专利名称：一种数字化无模砂型挤压成形机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字化无模砂型挤压成形机，属于铸造与快速成形的交叉技术领域。
背景技术：
铸造由于其生产工艺简单、快捷，经济性高等优势，已然成为我国的基础制造产业，对于形状复杂的制件，铸造更显示出其经济性的特点，如船舶螺旋桨、汽车发动机的缸体、缸盖等。随着经济的发展，能源问题受到越来越高的重视，生产的经济性变得不可忽视。在各类铸造工艺里，砂型铸造由于其所用的造型材料价廉易得，铸型织造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来一直是铸造生产中的基本工艺。
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砂型铸造对于零部件尺寸和质量的适应性很宽，铸造金属种类也几乎不受限制，特别对于难以切削加工的材料，例如镍合金零件，不用铸造几乎无法成形。为了提高砂型铸造工艺的经济性、高效性和保证其制件的高质量，对于制件形状、尺寸的要求变得严格。砂型铸造过程中，砂型的制备直接决定了铸件的质量水平、生产成本、生产效率及环境污染程度。现有的砂型造型机主要有压实式造型机、震实式造型机、震压式造型机、射压式造型机等，但是对于小批量、形状复杂的砂型，造型机的模具则会产生巨大的损失，尤其是单件砂型制备时，模具的使用即为一次性，成本较高，同时更换模具亦会占据整个造型流过程中的大量时间。本发明提出一种数字化无模砂型挤压成形机，该成形机具有自适应性挤压平台，可实现形状复杂的砂型的造型，制备的砂型近形性高，可节省后期切削加工工艺时间及成本，尤其针对单件小批量砂型的制备，节省了模具的制造加工成本，可极大的降低单件小批量砂型造型的成本。
发明内容
为了解决单件小批量砂型因制造加工模具造成的成本大幅度提高的问题，本发明提供了一种数字化无模砂型挤压成形机，其特征在于
I.一种数字化无模砂型挤压成形机，包括成形机支架(2)、挤压成形工作台、和压板
(7)；
所述压板(7 )由电机(6 )控制，可实现升降，电机(6 )固定在所述支架(2 )上，所述压板
(7)连接在电机(6)下方；
所述挤压成形工作台包括辅助箱(9)、砂箱(8)、挤压平台(10)；
所述挤压平台(10)包括挤压阵列(11)和传动设备(12)，所述挤压阵列(11)底端安装在所述传动设备(12)内；
所述砂箱(8)安装在辅助箱(9)内，以所述挤压平台(10)为箱底构成完整的砂箱。2.所述的数字化无模砂型挤压成形机，还包括安装在支架上的储砂箱和导砂口，所述储砂箱可实现，(I)可实现造型材料的搅拌，所述导砂口(2)的下方具有用于控制向砂箱(8)加砂的阀门(4)。3.所述的数字化无模砂型挤压成形机，还包括用以将造型材料由料斗导入砂箱
(8)的传输装置，可以是导轨，也可以是传输带。4.所述的数字化无模砂型挤压成形机，所述的挤压平台(10)可以安装在辅助箱
(9)底部，也可以安装在辅助箱(9)侧壁。5.所述的数字化无模砂型挤压成形机，所述的辅助箱(9)内部可以设置对砂箱
(8)进行加热、保温的保温箱。6.所述的数字化无模砂型挤压成形机，所述的挤压阵列(11)由多个挤压头(111)组成，挤压头(111)截面形状可以为正方形、三角形或六边形，边长尺寸在50mm 200mm之间。7.所述的数字化无模砂型挤压成形机，所述的挤压阵列(11)可以是等截面挤压头(111)均匀无间隙的排布，也可以是多种截面形状挤压头(111)无间隙的组合排布。8.所述的挤压阵列(11)由所述传动设备(12)内的传动机构控制其升降，传动机构可以是液压传动、螺杆传动或电动缸传动。9.所述的挤压头(111)材质可以是模具钢、45#钢及其他高性能材料。与现有的砂型造型机相比，本发明提出的数字化无模砂型挤压成形机的有益效果在于
㈠成形机挤压平台具有自适应性，可根据不同砂型尺寸规格调节挤压阵列排布方式生成不同尺寸规格的挤压平台，尤其适用于单件小批量、外形结构复杂砂型；
㈡砂型预成形件近形性好，节省了后期加工切削工艺时间，缩短了生产流程。不同于现有的造型机，本发明提出的成形机无需因磨损更换整体模具，而只需更换单个或多个磨损的挤压头，极大的节省了成本和更换整体模具的时间，实现了低成本、高效率的砂型制造。
下面结合附图和实施例对本发明的特征进一步的说明。图I为数字化无模砂型挤压成形机示意 图2为数字化无模砂型挤压成形机挤压平台示意 图3为单根挤压头液压传动机构示意 图4为单根挤压头螺杆传动机构示意 图5为单根挤压头电动缸传动机构示意图。在以上各图中，标号的意义如下
I-储砂箱；2-支架；3_导砂□ ;4-阀门；5-导轨；6-电机；7_压板；8_砂箱；9_辅助箱；10-挤压平台；11_挤压阵列；12_传动设备；111-挤压头；112-液压缸；113-支撑架；114-电机；115-螺杆；116-连接头；117-涡轮；118-涡杆。
具体实施例方式参看附图1、2，本发明所述数字化无模砂型挤压成形机包括成形机支架(2)、挤压成形工作台和压板(7)。所述压板由电机(6)控制，可实现升降，电机(6)固定在所述支架(2)上，所述压板(7)连接在电机(6)下方；所述挤压成形工作台包括辅助箱(9)、砂箱(8)、挤压平台(10)，所述辅助箱(9)安装在所述导轨(5)上，可沿导轨(5)滑动；所述挤压平台
(10)包括挤压阵列(11)和控制箱(12)，所述挤压阵列(11)底端安装在所述控制箱(12)内；所述砂箱(8)安装在辅助箱(9)底部，以所述挤压平台(10)为箱底构成完整的砂箱。本发明所述的数字化无模砂型挤压成形机还包括由成形机支架(2)固定在导轨(5 )上方的料斗，所述料斗包括储砂箱(I)和导砂口( 2 )，所述储砂箱(I)可实现造型材料的搅拌，所述导砂口(2)的下方具有用于控制向砂箱加砂的阀门(4);所述导轨(5)用于在料斗和压板之间运输辅助箱。参看附图2，挤压阵列(11)由多个正方形截面的挤压头(111)均匀无间隙排布而成，挤压阵列(11)由传动设备(12)内传动机构控制各个挤压头(111)升降。 以下简述本发明提出的一种数字化无模砂型挤压成形机的成形过程
⑴根据砂型形状建立CAD模型；
⑵根据CAD模型建立砂型的近似模型；
⑶根据近似的砂型模型编写挤压阵列(10)控制代码；
(4)根据挤阵列(10)控制代码，由传动设备(12)控制各个挤压头(111)升降，以下提供三种控制单根挤压头(111)升降的传动机构及传动原理
①液压传动机构。参看附图3，液压传动机构由液压缸(112)、支撑架(113)和挤压头(111)组成，根据挤压阵列(10)控制代码，通过调节液压缸(112)的油压等参数控制挤压头(111)的准确升降；
②螺杆传动机构。参看附图4，螺杆传动机构由电机(114)、螺杆(115)、支撑架(113)、连接头(116)和挤压头(111)组成，根据挤压阵列(10)控制代码调节螺杆(115)的移动距离从而调节挤压头(111)的升降，连结头(116)保证了螺杆(115)转动时挤压头(111)不转动，支撑架(113)用于锁紧螺杆(115)以定位调节升降后的挤压头(111);
③电动缸传动机构。参看图5,电动缸传动机构由涡轮(117)、涡杆(118)、支撑架(113)和挤压头(111)组成，根据挤压阵列(10)控制代码，控制涡轮(117)的转动从而控制涡杆(118)的伸缩以实现挤压头(111)的准确升降；
(5)调整好挤压阵列后在辅助箱(9)底端安装砂箱(8)；
(6)将辅助箱(9)沿导轨(5)移动至导砂口(3)处，进行导砂；
(7)待导砂完毕，将辅助箱(9)移动至压板(7)下方，进行砂型造型；
⑶将造型完得到的砂型预成形件进行精密的铣削加工，得到最终砂型。上述实施例仅仅是对本发明优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中普通技术人员对本发明作出的各种等同特征的替换，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种数字化无模砂型挤压成形机，包括成形机支架(2)、挤压成形工作台、和压板(7)； 所述压板(7 )由电机(6 )控制，可实现升降，电机(6 )固定在所述支架(2 )上，所述压板(7)连接在电机(6)下方； 所述挤压成形工作台包括辅助箱(9)、砂箱(8)、挤压平台(10)； 所述挤压平台(10)包括挤压阵列(11)和传动设备(12)，所述挤压阵列(11)底端安装在所述传动设备(12)内； 所述砂箱(8)安装在辅助箱(9)内，以所述挤压平台(10)为箱底构成完整的砂箱。
2.根据权利要求I所述的数字化无模砂型挤压成形机，还包括安装在支架上的储砂箱和导砂口，所述储砂箱可实现，(I)可实现造型材料的搅拌，所述导砂口(2)的下方具有用于控制向砂箱(8)加砂的阀门(4)。
3.根据权利要求I所述的数字化无模砂型挤压成形机，还包括用以将造型材料由料斗导入砂箱(8)的传输装置，可以是导轨，也可以是传输带。
4.根据权利要求I所述的数字化无模砂型挤压成形机，所述的挤压平台(10)可以安装在辅助箱(9)底部，也可以安装在辅助箱(9)侧壁。
5.根据权利要求I所述的数字化无模砂型挤压成形机，所述的辅助箱(9)内部可以设置对砂箱(8)进行加热、保温的保温箱。
6.根据权利要求I所述的数字化无模砂型挤压成形机，所述的挤压阵列(11)由多个挤压头(111)组成，挤压头(111)截面形状可以为正方形、三角形或六边形，边长尺寸在50mm 200mm 之间。
7.根据权利要求I所述的数字化无模砂型挤压成形机，所述的挤压阵列(11)可以是等截面挤压头(111)均匀无间隙的排布，也可以是多种截面形状挤压头(111)无间隙的组合排布。
8.根据权利要求6、7所述的挤压阵列(11)由所述传动设备(12)内的传动机构控制其升降，传动机构可以是液压传动、螺杆传动或电动缸传动。
9.根据权利要求7所述的挤压头(111)材质可以是模具钢、45#钢及其他高性能材料。
全文摘要
本发明涉及一种数字化无模砂型挤压成形机，该成形机包括成形机支架、挤压成形工作台和压板，所述压板由电机控制，压板连接在电机下方，可实现升降，电机固定在成形机支架上；挤压成形工作台包括辅助箱、砂箱、挤压平台；挤压平台包括挤压阵列和传动设备，挤压阵列底端安装在传动设备内；砂箱以挤压平台为箱底构成完整的砂箱。本发明提供的数字化无模砂型挤压成形机具有自适应性的挤压平台，制备的砂型近形性高，节省了后期切削加工的时间及成本，尤其针对单件小批量砂型的制备，节省了模具的制造加工成本，可极大的降低单件小批量砂型造型的成本。
文档编号B22C15/02GK102773421SQ20121029624
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者刘丰, 单忠德, 吴晓川, 宋祥宇, 康怀镕, 顾兆现 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心