一种铁路机车用泵体的铸造方法与流程

本发明涉及一种铸造方法，具体涉及一种铁路机车用泵体的铸造方法，属于铸造技术领域。

背景技术：

泵体是铁路机车的重要零部件之一，其外形结构见图1、图2所示，其材质为HT200，轮廓尺寸为163mm×149mm×113mm，质量为5.3Kg，属于灰铁小件产品。因为属于小件产品，铸件型腔较小，以往传统工艺常采用桐油砂做内腔芯，树脂砂做外型的多种配砂混合使用的工艺，配砂工艺复杂；由于需单独下内腔芯，传统工艺常采用平铸平浇的方式，砂箱中铸件数量较少，一般只有4件，并且得由具有长时间手工造型经验的铸工才能完成。这种方法对人工依赖性大，砂铁比高，生产效率低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种铁路机车用泵体的铸造方法，提高铁路机车用泵体的铸造效率，降低铸造该泵体对人工的依赖性，减少用砂量，降低砂铁比，达到降本增效的目的。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种铁路机车用泵体的铸造方法，它采用串联浇注工艺方案和3D打印技术的结合，3D打印得到一次可浇注10件以上铁路机车用泵体铸件的砂型模具。

进一步的，所述砂型模具一次可浇注30件铁路机车用泵体铸件。

进一步的，所述3D打印的材料为树脂和固化剂。

进一步的，本发明提供的一种铁路机车用泵体的铸造方法，具体包括以下步骤：

(1)建立铸件三维模型：用三维建模软件根据铸件的二维图纸建立铸件的三维模型；

(2)确定铸造工艺方案：根据得到的三维模型，选取铸件底座和油道端面的筋板中间线为分型面，采用串联浇注工艺方案，根据砂箱的大小来确定铸件的数量和排列方式；

(3)设计三维串联铸造工艺图：浇注系统采用底入式和开放式浇注系统，冒口采用出气冒口，在三维建模软件中绘制出相应的浇注系统和冒口，应用铸造模拟软件对上述设计的工艺进行充型和模拟凝固，验证合格后即为设计的三维串联铸造工艺图；

(4)在三维建模软件中根据设计的三维串联铸造工艺图逆求出砂型模具图，根据铸造工艺方案确定的分型面对砂型模具进行切分得到不同的砂芯；

(5)3D打印机根据步骤(4)确定的砂型模具图和切分位置打印出不同的砂芯，工人按照图纸将砂芯进行组芯紧固后即得砂型模具。

进一步的，所述步骤(2)中铸件的数量为30件，排列方式为两层五排，每排6件。

进一步的，所述步骤(3)中三维铸造工艺图的吃砂量应大于70mm。

进一步的，所述步骤(4)中砂型模具的切分还包括对于砂型模具中不便于清除散沙的死角部分应分割出清砂活块砂芯。

进一步的，所述步骤(4)中对于切分好的砂芯之间应留1mm型芯间隙。

采用3D打印造型技术可以将原有小内腔芯由外模型带出实现并模块化造型，实现无模整体造型；串联浇注是针对形状简单、重量不大和外形尺寸较小的铸件而采取的一种普遍铸造方法，能在一个砂箱中实现多件浇注，增加生产效率。

本发明通过在原有3D打印造型技术的优势下，引入传统铸造中常用的串联浇注铸造方法，简化了配砂工艺，控制住了设备投入成本，为以后采用3D打印造型技术的批量化小件铸件的铸造工艺设计提供了新思路；增加了单个砂箱中铸件的数量，,从一箱4件增加到一箱30件，提高了砂箱利用率和生产效率，同时降低人工技能要求，降低了对人工依赖性，便于实现批量生产，减少了用砂量，降低了砂铁比，达到了降本增效的目的。

附图说明

图1为泵体铸件三维立体结构图；

图2为泵体铸件三维立体结构图；

图3为泵体铸件三维串联铸造工艺图；

图4为由三维串联工艺图逆求出的砂型模具图；

图5为切分为砂芯的砂型模具图；

图6为带出内腔芯和油管芯的砂芯结构示意图；

图7为完成组芯的砂型模具图。

图例说明：

1、分型面；2、直浇道；3、横浇道；4、内浇道；5、泵体铸件；6、冒口；7、泵体油管芯部分；8、油管芯支撑部分；9、清砂活块砂芯；10、带出泵体内腔芯部分；11、紧固螺杆；12、紧固螺栓。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供的一种铁路机车用泵体的铸造方法，它是采用串联浇注工艺方案和3D打印技术的结合，3D打印得到一次可浇注10件以上铁路机车用泵体铸件的砂型模具。该3D打印的材料为树脂和固化剂。优选所述砂型模具一次可浇注30件铁路机车用泵体铸件。

上述方法具体包括以下步骤：

(1)建立三维产品模型：根据泵体的二维图纸要求用三维建模软件建立正确的三维产品模型，参见图1、图2。

(2)确定工艺方案：为了尽可能减小用砂量，增加砂箱铸件的数量和浇注重量，从而提高工艺出品率，同时降低砂铁比，引入传统铸造中常用的串联浇注工艺方案，具体方案为：选取铸件在砂箱中有底座平面朝下放置，金属液从底部注入型腔；选取泵体底座和油道端面的筋板中间线为分型面，参见图1、图2，其中1为分型面；根据砂箱的空间尺寸大小尽来确定铸件数量，由于标准化砂箱尺寸为1200mm×1000mm×1200mm,因此方案铸件数量定为30件：铸件分两层5排呈矩阵式排布，每排6件铸件，参见图3。

(3)设计三维铸造工艺图：由于采用的是双层串联的浇注方案，压头较大，应保证充型平稳，减小对型腔的冲刷力，故采取底入式浇注系统，按浇道截面积比例选为开放式浇注系统；冒口采用一般出气冒口，冒口与直浇道截面比应大于二以保证出气效果，其余除与模具相关的参数无需设计外，其余相关工艺参数按照传统铸造工艺设计流程设计即可，并在三维建模软件中绘制出相应浇注系统和冒口，应用铸造模拟软件对所设计的工艺进行充型和凝固模拟，验证合格后即为如图3所示的三维串联浇注铸造工艺图，其中2为直浇道，3为横浇道，4为内浇道，5为泵体铸件，6为冒口。

(4)如图4所示在三维建模软件中根据设计的三维串联铸造工艺图逆求出砂型模具图，然后根据铸造工艺方案确定的分型面对砂型模具进行切分得到不同的砂芯。具体的设计和切分砂芯参见图5和图6所示，其中7为泵体油管芯部分，8为油管芯支撑部分，9为清砂活块砂芯，10为带出泵体内腔芯部分，具体操作为：在三维建模软件里绘制一个简单的砂坯覆盖三维铸造工艺，将三维铸造工艺作为刀具，将砂坯逆向切割成一个整体的砂型，三维铸造工艺图的吃砂量保持在70mm以上，将砂坯切割成完整随形的铸型，尽量减少吃砂量，使整体砂芯满足工艺规范的砂铁比。按工艺方案确定的分型面对砂坯进行模块化切分，具体切分过程为：首先沿所确定的分型面按排分别切分整体砂芯，然后对于被分型面所切分开的内腔砂芯应重新分割合并到与具有和内腔芯相连根部支点的外型上，特别是弯管状的泵体油管砂芯，应切分出相应砂芯支点部分保证其强度，最后对不便于清除散砂的死角部分分割出清砂活块砂芯，以便清理浇注系统和死角的散砂。切分砂芯时充分考虑满足清砂、施涂等后工序操作等因素，对于切分好的砂芯之间应留1mm型芯间隙。

(5)对于设计好的工艺交由生产部门利用3D打印机打印出相应的砂芯，对其清砂、施涂、烘干后按照图纸进行组芯，然后利用紧固螺杆11和紧固螺栓12对组好的砂芯进行芯包紧固得到最终的砂型模具，参见图7所示，将得到的砂型模具放入砂箱中覆盖干砂即可浇注。

本发明通过在原有3D打印造型技术的优势下，引入传统铸造中常用的串联浇注铸造方法，简化了配砂工艺，控制住了设备投入成本，为以后采用3D打印造型技术的批量化小件铸件的铸造工艺设计提供了新思路；增加了单个砂箱中铸件的数量，,从一箱4件增加到一箱30件，提高了砂箱利用率和生产效率，同时降低人工技能要求，降低了对人工依赖性，便于实现批量生产，减少了用砂量，降低了砂铁比，达到了降本增效的目的。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。