CN210523727U - 一种闭式叶轮水玻璃砂制芯造型用模具及工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，包括：芯盒、叶片模型、下半模型、上半模型(含保温冒口套)、下砂箱、上砂箱和浇口杯，通过向砂箱内填入水玻璃砂进而对轮盘和轮盖造型；所述浇口杯设置在上砂箱内，用于形成浇注通道，通过向浇注通道内灌入浇注液，铸造成型闭式叶轮。本实用新型采用可拆分叶片模型，可使叶片和内腔一次成型，工艺简单、操作便利，提高了叶轮的制造精度和内腔清洁度，叶轮成品率高。

Description

一种闭式叶轮水玻璃砂制芯造型用模具及工装

技术领域

本实用新型属于流体机械铸造技术领域，具体涉及一种闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装。

背景技术

水泵是输送液体或使液体增压的机械。按照工作原理和结构可以分为三大类：叶片式泵、容积式泵和其它类型泵。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量；叶片式泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，可以分为离心泵、旋涡泵、混流泵和轴流泵等类型。叶轮(片)是叶片式泵中的一个核心组件，对水泵的使用效果有着很大的影响。叶轮按构造可分为开式、半开式和闭式三种。其中，闭式叶轮的叶片两侧均有盖板，由轮盘、叶片和轮盖组成，能够调整泵内液体的流动状况，提高泵的工作效率，适用于输送不含杂质的清净液体，一般的离心泵多采用此类。

由于闭式叶轮的结构较开式和半开式叶轮复杂，给制造带来了较大难度。目前，闭式叶轮的制作方法有整体制造(大多为铸造)和各组件分体制造(大多为铸造)后焊接或铆接而成两种。整体铸造方式，模样分离困难，模样叶片等局部形状在起模时容易损坏导致产品的成品率低等问题。焊接叶片的方式对于叶轮内腔复杂、叶片多的叶轮精度难以满足要求。

对于整体制作方式：例如，申请号为201710311915.8中国专利申请“一种精密铸造用泵体叶轮蜡模的制造工艺”公布了一种精密铸造用泵体叶轮蜡模的制造工艺，将叶轮分成轮盘、轮盖、和叶片三部分，分别进行蜡模的制造，后将轮盘、轮盖和叶片组装成叶轮蜡模整体，再用液态蜡流入叶片与轮盘、叶片与轮盖的接合处将三个部分粘合。申请号为201710250066.X的中国专利申请“泥泵叶轮的铸造加工工艺”公布了一种泥泵叶轮的树脂砂造型铸造加工工艺。这种整体制作方法保证了工件的质量，然而生产成本高，生产周期长，不适宜闭式叶轮复杂结构。

对于分体组装式：例如，申请号为201120238758.0的中国专利申请“一种叶轮叶片焊接工装”公布了一种叶轮叶片焊接工装，包括可旋转的圆盘架、分度盘、叶片定位靠板和靠板活动架，通过在圆盘架上设置叶轮后盘，通过靠板活动支架带动叶片定位靠板调整至相应的焊接位置，将叶片靠置于靠板上进行点焊。点焊方法虽然操作简单，提高工作效率，但工件表面极易产生咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等，甚至会有气孔和裂纹。申请号为201621013173.8的中国专利申请“潜水泵叶轮叶片铸造覆膜砂组合模型”公布了一种潜水泵叶轮叶片铸造覆膜砂组合模型，包括若干相同结构的子块通过定位结构定位凸台和止口，相邻子块的瓣尾相拼接，拼接面为空间曲面形成叶片的型腔。这种方法造砂型的步骤过于繁杂，精度有所提高，但给造型带来了不便。因此，不适合闭式叶轮造型。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，以解决目前闭式叶轮造型时，整体式制作方式模样分离困难，叶轮精度低；分体组装式制备方法步骤繁琐，容易产生缺陷，叶轮成品率低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，所述造型用模具及工装包括：

芯盒，所述芯盒包括可盖合的上芯盒和下芯盒，所述下芯盒设有圆柱形空腔体，所述上芯盒中心设有贯穿孔，通过所述贯穿孔向芯盒内部填入水玻璃砂，用于制备闭式叶轮的内腔砂芯；

叶片模型，所述叶片模型可拆卸连接在所述下芯盒上，所述叶片模型有多个，呈周向排布在所述下芯盒中的圆柱形空腔体中；

模型，所述模型包括下半模型和上半模型，所述下半模型用于制备闭式叶轮的轮盘造型，所述上半模型用于制备闭式叶轮的轮盖造型以及放置保温冒口套，所述下半模型和所述上半模型可拆卸连接；

砂箱，所述砂箱包括可盖合的下砂箱和上砂箱，所述下砂箱用于放置下半模型，所述上砂箱为框架结构，所述上半模型放置在上砂箱内，通过向所述砂箱内填入水玻璃砂进而对轮盘和轮盖造型；

浇口杯，所述浇口杯设置在上砂箱内，用于形成浇注通道，通过向浇注通道内灌入浇注液，铸造成型闭式叶轮。

在如上所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，优选，所述下芯盒的圆柱形空腔体的底面上设有第一定位孔，所述叶片模型底部设有与所述定位孔相对应的第一定位销，所述第一定位销与第一定位孔采用间隙配合。

在如上所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，优选，所述叶片模型底部设有两个第一定位销，所述下芯盒上的第一定位孔与所述第一定位销相适配。

在如上所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，优选，所述下半模型上设有第二定位孔，所述上半模型上设有第二定位销，所述第二定位孔和所述第二定位销采用间隙配合。

在如上所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，优选，所述叶片模型设置有六个，呈扇叶型排布可拆卸连接在下芯盒上。

在如上所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，优选，所述下半模型的高度小于下砂箱的深度。

在如上所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，优选，所述浇口杯的高度与所述上砂箱的高度相同；所述上半模型的高度小于所述上砂箱的高度。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：

本实用新型采用的闭式叶轮水玻璃砂制芯造型用模具及工装，包括上芯盒、下芯盒、可拆分叶片模型、模型、砂箱、浇口杯和保温冒口套，采用本实用新型中模具及工装并利用水玻璃砂进行造型，能够使叶片和内腔一次成型、减少后续焊接工艺步骤，提高了叶轮的制造精度和内腔清洁度，叶轮制造的成品率高。

本实用新型中在制芯过程中的模具采用可拆分叶片模型，生产工艺简单、起模方便，操作便利。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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。其中：

图1为本实用新型实施例水泵闭式叶轮的结构示意图；

图2为本实用新型实施例水泵闭式叶轮的另一角度结构示意图；

图3为本实用新型实施例下芯盒的俯视图；

图4为本实用新型实施例叶片模型和下芯盒的连接示意图；

图5为本实用新型实施例上芯盒和下芯盒盖合后的剖视图；

图6为本实用新型实施例取出叶片模型后砂芯造型结构示意图；

图7为本实用新型实施例未填砂的下半模具与下砂箱的位置结构示意图；

图8为本实用新型实施例造下砂型填砂后的示意图；

图9为本实用新型实施例造上砂型的上半模型和下半模型的连接示意图；

图10为本实用新型实施例造上砂型的浇口杯的位置结构示意图；

图11为本实用新型实施例造上砂型的填砂后的示意图；

图12为本实用新型实施例下砂型中横浇道的结构示意图；

图13为本实用新型实施例上砂型中内浇道的结构示意图；

图14为本实用新型实施例在下砂型中放置砂芯后的示意图；

图15为本实用新型实施例的上砂型和下砂型合箱后的剖视图。

图中：1、叶轮；101、轮盘；102、轮盖；103、叶片；2、下芯盒；3、上芯盒；4、第一定位销；5、第一定位孔；6、下半模型；7、上半模型；8、下砂箱；9、上砂箱；10、浇口杯；1001、浇口腔体；11、横浇道；12、陶瓷过滤网；13、内浇道；14、保温冒口套；15、砂芯；16水玻璃砂；17、排气孔；18、第二定位销；19、第二定位孔；20、叶片模型。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。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。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

根据本实用新型的实施例，提供了一种闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，如图1和图2所示，为采用本实用新型的水玻璃砂制芯造型用模具、工装及铸造成型的水泵闭式叶轮，闭式叶轮1包括叶片103、轮盘101和轮盖102。

如图3至图15所示，本实用新型的制芯造型用模具及工装包括：

芯盒，芯盒包括可盖合的上芯盒3和下芯盒2，下芯盒2设有圆柱形空腔体，上芯盒3中心设有贯穿孔，通过贯穿孔向芯盒内部填入水玻璃砂16，用于制备闭式叶轮1的内腔砂芯。

叶片模型20，叶片模型20可拆卸连接在下芯盒2上，叶片模型20有多个，呈周向排布在下芯盒2中的圆柱形空腔体中；下芯盒2的圆柱形空腔体的底面上设有第一定位孔5，叶片模型20底部设有第一定位销4，第一定位销4与第一定位孔5采用间隙配合，为了便于组合和拆卸，本实用新型中第一定位销4和第一定位孔5采用间隙配合，间隙为0.05～0.1mm。本实用新型的具体实施例中，叶片模型20有六个，每个叶片模型20上的定位销设置有两个，每个叶片模型20上的两个第一定位销4对应下芯盒2中的两个第一定位孔5，第一定位孔5与第一定位销4相适配，叶片模型20呈扇叶型排布固定在下芯盒2上，销与孔的配合用于对叶片模型20进行定位。叶片模型20的高度与下芯盒2的圆柱形空腔体的深度相同，可以使制备的砂芯15中叶片模型20形成的空腔贯穿砂芯15的上下表面，确保后期浇注时浇注液顺利进入叶片模型20形成的空腔体内，并使砂芯15上方的浇注液通过砂芯15中叶片模型20的空腔进入砂芯15与下砂型之间形成的空腔内。每片叶片模型20均可拆分，叶片103下端与下芯盒2结合处两侧设置为圆弧结构，即叶片模型20下端两侧与下芯盒2结合处设有圆弧型倒角，保证浇注后形成的叶片103与轮盖102结合处的光滑连接，减少叶轮1的内应力。

模型，模型包括下半模型6和上半模型7，下半模型6用于制备闭式叶轮1的轮盘101造型，上半模型7用于制备闭式叶轮1的轮盖102造型以及放置保温冒口套14，下半模型6和上半模型7可拆卸连接；本实用新型的具体实施例中，下半模型6上设有第二定位孔19，上半模型7上设有第二定位销18，第二定位孔19和第二定位销18采用间隙配合，间隙为0.1～0.2mm，用于上半模型7和下半模型6的定位，便于水玻璃砂16造型。

本实用新型的具体实施例中，上半模型7和下半模型6均为木质模型。

上半模型7包括上部的圆柱体和下部的圆盘体，水玻璃砂16造型结束后，上半模型7取出后，形成的上砂型中圆柱体的内部空间用于放置保温冒口套14。

砂箱，砂箱包括可盖合的下砂箱8和上砂箱9，下砂箱8用于放置下半模型6，上砂箱9为框架结构，上半模型7放置在盖合后的上砂箱9内，通过向砂箱内填入水玻璃砂16分别对轮盘101和轮盖102造型；本实用新型的具体实施例中，下半模型6的高度小于下砂箱8的深度；上半模型7的高度小于上砂箱9的高度；上砂箱9的高度与浇口杯10的高度相同；铸造过程中，除浇口杯10顶部以外，砂箱中其余部位均要保持一定的吃砂量，通常最小为50mm，即上半模型7和下半模型6与相应砂型边界的距离不小于50mm，避免由于吃砂量过小而引起浇注液渗漏出砂型，以图10和11中的方位为例，上半模型7和下半模型6组合(即上半模型7和下半模型6通过第二定位孔19和第二定位销18配合连接)后，所形成的回转体的边缘与上砂箱9或下砂箱8的左边缘、前边缘、后边缘的最小距离均不小于50mm；浇口杯10的右边缘与上砂箱9或下砂箱8的右边缘的距离不小于50mm；下半模型6的底面距离下砂箱8的底部的距离不小于50mm。

浇口杯10，浇口杯10设置在上砂箱9内，用于形成浇注通道，通过向浇注通道内灌入浇注液，一次成型闭式叶轮1。浇口杯10设置在上半模型7的圆盘体边缘适当位置。

本实用新型还提供了一种闭式叶轮1的水玻璃砂16制芯造型方法，包括以下步骤：

步骤S1，制芯前叶片模型20装配

如图3至图5所示，在制芯前先进行叶片模型20的装配，首先在下芯盒2和上芯盒3内部喷涂脱模剂，然后将六个叶片模型20装配在下芯盒2上，并利用叶片模型20上的第一定位销4和下芯盒2上的第一定位孔5进行定位，装配结束后将上芯盒3盖合在下芯盒2上，准备制芯。

步骤S2，制备砂芯15

将混制好的水玻璃砂16从上芯盒3的贯穿孔填入芯盒中，压实后用刮板将水玻璃砂16刮平，然后在砂芯15中插入空心金属管吹CO₂半分钟，待砂芯15固化后开模，取走上芯盒3，接着从下芯盒2中取出砂芯15造型，砂芯15翻转180°，最后从砂芯15造型中拔出六个叶片模型20，形成带有叶片103腔体的砂芯15，得到如图6所示的砂芯15，将制备好的砂芯15放在托芯板上待用。

步骤S3，造下砂型

如图7和图8所示，首先在下砂箱8中铺适量的水玻璃砂16，然后将下半模型6放置在下砂箱8中，继续填入混制好的水玻璃砂16并压实，调整下半模型6的方位，使下半模型6的上表面与下砂箱8的上边沿平齐；用刮板将水玻璃砂16刮平后，水玻璃砂16的砂面和下半模型6的上表面平齐，在砂型中插入空心金属管吹CO₂半分钟，使砂型固化，得到下砂型。

步骤S4，造上砂型

如图9至图11所示，将上半模型7安装到下半模型6上，利用上半模型7底部的第二定位销18和下半模型6顶部的第二定位孔19定位固定，然后将上砂箱9盖合到下砂箱8上；将浇口杯10放置到上砂箱9内部，浇口杯10距离上半模型7的圆盘体边缘适当距离，最后将混制好的水玻璃砂16填入上砂箱9中并压实，用刮板刮平后，在砂型中插入空心金属管吹CO₂半分钟，使砂型固化；随后将浇口杯10拔出，形成浇口腔体1001，然后开箱，翻转上砂箱9取出上半模型7，再取出下砂箱8的砂型中的下半模型6；自上砂箱9中上砂型的顶面向下设有排气孔17，排气孔17与保温冒口套14连通，排气孔17成为保温冒口套14的排气通道，得到上砂型。步骤S5，修浇道

如图12和图13所示，在下砂箱8中的下砂型的上表面修横浇道11，横浇道11呈圆弧状凹槽，横浇道11中设有陶瓷过滤网12，用于过滤浇注液，在上砂箱9中的上砂型的下表面修内浇道13，内浇道13从上半模型7形成的内腔体向外延伸而成，在盖合后的砂箱中，浇口腔体1001依次通过横浇道11、内浇道13与上砂型、下砂型的空腔连通，形成浇注通道；将保温冒口套14顶部涂覆上粘结胶，然后放入上半模型7形成的空腔中。

本实用新型的具体实施例中，浇口杯10与上半模型7之间的位置应满足，浇口杯10底部的横浇道11的外侧圆弧与砂芯15外圆的距离为25mm，距离过大容易造成内浇口过早凝固，尺寸过小此处砂型容易过烧、强度低；当然在其他实施例中，根据铸件大小可进行距离的调整，本实用新型对此不作限定。

步骤S6，放置砂芯15后合箱

如图14和图15所示，将步骤S2中制备的砂芯15放入下砂箱8中，然后将上砂箱9盖合到下砂箱8上，准备浇注，上半模型7的圆盘体用于形成叶轮1的轮盖102，砂芯15与下砂型之间的空隙腔体用于形成叶轮1的轮盘101，砂芯15的叶片103腔体用于形成叶片103。在进行浇注时，浇注液从浇口杯10拔出后形成的浇口腔体1001进入，经过陶瓷过滤网12过滤后的浇注液流入横浇道11然后从内浇道13流向空腔造型。

浇注成型后进行拆模，得到水泵闭式叶轮1。

本实用新型的闭式叶轮1的水玻璃砂16制芯造型模具及工装主要包括上芯盒3、下芯盒2、可拆分叶片模型20、模型、砂箱、浇口杯10和保温冒口套14，在使用模具工装进行水泵叶轮1造型时利用水玻璃砂16进行造型，首先是砂芯15的制备，将叶片模型20装配到下芯盒2上，然后注入水玻璃砂16，砂芯15造型固化后再将叶片模型20取出，砂芯15制备完成；其次利用下半模型6和下砂箱8制备轮盘101的下砂型；再次利用上半模型7和上砂箱9制备轮盖102和浇注口的上砂型；然后从固化后的砂型中取出上半模型7、下半模型6和浇口杯10，在上砂型和下砂型的内表面修横浇道11和内浇道13，用于浇注时液体流入造型内部；最后将保温冒口套14放入上砂型中的空腔内，上砂型和下砂型合箱后即可开始浇注过程。

综上所述，本实用新型中采用闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型模具及工装而进行的制造方法，可以使叶片和内腔一次铸造成型、减少后续焊接工艺步骤，提高了叶轮的制造精度和内腔清洁度，叶轮制造的成品率高。同时本实用新型中在制芯过程中的模具采用可拆分叶片模型，生产工艺简单、起模方便，操作便利。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，其特征在于，所述造型用模具及工装包括：

芯盒，所述芯盒包括可盖合的上芯盒和下芯盒，所述下芯盒设有圆柱形空腔体，所述上芯盒中心设有贯穿孔，通过所述贯穿孔向芯盒内部填入水玻璃砂，用于制备闭式叶轮的内腔砂芯；

叶片模型，所述叶片模型可拆卸连接在所述下芯盒上，所述叶片模型有多个，呈周向排布在所述下芯盒中的圆柱形空腔体中；

模型，所述模型包括下半模型和上半模型，所述下半模型用于制备闭式叶轮的轮盘造型，所述上半模型用于制备闭式叶轮的轮盖造型以及放置保温冒口套，所述下半模型和所述上半模型可拆卸连接；

砂箱，所述砂箱包括可盖合的下砂箱和上砂箱，所述下半模型放置在下砂箱内，所述上半模型放置在上砂箱内，通过向所述砂箱内填入水玻璃砂进而对轮盘和轮盖造型；

浇口杯，所述浇口杯设置在上砂箱内，用于形成浇注通道，通过向浇注通道内注入浇注液，铸造成型闭式叶轮。

2.如权利要求1所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，其特征在于，所述下芯盒的圆柱形空腔体的底面上设有第一定位孔，所述叶片模型底部设有与所述定位孔相对应的第一定位销，所述第一定位销与第一定位孔采用间隙配合。

3.如权利要求2所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，其特征在于，所述叶片模型底部设有两个第一定位销，所述下芯盒上的第一定位孔与所述第一定位销相适配。

4.如权利要求1所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，其特征在于，所述下半模型上设有第二定位孔，所述上半模型上设有第二定位销，所述第二定位孔和所述第二定位销采用间隙配合。

5.如权利要求1所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，其特征在于，所述叶片模型设置有六个，呈扇叶型排布可拆卸连接在下芯盒上。

6.如权利要求1所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，其特征在于，所述下半模型的高度小于下砂箱的深度。

7.如权利要求1所述的闭式叶轮的水玻璃砂制芯造型用模具及工装，其特征在于，所述浇口杯的高度与所述上砂箱的高度相同；所述上半模型的高度小于所述上砂箱的高度。

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