专利名称：液压伺服控制全自动粘土砂造型机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种铸造机械设备，具体为ー种采用液压伺服控制的全自动水平分箱粘土砂造型机。主要用于铸造用粘土砂砂型的制作。
背景技术：
粘土砂金属鋳造成型是机械零件毛坯的主要生产方法之一，在机械制造エ业中得到广泛的应用，并且占有重要地位。其中粘土砂砂型的制作是铸件生产エ艺过程中的关键环节之一，砂型的制作质量直接关系到铸件的质量和成品率，对提高铸件质量，降低铸件成本起着至关重要的作用，国外发达国家为该造型エ艺研制了各类高端自动化造型机，这类机械具有生产效率高、质量稳定、节能环保的优点，但因其价格相当昂贵，维护难度大，在一般客户中难以推广使用。目前国内绝大多数鋳造企业仍在运用エ艺简单、技术落后的震压式造型机或压实式造型机进行砂型制作，制作的砂型质量稳定性差、设备运行噪声高，劳动强度大，生产效率低，环境污染重，国内鋳造行业急需高端自动化造型机取代现有落后的造型设备。
发明内容本实用新型针对上述现有技术的不足，设计了一种液压伺服控制全自动粘土砂造型机。一种液压伺服控制全自动粘土砂造型机，包括由上梁、侧立板和底座组成的机架，在两侧立板之间设置有翻转机构，在机架上依次安装有射砂机构、捅箱机构、压实机构、提升机构、回转机构和接型机构，其特征在于所述的射砂机构由包括ー个射沙罐，在射砂罐下部有两个射砂头，一个射砂头升降气缸控制所述射砂头的升降，在射砂罐的上部安装有砂门闸板和控制砂门闸板开闭的砂门闸板气缸；所述的捅箱机构为ー个捅箱油缸；所述的压实机构包括下压实伺服油缸及置于所述油缸端部的下压实板、与下压实伺服油缸同轴并且相对设置的上压实伺服油缸及置于该油缸端部的上压实板，在上压实板的端面还设置有浇帽棒；所述的提升机构包括两支导柱，通过导向环固定在导柱上的上砂箱和下砂箱，所述的 上砂箱与下砂箱分别连接上箱移动油缸、下箱移动油缸，通过所述上箱移动油缸及下箱移动油缸实现上砂箱与下砂箱的合箱与开模；所述的翻转机构通过翻转装置油缸实现90°顺时针/逆时针转动，所述的翻转装置油缸为液压伺服油缸；所述的回转机构包括两个套接在一起的同心轴，在两个轴上分別固定有砂箱回转平台和型板框旋转机构，所述的砂箱回转平台包括两个互呈180°设置的下砂箱，在平台下部固定安装有与回转马达齿轮相啮合的轴齿轮，所述的型板框旋转机构包括ー个固定在旋转轴下部的旋转气缸和置于旋转轴上部的型板框；所述的接型机构由接型板及置于接型板下部的接型气缸组成，并且接型板及接型气缸与上部的砂箱处于同一中心轴线上。所述的液压伺服控制全自动粘土砂造型机，其特征在于砂箱压实板为三层叠加结构，其中两侧较高的高侧板和中间较低的夹板形成一个凹槽，在凹槽内嵌入由高分子材料制造而成的中空式柔性橡胶圈，橡胶圈两侧与两个高侧板之间固定有V型挡圈。本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是1、砂箱压实板采用了中空液压胀缩式新型密封元件。该密封元件具有高的机械强度、高的耐磨特性、高的使用寿命、高的密封可靠性。2、利用伺服控制技术驱动翻转油缸，将上、下砂箱在水平和垂直两个方向上进行90度的回转，保证砂箱在翻转过程中做到缓启、缓停、精准定位，不发生砂箱定位冲击导致的砂型垮塌和砂型变形，确保了砂型制作的成品率。本实用新型的有益效果是该造型机的机械部件运动快、定位精准，无砂型外泄具有高效节能、环保的特点。同时该造型机所制作的砂型紧实度高而且均匀，用其浇铸出来的铸件废品率低，外形美观，几何尺寸精度高。
图I是本实用新型的横向结构图-砂箱处于水平位置的分模状态。图2是本实用新型的纵向结构图。图3是压实板结构示意图。图中I-砂门闸板，2-砂门闸板气缸，3-射砂罐，4-射砂头升降气缸，5-射砂头，6-捅箱油缸，7-下压实伺服油缸，8-下压实板，9-上压实伺服油缸，10-上压实板，11-浇帽棒，12-V型挡圈，13-翻转装置油缸，14-导柱，15-上砂箱，16-下砂箱，17-型板框，18-型板，19-砂箱回转平台，20-回转马达，21-接型板，22-接型板气缸，23-型板框旋转油缸，24-柔性橡胶圈，25-下箱移动油缸，26-上箱移动油缸，27-推型油缸，28-高侧板，29-夹板，30-转轴，31-上梁，32-侧立板，33-底座，34-位移传感器。
具体实施方式
图I所示由上梁31、底座33与中间的两个侧立板32构成了高强度机架。在上梁31的顶部垂直固定有捅箱油缸6。在捅箱油缸的右侧安装有由射砂罐3，砂门闸板I和砂门闸板气缸2组成的射砂机构，在射砂罐内安有控制射砂头5升降的射砂头升降气缸4。所述的射砂罐内储存型砂并将型砂在压缩空气的作用下高速冲入砂箱内。上梁31的左侧水平位置安装有下压实伺服油缸7，其头部与下压实板8连接，下压实板在下压实油缸的驱动下可沿导柱左右运动。与下压实油缸对称的位置，在上梁的右侧水平位置安装有上压实伺服油缸9，其头部安装上压实板10和浇帽棒11，浇帽棒11用于型砂压实过程中在砂型侧面留出浇冒ロ。在上梁31和底座33之间两块侧立板的中间内部安装有垂直翻转机构，可驱动上、下砂箱进行90度翻转。上述翻转机构的正面设置两根精密导柱14，上砂箱15和下砂箱16通过侧面的导向环固定在导柱14上，靠安装在导柱内侧的下箱移动油缸25和上箱移动油缸26驱动，沿导柱上下运动，实现砂箱的合箱和开模过程。底座33位于机架的下部，与两块侧立板焊接，在底座上安装有接型机构，上述接型机构由接型板21和接型板气缸22组成，接型气缸垂直设置，与上方的砂箱处在同一中心轴线上，当成型的砂型从砂箱内捅出时，接型板21上升，托住型砂后再缓慢下降至推型位。底座33的左侧安装有砂箱回转平台和型板框旋转机构，两个旋转机构具有相同的轴心。上述砂箱回转平台19两端各放置一个下砂箱，平台转轴下部安装齿轮并与其左侧回转马达20的齿轮相啮合，由回转马达驱动进行旋转。型板旋转机构转轴的上方固定型板框17，下方通过连接机构与型板旋转气缸23连接。由气缸驱动进行90度旋转，型板18放置在型板框上方，可根据不同的铸件外形要求更换相应的型板。图2所示是本实用新型造型机的纵向结构示意图。在底座33上方的外侧安装有推型油缸27，用于将成型的砂型从造型机内部推出到浇铸线上。砂箱压实板设计为三层的叠加结构，两侧较高的高侧板28和中间较低的夹板29形成一个凹槽，在凹槽内嵌入由高分子材料制造而成的中空式柔性橡胶圈24，橡胶圈两侧与两个高侧板之间固定有V型挡圈12，该橡胶圈具有较高的机械强度，外皮光滑、柔软性强、耐磨。橡胶圈充液接ロ深入中间夹板内，与外部的充油管路连接。当压实板进入砂箱内部射砂前，橡胶圈内部充油膨胀，两侧贴住V型挡圈，顶部紧贴砂箱内壁进行密封，避免型砂高速射入砂箱时发生泄漏。型砂压实过程中，通过控制橡胶圈的供油压力，使橡胶圈保持在一个适当的膨胀度，既能适度密封、減少型砂的泄漏，同时降低摩擦力，延长使用寿命。上、下砂箱在水平和垂直两个方向的翻转是通过翻转装置油缸13的驱动来实现 的。本实用新型采用液压伺服技术进行该油缸的控制，通过位移传感器34检测出油缸的位移从而确定砂箱所处的不同角度，使砂箱在翻转过程中根据位置信号做到缓慢启动、快速运动、缓慢停止、精准定位，可保证砂箱在高速运转的前提下不发生启动和停位时的末端冲击，避免砂型塌陷、砂型变形，确保了砂型制作的成品率。自动造型机的工作过程如下初始状态下，砂箱回转平台19的两端各放置ー个下砂箱。其中一个下砂箱在机架内侧的造型位，另一个下砂箱在机架外侧的下芯位，上下砂箱处于分箱状态。型板框17处于机架外侧，型板18放置在型板框上。上压实油缸、下压实油缸、捅箱油缸和接型板气缸全部处于收回状态。启动运行后，型板框旋转油缸23伸出，带动型板框17绕转轴30旋转90度，将型板18旋入机架内侧，处于上、下砂箱的中间，上砂箱15和下砂箱16分别在上箱移动油缸26和下箱移动油缸25的驱动下沿导柱14相向运动，将型板夹在中间进行一次合箱。之后，翻转装置油缸13伸出，驱动翻转机构顺时针90度旋转，将合箱后的上、下砂箱旋至垂直状态，砂箱上的射砂ロ对准顶部的射砂头5后，射砂头下降。同时，上梁左侧的下压实伺服油缸7和右侧的上压实伺服油缸9同时相向快速运动，将下压实板8和上压实板10分别推入下砂箱和上砂箱的指定位置，使上、下砂箱和中间的型板形成两个封闭容腔，这时，射砂罐3内的型砂在压缩空气的作用下高速冲入砂箱内，填满上、下砂箱的整个空间。砂箱填充后，下压实缸7慢速前进、下箱移动油缸25和上箱移动油缸26动作，在几个驱动油缸的共同作用下，砂箱内的型砂被压紧、震实。压实完成后，射砂头5上升，下压实伺服油缸7和上压实伺服油缸9同时缓慢后退，使紧实的砂型缓慢脱离上、下压实板，避免型砂在外部压カ突然释放时产生局部崩塌。随后，下压实伺服油缸7和上压实伺服油缸9同时快速后退，翻转装置油缸13收回，驱动翻转机构逆时针90度旋转，将上、下砂箱旋至水平状态，上箱移动油缸26和下箱移动油缸25同时后退，将砂箱打开，下砂箱落在回转平台上，型板框旋转油缸23收回，带动型板框旋转90度，将型板至于机架外侦牝同时，平台回转马达20旋转，驱动平台进行180度旋转，将造型位和下芯位的下砂箱调换位置，将机架内侧的下砂箱旋至机架外侧进行下芯操作，刚才在机架外侧下芯位装好芯子的下砂箱旋入机架内侧，上、下砂箱在上箱移动油缸26和下箱移动油缸25的驱动下沿导柱14相向运动，将芯子夹在中间进行二次合箱。随后，顶部的捅箱油缸6下降，将成型的型砂从砂箱中捅出，同时，下部的接型气缸22上升，接型板21托住从砂箱中捅出的型砂，缓慢下降至推型位，侧部的推型油缸27伸出，将型砂从机架内推出至浇铸线上，进行铸件浇铸。至此，ー个造型周期結束。随后，捅箱油缸6上升，砂箱打开，型板框再次旋入机架内侧，进 行下一次造型。自动造型机按照这种模式连续工作，完成不间断的造型生产。
权利要求1.一种液压伺服控制全自动粘土砂造型机，包括由上梁(31)、侧立板(32)和底座(33)组成的机架，在两侧立板之间设置有翻转机构，在机架上依次安装有射砂机构、捅箱机构、压实机构、提升机构、回转机构和接型机构，其特征在于所述的射砂机构由包括一个射沙罐(3)，在射砂罐下部有两个射砂头(5)，一个射砂头升降气缸(4)控制所述射砂头(5)的升降，在射砂罐的上部安装有砂门闸板(I)和控制砂门闸板开闭的砂门闸板气缸(20);所述的捅箱机构为一个捅箱油缸(6);所述的压实机构包括下压实伺服油缸(7)及置于所述油缸端部的下压实板(8)、与下压实伺服油缸(7)同轴并且相对设置的上压实伺服油缸(9)及置于该油缸端部的上压实板(10)，在上压实 板(10)的端面还设置有浇帽棒(11);所述的提升机构包括两支导柱(14),通过导向环固定在导柱(14)上的上砂箱(15)和下砂箱(16),所述的上砂箱与下砂箱分别连接上箱移动油缸(26)、下箱移动油缸(25)，通过所述上箱移动油缸及下箱移动油缸实现上砂箱与下砂箱的合箱与开模；所述的翻转机构通过翻转装置油缸(13)实现90°顺时针/逆时针转动，所述的翻转装置油缸(13)为液压伺服油缸；所述的回转机构包括两个套接在一起的同心轴，在两个轴上分别固定有砂箱回转平台(19)和型板框旋转机构，所述的砂箱回转平台(19)包括两个互呈180°设置的下砂箱(16)，在平台下部固定安装有与回转马达(20)齿轮相啮合的轴齿轮，所述的型板框旋转机构包括一个固定在旋转轴下部的旋转气缸(23)和置于旋转轴上部的型板框(17);所述的接型机构由接型板(21)及置于接型板下部的接型气缸(22)组成，并且接型板及接型气缸与上部的砂箱处于同一中心轴线上。
2.根据权利要求I所述的液压伺服控制全自动粘土砂造型机，其特征在于砂箱压实板为三层叠加结构，其中两侧较高的高侧板(28)和中间较低的夹板(29)形成一个凹槽，在凹槽内嵌入由高分子材料制造而成的中空式柔性橡胶圈(24)，橡胶圈两侧与两个高侧板之间固定有V型挡圈(12)。
专利摘要一种液压伺服控制全自动粘土砂造型机，属于铸造机械设备领域，用于湿型物理硬化砂型铸造工艺的型砂制造。所述的造型机包括由上梁、侧立板、底座组成的一个高强度机架，在机架上依次安装有射砂机构、捅箱机构、压实机构、翻转提升机构、平台回转机构和接型机构几大部件，机架与液压系统、气路系统、集中润滑系统和电气控制系统共同构成一个完整的全自动造型机。所述的砂箱压实板设计为三层的组合结构，实板密封圈采用了液压涨缩式密封圈。该密封圈具有良好的密封性和使用寿命，所以整机在运行时只有极少的砂粉外泄。该造型机的翻转油缸采用液压伺服技术进行控制，使砂箱在翻转过程中根据位置信号做到缓慢启动、快速运动、缓慢停止、精准定位，可保证在砂箱在高速运转的前提下不发生砂型塌陷、砂型变形，确保了砂型制作的成品率。
文档编号B22C15/24GK202398787SQ20122011414
公开日2012年8月29日 申请日期2012年3月25日 优先权日2012年3月25日
发明者党建军, 郭铁虎 申请人:山西方盛液压机电设备有限公司