專利名稱：帶散熱片的制造球磨機磨球的金屬型鑄造模具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一項金屬型鑄造模具，具體是帶散熱片的制造 球磨機磨球的金屬型鑄造模具。二、背景技術改革開放以前，磨球用的較少，生產分散，磨球質量參差不齊，對其生產技術少有研究。1988年，安徽寧國的企業看準了這個市場， 聯合一些專家、學者、大專院校、科研單位下大力氣進行研究，經過 數年的努力，摸索出一整套生產磨球和球模的生產方法和工藝。寧國 因此成了我國的磨球及球模生產基地和研發中心，參與制定了相關的 國家標準，寧國設計的金屬型鑄造磨球模具因此也成為國內磨球生產 的首選。寧國的磨球金屬型鑄造模具采用圓柱形設計，上下分型。澆道設 在中心，球模分布在周圍，球的數量因球徑不同而異。如直徑為110 咖的球，球模為4個，即一付球模一次鑄磨球4個，圖1為其示意圖。模具采用灰鑄鐵毛坯經機加工而成。為了確保磨球的表面硬度與球心的硬度差小于3度(洛氏硬度)， 要求金屬型鑄造模具與澆注到該模具的全部金屬液(包括球重和澆、 冒口、內澆道)的重量比為5—7 (寧國人將這個比值定義為"模比")，
因此，模具的重量很大。例如，當磨球的直徑為IIO咖時，取"模比" 為5時，上、下模的總重為128kg，可保證硬度差可小于3度；"模 比"為7時，重量為156 kg。模具采用定位銷定位，定位銷設在分型面上。模具的工作面，即球碗為"嵌入式"，可以更換一次，以提高使 用壽命。這種模具有如下不足之處(1) 只能采用易于加工的材料，使用壽命低。要提高模具的使 用壽命，必須采用耐磨、耐激冷激熱、耐高溫金屬液沖擊的材料，或 者采用鑄造方法直接成型，以保留鑄件表面的等軸細晶粒組織。但前 者加工難度大，加工成本將大幅度提高，甚至無法加工；后者則尺寸精度和表面光潔度達不到要求。(2) 模具外形設計為扁圓柱體，不能隨鑄件的外形而變化，造 成散熱不均。特別是下模直接放在地面上，無法通風，散熱條件極差， 沒有創造良好的散熱條件，利用散熱以形成需要的冷卻強度。(3) 由于散熱不均勻，同一球面上的硬度不均勻。經實測，表 面4個點(通過球心切開，在斷面圓周上選4個均勻分布的點)分別 是47.5° 、 48° 、 49° 、 50° ，硬度差達到2.5度。這樣，工作中 的磨損也不同，圓整度逐漸破壞，使磨球不能滾動，效率降低。(4) 模具重量太大，浪費了資源，惡化了操作人員的勞動條件。(5) 采用定位銷定位，使用中銷和銷孔都容易磨損，導致錯箱， 影響磨球的圓整度；合模時只能從一個方向操作，而且，定位銷設在 分型面上，不便于觀察，操作起來很不方便，也增加了操作人員的勞 動強度。(6)模具釆用機加工成型，不僅成本高，而且不可避免地出現 誤差，不同模具之間的上下模難以互換；而實際使用中下模的散熱通 風最差，熱疲勞損傷比上模重，壽命比上模低，但由于互換性差，只 能整體報廢，增大了生產成本。三、發明內容本實用新型的目的是提供一種帶散熱片的制造球磨機磨球的金 屬型鑄造模具，以解決上述問題。本實用新型提出的技術方案是:外型采用"帶散熱片的隨形"設 計，采用陶瓷型精密鑄造技術<或其他能滿足技術要求的精密鑄造技 術)直接鑄造成型的生產方案，以解決上述問題。結構示意圖見圖2。具體發明是(1) 模具的上、下端面(即上、下模的外形)，對應于球碗為四 個半球，半球面上分布著突出的"筋"，例如格筋、條筋、放射筋等， 它們高2—10咖、寬2—IO咖，以提高散熱表面。(2) 上、下模均有4條通過半球中心、呈輻射狀均布的"隨形 散熱片"，其厚度為5一25咖，高度為5—25咖，它們又是"加強筋", 這4條散熱片與半球的弧面保持等高。在每兩個半球之間另外有1條呈輻射狀的散熱片，共4條。 在上模中，不通過半球中心的4條散熱片在半球圓心構成的圓周 內與澆口持平，使模具翻轉時平穩；在圓周以外可以與圓周內等高，
也可以大倒圓(附圖中為等高)、大倒角或缺失。下模中，不通過半球中心的4條散熱片與上模相同，但高于保溫 底套約10—20咖，中間并不連通，以利于下模散熱。 調整散熱片的面積，就可以獲得需要的冷卻強度。(3) 模具的合模面為正八角形。對應于兩球之間的八角形側面， 開有凹槽，用于定位，避免錯箱。澆鑄操作時只要對準定位凹槽，可 從四個方向準確定位。模具邊還有斜度為5。 一10°的合模子扣，使 定位準確。(4) 本實用新型采用精密鑄造方法制造，優先采用陶瓷型精密 鑄造方法。在各種精鑄方法中，陶瓷型最適合生產模具，其尺寸精度(CT5)和表面粗糙度(一般可達到6.3Mm，最好的能達到1.6Mm)都 能滿足模具的荽求。而且，最容易上馬， 一般鑄造廠只要添置幾樣專 用設備即可生產。鑄成的金屬型鑄造模具的鑄件，只需切除澆、冒口、清砂、拋光， 即為成品。模具的工作面保留了鑄件的等軸細晶組織(這是鑄件中力 學性能最好的部分)，所以即便使用相同的材料，其耐熱、耐磨性能 也能大幅度提高。由于使用鑄造方法生產，可以選用耐磨、耐熱性能 好的材料，如蠕墨鑄鐵等，進一步大幅度提高模具的壽命。如果已有其他精密鑄造條件，并且能滿足技術要求，也可使用已 有的精密鑄造方法。實施本發明的優點在于就模具本身而言， (1)本實用新型由于增大了散熱面積，模具的"模比"可以降低，以改善工人的勞動條件，降低消耗。(2) 模具的母模用數控機床加工，精度和光潔度高。由于使用 鑄造方法制造，用一幅母模造型，使互換性好；同時，具有生產周期 短、能大幅度降低成本，降低消耗的優點。(3) 提高了模具的使用壽命。 采用本實用新型模具生產的磨球的產品質量和使用壽命均大幅度提高。由于采用了"隨形"設計，使鑄件散熱均勻，降低了磨球表 面冷卻強度的不均勻性，同一球面上的硬度差大幅度減少(經對試驗 樣品實測，表面4點的的硬度差為0.5° );由于大大提高了模具的 散熱面積，加強了心部的冷卻強度，使表面平均硬度與球心的硬度差 大幅度減少(實測為0.25。)。
圖1是寧國模具的結構示意圖，圖中1為定位銷。圖2為本實用新型的結構示意圖。圖3為A—A剖面，其中1為球碗；2為定位凹槽；3為錐形排氣 孔，設計為錐形，利于清理；4為澆口； 5為保溫底套孔，用于在澆 鑄時填充保溫材料，以使鐵水保溫；6為合模子扣，合模子扣的傾角 為5-10° ，角度大一點，合模更方便。7是"抬箱搭子"，用于使用 抬箱工具(鋼筋)移動模具；8是散熱片；9是隨形散熱片；10為抬 箱孔，是與地面平行的。18X50的深孔，工人操作時，模具要保持 300'C左右的溫度，以免激熱炸模，并保持鐵水的流動性，利于充型, 所以操作時，工人只能用兩根鋼筋插入抬箱孔移動模具。
圖4為B向俯視圖。圖5為C向仰視圖，圖中ll為散熱突筋。五、具體實施方案以陶瓷型精密鑄造為例進行說明。將設計好的平面圖轉換為三維圖，在數控機床上加工成需要的母 模。配制好的硅酸乙脂水解液，加固化劑和耐火粉料調制成流動性好 的陶瓷漿液，用陶瓷漿液對母模進行澆注造型。陶瓷漿液固化后立即 脫模，并噴灑酒精點燃，同時，用噴燈噴燒。然后進入焙燒爐焙燒。焙燒完畢，合箱澆鑄。打箱落砂后，切除澆、冒口，用高壓水槍 清砂，再用拋光機拋光，然后回火，即可使用。
權利要求1、一種帶散熱片的制造球磨機磨球的金屬型鑄造模具，其特征在于模具上、下端面對應于磨球的部分為帶有散熱片的半球形。
2、 根據權利要求1所述的帶散熱片的制造球磨機磨球的金 屬型鑄造模具，其特征在于模具上、下端面對應于磨球的部分的半球面上，分布著高出表面的突筋，用于加強散熱。
3、 根據權利要求1所述的帶散熱片的制造球磨機磨球的金 屬型鑄造模具，其特征在于:模具上、下模各設有4條通過球心、 與半球弧面保持等高的散熱片。
4、 根據權利要求1所述的帶散熱片的制造球磨機磨球的 金屬型鑄造模具，其特征在于:模具的上、下端面各設有4條散 熱片，它們位于兩球之間，它們在由4個半球構成的圓周內，與 合箱面平行。上模的散熱片與澆口持平；下模的散熱片高于模具 保溫底套表面，中心部分不相連。
5、 根據權利要求1所述的帶散熱片的制造球磨機磨球的 金屬型鑄造模具，其特征在于:模具的合箱面為正八角形，相對 球的側面為平面，兩半球之間的側面上有凹下的定位槽。
6、根據權利要求1所述的帶散熱片的制造球磨機磨球的 金屬型鑄造模具，其特征在于:上下模用子扣合模，合模傾角為5 —10° 。
專利摘要一種帶散熱片的制造球磨機磨球的金屬型鑄造模具，合箱面為有定位凹槽的正八角形，對應于磨球的模具表面為半球面，其上有凸起的筋，以加大散熱量；上、下模均有八條呈輻射狀的散熱片，其中通過球心的4條為隨形設計；不通過球心的4條散熱片，上模最高處與澆口平，下模的4條散熱片高于保溫底套，且不連通；模具采用精密鑄造方法鑄造成型，精整后即為成品，以保留鑄件表面的等軸細晶粒組織，還能采用硬度高的耐磨、耐熱材料生產，進一步提高使用壽命，特別是可以使磨球的表面硬度與球心的硬度差大為降低，同一球面的硬度差也大為降低，提高了磨球的質量和球磨效率。
文檔編號B22C9/00GK201042732SQ200720002499
公開日2008年4月2日 申請日期2007年1月24日 優先權日2007年1月24日
發明者立 張, 張祖臨, 蘇小洪 申請人:張祖臨;蘇小洪;張 立