一种简易钢球浇注模具组合的浇注工艺的制作方法

本发明属于耐磨钢球生产技术领域，尤其涉及一种简易钢球浇注模具组合的浇注工艺。

背景技术：

钢球是钢球、钢段及异形研磨体的泛称。从外形来分，可分为正圆形球、胶囊球、椭圆球、阴阳球、空心球、多面球、多缺球等。钢球生产方式一般有锻造、轧制、半固态成型及铸造四大类。由于历史沿习及选矿工业一些特殊的使用条件和综合环境、背景，在这些行业中，钢球与轧制球占有相当大的比例。半固态成型则具有非常规铸造，非简单压铸所能解释清的特点，以一种似铸、似锻，铸锻优点兼而有之的先进技术所形成的优异性能而引起人们的关注。而铸造钢球则以其简单、灵活、可靠的生产方式，易于实现低投资大规模生产的扩张优势，尤其是当专家和工程师面对炼钢炉运用各种先进工艺和合金成份设计，发挥无尽的想象力，去创造一个又一个更新颖、更先进的品种，来满足竞争需要所带来的成就感，更非常人所能体会。理所当然的钢球的高性价比与持续发展的潜力，使之成为当今粉碎工业尤其是水泥粉碎工业钢球生产方式中当仁不让的主力军。

随着科学技术的发展，现在耐磨钢球厂普遍采用流水线生产，在提高生产效率的同时降低了工人的劳动强度。但流水线生产过程中，铁水浇注到模具中难度极高，很容易因模具移动误差致使浇注事故产生，因此，在中小型企业来说，人工浇注还普遍存在，但人工浇注需要先对浇注模具用造型砂进行造型后才能进行浇注，现有的方式是人工在浇注模具中造型，造成精度差，效率低。

经检索，中国专利申请号201310607198.5，公开日2014.04.02的专利文献公开了一种耐磨钢球生产线辅助浇注装置，包括浇注熔炉和钢球模具，所述浇注熔炉固定在支架上，所述支架通过立杆与轨道相连，所述轨道平行于所述钢球模具运动方向，所述轨道上设有浇注小车，所述浇注小车中间部位安装有引流器。该发明的有益效果为：该发明通过浇注小车辅助耐磨钢球流水线浇注过程，通过调节浇注小车可方便的控制浇注精度，避免了流水线浇注过程中铁水易溅洒的问题，通过引流器的引流作用，提高了铁水对型腔的冲击力，从而提高了生产钢球的机械性能。该发明引流器虽然起到引流作用，但同时也起到钢水散热的作用，降低了浇注前的钢水温度，也会对钢球的机械性能造成不良影响。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中存在钢球生产流水线浇注难度高、风险大、人工浇注精度差、效率低问题，本发明提供了一种简易钢球浇注模具组合的浇注工艺。它通过造型模具和浇注模具配合使用，先对浇注腔进行精确造型，简单操作既能实现对钢球浇注模具进行造型的目的，而且批量生产时，造型一致，效率高、精度高。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种简易钢球浇注模具组合，包括造型模具和浇注模具，所述造型模具包括动模和定模；所述浇注模具包括上模和下模，其中：所述上模和下模上下对称设置，均呈圆台状、截面呈梯形结构，靠近边缘均匀分布有半球状下凹的钢水腔，能够尽量保证钢水腔至外界厚度的一致性，并能够降低该厚度，使钢水降温时散热快，达到急冷的效果；中部为下凹的环形的型砂腔，使造型砂在腔内造型，并通过造型模具引出钢水流道，中心处开有上下相通的入砂口；所述定模可拆卸固定于方形支架的顶端，动模置于定模的正上方；所述造型模具还包括2根顶杆、方形支架底部的2根横杆、连接2根横杆的连杆、传动杆、脚踏板和2个角板；所述2个角板分别平置于2根横杆上表面，每个角板的一端和顶杆的一端固定连接，另一端和传动杆固定连接，2个角板通过传动杆固定连接；所述顶杆的另一端穿过定模上的定模穿孔后，和动模的底面相抵；所述脚踏板垂直固定连接于传动杆上；所述传动杆和连杆通过转向机构转动式连接。通过脚踏板施加力量于传动杆，转向机构将传动杆向上的力量转化为转动，带动角板转动，从而将顶杆提升，顶杆再将动模顶起，实现动模的升降，通过定模和动模的配合，实现钢球浇注模具的上模和下模内部造型，操作简单，动作快，生产效率高。

进一步的技术方案，所述上模的顶部中心处设置有凸环台，既起到一定的引流作用，还可以用以区分上下模；所述转向机构是与传动杆间隙配合的螺母或者与传动杆紧配连接的轴承；螺母或轴承同连杆固定连接，使用螺母的设计，成本低；使用轴承的设计，省力，效率高，持续生产时间长。

进一步的技术方案，所述浇注模具还包括插杆，所述上模和下模外壁均设置有两边对称的插槽，插杆和插槽配合使用，使操作更加容易和简单；所述造型模具还包括和方形支架的两边横向固定连接的导向杆，导向杆上洞穿有竖向的导向孔，所述顶杆穿过导向孔，将角板的斜向力引导为直向力，避免动模偏转而影响造型的精度。

进一步的技术方案，所述浇注模具还包括能够插入上模的入砂口的直管，以便于造型时预留钢水浇注口；所述脚踏板呈“z”形板状，提高杠杆比，起到省力的效果。

进一步的技术方案，所述上模底部端面还设置有定位凹槽，相应的下模的上端面设置有和定位凹槽配合使用的定位柱，以保证上下模合模时，上下钢水腔能够形成球形空腔，提高钢球制作精度；所述螺母或轴承至少2个，起到双重定位的效果，避免传动杆偏移。

进一步的技术方案，所述定模上表面沿边缘垂直均匀设置有造型柱，中间为冒口突起；所述动模沿边缘均匀洞穿有造型孔，中间为冒口孔，造型孔和冒口孔相连；造型柱和造型孔配合设置，冒口突起和冒口孔大小形状一致，两者配合设置，形成造型砂的容腔，并产生钢水浇注时的流道和钢水的球形空腔；所述上模和下模的钢水腔均设置4至20个，和造型模具的造型柱和造型孔数量一致，根据钢球生产规格进行相应调整，提高通用性。

进一步的技术方案，上模和下模材质为高硅耐热铸铁，耐热效果好，防高温氧化，提高使用寿命；所述直管为塑料或金属，所述插杆为金属杆，成本低，容易获取或制造；所述定模上表面还设置有定位柱，相应的动模上洞穿有定位孔，操作工只需将两者对准即可，操作方便，精度高。

进一步的技术方案，定位凹槽和定位柱均设置有对称的2至4个，多重定位，精度更高；所述造型柱顶部中心处还穿有减压孔，避免造型砂压入时形成不必要的空隙而影响浇注精度。

进一步的技术方案，插槽设置有对称的2至8中的偶数个，数量越多，分合模时越容易操作；所述冒口突起厚度和动模厚度一致，以保证钢球呈标准的球形；所述角板为废旧角钢段制作，成本低；所述定位柱的长度略小于定位凹槽的深度，避免合模时不紧而产生缝隙。

一种简易钢球浇注模具组合的浇注工艺，步骤为：

a、下模扣模：将钢球浇注模具的下模倒扣于定模和动模合模的上方；

b、下模造型：通过下模中部预留的入砂口将造型砂倒入下模，并将砂捣实；

c、下模起模：脚踩脚踏板，顶杆再将动模顶起，下模和造型柱脱离，将下模从动模上取下翻转后置于浇注台上；

d、动模回位：松开脚踏板，动模回位，动模和定模合模；

e、上模扣模：将钢球浇注模具的上模倒扣于动模和定模合模的上方；

f、上模造型：先在上模中部预留的入砂口中部竖插一直管，再沿直管外壁通过入砂口将造型砂倒入上模，并将砂捣实后，抽出直管，形成钢水的浇注口；

g、上模起模：脚踩脚踏板，顶杆将动模顶起，上模和造型柱脱离，将上模从动模上取下；

h、上下模合模：将g步骤的上模取下后直接倒扣于下模上，完成造型后的合模；重复以上步骤，在浇注台上完成批量合模；

i、浇注：用钢水浇注包通过f步骤形成的浇注口依次浇注入h步骤的合模内部，完成浇注。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种简易钢球浇注模具组合，圆台状、截面呈梯形结构的上模和下模能够尽量保证钢水腔至外界厚度的一致性，并能够降低该厚度，使钢水降温时散热快，达到急冷的效果；型砂腔可以使造型砂在腔内造型，并通过造型模具引出钢水流道；造型模具使用时，通过脚踏板施加力量于传动杆，转向机构将传动杆向上的力量转化为转动，带动角板转动，从而将顶杆提升，顶杆再将动模顶起，实现动模的升降，通过定模和动模的配合，实现钢球浇注模具的内部造型，操作简单，动作快，生产效率高；

(2)本发明的一种简易钢球浇注模具组合，凸环台的设置起到一定的引流作用，还可以用以区分上下模；转向机构使用螺母的设计，成本低；转向机构使用轴承的设计，省力，效率高，持续生产时间长；

(3)本发明的一种简易钢球浇注模具组合，插杆和插槽配合使用，使操作更加容易和简单；导向孔能将角板的斜向力引导为直向力，避免动模偏转而影响造型的精度；

(4)本发明的一种简易钢球浇注模具组合，直管的设置，以便于造型时预留钢水浇注口；“z”形板状脚踏板，能够提高杠杆比，起到操作时省力的效果；

(5)本发明的一种简易钢球浇注模具组合，定位凹槽和定位柱配合使用，以保证上下模合模时，上下钢水腔能够形成球形空腔，提高钢球制作精度；螺母或轴承至少2个，起到双重定位的效果，避免传动杆偏移；

(6)本发明的一种简易钢球浇注模具组合，钢水腔数量根据钢球生产规格进行相应调整，提高通用性；造型柱和造型孔配合设置，冒口突起和冒口孔配合设置，形成造型砂的容腔，并产生钢水浇注时的流道和钢水的球形空腔；

(7)本发明的一种简易钢球浇注模具组合，高硅耐热铸铁材质的上模和下模，耐热效果好，防高温氧化，提高使用寿命；定位柱和定位孔配合设置，操作工只需将两者对准即可，操作方便，精度高；减压孔能够避免造型砂压入时形成不必要的空隙而影响浇注精度；

(8)本发明的一种简易钢球浇注模具组合，2至4个定位凹槽和定位柱，能够多重定位，精度更高；

(9)本发明的一种简易钢球浇注模具组合，插槽数量越多，分合模时越容易操作，冒口突起厚度和动模厚度一致，以保证钢球呈标准的球形；所述角板为废旧角钢段制作，成本低；

(10)本发明的一种简易钢球浇注模具组合，定位柱的长度略小于定位凹槽的深度，以避免合模时不紧而产生缝隙。

(11)本发明的一种简易钢球浇注模具组合的浇注工艺，整个操作过程简单省力，激冷效果好，尤其对于低铬钢球的生产来说，生产的低铬钢球表面硬度高，组织致密。

附图说明

图1为本发明的上下模合模后示意图；

图2本发明的造型模具结构示意图；

图3为本发明的动模俯视图；

图4为本发明的定模俯视图；

图5为本发明的定模和动模分开时示意图；

图6为本发明的定模和动模合起时示意图；

图7为本发明的浇注模具截面示意图；

图8本发明的浇注模具侧视图；

图9为本发明中的直管示意图；

图10为本发明中的插杆示意图；

图11为本发明中的上模俯视图；

图12为本发明中的下模俯视图；

图13为实施例5的上下模合模后侧视图。

示意图中的标号说明：1、上模；2、下模；3、动模；4、定模；5、方形支架；6、顶杆；7、角板；8、脚踏板；9、传动杆；10、转向机构；11、入砂口；12、钢水腔；13、型砂腔；14、插槽；15、凸环台；16、定位凹槽；17、直管；18、插杆；19、浇注台；20、工字钢；26、定位柱；31、造型孔；32、冒口孔；34、定位孔；41、造型柱；42、定模穿孔；43、冒口突起；44、定位柱；51、横杆；52、导向杆；53、连杆；411、减压孔；521、导向孔。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的简易钢球浇注模具组合，包括造型模具和浇注模具，如图2所示，所述造型模具包括动模3和定模4；如图7、8所示，所述浇注模具包括上模1、下模2，其中：所述上模1和下模2上下对称设置，均呈圆台状、截面呈梯形结构，靠近边缘均匀分布有半球状下凹的钢水腔12，能够尽量保证钢水腔13至外界厚度的一致性，并能够降低该厚度，使钢水降温时散热快，达到急冷的效果；中部为下凹的环形的型砂腔13，使造型砂在腔内造型，并通过造型模具引出钢水流道，中心处开有上下相通的入砂口11；所述定模4可拆卸固定于方形支架5的顶端，动模3置于定模4的正上方；所述造型模具还包括2根顶杆6、方形支架5底部的2根横杆51、连接2根横杆51的连杆53、传动杆9、脚踏板8和2个角板7；所述2个角板7分别平置于2根横杆51上表面，每个角板7的一端和顶杆6的一端固定连接，另一端和传动杆9固定连接，2个角板7通过传动杆9固定连接；所述顶杆6的另一端穿过定模4上的定模穿孔42后，和动模3的底面相抵；所述脚踏板8垂直固定连接于传动杆9上；所述传动杆9和连杆53通过转向机构10转动式连接。通过脚踏板8施加力量于传动杆9，转向机构10将传动杆9向上的力量转化为转动，带动角板7转动，从而将顶杆6提升，顶杆6再将动模3顶起，实现动模3的升降，通过定模4和动模3的配合，实现钢球浇注模具的上模1和下模2内部造型，操作简单，动作快，生产效率高。转向机构10是与传动杆9间隙配合的2个螺母，螺母同连杆53固定连接。所述定模4上表面沿边缘垂直均匀设置有造型柱41，中间为冒口突起43；所述动模3沿边缘均匀洞穿有造型孔31，中间为冒口孔32，造型孔31和冒口孔32相连；造型柱41和造型孔31配合设置，冒口突起43和冒口孔32大小形状一致，两者配合设置，形成造型砂的容腔，并产生钢水浇注时的流道和钢水的球形空腔；所述上模1和下模2的钢水腔12均设置4至20个，和造型模具的造型柱41和造型孔31数量一致，根据钢球生产规格进行相应调整，提高通用性。如图9所示，所述浇注模具还包括能够插入上模1的入砂口11的直管17，以便于造型时预留钢水浇注口；所述脚踏板8呈“z”形板状，提高杠杆比，起到省力的效果。本实施例生产规格为φ80mm的钢球，造型柱41为4个，相应的造型孔31也有4个。

本实施例的一种简易钢球浇注模具组合的浇注工艺，步骤为：

a、下模扣模：将钢球浇注模具的下模2倒扣于定模4和动模3合模的上方；

b、下模造型：通过下模2中部预留的入砂口11将造型砂倒入下模2，并将砂捣实；

c、下模起模：脚踩脚踏板8，顶杆6再将动模3顶起，下模2和造型柱41脱离，将下模2从动模3上取下翻转后置于浇注台19上；

d、动模回位：松开脚踏板8，动模3回位，如图6所示，动模3和定模4合模；

e、上模扣模：将钢球浇注模具的上模1倒扣于动模3和定模4合模的上方；

f、上模造型：先在上模1中部预留的入砂口11中部竖插一直管17，再沿直管17外壁通过入砂口11将造型砂倒入上模1，并将砂捣实后，抽出直管17，形成钢水的浇注口；

g、上模起模：脚踩脚踏板8，顶杆6将动模3顶起，如图5所示，上模1和造型柱41脱离，将上模1从动模3上取下；

h、上下模合模：将g步骤的上模1取下后直接倒扣于下模2上，完成造型后的合模；重复以上步骤，如图1所示，在浇注台19上完成批量合模；

i、浇注：用钢水浇注包通过f步骤形成的浇注口依次浇注入h步骤的合模内部，完成浇注。

本实施例简易钢球浇注模具组合及其浇注工艺，通过和造型装置中的造型模具配合使用，简单操作既能实现对钢球浇注模具进行造型并浇注的目的，而且解决了人工浇注精度差、效率低的技术问题。

实施例2

本实施例的简易钢球浇注模具组合的浇注工艺，基本结构及步骤同实施例1，不同和改进之处在于：所述上模1的顶部中心处设置有凸环台15，既起到一定的引流作用，还可以用以区分上下模；所述转向机构10是与传动杆9间隙配合的螺母或者与传动杆9紧配连接的轴承；螺母或轴承同连杆53固定连接，使用螺母的设计，成本低；使用轴承的设计，省力，效率高，持续生产时间长。如图10所示，所述浇注模具还包括插杆18，所述上模1和下模2外壁均设置有两边对称的插槽14，插杆18和插槽14配合使用，使操作更加容易和简单；所述造型模具还包括和方形支架5的两边横向固定连接的导向杆52，导向杆52上洞穿有竖向的导向孔521，所述顶杆6穿过导向孔521，将角板7的斜向力引导为直向力，避免动模3偏转而影响造型的精度。如图11和12所示，本实施例上模1和下模2的钢水腔12为8个，如图3和4所示，和造型模具的造型柱41和造型孔31数量一致，可以生产规格为φ50mm的钢球。

实施例3

本实施例的简易钢球浇注模具组合的浇注工艺，基本结构和步骤同实施例2，不同和改进之处在于：如图3所示，浇注模具还包括能够插入上模1的入砂口11的直管17，以便于造型时预留钢水浇注口；所述脚踏板8呈“z”形板状，提高杠杆比，起到省力的效果。上模1底部端面还设置有定位凹槽16，相应的下模2的上端面设置有和定位凹槽16配合使用的定位柱26，以保证上下模合模时，上下钢水腔能够形成球形空腔，提高钢球制作精度；所述螺母或轴承至少2个，起到双重定位的效果，避免传动杆9偏移。本实施例上模1和下模2的钢水腔12为12个，可以生产规格为φ40mm的钢球。

实施例4

本实施例的简易钢球浇注模具组合的浇注工艺，基本结构同实施例3，不同和改进之处在于：上模1和下模2材质为高硅耐热铸铁，耐热效果好，防高温氧化，提高使用寿命；所述直管17为塑料或金属，所述插杆18为金属杆，成本低，容易获取或制造；所述定模4上表面还设置有定位柱44，相应的动模3上洞穿有定位孔34，操作工只需将两者对准即可，操作方便，精度高。定位凹槽16和定位柱26均设置有对称的2至4个，本实施例可以设置2、3或4个，多重定位，精度更高；所述造型柱41顶部中心处还穿有减压孔411，避免造型砂压入时形成不必要的空隙而影响浇注精度。本实施例上模1和下模2的钢水腔12为20个，可以生产规格为φ10mm的钢球。

实施例5

本实施例的简易钢球浇注模具组合的浇注工艺，基本结构同实施例4，不同和改进之处在于：插槽14设置有对称的2至8中的偶数个，本实施例可以设置2、4或8个，数量越多，分合模时越容易操作；所述冒口突起43厚度和动模3厚度一致，以保证钢球呈标准的球形；所述角板7为废旧角钢段制作，成本低；所述定位柱26的长度略小于定位凹槽16的深度，避免合模时不紧而产生缝隙。在本实施例中，如图13所示，浇注台19为工字钢20，选用工字钢20的优点是，利用其特殊的工字形散热面和导热效率，结合圆台状、截面梯形的上下合模，能够提激冷的效果。

本实施例的一种简易钢球浇注模具组合的浇注工艺，可以增加步骤j：

j、吹风：在工字钢20端头处，摆放5kw的风扇，顺着工字钢20吹风，能够进一步提高钢球激冷的效果，生产的钢球表面硬度经检测高达75—85hrc。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。