用于水泵叶轮成型的铸造模具的制作方法

本实用新型涉及水泵生产机械设备领域，特别涉及一种用于水泵叶轮成型的铸造模具。

背景技术：

水泵是输送液体或使液体增压的机械。目前，公知的水泵主要有两种，一种是真空式水泵，一种是潜水泵。无论是哪种水泵都主要是由泵体、泵盖和叶轮组成，其中起决定性作用的是叶轮。水泵叶轮材质一般为铸铁和铸钢，传统方式通常采用砂型铸造工艺或熔模铸造工艺，其中的砂型铸造工艺一般包括芯盒制备、配砂造型、型腔预热、浇注、开型、清砂等工序。其中浇注温度为1430-1450℃，浇注时间为6—10秒；在浇注后6—8分钟开型，开型后直接进入退火炉(保温0.5—1.5小时，炉冷至600—625摄氏度后出炉空冷)。

但是在叶轮加工过程中，易导致铸件组织疏松，铸造废品率偏高。

为解决上述问题，中国专利CN201913192U公开了一种水泵叶轮金属重力型铸造模具，包括下模、砂芯柱、砂芯，所述的下模中心处设有砂芯柱，所述的砂芯柱的上方设有与之相配合的砂芯，所述的砂芯上方设有上模，上模由两个半模板构成，两个半模板构成哈夫对称；所述的上模与下模上设有与砂芯配合的凹槽，所述的凹槽内设有浇道，所述的上模上设有通向凹槽的数个冒口，所述的上模上表面环冒口边缘设有保温层。

上述专利方案通过重力作用使铸件组织致密，虽然解决了铸件组织疏松的问题，但是仍然存在以下问题：上模由两个半模板构成，当两个半模对合时，在浇筑的过程中，由于型腔内的温度非常高，型腔会产生膨胀，膨胀的型腔会挤压两个半模向外扩张，导致半模之间产生缝隙影响叶轮的成型。

技术实现要素：

本实用新型意在提供一种用于水泵叶轮成型的铸造模具，以解决因受热膨胀的型腔会挤压两个半模向外扩张而影响叶轮成型的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的基础方案如下：

用于水泵叶轮成型的铸造模具，包括下模、砂芯柱、砂芯，下模中心处设有砂芯柱，砂芯柱的上方设有与之相配合的砂芯，砂芯上方设有上模，上模包括成哈夫对称的左半模和右半模，左半模、右半模和下模上开设有与砂芯配合的凹槽，所述上模和下模可围合形成用于成型的型腔，下模底部开设有连通凹槽的浇道；还包括用于抵紧左半模和右半模的抵紧装置；

所述左半模和右半模内均开设有弧形空腔，弧形空腔的一端设有受热膨胀件，左半模和右半模之间设有转动杆，转动杆的一端可伸进左半模的弧形空腔内，另一端可伸进右半模的弧形空腔内，所述转动杆的两端均与所述受热膨胀件固接；

所述左半模的上部设有左锁接块，右半模的上部设有右锁接块，左锁接块和右锁接块内均开设有条形槽，左锁接块上可拆卸连接有可伸进右锁接块内条形槽的左齿条，右锁接块上可拆卸连接有可伸进左锁接块内条形槽的右齿条，转动杆的上部固接有与左齿条和右齿条啮合的齿轮；

所述左半模内开设有可与所述型腔连通的内腔，内腔与型腔连接处设有进气单向阀和出气单向阀，内腔与左半模的弧形空腔之间连通有通道，通道内滑动密封有可与出气单向阀贴合的移动杆，移动杆的一端伸进所述内腔内，另一端与转动杆固接，移动杆伸进内腔的一侧开设有通孔，移动杆开设有通孔的一端与内腔底壁之间设有弹性件，所述通孔可与出气单向阀对准或错开。

基础方案的工作原理：将下模、砂芯柱、砂芯组合后，再将左半模和右半模对合后压在下模上，将转动杆的两端均伸进左半模和右半模的弧形空腔内，再利用抵紧装置将左半模和右半模抵紧。通过下模底部的浇道向型腔内喷入液态金属，由于内腔与型腔连接处设有进气单向阀，在喷入的液态金属的作用下，型腔内的气体被排入到内腔中，避免了气体对叶轮铸造过程中造成影响，以减少叶轮成型后存在气孔、缩孔以及缩松等缺陷。

在进行浇注的过程中，型腔内部的高温通过左半模和右半模传递给弧形空腔内的受热膨胀件，受热膨胀件受热膨胀后推动转动杆转动，转动杆的转动会带动左半模和右半模靠近，从而抵消一部分左半模和右半模因高温会向外扩张的挤压力；与此同时，转动杆再带动与其固接的齿轮转动，由于左半模的上部设有左锁接块，右半模的上部设有右锁接块，左锁接块和右锁接块内均开设有条形槽，左锁接块上可拆卸连接有可伸进右锁接块内条形槽的左齿条，右锁接块上可拆卸连接有可伸进左锁接块内条形槽的右齿条，齿轮的转动带动左齿条继续伸进右锁接块上的条形槽内，同时带动右齿条继续伸进左锁接块上的条形槽内，从而齿轮的转动会拉动左半模和右半模进一步靠近，进一步抵消左半模和右半模因高温向外扩张的挤压力。

在转动杆转动的过程中，与转动杆固接的移动杆在转动杆的带动下朝远离内腔的方向移动，当浇注完成一段时间需要打开型腔时，在此过程中，受热膨胀件会一直受热而膨胀，移动杆一直朝远离内腔的方向移动，直到之前被堵住的出气单向阀此时与移动杆上的通孔对准，储存在内腔里的气体通过出气单向阀回流进型腔内，以补偿型腔内外的压强差，方便打开型腔。

然后通过抵紧装置松开左半模和右半模，此时型腔内的温度降低，受热膨胀件根据热胀冷缩原理收缩，转动杆失去受热膨胀件的推动力恢复可自由转动的状态，转动杆带动齿轮反转，左齿条和右齿条沿远离条形槽的方向退出，即可实现开型。

基础方案的有益效果为：

1、与现有的叶轮铸造模具相比，本实用新型根据受热膨胀件的热胀冷缩原理，受热膨胀件在浇注过程中吸热膨胀后推动转动杆正转，通过与转动杆固接的齿轮带动左齿条伸进右锁接块中，带动右齿条伸进左锁接块中，实现左半模和右半模的靠近，以抵消型腔内的高温使左半模和右半模向外扩张的作用力。

2、向型腔内通入液态金属时，残留在型腔内的气体被排入左半模的内腔中，随着受热膨胀件带动转动杆正转，与转动杆固接的移动逐渐远离内腔，直到移动杆上的通孔与出气单向阀对准，此时内腔中的气体回流到型腔中，补偿型腔内外的压强差，避免型腔因内外压强差太大而不容易打开。

进一步，所述转动杆上表面和下表面分别与弧形空腔的内壁接触。

转动杆上表面和下表面分别与弧形空腔的内壁接触，弧形空腔限制了转动杆朝垂直于下模的方向移动，转动杆只能沿弧形空腔的周向运动，避免转动杆随意摆动对抵紧左半模和右半模造成影响。

进一步，所述弧形空腔和型腔之间设有盲孔，盲孔的一端与弧形空腔连通，另一端紧邻所述型腔，所述受热膨胀件远离弧形空腔的一端伸进所述盲孔内。

采用上述结构，受热膨胀件位于盲孔内的一端与型腔紧邻，从而能够吸收更多的热量。

进一步，所述受热膨胀件为耐高温的气囊。

采用耐高温的气囊，气囊受热膨胀得更大，更能推动转动杆快速地转动。

进一步，所述抵紧装置为气缸。

气缸能够实现对左半模和右半模的抵紧，且气缸成本低。

进一步，所述弹性件为弹簧。

当转动杆远离内腔移动时，弹簧处于拉伸状态；当转动杆靠近内腔移动时，弹簧逐渐恢复至原位，又能起到对移动杆的支撑作用。

附图说明

图1为本实用新型用于水泵叶轮成型的铸造模具实施例的结构示意图；

图2为图1所示本实用新型用于水泵叶轮成型的铸造模具实施例的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：下模1、砂芯柱2、砂芯3、左半模4、右半模5、凹槽6、型腔7、弧形空腔8、受热膨胀件9、转动杆10、左锁接块11、右锁接块12、条形槽13、左齿条14、齿轮15、内腔16、进气单向阀17、出气单向阀18、通道19、移动杆20、通孔21、右齿条22。

如图1所示，本实用新型用于水泵叶轮成型的铸造模具，包括下模1、砂芯柱2、砂芯3，下模1中心处设有砂芯柱2，砂芯柱2的上方设有与之相配合的砂芯3，砂芯3上方设有上模，上模包括成哈夫对称的左半模4和右半模5，左半模4、右半模5和下模1上开设有与砂芯3配合的凹槽6，上模和下模1可围合形成用于成型的型腔7，下模1底部开设有连通凹槽6的浇道；还包括用于抵紧左半模4和右半模5的抵紧装置，本实施例中的抵紧装置为气缸(附图中未示出)；

如图2所示，左半模4和右半模5内均开设有弧形空腔8，弧形空腔8的一端设有受热膨胀件9，本实施例中的受热膨胀件9为耐高温的气囊，左半模4和右半模5之间设有长条形的转动杆10，转动杆10的一端可伸进左半模4的弧形空腔8内，另一端可伸进右半模5的弧形空腔8内，转动杆10上表面和下表面分别与弧形空腔8的内壁接触，转动杆10的两端均与受热膨胀件9粘接；弧形空腔8和型腔7之间设有盲孔，盲孔的一端与弧形空腔8连通，另一端紧邻型腔7，受热膨胀件9远离弧形空腔8的一端伸进盲孔内；

如图2所示，左半模4的上部设有左锁接块11，右半模5的上部设有右锁接块12，左锁接块11和右锁接块12内均开设有条形槽13，左锁接块11上可拆卸连接有可伸进右锁接块12内条形槽13的左齿条14，右锁接块12上可拆卸连接有可伸进左锁接块11内条形槽13的右齿条22，本实施中的可拆卸连接采用螺栓连接的方式，具体地，如图2所示，左齿条14的左端伸进左锁接块11中，螺栓通过左锁接块11伸进左齿条14中，实现对左齿条14的固定；右齿条22的右端伸进右锁接块12中，螺栓通过右锁接块12伸进右齿条22中，实现对右齿条22的固定；左齿条14和右齿条22均能在左锁接块11和右锁接块12内的条形槽13中滑动，转动杆10的上部焊接有与左齿条14和右齿条22啮合的齿轮15；

如图2所示，左半模4内开设有可与型腔7连通的内腔16，内腔16与型腔7连接处设有进气单向阀17和出气单向阀18，内腔16与左半模4的弧形空腔8之间连通有通道19，通道19内滑动密封有可与出气单向阀18贴合的移动杆20，移动杆20的一端伸进所述内腔16内，另一端与转动杆10固接，移动杆20伸进内腔16的一侧开设有通孔21，移动杆20开设有通孔21的一端与内腔16底壁之间设有弹性件，本实施例中的弹性件为弹簧，通孔21可与出气单向阀18对准或错开。

该用于水泵叶轮成型的铸造模具的工作过程中：

将下模1、砂芯柱2、砂芯3组合后，再将左半模4和右半模5对合后压在下模1上，将转动杆10的两端均伸进左半模4和右半模5的弧形空腔8内，再利用抵紧装置将左半模4和右半模5抵紧。通过下模1底部的浇道向型腔7内喷入液态金属，由于内腔16与型腔7连接处设有进气单向阀17，在喷入的液态金属的作用下，型腔7内的气体被排入到内腔16中，避免了气体对叶轮铸造过程中造成影响，以减少叶轮成型后存在气孔、缩孔以及缩松等缺陷。

在进行浇注的过程中，型腔7内部的高温通过左半模4和右半模5传递给弧形空腔8内的受热膨胀件9，受热膨胀件9位于盲孔内的一端与型腔7紧邻，从而能够吸收更多的热量，受热膨胀件9受热膨胀后推动转动杆10转动，转动杆10上表面和下表面分别与弧形空腔8的内壁接触，弧形空腔8限制了转动杆10沿竖直方向移动，转动杆10只能沿水平方向运动，转动杆10的水平转动会带动左半模4和右半模5靠近，从而抵消一部分左半模4和右半模5因高温会向外扩张的挤压力；与此同时，转动杆10再带动与其固接的齿轮15转动，齿轮15的转动带动左齿条14继续伸进右锁接块12上的条形槽13内，同时带动右齿条22继续伸进左锁接块11上的条形槽13内，从而齿轮15的转动会拉动左半模4和右半模5进一步靠近，进一步抵消左半模4和右半模5因高温向外扩张的挤压力。

在转动杆10转动的过程中，与转动杆10固接的移动杆20在转动杆10的带动下朝远离内腔16的方向移动，当浇注完成一段时间需要打开型腔7时，在此过程中，受热膨胀件9会一直受热而膨胀，移动杆20一直朝远离内腔16的方向移动，直到之前被堵住的出气单向阀18此时与移动杆20上的通孔21对准，储存在内腔16里的气体通过出气单向阀18回流进型腔7内，以补偿型腔7内外的压强差，方便打开型腔7。

然后通过抵紧装置松开左半模4和右半模5，此时型腔7内的温度降低，受热膨胀件9根据热胀冷缩原理收缩，转动杆10失去受热膨胀件9的推动力恢复可自由转动的状态，转动杆10带动齿轮15反转，左齿条14和右齿条22沿远离条形槽13的方向退出，再拧松螺栓，将左齿条14和右齿条22分别从条形槽13中取出，再将转动杆10取出左半模4和右半模5，即可实现开型。

综上所述，本实用新型根据受热膨胀件9的热胀冷缩原理，受热膨胀件9在浇注过程中吸热膨胀后推动转动杆10正转，通过与转动杆10固接的齿轮15带动左齿条14伸进右锁接块12中，带动右齿条22伸进左锁接块11中，实现左半模4和右半模5的靠近，以抵消型腔7内的高温使左半模4和右半模5向外扩张的作用力；

向型腔7内通入液态金属时，残留在型腔7内的气体被排入左半模4的内腔16中，随着受热膨胀件9带动转动杆10正转，与转动杆10固接的移动逐渐远离内腔16，直到移动杆20上的通孔21与出气单向阀18对准，此时内腔16中的气体回流到型腔7中，补偿型腔7内外的压强差，避免型腔7因内外压强差太大而不容易打开。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。