阶梯式砂芯模具的制芯方法与流程

本发明涉及发动机砂型铸造领域，特别涉及一种阶梯式砂芯模具的制芯方法。

背景技术：

目前重型柴油机，特别是大型船用柴油机的制造，都是全砂型铸造。其砂芯，由于其外型尺寸大，结构复杂，无法通过模具设备进行线上生产，而多数是通过设计一些铝模、木模、塑料模等手工芯盒来人工制芯。

制造砂芯所用的手工芯盒，一般是由多个芯盒活块拼接、固定在一起而组成。手工芯盒的制芯过程，通常是由工人往芯盒型腔里填满自硬砂，刮平芯盒面；待芯盒里的自硬砂固化后，将芯盒活块拆开，取出砂芯。

在手工芯盒制芯的过程中，有一个关键的环节，就是刮平砂芯表面。现有手工芯盒的制芯过程，都是在芯盒里填满自硬砂，在自硬砂固化之前，工人利用刮板将高出芯盒部分的自硬砂，沿着芯盒的上表面刮平，刮平的表面即为砂芯最终的外表面。

砂芯固化后，工人需要将芯盒翻转，把芯盒活块按顺序拆开，取出砂芯后，再将芯盒活块拼装起来，重新填砂，进行新一轮的砂芯制作。

现有手工芯盒，虽然能满足一般的重型柴油机铸造所用砂芯的制作要求。但这种手工芯盒的模具结构和制芯方法仍存在一定的缺陷和局限性，主要表现在：

1、模具芯盒是由多个活块组成的镶拼式芯盒，芯盒活块在制芯过程中需要拆装，操作繁琐。

2、高出芯盒的砂需要刮平，这就给手工芯盒的制芯带来了局限性：制作的砂芯外表面必须是的平面，否则无法进行刮砂。对于一些复杂的阶梯式砂芯，则无法通过手工芯盒一次完成整个砂芯的制作；而是要把砂芯沿着阶梯面分成两个砂芯或多个，分别制作，再将两个或多个砂芯拼接起来形成所要的砂芯。拼接砂芯，影响组芯效率。

3、取芯过程，需要工人将芯盒翻转，按一定的顺序才能把芯盒活块拆开。带有砂芯的芯盒，外型尺寸大，重量比较重，芯盒的翻转需要耗费大量人力、物力。

从上述几点可以看出，现有的手工芯盒，不仅增加了工人的劳动强度，而且严重影响到了砂芯制作、组装的效率，不能满足重型柴油机，特别是大型船用柴油机的批量生产需求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种步骤简单合理的阶梯式砂芯模具的制芯方法，该阶梯式砂芯模具的制芯方法不仅能够增加砂芯的强度，减轻工人的劳动强度，而且有效的提高了制芯、组芯的效率，极大的满足了现在大型船用柴油机批量生产的需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种阶梯式砂芯模具的制芯方法，该阶梯式砂芯模具包括：金属外框，其包括：底板和侧板，所述底板的中部开设有多个贯穿底板上下表面的顶芯杆孔，所述侧板为四块，固定设置在所述底板的上表面，各个所述侧板的首尾连接形成芯盒本体容纳腔；相对设置的其中两块侧板的顶端中部分别对应设置有向上延伸的砂芯凸起侧板，所述砂芯凸起侧板开设有直浇道模样穿孔，并插设有直浇道模样；芯盒本体，其采用塑料制作，中部开设有砂芯主体型腔，所述砂芯主体型腔里开设有与所述第一顶芯杆孔对应的第二顶芯杆孔，该芯盒本体固定设置在所述金属外框的芯盒本体容纳腔内；两块挡板，均为长条板状，该两块挡板布设在所述金属外框的砂芯凸起侧板的两侧形成砂芯凸起型腔；以及顶出机构，其包括：顶芯板和顶芯杆，所述顶芯杆为多根，所述顶出机构布设在带着芯盒本体的金属外框的底板下方，多根所述顶芯杆分别与所述第一顶芯杆孔和第二顶芯杆孔对准；所述金属外框的底板与顶出机构的顶芯板之间设置有多根定距块；所述阶梯式砂芯模具的制芯方法包括以下步骤：首先，在芯盒本体的型腔部分填满自硬砂形成砂芯主体部分，并刮平；其次，在金属外框的砂芯凸起侧板的两侧装上两块挡板，再往两挡板间的型腔内继续填满自硬砂，刮平；最后，将带砂芯的金属外框及芯盒本体撬起，移走定距块，利用金属外框及芯盒本体的自重完成砂芯的顶出过程。

优选地，上述技术方案中，砂芯制作完成后，拆开挡板，取出直浇道模样之后才能进行顶芯操作。

优选地，上述技术方案中，取走砂芯后，抬起空的金属外框及芯盒本体，放回定距块，进行新一轮的砂芯制作过程。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该阶梯式砂芯模具的制芯方法的制芯过程不需要拆装芯盒；设计砂芯顶出机构，取芯过程不需要翻转芯盒。这些不仅减轻工人的劳动强度，而且极大的提高了砂芯的制作效率。该阶梯式砂芯模具的制芯方法设计挡板，使得两次填砂完成砂芯的整体制作。砂芯不需要分段制作，不仅砂芯强度得到提高，而且解决了砂芯的拼接问题，避免了组芯时砂芯拼接的繁琐过程，有效的提高了组芯效率。

附图说明

图1为本发明的阶梯式砂芯模具的制芯方法的结构示意图。

图2为本发明的阶梯式砂芯模具的制芯方法的金属外框结构示意图。

图3为本发明的阶梯式砂芯模具的制芯方法的芯盒本体结构示意图。

图4为本发明的阶梯式砂芯模具的制芯方法的挡板结构示意图。

图5为本发明的阶梯式砂芯模具的制芯方法的直浇道模样结构示意图。

图6为本发明的阶梯式砂芯模具的制芯方法的顶出机构结构示意图。

图7为本发明的阶梯式砂芯模具的制芯方法的一次填砂结构示意图。

图8为本发明的阶梯式砂芯模具的制芯方法的二次填砂结构示意图。

图9为本发明的阶梯式砂芯模具的制芯方法的拆开挡板结构示意图。

图10为本发明的阶梯式砂芯模具的制芯方法的顶起砂芯结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

目前，重型柴油机，特别是大型船用柴油机机体的制造过程，基本还是处于人工为主，设备为辅的阶段，制芯和组芯的效率，是大型柴油机制造过程一个很大的瓶颈。根据本发明具体实施方式的阶梯式砂芯模具的制芯方法能极大的减轻工人的劳动强度，有效的提高生产效率，这对于重型柴油机的批量生产具有重要的实际意义。

如图1所示，该阶梯式砂芯模具的具体结构包括：金属外框1、芯盒本体2、挡板3、直浇道模样4、顶出机构5和定距块6。其中，该阶梯式砂芯模具的制芯方法做成带框的整体式芯盒，芯盒本体2采用工程塑料，型腔部分通过数控机床加工出来；为了加强芯盒强度，在塑料芯盒本体2的外围设一个金属外框1，这种外铁内塑的手工芯盒，即可降低制造成本，又可满足塑料芯盒的整体强度。挡板3固定在金属外框1上，用于制造砂芯凸起部分的形状。对于阶梯式砂芯的凸起部分，填完砂后，先将砂芯下端平整的部分刮平；再用挡板围出砂芯凸起部分形状，进行二次填砂，刮平，完成最终的制芯过程，使得两次填砂完成砂芯的整体制作。砂芯不需要分段制作，不仅砂芯强度得到提高，而且解决了砂芯的拼接问题，避免了组芯时砂芯拼接的繁琐过程，有效的提高了组芯效率。在金属外框1的底部与顶出机构5的顶芯板之间放置定距块6(即设顶出行程)。顶出机构5的顶芯杆插入芯盒本体2的各顶芯杆孔能够利用芯盒的自重完成砂芯的顶出过程，使得取芯过程不需要翻转芯盒。这些不仅减轻工人的劳动强度，而且极大的提高了砂芯的制作效率。

具体来讲，如图2所示，金属外框1包括：底板11和设置在该底板上表面的侧板12，其中，底板11为矩形板状，中部开设有多个贯穿底板上下表面的顶芯杆孔13，顶出机构的顶芯杆插入带着芯盒本体2的金属外框1的各顶芯杆孔能够利用芯盒的自重完成砂芯的顶出过程，使得取芯过程不需要翻转芯盒。侧板12为四块，通过螺钉锁紧固定设置在底板的上表面，各个侧板12的首尾连接形成芯盒本体容纳腔。相对设置的其中两块侧板12的顶端中部分别对应设置有向上延伸的砂芯凸起侧板14，砂芯凸起侧板14开设有直浇道模样穿孔15，用于插入直浇道模样4(如图5所示)。

如图3所示，芯盒本体2采用工程塑料制作，型腔里开设有与外框底板顶芯杆孔13对应的顶芯杆孔21，固定设置在金属外框1的芯盒本体容纳腔内，芯盒本体2的型腔部分通过数控机床加工出来。组装模具芯盒时，先将芯盒本体通过销钉定位、螺钉紧固的方式固定在金属外框1的底板上；再装上四块侧板，并用螺钉拧紧，形成芯盒的主体部分。在塑料芯盒本体2的外围设一个金属外框1能够加强芯盒强度，这种外铁内塑的手工芯盒，即可降低制造成本，又可满足塑料芯盒的整体强度。从侧面插入直浇道模样，装上两块挡板，两块挡板通过锁紧螺杆7拉紧，固定在金属外框1上，形成砂芯凸起部分的形状。对于阶梯式砂芯的凸起部分，填完砂后，先将砂芯下端平整的部分刮平；再用挡板围出砂芯凸起部分形状，进行二次填砂，刮平，完成最终的制芯过程，使得两次填砂完成砂芯的整体制作。砂芯不需要分段制作，不仅砂芯强度得到提高，而且解决了砂芯的拼接问题，避免了组芯时砂芯拼接的繁琐过程，有效的提高了组芯效率。

如图4所示，挡板3为长条板状，两端分别开设有螺杆卡口，两块挡板3布设在金属外框1的砂芯凸起侧板14的两侧，并通过锁紧螺杆7拉紧，形成砂芯凸起部分的形状。对于阶梯式砂芯的凸起部分，填完砂后，先将砂芯下端平整的部分刮平；再用挡板围出砂芯凸起部分形状，进行二次填砂，刮平，完成最终的制芯过程，使得两次填砂完成砂芯的整体制作。砂芯不需要分段制作，不仅砂芯强度得到提高，而且解决了砂芯的拼接问题，避免了组芯时砂芯拼接的繁琐过程，有效的提高了组芯效率。

如图6所示，顶出机构5包括：顶芯板51和顶芯杆52，顶芯板51为矩形板状，顶芯杆52为多根，插入在芯盒本体2相应的顶芯杆孔21里，装配时，顶芯板51布设在带着芯盒本体2的金属外框1的底板11下方，多根顶芯杆52分别与相应的芯盒本体2上的顶芯杆孔21(这些孔与金属外框1底板11上的顶芯杆孔13对应)对准，从上方插入。金属外框1的底板与顶出机构5的顶芯板51之间设置有定距块6(即设顶出行程)。顶出机构5的顶芯杆插入芯盒本体2的各顶芯杆孔能够利用芯盒的自重完成砂芯的顶出过程，使得取芯过程不需要翻转芯盒。这些不仅减轻工人的劳动强度，而且极大的提高了砂芯的制作效率。

具体的制芯方法：

1、一次填砂，制作砂芯本体部分；

如图7所示，制作砂芯时，开始阶段，不需要装上两块挡板，先在芯盒本体2的型腔部分填满自硬砂8形成芯盒本体部分，并刮平；

2、二次填砂，制作砂芯凸起部分；

如图8所示，刮平芯盒本体部分的砂芯后，装上两块挡板，固定好，再往两挡板间的型腔内继续填满自硬砂8，刮平，完成整个砂芯的制作。待砂芯固化，拆开挡板，进行顶芯操作。

3、顶出砂芯；

如图9和图10所示，砂芯制作完成后，拆开挡板，取出直浇道模样；工人将带砂芯9的金属外框1及芯盒本体2撬起，移走定距块，利用金属外框1及芯盒本体2的自重完成砂芯的顶出过程。取走砂芯9后，抬起空的芯盒，放回定距块，进行新一轮的砂芯制作过程。

综上，该阶梯式砂芯模具的制芯方法既能够避免手工芯盒的翻转、拆装等繁琐过程；又能够实现复杂的阶梯式砂芯的整体制作，省去砂芯的分开制作、拼接过程。不仅能够增加砂芯的强度，减轻工人的劳动强度，而且有效的提高了制芯、组芯的效率，极大的满足了现在大型船用柴油机批量生产的需求。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。