專利名稱：一種制芯模具、制芯設備及制芯方法
技術領域：
本發明屬于鑄造領域，特別涉及一種制芯模具、制芯設備及制芯方法。
背景技術：
在鑄鐵管件鑄造工藝中，粘土砂芯的造型工藝一直是影響整個粘土砂鑄造工藝過程生產效率、產品質量及生產成本的重要環節。目前鑄造制芯方法主要有手工制芯和機器制芯兩大類。手工制芯式一種目前使用比較普遍的方法。使用與小批量多品種生產，只需制芯模具便可生產，無需設備。但這種芯工藝的缺點是1)勞動強度大，工作效率低。一個制芯工每天最多制芯數量為100模次。2、受到操作人員體力的限制，砂型表面硬度只能達到75 左右，緊實度低，影響了鑄件的外觀質量。幻兩半對稱砂芯重合面結合部緊密，鑄件澆鑄鐵水時容易在鑄件內壁形成毛刺，加大了后工序修整打磨的工作量。4)人工成本高。機器制芯方法中，制芯又分為震實式及翻臺震實式、微震壓實式、螺旋擠壓式和射芯式。其中，震實式及翻臺震實式制芯設備應用較為普遍，但其震動噪聲大，生產效率低，對廠房基礎要求高，設備造價高，僅適用于大砂芯批量加工。微震壓實式制芯設備生產效率較高，可適用于粘土砂芯、樹脂砂芯和油砂芯的制芯，但是缺點是設備結構較為復雜，造價高。 刮板制芯僅適用于圓形且斷面不變的砂芯，適用范圍很小。在傳統的鑄造制芯方法中，制芯模具為核心設備。傳統的制芯模具主要為整體式芯盒、分式芯盒、脫落式芯盒、刮板制芯。整體式芯盒主要用于形狀比較簡單且有一個較大平面的砂芯制作。雖可用于機器制芯，但適用范圍有一定的局限性。分式芯盒采用兩半芯盒模具手工填砂緊實，然后將兩半芯盒重合制成一個完整的砂芯。這種芯盒無法用于機器制芯。脫落式芯盒主要用于形狀復雜啟模斜度小的中大型砂芯。由于結構復雜，且需要翻箱脫型，不適用于機器制芯。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題手工制芯耗時太長，效率低下，耗費勞動力，現有的機械制芯結構復雜，操作不便， 能耗高，制芯質量差，適用的制芯形狀較少，且成本較高。
發明內容
為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種制芯模具、制芯設備及制芯方法。其中，一種制芯模具，所述模具包括下模型、定量上模、緊實壓頭、壓頭連接板、砂芯頂出機構及導向軸；其中，所述壓頭連接板位于所述制芯模具的頂部，并與所述緊實壓頭和所述導向軸相連，所述導向軸的一端連接并固定于所述壓頭連接板，并貫穿于所述壓頭連接板、所述定量上摸及所述下模型，所述導向軸的另一端連接所述下模型底端；所述定量上模可通過所述導向軸上下滑動；所述砂芯頂出機構的一端貫穿于所述下模型。
進一步地，所述砂芯頂出機構，具體包括頂桿和頂出機構復位桿；所述頂桿的一端貫穿于所述下模型，用于頂出形成的砂芯；所述頂出機構復位桿的一端貫穿于所述下模型，用于將所述頂出機構復位機構復位。進一步地，所述導向軸為兩根，所述兩根導向軸的分別連接并固定于所述壓頭連接板的兩個對角端。進一步地，所述壓頭連接板的下方連接有定位凸臺，用于衡量所述緊實壓頭上行的位置。進一步地，所述制芯模具還包括模具型腔；所述模具型腔由所述緊實壓頭的部分曲面、所述定量上模的部分曲面和所述下模型的曲面組成。基于上述制芯模具的一種制芯設備，所述制芯設備包括機架、緊實汽缸、制芯模具、下模板、料斗及啟模氣缸；其中，所述制芯模具安裝在所述下模板上，所述啟模氣缸與所述制芯模具的定量上模、砂芯頂出機構連接，所述緊實氣缸與所述制芯模具的壓頭連接板連接。基于上述制芯設備的一種制芯方法，所述方法包括當制芯模具處于復位狀態時，所述制芯模具獲取通過料斗填進的芯砂；當所述芯砂填至定量上模上平面時停止填放所述芯砂，啟動緊實氣缸，所述緊實氣缸帶動緊實壓頭上行至定位凸臺，所述緊實壓頭與所述定量上模上平面接觸，使所述芯砂壓緊成形；啟動所述緊實氣缸向上運動提起所述緊實壓頭；啟動所述啟模氣缸，所述啟模氣缸帶動所述定量上模向上運動打開模具型腔，同時帶動所述砂芯頂出機構頂出所述砂芯；取出所述砂芯。進一步地，所述芯砂壓緊成形，具體包括所述芯砂在所述模具型腔內壓緊成形。進一步地，所述定量上模為根據符合緊實度要求的砂芯體積與松散填充芯砂體積的比例設定，所述比例具體為1 1.96。本發明實施例提供的技術方案的有益效果是結構簡單，操作簡便，裝卸快捷，造價低廉，機械動作簡單、快捷并具有連續性，填砂方便，易于計量，確能夠減輕工人勞動強度，提高制芯生產效率，提高砂芯質量和鑄件質量，降低生產成本。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所列附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明實施例1提供的一種制芯模具的結構示意圖；圖2是本發明實施例2提供的一種制芯設備的結構示意圖；圖3是本發明實施例3提供的一種制芯方法中當制芯模具處于復位狀態時制芯模具的示意圖；圖4是本發明實施例3提供的一種制芯方法中當開始通過料斗填砂時制芯模具的示意圖；圖5是本發明實施例3提供的一種制芯方法中當芯砂壓緊成形時制芯模具的示意圖；圖6是本發明實施例3提供的一種制芯方法中當帶動砂芯頂出機構頂出砂芯時制芯模具的示意圖；圖7是本發明實施例3提供的一種制芯方法中當取出砂芯時制芯模具的示意圖；上述附圖1-7中，各標號所代表的組件列表如下1下模型；2定量上模；3緊實壓頭；4壓頭連接板；5砂芯頂出機構；6導向軸；7頂桿；8頂出機構復位桿；9機架；10緊實汽缸；11制芯模具；12下模板；13料斗；14啟模氣缸；15定位凸臺；16定量填砂至該平面；17填砂；18定量高度；19成形砂芯。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。實施例如圖1所示，一種制芯模具包括下模型1、定量上模2、緊實壓頭3、壓頭連接板4、 砂芯頂出機構5及導向軸6;其中，壓頭連接板4位于制芯模具的頂部，并與緊實壓頭3和導向軸6相連，導向軸6的一端連接并固定于壓頭連接板4，并貫穿于壓頭連接板4、定量上摸及下模型1，導向軸6的另一端連接下模型1底端；定量上模2可通過導向軸6上下滑動；砂芯頂出機構5的一端貫穿于下模型1。制芯模具中，還包括一個用于形成砂芯模型模具型腔，該模具型腔由緊實壓頭3 部分曲面、定量上模2部分曲面和下模型1曲面組成；當緊實壓頭3上行至定位凸臺15與定量上模2上平面接觸時便形成一個完整封閉的砂芯型腔曲面。制芯模具中，砂芯頂出機構5包括頂出機構復位桿8和頂桿7 ；其中，頂出機構復位桿8為一根，頂桿7為兩根。頂桿7的一端貫穿于下模型1，用于頂出形成的砂芯；頂出機構復位桿8的一端貫穿于下模型1，用于將頂出機構復位機構復位。壓頭連接板4位于制芯模具的頂部，并同時與緊實壓頭3和導向軸6相連，導向軸 6為兩根，分別連接并固定于壓頭連接板4的兩個對角端，貫穿于壓頭連接板4和定量上摸及下模型1 ；定量上模2可通過兩根導向軸6上下滑動；砂芯頂出機構5中的頂桿7為兩根， 一端同時貫穿于下模型1底部，用于頂出形成的砂芯；砂芯頂出機構5中的頂出機構復位桿 8 一端貫穿于下模型1，可通過頂出機構復位桿8將砂芯頂出機構5復位；壓頭連接板4下方還連接有兩個定位凸臺15，用于衡量緊實壓頭3上行的位置。本發明實施例所提供的制芯模塊具有如下優點結構簡單，操作簡便，裝卸快捷， 造價低廉，機械動作簡單、快捷并具有連續性，填砂方便，易于計量，確能夠減輕工人勞動強度，提高制芯生產效率，提高砂芯質量和鑄件質量，降低生產成本。實施例2
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如圖2所示，本發明實施例基于實施例1提供了一種制芯設備。制芯設備包括機架9、緊實汽缸、制芯模具11、下模板12、料斗13及啟模氣缸14 ；其中，制芯模具11安裝在下模板12上，啟模氣缸14與制芯模具11的定量上模2、 砂芯頂出機構5連接，緊實氣缸10與制芯模具11的壓頭連接板4連接。需要說明的是，制芯模具11即為實施例1中所提供的制芯模具。實施例3基于上述實施例，本實施例提供了一種制芯方法，該方法具體包括當制芯模具11處于復位狀態(如圖3所示)時開始通過料斗13填砂(如圖4所示)；當芯砂填至定量上模2上平面時用刮板刮平，啟動緊實氣缸10帶動緊實壓頭3向下運動至定位凸臺15與定量上模2上平面接觸，使芯砂壓緊成形(如圖5所示)；啟動緊實氣缸10向上運動提起緊實壓頭3 ；啟動啟模氣缸14帶動定量上模2向上運動打開模具，同時帶動砂芯頂出機構5頂出砂芯(如圖6所示)；手工取出砂芯(如圖7所示)。其工作原理具體包括制芯模具11是采用水平分型和垂直緊實的模具結構，這種結構便于砂芯的均勻緊實；模具型腔是由緊實壓頭3部分曲面、定量上模2部分曲面和下模型1曲面組成，當緊實壓頭3下行至定位凸臺15與定量上模2上平面接觸時便形成一個完整封閉的砂芯型腔曲面；依據符合緊實度要求的砂芯體積與松散填充芯砂體積之比設計定量上模2，以調整定量上模2定量高度(見圖4)確定下模型1和定量上模2閉合時形成的型腔體積；當緊實壓頭3下行至定位凸臺15與定量上模2上平面接觸時便可壓制成符合緊實度要求的砂芯。在一種制芯模具11的工作原理中，符合要求的砂芯體積與松散填充芯砂體積比的確定，具體包括砂芯體積與松散填充芯砂體積比是決定定量上模2定量高度(見圖4) 的關鍵數據。經過反復試驗，按照現有手工制芯芯砂(含水量4-6% )，當砂芯表面硬度達到 85-90，砂芯平均密度在1. 5克/dm3以上時，砂芯體積與松散填充芯砂體積比是1 1. 96。在一種制芯模具11的工作原理中，定包括量上模定量高度的確定，具體包括依據成形砂芯體積乘1. 96計算出松散填充芯砂體積，再根據緊實壓頭3水平投影界面積計算出所需填充體積的定量上模2定量高度尺寸。在一種制芯模具11的工作原理中，壓制成符合緊實度要求的砂芯，具體包括一般手工造型緊實壓實比壓為0. 13-0. 4Mpa,砂芯表面平均硬度只有70-80，鑄件易產生縮孔、縮松、脹砂和粘砂缺陷；本發明實施例中砂芯表面平均硬度要達到85-90，砂芯平均密度在1. 5克/dm3以上；要達到此要求，緊實壓實比壓必須達到0. 4-0. 7Mpa ；根據緊實壓頭 3水平投影截面積和設計要求的緊實壓實比壓計算出所需的緊實壓力；根據所需緊實壓力和氣源壓力計算出所需緊實氣缸10缸徑尺寸。以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種制芯模具，其特征在于，所述模具包括下模型、定量上模、緊實壓頭、壓頭連接板、砂芯頂出機構及導向軸；其中，所述壓頭連接板位于所述制芯模具的頂部，并與所述緊實壓頭和所述導向軸相連，所述導向軸的一端連接并固定于所述壓頭連接板，并貫穿于所述壓頭連接板、所述定量上摸及所述下模型，所述導向軸的另一端連接所述下模型底端；所述定量上模可通過所述導向軸上下滑動；所述砂芯頂出機構的一端貫穿于所述下模型。
2.根據權利要求1所述的制芯模具，其特征在于，所述砂芯頂出機構，具體包括頂桿和頂出機構復位桿；所述頂桿的一端貫穿于所述下模型，用于頂出形成的砂芯；所述頂出機構復位桿的一端貫穿于所述下模型，用于將所述頂出機構復位機構復位。
3.根據權利要求1所述的制芯模具，其特征在于，所述導向軸為兩根，所述兩根導向軸的分別連接并固定于所述壓頭連接板的兩個對角端。
4.根據權利要求1所述的制芯模具，其特征在于，所述壓頭連接板的下方連接有定位凸臺，用于衡量所述緊實壓頭上行的位置。
5.根據權利要求1所述的制芯模具，其特征在于，所述制芯模具還包括模具型腔； 所述模具型腔由所述緊實壓頭的部分曲面、所述定量上模的部分曲面和所述下模型的曲面組成。
6.基于權利要求1-5所述的制芯模具，一種制芯設備，其特征在于，所述制芯設備包括機架、緊實汽缸、制芯模具、下模板、料斗及啟模氣缸；其中，所述制芯模具安裝在所述下模板上，所述啟模氣缸與所述制芯模具的定量上模、 砂芯頂出機構連接，所述緊實氣缸與所述制芯模具的壓頭連接板連接。
7.基于權利要求6的一種制芯方法，其特征在于，所述方法包括當制芯模具處于復位狀態時，所述制芯模具獲取通過料斗填進的芯砂； 當所述芯砂填至定量上模上平面時停止填放所述芯砂，啟動緊實氣缸，所述緊實氣缸帶動緊實壓頭上行至定位凸臺，所述緊實壓頭與所述定量上模上平面接觸，使所述芯砂壓緊成形；啟動所述緊實氣缸向上運動提起所述緊實壓頭；啟動所述啟模氣缸，所述啟模氣缸帶動所述定量上模向上運動打開模具型腔，同時帶動所述砂芯頂出機構頂出所述砂芯； 取出所述砂芯。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述芯砂壓緊成形，具體包括 所述芯砂在所述模具型腔內壓緊成形。
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述定量上模為根據符合緊實度要求的砂芯體積與松散填充芯砂體積的比例設定，所述比例具體為1 1.96。
全文摘要
本發明公開了一種制芯模具、制芯設備及制芯方法，屬于鑄造領域。所述模具包括下模型、定量上模、緊實壓頭、壓頭連接板、砂芯頂出機構及導向軸；所述壓頭連接板位于所述制芯模具的頂部，并與所述緊實壓頭和所述導向軸相連，所述導向軸的一端連接并固定于所述壓頭連接板，并貫穿于所述壓頭連接板、所述定量上摸及所述下模型，所述導向軸的另一端連接所述下模型底端；所述定量上模可通過所述導向軸上下滑動；所述砂芯頂出機構的一端貫穿于所述下模型。本發明結構簡單，操作簡便，裝卸快捷，造價低廉，機械動作簡單、快捷并具有連續性，填砂方便，易于計量，確能夠減輕工人勞動強度，提高制芯生產效率，提高砂芯質量和鑄件質量，降低生產成本。
文檔編號B22C9/10GK102380585SQ20111030366
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月10日 優先權日2011年10月10日
發明者任少龍, 吳克建, 許進福 申請人:徐水縣興華鑄造有限公司