一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型的制造方法
【专利摘要】一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，上、下砂箱配置了各自独立的垂直安装、水平喷射式射砂筒。避免了成型砂箱翻转时造成损坏的问题。在上砂箱与下砂箱上分别设置有液压伺服高频震动油缸。上砂箱射砂筒和下砂箱射砂筒设计为中铰摆动式机构，通过上、下砂箱射砂筒摆动气缸的控制，可以使射砂筒的喷砂口与砂箱的射砂口精确、平稳、可靠地结合或分离。
【专利说明】一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铸造造型设备，具体为一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机。主要用于铸造用湿型物理硬化粘土砂砂型的制作。
[0002]一种配置双射砂筒，采用比例、伺服液压控制技术的全自动高速水平分型造型机。
【背景技术】
[0003]用粘土砂进行金属铸造成型是机械零件毛坯的主要生产方法之一，在机械制造工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工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产品质量和成品率，目前，湿型物理硬化粘土砂造型是国内、国际应用最广泛的造型工艺。现有技术的全自动水平分型粘土砂脱箱造型机以垂直射砂、水平分型的脱箱造型机为主要代表产品，其工作原理是:砂箱在垂直状态下利用压缩空气将型砂高速射入砂箱内预紧实，然后再施加外部压力进行机械压实。砂型造好后再翻转至水平状态进行下芯、合型、脱箱，然后推至浇铸线进行铸件浇铸。其存在的主要问题包括:一是由于采用垂直射砂水平分型，因此该类造型机制作的砂型在翻转及推送过程中容易发生塌陷或损坏；二是无论水平射或垂直射，在射砂过程中会存在型砂的均匀性差，密实度不够等，特别是制作结构较为复杂的砂型时上述问题更加明显，由此会导致一定量残次品的出现。三是现有技术的造型机动作强硬，急起、急停，因而也是导致砂型损坏的原因之一，以上原因导致现有技术的粘土砂造型机难以制作大型砂型，特别是制作600mm以上的特大型砂型。
【发明内容】
[0004]本发明针对目前在铸造行业对砂型尺寸在600mnTl000mm的大型铸件需求较大，而现有技术的垂直射砂、水平分型造型机难以满足技术要求的状况，研制一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机。
[0005]一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，包括主机架、左机架和右机架构成的造型机整体框架。在框架内依次安装有上砂箱、下砂箱、上压实机构、下压实机构、型板推送机构和砂型推送机构，与所述上砂箱及下砂箱分别对应的有上砂箱射砂筒和下砂箱射砂筒，其特征是所述的上砂箱射砂筒和下砂箱射砂筒的喷砂口设置为水平状态喷砂口，所述的上砂箱与下砂箱上分别设置有震动装置。
[0006]所述的一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，其特征是所述的震动装置分别为上砂箱震动油缸和下砂箱震动油缸。所述的上砂箱震动油缸固定在上压实头与上压实油缸活塞杆之间，所述的下砂箱震动油缸固定在下压实头与下压实油缸活塞杆之间，所述的上砂箱震动油缸与下砂箱震动油缸为液压伺服高频震动油缸。
[0007]所述的一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，其特征是所述的上砂箱射砂筒通过中部铰轴固定在左机架上横梁处两个上砂箱射砂筒摆动轴承上，左机架横梁下方安装有上砂箱射砂筒摆动气缸，该摆动气缸的活塞杆通过连杆机构与上砂箱射砂筒的下部左侧连接；下砂箱射砂筒通过其中部铰轴固定在右机架上横梁处的两个下砂箱射砂筒摆动轴承上，右机架横梁下方安装有下砂箱射砂筒摆动气缸，气缸的活塞杆通过连杆机构与下砂箱射砂筒的下部右侧连接。
[0008]所述的一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，其特征是在主体框架的外侧固定有型板翻转和推送机构，在型板翻转和推送机构上固定有型板框推送油缸和型板框导向杆，型板框导向杆的前端与型板框推送油缸的前端固定连接，并同时与型板框连接，在型板框的上下端面分别安装有上型板和下型板。
[0009]所述的一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，其特征是上压实油缸上装有上压实油缸位移传感器，下压实油缸上装有下压实油缸位移传感器，型板框推送油缸上装有型板框推送油缸位移传感器，砂型推送油缸上装有砂型推送油缸位移传感器，所述的位移传感器检测油缸精确的位移值，为电控系统提供准确的油缸位置信号。
[0010]所述的一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，其特征在于上、下压实油缸、型板推送油缸、砂型推送油缸均采用比例液压控制技术。
[0011]本发明的有益效果是:该造型机具有结构简单，造型速度快、型板定位精准、合型精度高的特点。同时该造型机所制作的砂型紧实度均匀，并且无极可调，用其浇铸出来的铸件废品率低，外形美观，几何尺寸精度高。通过在上、下压实头与上、下压实油缸活塞杆之间设置液压伺服高频震动油缸，上、下压实油缸在压实的过程中，压实头在伺服高频震动油缸的作用下进行高频震压，带动砂箱内的型砂处于高频震动状态，从而保证每一粒砂子都在动态下获得均匀、有效的压实，可大大提高砂型紧实度的均匀性，减少因为砂型局部紧实度不足导致的砂型缺陷。上、下压实油缸、型板推送油缸、砂型推送油缸都使用比例液压控制技术，保证各油缸在运动过程做到缓启、缓停、快进、快退、精准定位，提高合型精度，保证不发生推型冲击而导致的砂型损坏、变形，确保了砂型制作的成品率。上、下砂箱配置了各自独立的垂直安装、水平喷射式射砂筒。避免了成型砂箱翻转时造成损坏的问题。上砂箱射砂筒和下砂箱射砂筒设计为中铰摆动式机构，通过上、下砂箱射砂筒摆动气缸的控制，可以使射砂筒的喷砂口与砂箱的射砂口精确、平稳、可靠地结合或分离。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的横向结构图图2是本发明的纵向结构图；
图中，1-型板翻转和推送机构；2_型板框推送油缸；3_型板框移动导向杆；4_型板框；5_上型板；6_下型板；7_上砂箱移动油缸；8_上压实机构连接板；9_上压实头；10_上砂箱；11_立柱；12-下压实头；13-下砂箱；14-下压实机构连接板；15-下砂箱移动油缸；16-下压实油缸；17_上砂箱伺服震动油缸；18_上砂箱射砂筒；19_上砂箱射砂筒摆动轴承；20_上砂箱射砂筒喷砂口法兰；21_上砂箱射砂筒摆动气缸；22_左机架；23_上压实油缸；24_主机架顶梁；25_下砂箱伺服震动油缸；26_下砂箱射砂筒；27_下砂箱射砂筒摆动轴承；28_下砂箱射砂筒摆动气缸；29_砂型推送油缸；30_砂型推送机构；31_主机架底梁；32-下压实油缸位移传感器；33_上压实油缸位移传感器；34_右机架；35_下砂箱射砂筒喷砂口法兰；36_型板框推送油缸位移传感器；37_砂型推送油缸位移传感器；38_下砂箱射砂筒储气罐；39_下砂箱射砂阀；40_上砂箱射砂筒储气罐；41_上砂箱射砂阀；42_主机架。
【具体实施方式】
[0013]本发明的水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机包括主机架42、上砂箱10、下砂箱13、上压实头9、下压实头12、型板翻转和推送机构1、上砂箱射砂筒18、下砂箱射砂筒26、砂型推送机构30、上压实油缸23、下压实油缸16、上砂箱伺服震动油缸17、下砂箱伺服震动油缸25。该机上、下压实油缸、型板推送油缸、砂型推送油缸、上、下砂箱伺服震动油缸都采用液压比例、伺服控制技术，极大的提高了设备的响应速度、控制精度和造型效率。该机上砂箱和下砂箱配置各自独立的射砂筒，射砂筒采用了中铰摆动式结构，通过上、下砂箱射砂筒摆动气缸的控制，可以使射砂筒的喷砂口与砂箱的射砂口进行结合或分离。本发明的产品填补了 600mnTl000_的大型水平分型自动化脱箱粘土砂造型机的空白。
[0014]如图1、图2所示:设备主机架42为四梁四柱式结构，由主机架顶梁24、主机架底梁31、四根立柱11和上、下砂箱的固定横梁组成，主机架与左机架22、右机架34拼装成整体，构成造型机设备的整体安装框架。在主机架顶梁24上安装有上压实油缸23，上压实油缸23的活塞杆通过上砂箱伺服震动油缸17与上压实机构连接板8固定，上压实机构连接板8与上压实头9拼焊成一个整体，可以在上压实油缸23的驱动下进行上下运动，完成对型砂的压实。上压实机构连接板8上方的四角对称布置有4个上砂箱移动油缸7，油缸的活塞杆与固定上砂箱10的横梁连接，上砂箱10可以在上砂箱移动油缸7的驱动下沿立柱11上下运动，与下砂箱配合，完成砂箱的分箱和合箱动作。
[0015]在主机架底梁31上安装有下压实油缸16，下压实油缸16的活塞杆通过下砂箱伺服震动油缸25与下压实机构连接板14固定，下压实机构连接板14与下压实头12拼焊成一个整体，可以在下压实油缸16的驱动下进行上下运动，完成对型砂的压实。下压实机构连接板14下方的四角对称布置有4个下砂箱移动油缸15，油缸的活塞杆与固定下砂箱13的横梁连接，下砂箱13可以在下砂箱移动油缸15的驱动下沿立柱11上下运动，与上砂箱配合，完成砂箱的分箱和合箱动作。
[0016]布置在主机架左侧的左机架22与主机架拼装成一体，上砂箱射砂筒18通过其中部铰轴固定在左机架上横梁处两个上砂箱射砂筒摆动轴承19上，左机架22横梁下方安装有上砂箱射砂筒摆动气缸21，气缸的活塞杆通过连杆机构与上砂箱射砂筒18的下部左侧连接，气缸活塞杆动作时，可以驱动上砂箱射砂筒18以上砂箱射砂筒摆动轴承19为中心进行摆动，使上砂箱射砂筒喷砂口法兰20与上砂箱的水平设置的射砂口进行结合或分离。布置在主机架右侧的右机架34与主机架拼装成一体，下砂箱射砂筒26通过其中部铰轴固定在右机架上横梁处的两个下砂箱射砂筒摆动轴承27上，右机架34横梁下方安装有下砂箱射砂筒摆动气缸28，气缸的活塞杆通过连杆机构与下砂箱射砂筒26的下部右侧连接，气缸活塞杆动作时，可以驱动下砂箱射砂筒26以下砂箱射砂筒摆动轴承27为中心进行摆动，使下砂箱射砂筒喷砂口法兰35与下砂箱的水平射砂口进行结合或分离。
[0017]主机架下方的右侧在机架底座上固定有砂型推送机构30，在其上方安装有砂型推送油缸29，用于砂型制作完成后，将砂型从造型机内部推送到浇铸线上。
[0018]在垂直于主体框架方向的外侧固定有型板翻转和推送机构I，上面固定有型板框推送油缸2和型板框导向杆3，型板框导向杆3的前端与型板框推送油缸2的前端固定连接，同时与型板框4连接，在型板框4的上下端面分别安装有上型板5和下型板6，型板框推送油缸2运动时通过型板框导向杆3驱动型板框4完成型板在上下砂箱之间的推送和退回。所述的型板翻转和推送机构除可以水平推送型板外，同时具有翻转功能，将型板框整体翻转后方便进行型板的更换。
[0019]上压实油缸23上装有上压实油缸位移传感器33，下压实油缸16上装有下压实油缸位移传感器32，型板框推送油缸2上装有型板框推送油缸位移传感器36，砂型推送油缸29上装有砂型推送油缸位移传感器37，所有位移传感器检测油缸精确的位移值，为电控系统提供准确的油缸位置信号。
[0020]造型完成后，通过砂型推送油缸29将砂型推送到浇铸线上，本发明采用液压比例技术进行该油缸的控制，通过位移传感器37检测出油缸的当前位移从而确定砂型所处的不同位置，精确控制油缸动作，使砂箱在推送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，可保证砂型在高速推送的过程中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，确保了砂型制作的合格率。
[0021]本发明技术产品为上、下砂箱配置了各自独立的射砂筒。以上砂箱为例说明:上砂箱射砂筒18由上砂箱射砂筒储气罐40单独提供充足的压缩空气，通过两个大通径的高速射砂阀41对射砂筒的上、下两部分同时快速排气，继而完成对上砂箱的射砂，确保射入上砂箱内的型砂紧实而均匀。
[0022]本发明技术产品射砂筒的喷砂口与砂箱的射砂口在造型时根据不同工艺要求可以进行结合或分离。以上砂箱为例说明:上砂箱射砂筒18以上砂箱射砂筒摆动轴承19为中心，在上砂箱射砂筒摆动气缸21的驱动下，通过下部的连杆机构可以使上砂箱进行摆动。当驱动气缸21的活塞杆缩回时，通过连杆机构动作使上砂箱射砂筒18的下部向左偏移，射砂筒顺时针进行摆动，上砂箱射砂筒喷砂口法兰20与上砂箱射砂口分离。准备进行射砂动作时，驱动气缸21的活塞杆伸出，通过连杆机构动作使上砂箱射砂筒逆时针进行摆动，上砂箱射砂筒喷砂口法兰20与上砂箱射砂口紧密结合，保证射砂筒与砂箱之间良好的密封。
[0023]本发明的技术方案仅涉及一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机的硬件结构。其在工作过程中还需要配套专用液压系统、气控系统和电气自动化控系统。其中电气自动化控制系统采用数字化模拟、参数化设置技术，各项工艺过程中的参数设置具有操作简单，方便灵活等优点。
[0024]该发明技术自动造型机的工作过程如下:初始状态下，上压实油缸23、下压实油缸16、上砂箱移动油缸7、下砂箱移动油缸15、砂型推送油缸29、型板框推送油缸2全部处于缩回状态，上砂箱10和下砂箱13处于初始分离状态。
[0025]启动运行后执行第一步动作:型板框推进:型板框推送油缸2伸出，将型板框和上、下型板插入到主机架内部上、下砂箱之间，并进行精确定位。同时，上砂箱移动油缸7和下砂箱移动油缸15也同时伸出，带动上砂箱10向下运行，下砂箱13向上运行。等上砂箱移动油缸7和下砂箱移动油缸15伸出到位后，执行第二步动作:合箱:上压实缸23和下压实油缸16同时伸出，由油缸上的位移传感器采集油缸当前的位置信号，根据预先设定的合箱位置点，在比例阀的控制下实现精确合箱，合箱之后，上砂箱射砂筒摆动气缸21和下砂箱射砂筒摆动气缸28同时伸出，将上、下砂箱射砂筒的喷砂口和上、下砂箱侧面射砂口进行紧密结合后继续执行第三步:射砂:上砂箱射砂阀41和下砂箱射砂阀39同时通电开启，将型砂从射砂筒内高速射入上、下砂箱内部，之后进行第四步动作:压实:按照低压压实一高压压实一保压的工艺过程，上、下压实缸在伺服震动油缸高频震动的同时进行压实动作，达到设定的压实压力并且经过保压时间后，上砂箱射砂筒摆动气缸21和下砂箱射砂筒摆动气缸28同时缩回，将上、下砂箱射砂筒的喷砂口和上、下砂箱侧面射砂口进行分离，继续进行第五步动作:启模分型:上、下压实缸在经过慢速启模过程后，快速返回到原始位置，将上、下砂箱打开后进行第六步动作:型板框退回:型板框推送油缸2缩回，将型板框和上、下型板从主机架内部上、下砂箱之间抽出，返回到原始位置。这时，根据预先选择的工作模式，造型机会执行不同的动作:当选择制作无芯的砂型时，自动执行第七步动作:合型。当选择制作有芯的砂型时，造型机会自动停止在当前状态，等待人工下芯，下芯结束后再执行第七步动作:合型:上压实缸23和下压实油缸16同时伸出，由油缸上的位移传感器采集油缸当前的位置信号，根据预先设定的合型位置点，在比例阀的控制下实现精确合型，合型到位后，执行第八步动作:脱箱:上砂箱移动油缸7首先返回到原始位，之后上压实缸23、下压实油缸16、下砂箱移动油缸15同时返回，直到原始位置，完成脱箱动作，之后进行第九步:推型:砂型推送油缸29伸出，由油缸上的位移传感器采集油缸当前的位置信号，根据预先设定的变速位置点，在比例阀的控制下实现推送过程的缓启、快推、缓停、精准定位，将砂型推送到浇铸线上，再返回原始位置。至此，完成一个砂型的制作。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】
1.一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，包括主机架(42)、左机架(22)和右机架(36)构成的造型机整体框架。
2.在框架内依次安装有上砂箱(10)、下砂箱(13)、上压实机构、下压实机构、型板推送机构和砂型推送机构，与所述上砂箱及下砂箱分别对应的有上砂箱射砂筒(18)和下砂箱射砂筒(26)，其特征是所述的上砂箱射砂筒(18)和下砂箱射砂筒(26)的喷砂口设置为水平状态喷砂口，所述的上砂箱与下砂箱上分别设置有震动装置。
3.根据权利要求1所述的一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，其特征是所述的震动装置分别为上砂箱震动油缸(17 )和下砂箱震动油缸(25 )。
4.所述的上砂箱震动油缸固定在上压实头与上压实油缸活塞杆之间，所述的下砂箱震动油缸固定在下压实头与下压实油缸活塞杆之间，所述的上砂箱震动油缸与下砂箱震动油缸为液压伺服高频震动油缸。
5.根据权利要求1或2所述的一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，其特征是所述的上砂箱射砂筒(18)通过中部铰轴固定在左机架(22)上横梁处两个上砂箱射砂筒摆动轴承(19)上，左机架(22)横梁下方安装有上砂箱射砂筒摆动气缸(21 )，摆动气缸的活塞杆通过连杆机构与上砂箱射砂筒(18)的下部左侧连接；下砂箱射砂筒(26)通过其中部铰轴固定在右机架(34)上横梁处的两个下砂箱射砂筒摆动轴承(27)上，右机架(34)横梁下方安装有下砂箱射砂筒摆动气缸(28)，气缸的活塞杆通过连杆机构与下砂箱射砂筒(26)的下部右侧连接。
6.根据权利要求3所述的一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，其特征是在主体框架的外侧固定有型板翻转和推送机构(I )，在型板翻转和推送机构上固定有型板框推送油缸(2)和型板框导向杆(3)，型板框导向杆(3)的前端与型板框推送油缸(2)的前端固定连接，并同时与型板框(4)连接，在型板框(4)的上下端面分别安装有上型板(5)和下型板(6 )。
7.根据权利要求4所述的一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，其特征是上压实油缸(23)上装有上压实油缸位移传感器(33)，下压实油缸(16)上装有下压实油缸位移传感器(32)，型板框推送油缸(2)上装有型板框推送油缸位移传感器(36)，砂型推送油缸(29)上装有砂型推送油缸位移传感器(37)，所述的位移传感器检测油缸精确的位移值，为电控系统提供准确的油缸位置信号。
8.根据权利要求4或5所述的一种水平射砂水平分型粘土砂全自动造型机，其特征在于上、下压实油缸、型板推送油缸、砂型推送油缸均采用比例液压控制技术。
【文档编号】B22C15/28GK104128571SQ201410322361
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】郭铁虎, 党建军, 赵永亮, 刘格生 申请人:山西方盛液压机电设备有限公司