CN203599478U - 砂芯、金属型模具及金属型铸造设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种砂芯、金属型模具及金属型铸造设备。该砂芯设置在用于铸造铸件的金属型模具上，该砂芯包括：砂芯主体、定位芯头、定位凸缘、砂芯出砂口和砂芯封闭端；砂芯主体的外形与铸件内部空间形状相一致，砂芯主体的上端、下端和侧面分别对应开设有上开口、下开口及侧开口，上开口、下开口及侧开口分别设置有用于定位砂芯主体与金属型模具相对位置的定位芯头；下开口及侧开口处设置的定位芯头配设有用于封闭开口的砂芯封闭端，上开口处设置的定位芯头上设置有砂芯出砂口；其中，定位芯头的外形与金属型模具上设置的定位芯槽的内壁形状相配合，该砂芯能保证其与金属型模具之间的相对位置稳定，使铸件壁厚均匀。

Description

砂芯、金属型模具及金属型铸造设备

技术领域

本实用新型涉及金属铸造领域，特别涉及一种砂芯、使用该砂芯的金属型模具及金属型铸造设备。

背景技术

金属型铸造工艺是近些年来逐步兴起且应用越来越广泛的技术，其具有生产效率高，生产场地占用面积小，对操作人员技术要求低，容易组成机械化流水线，适用于规模化批量生产。

现有的铸造机结构比较复杂，主要体现在整个机械动作采用液压电气控制，每台机附带有体积较大的液压工作站。以前多用于温度较低的有色金属铸造。用于高温铸铁铸件铸造，操作温度和环境温度高，造成液压油油温过高，电器配件易损坏，设备故障率高，液压管高容易被飞溅的高温铁水烧损。液压传动动作速度较慢，生产效率低。

并且，采用现有结构形式的金属型模具生产薄壁灰铸铁管件，由于铁水在浇铸过程中容易冷却凝固，采用传统的铸件在型腔中平卧式的铸造方式，往往容易出现铁水未完全充盈型腔时便凝固，因此，存在铁水凝固快铸件浇不足、成型困难的现象，造成废品。

另外，现有传统的砂型铸造工艺在管件铸造时，由于造型砂具有的可退让行，铁水浇铸充型时在重力和铁水凝固膨胀收缩的作用下，铸件的尺寸变化范围较大，为保证管件最小壁厚要求，往往加大铸件尺寸的铸造余量，使铸造成本增加。

然而，现有的砂型铸造工艺往往采用实心粘土砂芯或实心树脂砂芯作为铸件内壁空腔成形的型芯。而在金属型铸造薄壁灰铸铁管件时，采用实心粘土砂芯，会由于这种砂芯透气性差，而导致高温铁水浇铸时产生的气体无法顺利排出，致使铸件表面容易产生大量的气孔和砂眼缺陷。而且，实心粘土砂芯采用手工生产，效率低，铸造完成后滞留在铸件内的型砂不易清理。

因此，采用实心树脂砂芯，尽管可实现机械化生产且效率高，但透气性差，生产成本高，清理困难。而且，采用现有传统的砂型铸造工艺铸件表面质量差，易粘砂。此外，采用以往的金属型工艺也容易出现表面激冷收缩、凹坑等缺陷。

此外，由于加工偏差的缘故，壳芯砂芯与金属型模具的组装配合部位往往须设计留有一定的间隙余量，以确保金属型模具安装完砂芯闭合时不被挤破压裂。而间隙的存在往往引起砂芯安装在金属型模具中会有微量位移，造成浇铸后的铸件壁厚不均匀。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种透气性好的砂芯，能够保证其与金属型模具之间的相对位置稳定，使铸件壁厚均匀。

此外，本实用新型还提出一种使用该砂芯的金属型模具及设置有该金属型模具的金属型铸造设备，能够缩短浇铸时间，快速充盈成形，提高成品率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提出一种砂芯，该砂芯设置在用于铸造铸件的金属型模具上，该砂芯包括：砂芯主体、定位芯头、定位凸缘、砂芯出砂口和砂芯封闭端；其中，所述砂芯主体的外形与铸件内部空间形状相一致，所述砂芯主体的上端、下端和侧面分别对应开设有上开口、下开口及侧开口，所述上开口、下开口及侧开口分别设置有用于定位所述砂芯主体与所述金属型模具相对位置的定位芯头；所述下开口及侧开口处设置的定位芯头配设有用于封闭开口的砂芯封闭端，所述上开口处设置的定位芯头上设置有所述砂芯出砂口；其中，所述定位芯头的外形与所述金属型模具上设置的定位芯槽的内壁形状相配合。

进一步地，上述装置中，所述砂芯出砂口的外侧面上设置有用于定位所述砂芯主体与所述金属型模具相对位置的定位凸缘；可选地，所述砂芯主体为空心薄壁的热固性覆膜树脂砂壳芯结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优势：

本实用新型设计的砂芯，采用双重定位结构，即通过定位芯头和定位凸缘进行双重定位，从而能够限制砂芯垂直方向的自由度，减小砂芯在模具中的位移量，保证壁厚的均匀性。

另一方面，本实用新型提出一种金属型模具，该金属型模具设置在金属型铸造设备上，该金属型模具包括：第一半模具和第二半模具，所述第一半模具和所述第二半模具对应设置有：用以浇铸时形成铸件外形的型腔、浇口、浇道、固定支脚、分型面、以及用于限定铸件形状及壁厚的上述任一种所述的砂芯；其中，所述型腔为与铸件的外表面形状相吻合的凹形空腔，所述浇口分别对应设置于所述第一半模具和第二半模具的上方，所述浇道与所述浇口连通，并从所述型腔的上部延伸进入所述型腔内部；所述第一半模具和第二半模具分别通过各自的固定支脚相对固定连接至所述金属型铸造设备上；所述分型面保持垂直状态，所述第一半模具和第二半模具闭合时，所述分型面相互贴合；所述第一半模具和所述第二半模具还分别在所述型腔的上方设置定位芯槽；其中，所述砂芯上定位芯头的外形与所述定位芯槽的内壁形状相配合。

进一步地，上述装置中，所述定位芯槽设置有用于定位所述砂芯主体与所述型腔之间相对位置的砂芯定位槽；所述砂芯定位槽的内壁形状与所述砂芯上设置的定位凸缘的外形相配合。

进一步地，上述装置中，所述第一半模具和所述第二半模具还分别设置有：用于两个半模具闭合时保持二者的相对位置不移位的定位销孔和定位销；其中，所述第一半模具上的定位销孔与所述第二半模具上的定位销的位置及尺寸相配合；所述第一半模具上的定位销与所述第二半模具上的定位销孔的位置及尺寸相配合。

进一步地，上述装置中，所述第一半模具和所述第二半模具闭合时，所述浇口的形状为上部呈喇叭形下部呈圆柱体的空腔；可选地，所述浇道的上部与所述浇口圆柱体相连通，下部与所述型腔相连通；其中，所述浇道为根据铸件的铸造工艺所要求的尺寸加工而成的凹形扁槽。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优势：

本实用新型的金属型模具由一对两半模具组成，采用垂直分型，浇口设置在模具上方，浇道从型腔的上部延伸进入型腔。两半模具闭合时，分型面完全贴合，形成铸件成型的空腔。金属型模具的垂直分型和浇注系统设置方式有利于铁水在重力的作用下，在型腔和砂芯的狭窄缝隙中的快速充盈成形。与现有的上部雨淋式浇口相比，本实用新型的金属型模具能够缩短浇铸时间，避免因充型时间过长而出现的铸件浇不足现象，提高了成品率。

又一方面，本实用新型还提出一种金属型铸造设备，该金属型铸造设备包括：机架、定模板、动模板、动模板导向轴、合模装置、以及上述任一种所述的金属型模具；其中，所述第一半模具和所述第二半模具分别对应设置于所述定模板和所述动模板上；所述定模板安装于所述机架上，所述动模板导向轴安装在所述机架和所述定模板之间，并穿设于所述动模板；所述合模装置一端安装于所述机架上，另一端安装在所述动模板上；在所述合模装置的带动下，所述动模板在所述动模板导向轴上往复运动，完成开合模动作。

进一步地，上述装置中，所述合模装置为气动合模装置、手动或电动螺杆合模装置。

进一步地，上述装置中，所述机架包括：水平型钢框架、和用于固定所述气动合模装置的竖直加固钢板；其中，所述水平型钢框架与所述竖直加固钢板焊接或一体成型；可选地，所述动模板导向轴至少为两个以上，所述动模板导向轴根据操作便利的要求选择任意两个以上对角分布的轴孔安装，并通过螺母紧固。

进一步地，上述装置中，所述定模板垂直连接于所述水平型钢框架；可选地，所述定模板和所述动模板上分别开设有两个以上用于固定所述金属型模具的贯穿孔洞。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优势：

本实用新型设计的金属型铸造设备，采用气动驱动控制，对浇注管道集中供气，只需气源且无需电源，具有结构简单、设备占地面积小、设备动作速度快、生产效率高、装卸模具快捷等特点，特别是非常适合于机械化铸造生产线生产。

另外，本实用新型设计的金属型铸造设备维修方便、操作简便，使其故障率大大下降，并降低生产操作成本低，十分便于组成机械化自动铸造生产线。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中金属型铸造设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中金属型模具的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中砂芯的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中铸件的结构示意图。

附图标记说明

1   金属型铸造设备

2   金属型模具

21  第一半模具

22  第二半模具

3   砂芯

30  定位芯头

31  定位凸缘

32  砂芯出砂口

33  砂芯封闭端

4   铸件

5   机架

6   定模扳

7   模板

8   动模板导向轴

9   气动合模装置

10  型腔

11  浇口

12  浇道

13  定位芯槽

14  定位销孔

15  定位销

16  固定支脚

17  砂芯定位槽

18  分型面

19  砂芯主体

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型的基本思想在于：设计一种采用双重定位结构的砂芯，设置有定位芯头和定位凸缘进行双重定位，从而能够限制砂芯垂直方向的自由度，减小砂芯在模具中的位移量，保证壁厚的均匀性。

另外，本实用新型还设计一种使用上述砂芯的金属型模具及使用该模具的金属型铸造设备，金属型模具由一对两半模具组成，采用垂直分型，浇口设置在模具上方，浇道从型腔的上部延伸进入型腔。两半模具闭合时，分型面完全贴合，形成铸件成型的空腔。金属型模具的垂直分型和浇注系统设置方式有利于铁水在重力的作用下，在型腔和砂芯的狭窄缝隙中的快速充盈成形。

其中，该金属型铸造设备采用气动驱动控制，对浇注管道集中供气，且无需电源。本实用新型的金属型铸造设备适合于机械化铸造生产线生产，生产效率高，设备占地面积小，故障率大大下降，采用气动驱动控制，设备动作迅速，生产效率高。

下面结合附图，对本实用新型的各优选实施例作进一步说明：

砂芯实施例

由于加工偏差的缘故，壳芯砂芯与金属型模具的组装配合部位往往须设计留有一定的间隙余量，以确保金属型模具安装完砂芯闭合时不被挤破压裂。而间隙的存在往往引起砂芯安装在金属型模具中会有微量位移，造成浇铸后的铸件壁厚不均匀。

为解决这个技术问题，本实施例提出一种新型的砂芯结构，参照图1至图4，其示出了本实施例所述的砂芯结构。本实施例的砂芯结构增设辅助定位结构——定位凸缘，限制砂芯主体垂直方向的自由度。与只采用单一定位方式的传统工艺来比，减小砂芯在金属型模具中的位移量，保证了铸件壁厚的均匀性。

如图1所示，砂芯3设置在用于铸造铸件的金属型模具2上，该砂芯包括：砂芯主体19、定位芯头30、定位凸缘31、砂芯出砂口32和砂芯封闭端33。

如图3和图4所示，本实施例中，砂芯主体19的外形与铸件内部空间形状相一致，砂芯主体19的上端、下端和侧面分别对应开设有上开口、下开口及侧开口，上开口、下开口及侧开口分别设置有用于定位砂芯主体19与金属型模具2相对位置的定位芯头30。下开口及侧开口处设置的定位芯头30配设有用于封闭开口的砂芯封闭端33，上开口处设置的定位芯头30上设置有砂芯出砂口32。其中，定位芯头30的外形与金属型模具2上相对应的定位芯槽13内壁形状相配合。

在一优选实施例中，砂芯出砂口32的外侧面上设置有用于定位砂芯主体19与金属型模具2相对位置的定位凸缘31。

进一步来讲，上述实施例中，砂芯3为一个外形与铸件4内部空间形状相一致的一端开口的空心薄壁的树脂砂实体，在铸件浇注前用于安装在金属型模具2。定位芯头30外形与金属型模具2上相对应的定位芯槽13内壁形状相吻合，用于固定砂芯3与金属型模具2的相对位置，以使型腔10内壁与砂芯主体19外壁之间的保持设计规定的间隙。定位凸缘外形21与金属型模具2中的砂芯定位槽17内壁形状相吻合，用于安放砂芯3时固定其与金属型模具2的相对位置。金属型砂芯结构及特点如下：

在一优选实施例中，砂芯主体19为空心薄壁的热固性覆膜树脂砂壳芯结构。例如：可选用一种适用于金属型铸造薄壁灰铸铁管件的热固性覆膜树脂砂壳芯砂芯结构形式和材料。以解决使用传统粘土砂芯生产效率地，砂芯透气性差，外观粗造，铸造精度等级地、铸件容易产生气孔砂眼等铸造缺陷的问题。

需要指出的是，砂芯3可采用热固性酚醛树脂覆膜砂热芯盒砂芯工艺，经砂芯设备和热芯盒制芯模具加工而成。因此，砂芯3具有耐高温烧蚀、铸件不粘砂、透气性好和溃散性好特点。

上述实施例中，树脂砂砂芯指中空的砂芯可用于如潮模砂、树脂砂等多种造型工艺，一般砂芯的壁厚多选择8～10mm范围，原因是上述造型工艺在铁水浇铸时，冷却慢，如果砂芯太薄，容易烧穿砂芯造成漏铁水，使铸件无法成型。而在金属型铸造中，由于铁水浇铸时，冷却较快，且热量大多被金属型模具吸收，因此适当降低砂芯壁厚，仍可以保证砂芯不被烧坏、烧穿，可以大大降低成本。

综合实施例的金属型、隔热涂料和砂壳芯砂芯的改进效果，解决了传统铸造工艺外观质量粗糙，尺寸精度等级低，铸造余量大等不足，所生产薄壁灰铸铁铸件外观质量达到了半精铸等级，尺寸精度偏差由±0.5mm，提高到了±0.1mm，降低了铸造余量，同类产品的重量下降了15％左右，节约了铁水，降低了生产成本。

针对上述砂芯的结构，下面介绍一种上述砂芯的制芯工艺实施例：

本实施例是在金属型薄壁灰铸铁管件铸造工艺中，选这种成熟的制芯工艺方法。不同之处在于：本实施例结合金属型冷却快，树脂砂芯不易被烧坏的特点，采用了减薄砂芯壁厚的方法，以降低成本。因此没有说服力的优选方式。

下面，本实施例将对薄壳型砂芯树脂砂砂芯制芯工艺作进一步说明：

砂芯是管件类铸件管腔成型的砂型材料。传统的砂型铸造和金属型铸造工艺一般采用实心粘土砂芯、实心树脂砂芯或空心厚壁覆膜砂芯。先前技术中，对于薄壁灰铸铁管件金属型铸造工艺采用传统铸造工艺的砂芯存在如下问题：

1)采用实心粘土砂芯，一般采用手工生产，生产效率低，由于砂芯的实心结构，用于金属型铸件浇铸时排气性能很差，容易出现气孔夹砂等铸造缺陷，且铸件内部的芯砂清理困难，劳动强度大；

2)采用实心树脂砂芯，尽管可采用机械化生产，生产效率高，但仍然存在拍起效果不好和清砂困难的问题，且材料成本高；

3)考虑到改善铸造工艺性能和提高生产效率，传统砂型机械造型工艺中也采用热固性覆膜砂在模具中射砂固化制成两半砂型，然后组合成空心厚壁砂芯。

这种传统的砂芯生产效率高，也解决了浇铸排气和清砂困难的问题，但由于传统的砂型铸造工艺时铁水降温和凝固速度慢，砂芯表面被高温铁水烧损的深度往往达到7～8mm，为了保证空心砂芯不被烧散，空心砂芯的壁厚往往超过10mm，覆膜砂材料价格昂贵，薄壁灰铸铁管件重量轻，单位铸件重量与用砂重量之比超过了1：1，使制芯成本占到了铸造材料成本的三分之一，产品成本缺乏竞争优势。

为解决上述技术问题，本实施例研制了一种薄壳型砂芯树脂砂砂芯工艺，砂芯材料选用热固性酚醛树脂覆膜砂，制芯采用热芯盒砂芯工艺，砂芯设计整体薄壳型结构。选用此技术方案的理由如下：

1)热固性酚醛树脂覆膜砂热芯盒砂芯工艺可采用机械化生产，生产效率高，砂芯质量稳定，尺寸精度高，生产设备及工艺技术成熟，可有效抵地控制砂芯的厚度。

2)采用整体壳型结构，可使可使管状体砂芯具有稳定的力学强度结构，便于储存、搬运和在金属型中安装。同时，整体壳型结构可以避免组合结构砂芯浇铸时容易在组合缝隙部位形成毛刺的不足，增加铸件打磨成本

3)采用薄壳型结构可以大大地降低制芯成本。通过反复试验发现，由于薄壁灰铸铁管件金属型铸造工艺在铁水浇铸时，铁水的降温和凝固速度远远快于传统砂型铸造，浇铸后砂芯的烧损深度只有2～3mm，根据这项实验数据，本实施例设计采用5～6mm壁厚的薄壳型砂芯，加之采用具有一定强度的整体壳型结构，通过实际生产验证证明，其完全可满足铸造工艺及操作的要求，并使制芯成本下降了45～50％。

4)本实施例中制芯工艺亦可采用中厚壁酚醛树脂和聚异氰酸酯双组份气体固化冷芯盒树脂砂制芯，该工艺适用于结构较为复杂砂芯制作，尽管工序稍显复杂，壁厚也比较厚，但冷芯盒树脂砂相对于热固性覆膜砂材料价格要便宜40％，综合成本仍比热固性覆膜砂低。

因此，本实施例中的一种薄壳型砂芯树脂砂砂芯方法，解决了薄壁灰铸铁管件金属型铸造工艺中砂芯对铸件质量及生产成本的影响。

金属型模具实施例

参照图1和图2，其示出了本实施例的金属型模具结构、以及使用本实施例金属型模具的金属型铸造设备的结构。

本实施例中，该金属型模具包括：第一半模具21和第二半模具22。第一半模具21和第二半模具22对应设置有：用以浇铸时形成铸件外形的型腔10、浇口11、浇道12、固定支脚16、分型面18、以及用于限定铸件形状及壁厚的根据上述各实施例所述的砂芯3。

其中，型腔10为与铸件的外表面形状相吻合的凹形空腔。浇口11分别对应设置于第一半模具21和第二半模具22的上方，浇道12与浇口11连通，并从型腔10的上部延伸进入型腔10内部。分型面18保持垂直状态，第一半模具21和第二半模具22闭合时，分型面18相互贴合。

本实施例中，浇口11根据铸件4的铸造工艺要求设置在金属型的上方，当两个模具闭合式其形状为上部呈喇叭形、下部呈圆柱体的空腔，浇道12是根据铸件4的铸造工艺要求尺寸加工而成凹形扁槽，上部与浇口11圆柱体相连通，下部与金属型模具2的型腔10相连通，当浇铸时，铁水由浇口11浇入，经浇道12流入并充满型腔10与砂型3的砂芯主体19之间的空隙，形成铸件4实体。

需要说明的是，第一半模具21和第二半模具22还分别设置有：用于固定砂芯在型腔10中相对位置的定位芯槽13，定位芯槽13设置在型腔10的上方。其中，砂芯3上定位芯头30的外形与所述定位芯槽13的内壁形状相配合。

本实施例中，第一半模具21和第二半模具22分别通过各自的固定支脚16相对固定连接至金属型铸造设备上。

例如，金属型模具2的固定支脚16是焊接在金属型模具2两侧长方形钢板，通过螺栓紧固或一种压板压紧固定支脚16的方式将金属型模具2的两半模具分别安装固定在金属型铸造设备上。

在一优选实施例中，型腔10是与铸件4外表面形状相吻合的凹形空腔，用以浇铸时成形铸件外形。定位芯槽13是与砂芯3的定位芯头30外表面形状相吻合的凹形空腔，用以固定砂芯3在金属型模具2中的相对位置，以保证铸件4满足设计规定的壁厚要求。

优选的是，第一半模具21和第二半模具22还分别设置有：用于两个半模具闭合时保持二者的相对位置不移位的定位销孔14和定位销15。其中，第一半模具21上的定位销孔14与第二半模具22上的定位销15的位置及尺寸相对应吻合。第一半模具21上的定位销15与第二半模具22上的定位销孔14的位置及尺寸相对应吻合。

例如，金属型模具2中每一半模具分别设有一个定位销孔14和一个定位销15，其位置及尺寸根据不同铸件由设计确定。其中，一半模具定位销15与另一半模具定位孔14的位置及尺寸相对应吻合，以保证金属型模具2两半模具闭合时保持相对位置不移位，确保铸件外形尺寸符合设计要求。

在一优选实施例中，定位芯槽13还设置有：用于定位砂芯在第一半模具21和第二半模具22中位置的砂芯定位槽17。砂芯定位槽17为砂芯上设置的定位凸缘相配合。也就是说，砂芯定位槽17的内壁形状与所述砂芯3上设置的定位凸缘31的外形相配合。

本实施例中，砂芯定位槽17是与砂芯3的定位凸缘31外表面形状相吻合的凹形空腔，用以防止安装在金属型模具2中的砂芯3在浇铸时位移，以保证铸件的铸造尺寸精度。

上述实施例中，金属型模具2用于铸造薄壁灰铸铁管件，采用垂直分型结构，即金属型模具2的分型面18保持垂直状态，第一半模具21和第二半模具22闭合时，分型面18相互贴合。

例如，金属型模具2的两半模具闭合时，分型面18完全贴合形成金属型模具2的一个空腔。其中，分型面18为根据铸件设计的分型方向投影的外轮廓闭合线所形成的平面或曲面。因此，第一半模具21和第二半模具22的分型面18在两半模具闭合时将完全贴合，以保证铸件浇铸时铁水不泄漏和铸件4成型后顺利脱模。

需要说明的是，本实施例中，如图2所示，金属型铸造设备可包括：机架5、定模板6、动模板7、动模板导向轴8、气动合模装置9和金属型模具2。其中，金属型模具2为一对两半模具，分别对应设置于定模板6和动模板7上。定模板6安装于机架5上，动模板导向轴8安装在机架5和定模板6之间，并穿设于动模板7。合模装置一端固定于机架5上，另一端连接于动模板7上；在气动合模装置9的带动下，动模板7在动模板导向轴8上往复运动，完成开合模动作。

这里，以一金属型模具应用于上述金属型铸造设备为实例，对金属型模具2作进一步说明：

金属型模具2由一对两半模具——第一半模具21及第二半模具22组成，包括型腔10、浇口11、浇道12、定位芯槽13、定位销孔14、定位销15、固定支脚16、砂芯定位槽17和分型面18，金属型模具2由固定支脚16分别固定安装在金属型铸造设备1上的定模板6和动模板7上，动模板7在气动合模装置9的水平推动下使金属型模具2两半模具闭合在一起，金属型模具2上相对的定位销孔14和定位销15在两半模具闭合时契合，使其相对位置得以固定，两半模具的分型面18在两半模具闭合时保持完全贴合状态。

综上所述，上述各实施例中，金属型模具2由一对两半模具组成，采用垂直分型，浇口11设置在模具上方，浇道12从型腔10的上部延伸进入型腔10。两半模具闭合时，分型面18完全贴合，形成铸件成型的空腔。金属型模具的垂直分型和浇注系统设置方式有利于铁水在重力的作用下，在型腔和砂芯的狭窄缝隙中的快速充盈成形。与现有的上部雨淋式浇口相比，上述各实施例的金属型模具2能够缩短浇铸时间，避免充型时间过长出现的铸件浇不足现象，提高了成品率。

另外，上述各实施例的金属型模具2采用整体结构，金属型模具2对金属型砂芯的定位采用定位芯槽和砂芯定位槽双重定位方式，以保证定位精度和铸件尺寸精度。

需要说明的是，现有采用组装结构的模具，在这种模具高温受热时，易产生变形，造成模具组装时的位置发生改变，合模困难，影响模具合模时的定位精度。加之组装模具，部件受热状态不一致，会形成模具分型面拱起变形，造成合模缝隙增大，漏铁水，造成铸件废品率增加。与此相比较来讲，本实施例的金属型模具2采用整体模具结构，具有热传导不受阻、受热变形较为均匀一致的优势，防止上述问题的发生。

金属型铸造设备实施例

参照图1，其示出了本实施例的金属型铸造设备的结构。本实例的金属型铸造设备包括：机架5、定模板6、动模板7、动模板导向轴8、合模装置和金属型模具2。其中，金属型模具2为一对两半模具，分别对应设置于定模板6和动模板7上。定模板6安装于机架5上，动模板导向轴8安装在机架5和定模板6之间，并穿设于动模板7。合模装置一端安装于机架5上，另一端安装在动模板7上。在合模装置的带动下，动模板7在动模板导向轴8上往复运动，完成开合模动作。

需要说明的是，上实施例中所述的合模装置可为气动合模装置9、手动或电动螺杆合模装置。其中，手动螺杆合模装置可用于小批量生产，电动螺杆合模装置可用于没有气源条件的情况。这里，本实施例的合模装置可优选采用气动合模装置9。

本实施例设计的金属型铸造设备，采用气动驱动控制，对浇注管道集中供气，只需气源且无需电源，具有结构简单、设备占地面积小、设备动作速度快、生产效率高、装卸模具快捷等特点，特别是非常适合于机械化铸造生产线生产。另外，本实用新型设计的金属型铸造设备维修方便、操作简便，使其故障率大大下降，并降低生产操作成本低，十分便于组成机械化自动铸造生产线。

因此，本实施例设计研制的金属型铸造设备适用于机械化铸造生产线的气动，并能够有效解决目前所用的重力式铸造机结构复杂，造价昂贵，动作速度慢，生产效率低等不足等问题。

上述实施例中，机架5包括：水平型钢框架51、和用于固定气动合模装置9的竖直加固钢板52；其中，水平型钢框架51与竖直加固钢板52焊接或一体成型。上述实施例中，定模板6垂直连接于水平型钢框架51。

在一优选实施例中，竖直加固钢板52的外侧和水平型钢框架51之间设置有加强筋。

上述实施例中，定模板6和竖直加固钢板52的四个角、以及动模板7的两个对角分别开设有用于安装动模板导向轴8的轴孔。其中，动模板7开设的用于安装动模板导向轴8的轴孔位置与定模板6上的轴孔位置相对应。

需要说明的是，动模板导向轴8至少为两个以上，动模板导向轴8根据操作便利的要求选择任意两个以上对角分布的轴孔安装，并通过螺母紧固。

上述实施例中，动模板导向轴8的一端安装在竖直加固钢板52上两个对角分布的轴孔中，另一端安装在定模板6上的与竖直加固钢板52上所选用轴孔相对应的轴孔中。其中，动模板7通过轴孔安装在动模板导向轴8上。

上述实施例中，定模板6的一侧中心开设有用于固定连接气动合模装置9的安装螺孔。动模板7一侧中心开设有与气动合模装置9的气缸轴头相连接的安装孔，动模板7一侧中心安装孔与气动合模装置9气缸轴头用螺栓紧固连接。其中，定模板6和动模板7上分别开设有两个以上用于固定金属型模具2的贯穿孔洞。上述实施例中，金属型模具2为垂直分型结构，金属型模具2的浇口设置在其上方，其浇道从型腔上部进入腔内。

可见，金属型铸造设备1具有结构简单，动作速度快，生产效率高，装卸模具快捷，只需气源，无需通电，维修方便，操作简便，生产操作成本低等特点。可以很方便地组成机械化自动铸造生产线。

而传统的液压式重力浇铸机，附带液压工作站、液压管道、电磁控制阀及液压油缸，结构复杂，运行动作慢，对高温恶劣环境适应性差，占地面积大，造价昂贵，是金属型铸造设备1造价的10倍以上。

下面结合一实例，对上述实施例的金属型铸造设备做进一步说明：

本实例中，可参见图1所示，金属型铸造设备1包括机架5、定模板6、动模板7、两根动模板导向轴8和气动合模装置9，定模板垂直焊接于机架5上，两根动模板导向轴8安装在机架5和定模板6上，动模板7安装在两根动模板导向轴8上并与气动合模装置9相连接水平往复运动。

其中，金属型铸造设备用于制造薄壁灰铸铁管件，金属型铸造设备1的机架5由水平型钢框架51和用于固定气动合模装置9的竖直加固钢板52焊接组成；竖直加固钢板52四个角加工有用于安装动模板导向轴8的轴孔。

定模板6垂直焊接于机架5的型钢框架上，定模板6四个角加工有用于安装动模板导向轴8的轴孔，定模板6一侧中心加工有固定气动合模装置9的安装螺孔，定模板6上加工有多个贯穿孔洞用于固定金属型模具2；

两根动模板导向轴8一端安装在机架5竖直加固钢板52上两个对角分布的轴孔中，用螺母紧固，另一端安装在定模板6与竖直加固钢板52上所选用轴孔相对应的轴孔中，用螺母紧固。其中，两根动模板导向轴8可以根据金属型铸造设备1的操作便利要求选择任意两个对角分布的轴孔安装。

动模板7的两个对角加工有用于安装动模板导向轴8的轴孔，动模板7一侧中心加工有与气动合模装置9的气缸轴头相连接的安装孔，动模板7上加工有多个贯穿孔洞用于固定金属型模具2。其中，动模板7的轴孔位置与定模板6上安装动模板导向轴8的轴孔位置相对应，动模板7通过轴孔安装在动模板导向轴8上，动模板7一侧中心安装孔与气动合模装置9气缸轴头用螺栓紧固连接，通过气动合模装置9气缸带动该动模板7在动模板导向轴8上往复运动，完成开合模动作。

需要指出的是，本实施例中，金属型模具2由一对两半模具组成，包括型腔10、浇口11、浇道12、定位芯槽13、定位销孔14、定位销15、固定支脚16、砂芯定位槽17和分型面18，金属型模具2由固定支脚16分别固定安装在金属型铸造设备1上的定模板6和动模板7上，动模板7在气动合模装置9的水平推动下使金属型模具2的两个半模具闭合在一起，金属型模具2上相对的定位销孔14和定位销15在两半模具闭合时契合，使其相对位置得以固定，两半模具的分型面18在两半模具闭合时保持完全贴合状态。

其中，金属型模具2采用垂直分型结构，即金属型模具2的分型面保持垂直状态。金属型模具2由一对两半模具组成，两半模具闭合时，分型面完全贴合形成金属型模具2的一个空腔。其中，型腔10是与铸件外表面形状相吻合的凹形空腔，用以浇铸时成形铸件外形。金属型模具2的两半模具分别安装固定在所属金属型铸造设备1的定模板6和动模板7上。

在一实施例中，金属型模具2内设砂芯3，金属型模具2的定位芯槽是与砂芯3的定位芯头外表面形状相吻合的凹形空腔，用以固定砂芯3在金属型模具2中的相对位置，以保证铸件4满足设计规定的壁厚要求。

优选的是，金属型模具2模具结构采用垂直分型，浇口设置在模具上方，浇道从型腔上部进入型腔内部。这种分型和浇注系统设置方式有利于铁水在重力的作用下，在型腔和砂芯的狭窄缝隙中的快速充盈成形，缩短了浇铸时间，避免了因充型时间过长出现的铸件浇不足现象，提高了成品率。

金属型模具2为一种薄壁灰铸铁管件金属型模具，金属型模具2采用垂直分型结构，即金属型模具2的分型面18保持垂直状态。金属型模具2由一对两半模具组成，两半模具闭合时，分型面18完全贴合形成金属型模具2的一个空腔。

其中，型腔10是与铸件4外表面形状相吻合的凹形空腔，用以浇铸时成形铸件外形。浇口11根据铸件4的铸造工艺要求设置在金属型的上方，当两个模具闭合式其形状为上部呈喇叭形下部呈圆柱体的空腔，浇道12是根据铸件4的铸造工艺要求尺寸加工而成凹形扁槽，上部与浇口１１圆柱体相连通，下部与金属型模具2的型腔10相连通，当浇铸时，铁水由浇口１１浇入，经浇道12流入并充满型腔10与砂型3的砂芯主体19之间的空隙，形成铸件4实体。

在一可选实施例中，定位芯槽13是与砂芯3的定位芯头30外表面形状相吻合的凹形空腔，用以固定砂芯3在金属型模具2中的相对位置，以保证铸件4满足设计规定的壁厚要求。其中，砂芯定位槽17是与砂芯3的定位凸缘31外表面形状相吻合的凹形空腔，用以防止安装在金属型模具2中的砂芯3在浇铸时位移，以保证铸件的铸造尺寸精度。

在一优选实施例中，金属型模具2两半模具的每一半模具分别设有一个定位销孔14和一个定位销15，其位置及尺寸根据不同铸件由设计确定。其中，一半模具定位销15与另一半模具定位孔14的位置及尺寸相对应吻合，以保证金属型模具2两半模具闭合时保持相对位置不移位，确保铸件外形尺寸符合设计要求。

上述实施例中，金属型模具2的固定支脚16是焊接在金属型模具2两侧长方形钢板，通过螺栓紧固或一种压板压紧固定支脚16的方式将金属型模具2的两半模具分别安装固定在所属金属型铸造设备1的定模板6和动模板7上。

其中，金属型模具2的分型面18是根据铸件4设计的分型方向投影的外轮廓闭合线所形成的平面或曲面，金属型20两半模具的分型面18在两半模具闭合时将完全贴合，以保证铸件浇铸时铁水不泄漏和铸件4成型后顺利脱模。

综上所述，金属型模具2模具结构采用垂直分型，浇口11设置在模具上方，浇道12从型腔10上部进入型腔10。这种分型和浇注系统设置方式有利于铁水在重力的作用下，在型腔和砂芯的狭窄缝隙中的快速充盈成形，缩短了浇铸时间，避免了充型时间过长出现的铸件浇不足现象，提高了成品率。

与现有技术相比，本实用新型上述各实施例具有如下优势：

本实用新型上述各实施例设计的金属型铸造设备，采用气动驱动控制，对浇注管道集中供气，只需气源且无需电源，具有结构简单、设备占地面积小、设备动作速度快、生产效率高、装卸模具快捷等特点，特别是非常适合于机械化铸造生产线生产。另外，本实用新型设计的金属型铸造设备维修方便、操作简便，使其故障率大大下降，并降低生产操作成本低，十分便于组成机械化自动铸造生产线。

因此，本实用新型设计研制的适用于机械化铸造生产线的气动金属型铸造设备，能够有效解决目前所用的重力式铸造机结构复杂，造价昂贵，动作速度慢，生产效率低等不足等问题。

本实用新型所解决的技术问题对降低生产成本，提高产品质量，实现便捷高效机械化生产，减轻传统铸造工艺对高薪造型技工的依赖等具有相互关联的综合效果。本实用新型成果的实施，是金属型铸造工艺技术向经济性和实用性迈进了一大步，其产品综合成本不仅远低于传统的机械化铸造方式，而且低于成本低廉的手工铸造方式。产品品质也达到了上述两种生产方式所无法达到的半精铸等级水平。通过本实用新型的技术方案建立的薄壁灰铸铁管件金属型铸造生产线，使之成为目前国内品质最好，成本最低，生产效率最高和规模最大的铸铁排水管件生产基地。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种砂芯，设置在用于铸造铸件的金属型模具(2)上，其特征在于，该砂芯包括：砂芯主体(19)、定位芯头(30)、定位凸缘(31)、砂芯出砂口(32)和砂芯封闭端(33)；其中，

所述砂芯主体(19)的外形与铸件内部空间形状相一致，所述砂芯主体(19)的上端、下端和侧面分别对应开设有上开口、下开口及侧开口，所述上开口、下开口及侧开口分别设置有用于定位所述砂芯主体(19)与所述金属型模具(2)相对位置的定位芯头(30)；

所述下开口及侧开口处设置的定位芯头(30)配设有用于封闭开口的砂芯封闭端(33)，所述上开口处设置的定位芯头(30)上设置有所述砂芯出砂口(32)；

其中，所述定位芯头(30)的外形与所述金属型模具(2)上设置的定位芯槽(13)的内壁形状相配合。

2.根据权利要求1所述的砂芯，其特征在于，

所述砂芯出砂口(32)的外侧面上设置有用于定位所述砂芯主体(19)与所述金属型模具(2)相对位置的定位凸缘(31)；和／或，

所述砂芯主体(19)为空心薄壁的热固性覆膜树脂砂壳芯结构。

3.一种金属型模具，设置在金属型铸造设备上，其特征在于，该金属型模具包括：第一半模具(21)和第二半模具(22)，所述第一半模具(21)和所述第二半模具(22)对应设置有：用以浇铸时形成铸件外形的型腔(10)、浇口(11)、浇道(12)、固定支脚(16)、分型面(18)、以及用于限定铸件形状及壁厚的根据权利要求1或2所述的砂芯(3)；其中，

所述型腔(10)为与铸件的外表面形状相吻合的凹形空腔，所述浇口(11)分别对应设置于所述第一半模具(21)和第二半模具(22)的上方，所述浇道(12)与所述浇口(11)连通，并从所述型腔(10)的上部延伸进入所述型腔(10)内部；

所述第一半模具(21)和第二半模具(22)分别通过各自的固定支脚(16)相对固定连接至所述金属型铸造设备上；

所述分型面(18)保持垂直状态，所述第一半模具(21)和第二半模具(22)闭合时，所述分型面(18)相互贴合；

所述第一半模具(21)和所述第二半模具(22)还分别在所述型腔(10)的上方设置定位芯槽(13)；其中，所述砂芯(3)上定位芯头(30)的外形与所述定位芯槽(13)的内壁形状相配合。

4.根据权利要求3所述的金属型模具，其特征在于，

所述定位芯槽(13)设置有用于定位所述砂芯主体(19)与所述型腔(10)之间相对位置的砂芯定位槽(17)；

所述砂芯定位槽(17)的内壁形状与所述砂芯(3)上设置的定位凸缘(31)的外形相配合。

5.根据权利要求3或4所述的金属型模具，其特征在于，

所述第一半模具(21)和所述第二半模具(22)还分别设置有：用于两个半模具闭合时保持二者的相对位置不移位的定位销孔(14)和定位销(15)；

其中，所述第一半模具(21)上的定位销孔(14)与所述第二半模具(22)上的定位销(15)的位置及尺寸相配合；

所述第一半模具(21)上的定位销(15)与所述第二半模具(22)上的定位销孔(14)的位置及尺寸相配合。

6.根据权利要求5所述的金属型模具，其特征在于，

所述第一半模具(21)和所述第二半模具(22)闭合时，所述浇口(11)的形状为上部呈喇叭形下部呈圆柱体的空腔；和／或，

所述浇道(12)的上部与所述浇口(11)圆柱体相连通，下部与所述型腔(10)相连通；其中，所述浇道(12)为根据铸件的铸造工艺所要求的尺寸加工而成的凹形扁槽。

7.一种金属型铸造设备，其特征在于，包括：机架(5)、定模板(6)、动模板(7)、动模板导向轴(8)、合模装置、以及根据权利要求3至6任一项所述的金属型模具(2)；其中，

所述第一半模具(21)和所述第二半模具(22)分别对应设置于所述定模板(6)和所述动模板(7)上；

所述定模板(6)安装于所述机架(5)上，所述动模板导向轴(8)安装在所述机架(5)和所述定模板(6)之间，并穿设于所述动模板(7)；

所述合模装置一端安装于所述机架(5)上，另一端安装在所述动模板(7)上；在所述合模装置的带动下，所述动模板(7)在所述动模板导向轴(8)上往复运动，完成开合模动作。

8.根据权利要求7所述的金属型铸造设备，其特征在于，所述合模装置为气动合模装置(9)、手动或电动螺杆合模装置。

9.根据权利要求8所述的金属型铸造设备，其特征在于，

所述机架(5)包括：水平型钢框架(51)、和用于固定所述气动合模装置(9)的竖直加固钢板(52)；其中，所述水平型钢框架(51)与所述竖直加固钢板(52)焊接或一体成型；和／或，

所述动模板导向轴(8)至少为两个以上，所述动模板导向轴(8)根据操作便利的要求选择任意两个以上对角分布的轴孔安装，并通过螺母紧固。

10.根据权利要求9所述的金属型铸造设备，其特征在于，

所述定模板(6)垂直连接于所述水平型钢框架(51)；和／或，

所述定模板(6)和所述动模板(7)上分别开设有两个以上用于固定所述金属型模具(2)的贯穿孔洞。

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