一种叶轮超薄叶片铜铝组合模具的制作方法

本实用新型涉及叶轮模具技术设备领域，特别涉及一种叶轮超薄叶片铜铝组合模具。

背景技术：

人的生活离不开“衣、食、住、行”，而纺织机又是生产衣服的主要机器，随着人们需求的不断提高，纺织机也在迅速发展，目前中国已是全球纺织机械生产制造规模最大、产品品种最全的国家，我们的创新能力和制造水平也有了明显提高。

纺织机械吸尘系统的优劣直接影响到纺织产品的质量，而决定吸尘系统优劣的是叶轮。叶轮既指装有动叶的轮盘，是冲动式汽轮机转子的组成部分，又可以指轮盘与安装其上的转动叶片的总称。叶轮可以根据形状以及开闭合情况进行分类。

我司为全球顶级的德国特吕茨施勒纺织机械有限公司研发了一种叶轮超薄叶片铜铝组合模具。现有技术中，纺织行业需要高效叶轮，要求其叶片具有超薄的结构特征，其叶片厚度低于3mm，铸件动平衡度要求小于等于5克，成品的动平衡度要求为零克；现有技术铸造模具、铸造技术无法在较低的成本条件下，达到高效叶轮、叶片的制造标准要求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种叶轮超薄叶片铜铝组合模具，针对现有技术中的不足，采用铜质的叶片模件和铝质模架组合模具，通过砂型重力铸造，近零角度的起模斜度，摩擦力降至最低，从而实现低成本、长寿命、高精度、批量化的超薄叶片叶轮轮铸件，其叶片平均厚度为3mm，最薄处2mm，拔模斜度几乎为零，叶轮铸件动平衡度≤5g，成品后动平衡度为0g。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种叶轮超薄叶片铜铝组合模具，包括铝上模和铜铝组合下模，其特征在于：

所述铜铝组合下模由铝模架中心通过锁固螺丝固定的铜模架相互嵌套式连接而成，所述铜模架中心一体式成型有铜模型腔，所述铜模型腔与超薄叶片叶轮形位、尺寸匹配设置，所述铜模型腔包括铜模面、圆形凸台、叶轮加工定位凹槽、大弧形叶片、小弧形叶片、锁固螺丝和铜模架；所述大弧形叶片、小弧形叶片配置有多个；所述铝模架包括锥形定位、模架定位孔、砂箱工装定位、进料流道、柱形冒口；所述铝上模为铝材质模具，所述铝上模包括锥形定位、模架定位孔、砂箱工装定位、模架、浇料口、进料流道、柱形冒口、叶轮面、柱形凸台、环形凸台和凹槽。

所述铝模架为两端带有对称耳板的矩形铝板，所述耳板上固定设置有矩形或者圆形的砂箱工装定位，所述铝模架上三个相邻的角落处设置有三根锥形定位，所述铝模架的四个角落处对称设置有四个模架定位孔，所述铝模架中心螺接有铜模架，所述铜模架的外侧边缘处设置有两个铝质的柱形冒口。

所述铝上模为两端带有对称耳板的矩形铝板，所述耳板上固定设置有矩形或者圆形的砂箱工装定位，所述铝上模上三个相邻的角落处设置有三根锥形定位，所述模架的四个角落处对称设置有四个模架定位孔，所述模架中心设置有带有柱形冒口的叶轮面，所述柱形冒口与叶轮面之间设置有柱形凸台；所述模架没有锥形定位的角落处设置有弧形的进料流道，所述进料流道中间位置设置有浇料口，所述进料流道的两端设置有柱形冒口。

所述大弧形叶片、小弧形叶片的平均厚度为3mm，最小厚度为2mm。

所述铝上模和铜铝组合下模通过砂箱工装定位组合，由造型机通过型砂制备出超薄叶片的叶轮完整型腔的砂型模，进一步的，通过硅铝合金浇铸获得超薄叶片叶轮铸件；所述铜铝组合下模的拔模斜度近于零度，所述叶轮铸件的动平衡度≤5g，所述叶轮成品的动平衡度为0g。

本实用新型的技术特点：

一、模具的特点：

1.铸铜件强度高、壁薄，模具不易断裂；

2.铜制作的模具再通过抛光后，表面形成镜面，故摩擦系数降到最低；

3.由于铸铜的特殊性，铜模本身内部不吸水、不受潮，较容易成形；

4.铜模寿命长，可以达到20万模，无需整修，对产品稳定性有着举足轻重的作用。

二、工艺的特点：

1、采用半自动生产流水线、专用模具、自动定位以及采用标准砂箱工装，所有人工都是辅助工，将对人员技术要求降到最低，例如一个从未做过铸造的新手，经三天培训之后即可上岗，并做到批量生产；

2、根据合金配料数据进行配料，加入前过磅称重；所述熔炼，采用双温控全自动天然气熔炼炉，并使用意大利意高燃烧器，因此燃烧器是混合气体燃烧，故燃烧点温度高，燃烧过程中无废气排出，节能环保；将石墨坩埚预热，烘烤至200℃左右，使坩埚完全干燥、无水分；此时加入配比好的原铝锭材料，盖上锅盖70％，大约一小时后，坩埚内固体原料已熔化成铝液，加入特定的微量元素混炼；依据产品浇铸所需要的设计温度参数，用我司专用的氩气除气机装置，对铝液进行除气、除杂、精炼，同时进行搅拌，使其各种微量元素(Ni、Mg、Si、Mn、Ti、Sr等)充分搅拌均匀，使其分子与分子之间达到一个磨合的最佳状态，搅拌时间约6—10分钟；

3、浇铸生产，通过小火车流水线无需搬运，通过变频调速方式，自动送至浇铸位置，待铝液温度达到合理浇铸温度时进行浇铸，首先浇铸试棒，并对试棒进行物理性能、化学成分的检测，达标后再批量浇注生产，使产品达到表面光洁、无杂质、无气孔的优良产品；

通过熔炼控制铝液温度在730℃—760℃之间，从柱形浇料口进行浇铸，至使铝液均匀升至柱形冒口；

4、开模，依据工艺要求的开模时间，通过小火车送入自动开箱区域(约 40分钟左右)，待叶片产品完全凝固后，自动开箱，避免产生因开箱时间太短造成的产品变形量增大；由辅助工取出已成形的产品，挂入冷却线进行再一次冷却，防止变形；

5、后道处理包括产品切割去毛刺、自然时效处理、表面抛丸处理、产品出货；

所述产品切割去毛刺，叶片产品浇铸完毕后，待其冷却至常温后，由冷却线通过变频马达自动输送到切割机旁，由切割工将产品浇口、冒口等不需要的水口量，用带锯切割机进行切除；同时由打磨工进行适当的清理、去毛刺；

所述自然时效处理，因叶片要求平整度控制在1mm之内，产品浇铸后在短时间内或20天内，铝合金产品自身尚有微量变形发生，故库存采用垂直放置，经过约2个月左右的自然时效，待产品物理性能彻底稳定后，再次经打磨去毛刺，由检验人员进行平整度检验，若超过1mm,则做液压工装，通过合理适当的整形，使其最终达到客户所需平面度要求；

所述抛丸表面处理，将叶片产品放置在抛丸机中，通过直径0.4mm的不锈钢钢丸，进行若干分钟的表面抛丸处理，使产品表面达到精品状态；

所述产品出货，对叶片进行最后检验出厂、包装并敲上合格章，将产品和生产过程中的化学报告、物理性能报告、硬度报告一起出货交付客户，使产品合格率高达99％。

三、通过模具铸造的产品特点：

由于对模具制造的标准要求高，故生产出的产品尺寸精度高、效率高、质量稳定、节约能源、变形量小、外形美观、成品率高；与传统铸造工艺相比，本新型铸造工艺生产出的产品质量提高5个等级，效率提高500％，能源下降40％。

通过上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：采用铜质的叶片模件和铝质模架组合模具，通过砂型重力铸造，近零角度的起模斜度，摩擦力降至最低，从而实现低成本、长寿命、高精度、批量化的超薄叶片叶轮轮铸件，其叶片平均厚度为3mm，最薄处2mm，拔模斜度几乎为零，叶轮铸件动平衡度≤5g，成品后动平衡度为0g；凭借20多年的铸造行业经验，在同行中尚无用本新型方法制造超薄壁件的风叶；通过本新型模具铸造的产品，生产效率高、成本低、节能环保，产品质量稳定可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所公开的一种叶轮超薄叶片立体轴侧图示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的一种叶轮超薄叶片铜铝组合模具组合上模立体示意图；

图3为本实用新型实施例所公开的一种叶轮超薄叶片铜铝组合模具铝下模立体示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

001.锥形定位 002.模架定位孔 003.砂箱工装定位 004.模架

005.浇料口 006.进料流道 007.柱形冒口 008.铝模架

101.叶轮面 102.柱形凸台 103.环形凸台 104.凹槽

105.铜模面 106.圆形凸台 107.叶轮加工定位凹槽 108.大弧形叶片

109.小弧形叶片 110.锁固螺丝 111.铜模架

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1、图2和图3，本实用新型提供了一种叶轮超薄叶片铜铝组合模具，包括铝上模和铜铝组合下模。

所述铜铝组合下模由铝模架008中心通过锁固螺丝110固定的铜模架 111相互嵌套式连接而成，所述铜模架111中心一体式成型有铜模型腔，所述铜模型腔与超薄叶片叶轮形位、尺寸匹配设置，所述铜模型腔包括铜模面105、圆形凸台106、叶轮加工定位凹槽107、大弧形叶片108、小弧形叶片109、锁固螺丝110和铜模架111；所述大弧形叶片108、小弧形叶片109配置有多个；所述铝模架008包括锥形定位001、模架定位孔002、砂箱工装定位003、进料流道006、柱形冒口007；所述铝上模为铝材质模具，所述铝上模包括锥形定位001、模架定位孔002、砂箱工装定位003、模架004、浇料口005、进料流道006、柱形冒口007、叶轮面101、柱形凸台102、环形凸台103和凹槽104。

所述铝模架008为两端带有对称耳板的矩形铝板，所述耳板上固定设置有矩形或者圆形的砂箱工装定位003，所述铝模架008上三个相邻的角落处设置有三根锥形定位001，所述铝模架008的四个角落处对称设置有四个模架定位孔002，所述铝模架008中心螺接有铜模架111，所述铜模架 111的外侧边缘处设置有两个铝质的柱形冒口007。

所述铝上模为两端带有对称耳板的矩形铝板，所述耳板上固定设置有矩形或者圆形的砂箱工装定位003，所述铝上模上三个相邻的角落处设置有三根锥形定位001，所述模架004的四个角落处对称设置有四个模架定位孔002，所述模架004中心设置有带有柱形冒口007的叶轮面101，所述柱形冒口007与叶轮面101之间设置有柱形凸台102；所述模架004没有锥形定位001的角落处设置有弧形的进料流道006，所述进料流道006中间位置设置有浇料口005，所述进料流道006的两端设置有柱形冒口007。

所述大弧形叶片108、小弧形叶片109的平均厚度为3mm，最小厚度为 2mm。

所述铝上模和铜铝组合下模通过砂箱工装定位003组合，由造型机通过型砂制备出超薄叶片的叶轮完整型腔的砂型模，进一步的，通过硅铝合金浇铸获得超薄叶片叶轮铸件；所述铜铝组合下模的拔模斜度近于零度，所述叶轮铸件的动平衡度≤5g，所述叶轮成品的动平衡度为0g。

本实用新型的具体操作步骤为：因本公司生产的叶轮超薄叶片，叶片厚度平均厚度为3mm，最薄处2mm，拔模斜度几乎为零，且叶轮对动平衡要求极高，铸件动平衡度≤5g，成品后动平衡度为0g；考虑到叶片太薄，砂铸的起模问题及模架成本问题，我司采用铝铜相结合的工艺进行制作，模架采用铝模降低成本、减轻重量，叶片采用铜模，方便起模，减少摩擦力；

叶轮模具包括铝上模与铜铝组合下模，铝上模包含锥形定位、模架定位孔、砂箱工装定位(矩形或圆形)、模架、浇料口、进料流道、柱形冒口、叶轮面、柱形凸台、同心设置对的环形凸台、同心设置的凹槽；

铜铝组合下模包含锥形定位、模架定位孔、砂箱工装定位(矩形或圆形)、模架、进料流道、柱形冒口、铜模面、圆形凸台、叶轮加工定位凹槽、大弧形叶片、小弧形叶片；

所述铜铝组合模具的铝上模、铜铝组合下模组成了产品的模具，上下模所生产的型腔通过砂箱工装定位组合，构成了叶轮超薄叶片铜铝组合模具的产品的型腔，经过浇铸成型为叶轮铸件。

通过上述具体实施例，本实用新型的有益效果是：采用铜质的叶片模件和铝质模架组合模具，通过砂型重力铸造，近零角度的起模斜度，摩擦力降至最低，从而实现低成本、长寿命、高精度、批量化的超薄叶片叶轮轮铸件，其叶片平均厚度为3mm，最薄处2mm，拔模斜度几乎为零，叶轮铸件动平衡度≤5g，成品后动平衡度为0g；凭借20多年的铸造行业经验，在同行中尚无用本新型方法制造超薄壁件的风叶；通过本新型模具铸造的产品，生产效率高、成本低、节能环保，产品质量稳定可靠，得到客户的赞赏，因而订单不断，为铸造业增光添彩。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。