浇注容器24通过旋转臂38置于模具22上方，旋转臂38水平延伸并且由竖直部40支撑。如箭头43所示，竖直部或臂38可以绕轴线42旋转，以便将浇注容器24从远离模具22的一个或多个入口的第一位置移动至位于模具22上方并且与模具22接触的第二位置。在一些示例性实施例中，绕轴线42的旋转角度为180°。

在模具22的准备步骤期间，将浇注容器24移动至远离模具22的第一位置，并且在模具22填充有熔融金属期间，将浇注容器24移动至与模具22接触的第二位置。浇注容器24通过合适的保持板44和适当的附接装置(例如螺栓或提供必要支撑的任何类型紧固件)附接至臂38。

在准备好模具22并且预备填充熔融金属后，旋转臂38绕旋转轴线42旋转，以将浇注容器24带到模具22上方的铸造位置。然后，致动液压缸或气压缸44以施加向下的力，将浇注容器24压在模具22上，以便在铸造周期的整个充模时间内维持浇注容器在模具22上方的相对位置，并且在接触区域中形成密封接触，以避免熔融金属在填充模具22时的任何溢出。

如图1、图2、图4和图5中的虚线47所示，气缸46在Y方向上移动浇注容器24。

如箭头21所示，第二可旋转框架14可以在水平轴线20上方相对于第一静止框架12旋转至少135°的角度。旋转第二可旋转框架14所得的此种旋转角度将浇注容器24定位成可以通过熔融金属转移浇包(为了本公开的简单起见，未在图中示出)的方式来填充熔融金属，该熔融金属转移浇包通常由机器人臂承载，该机器人臂通过本领域已知的方式将该熔融金属转移浇包从靠近熔融金属保温炉的位置移动至可以将熔融金属浇注至所述浇注容器24中的位置。第二可旋转框架14通过步进电动机26和适当驱动器28旋转。

当铸造产品的几何形状改变并且因此模具22同样必须改变时，铸造装置10的定型时间还涉及改变该铸造装置10中一些部件。在一些实例中，模具22可以具有一个或多个入口的位置，该一个或多个入口用于在所述模具22的上表面上的不同位置处引入熔融金属。此外，浇注容器24的尺寸或几何形状可以使得一个或多个入口的位置与先前使用的模具不同，因此必须调节浇注容器24的位置。

根据本发明，铸造装置10设置有允许操作者在相应空间轴线X、Y和Z的三个方向上相对于模具22调节浇注容器24的位置的机构，用于在轴线X的方向上调节的机构55，用于在轴线Y的方向上调节的机构47，以及用于在轴线Z的方向上调节的机构49，使得浇注容器24的位置在每个铸造周期内均得到足够精度固定，以确保可靠并且重复的操作，同时显著地节省时间，以将铸造装置10定型为准备继续用于生产程序。在一些实例中，此种定型时间缩短约1.5小时或更多。空间轴线X、Y、Z垂直对准。

浇注容器24设计成可以通过该浇注容器24的深度变化来调节浇注容器24中的熔融金属的体积容量，但是基本维持该浇注容器24的尺寸和长度，从而确定浇注容器与模具的接触点。通过此种方式，当模具22需要更大或更小体积的熔融金属时，相应的浇注容器与附接至臂38的同一容器保持元件配合。

参照图4、图5和图6所示的实施例，浇注容器24在轴线Y方向上的位置调节是通过固定至臂38的液压缸或气压缸46实现的。浇注容器24在轴线Z方向上的位置调节是通过可以在固定管状元件48内部轴向位移的滑动细长元件50实现的。浇注容器24在轴线X方向上的位置调节是通过可以相对于固定板44位移的滑动可移动板52实现的，该滑动可移动板52在固定板处由两个倒L形元件54和56保持。

在本发明的一些实施例中，如图5和图6中更好示出，用于调节Z轴方向上的位置的机构包括：第一固定管状元件48，该第一固定管状元件48附接至臂38；以及第二可移动元件50，该第二可移动元件50具有附接至保持头部62的端部60，该保持头部62保持固定板44，该固定板44进而保持浇注容器24。

可移动元件50的内表面58上有螺纹，并且当操作者在另一端66处旋转时，可移动元件50与相对应螺纹元件64配合，以使头部62相对于模具22精确位移。头部62的最终定位通过螺母68沿轴线Z固定在期望位置。通过至少一个螺栓70来防止可移动元件50绕该可移动元件50的纵向轴线旋转，该至少一个螺栓70在形成于可移动元件50的外表面上的槽部内在Z轴线的方向上向内部延伸。

参见图4、图5和图7，在本发明的一些实施例中，浇注容器22通过保持头部72附接至可移动保持板44，该保持头部72具有牢固固定浇注容器22的钩或保持元件74。导流板或挡板76附接至浇注容器24的内部空间，以允许通过调节熔融金属流开口78的高度来调整熔融金属到模具22的流速。该挡板有助于确保熔融金属在平稳并且没有湍流的情况下流至模具22，使得在第二可旋转框架14绕轴线20旋转时，在通过重力将熔融金属浇注至模具中的期间不会形成氧化物。

本发明的结构在生产率方面提供了优于当前铸造厂中使用的铸造装置的许多优点，因为铸造装置的定型时间显著缩短了多达90分钟。

应当理解的是，上述描述的目的在于说明铝制发动机缸盖的铸造，但是本发明同样可以有利用于其它铸造产品。还应当理解的是，机构47、49和55以及本文描述的用于说明本发明实施例的其它装置可以由其它机构代替，这些机构允许通过在空间轴线X、Y和Z的三个方向上调节浇注容器的位置来相对于一个或多个模具入口调节浇注容器的保持头部。

因此，本发明提供了一种用于倾转浇注重力铸造的铸造装置，该铸造装置包括第一静止框架和第二可旋转框架，以及附接至所述第二可旋转框架的模具以及浇注容器，熔融金属可以通过重力从所述浇注容器流至所述模具。附接至所述第二可旋转框架的保持臂适于保持所述浇注容器，使得浇注容器出口相对于所述模具入口定位，并且在模具上方应用足够压力，从而避免所述熔融金属在从浇注容器浇注至模具入口时溢出。浇注容器臂包括位置调节机构，从而允许在空间轴线X、Y和Z的三个方向上改变和固定浇注容器出口相对于所述模具的位置，使得当模具的几何形状和尺寸改变时，浇注容器与模具入口相对应。当模具的几何形状和/或尺寸改变时，在所有三个空间轴线X、Y和Z的方向上相对于所述铸造装置的所述第一静止框架调节浇注容器位置允许在更短的时间内定型铸造装置。

Claims (11)

1.一种用于倾转浇注重力铸造的铸造装置，该铸造装置包括

——静止框架(12)，

——可旋转框架(14)，所述可旋转框架适于相对于所述静止框架(12)绕水平轴线(20)旋转，其中，所述可旋转框架(14)适于保持模具(22)，所述模具具有模具型腔和至少一个入口(23)，熔融金属能够通过所述入口流入所述模具型腔中，

——浇注容器(24)，所述浇注容器用于容纳熔融金属所述浇注容器具有至少一个浇注出口，所述熔融金属能够在重力作用下通过所述至少一个浇注出口从所述浇注容器(24)流至所述模具入口，以及

——保持臂(38)，所述保持臂附接至所述第二可旋转框架(14)，所述保持臂适于保持所述浇注容器(24)，使得所述浇注容器出口与所述模具入口(23)相对应定位并且在所述模具(22)上方应用足够压力，从而避免熔融金属通过所述浇注容器(24)和所述模具(22)的接触区域从所述浇注容器(24)溢出，

其特征在于，

所述保持臂(38)包括调节机构装置(47、49、55)，用于在相对于所述模具入口(23)的三个空间轴线X、Y和Z的方向上调节所述浇注容器(24)相对于所述模具入口(23)的位置。

2.根据权利要求1所述的铸造装置，其特征在于，所述空间轴线X、Y、Z彼此垂直对准。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的铸造装置，其特征在于，所述调节机构装置包括三个单独的调节机构(47、49、55)，所述第一调节机构(55)设置为用于使所述浇注容器(24)在所述空间轴线X的方向上移动，所述第二调节机构(47)设置为用于使所述浇注容器(24)在所述空间轴线Y的方向上移动，并且所述第三调节机构(49)设置为用于使所述浇注容器(24)在所述空间轴线Z的方向上移动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的铸造装置，其特征在于，设置为改变所述浇注容器(24)在所述空间轴线X的方向上的位置的所述位置调节机构(55)包括滑动支撑在固定板(44)上的滑动可移动板(52)。

5.根据权利要求4所述的铸造装置，其特征在于，所述滑动可移动板(52)由所述固定板(44)上的两个倒L形元件(54、56)保持。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的铸造装置，其特征在于，用于改变所述浇注容器在所述轴线Y的方向上的位置的所述位置调节机构(47)是液压缸或气压缸(46)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的铸造装置，其特征在于，用于改变所述浇注容器(24)在所述轴线Z的方向上的位置的所述位置调节机构(49)包括滑动细长元件(50)，所述滑动细长元件布置为能够在固定管状元件(48)内部轴向位移。

8.根据权利要求7所述的铸造装置，其特征在于，所述滑动细长元件(50)的内表面(58)上有螺纹，从而与相对应螺纹元件(64)配合，以使保持所述浇注容器(24)的所述头部(62)相对于所述模具(22)的所述入口(23)位移。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的铸造装置，其特征在于，所述浇注容器(24)包括挡板(76)，所述挡板适于相对于所述浇注容器的所述出口定位，以调节所述熔融金属流开口(78)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的铸造装置，其特征在于，所述第二可旋转框架(14)相对于所述第一静止框架(12)绕水平轴线(20)旋转的角度高达135°。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的铸造装置，其特征在于，所述第二可旋转臂(38)相对于所述第一静止框架(12)绕竖直轴线(42)旋转的旋转角度高达180°。