一种金属中空薄壁零件翻砂模具的制作方法

文档序号:17039696发布日期:2019-03-05 18:53阅读:324来源:国知局
一种金属中空薄壁零件翻砂模具的制作方法

本申请属于模具产品,尤其是涉及一种金属中空薄壁零件翻砂用模具。



背景技术:

电动机外壳以铸铁件、铸铝件为主,部分电动机采用的是压铸件外壳,压铸件尺寸精度高,但是,压铸模具采用的是特种模具钢,并且,模具使用的次数有限,加之模具生产复杂,压铸件成本高,而铸铁件和铸铝件则由于采用的是组合模具,所述的组合模具通常由外模、芯模组成、外模由上模和下模两部分组成,将电动机外壳分为上下两部分,芯模的上部分和下部分分别是电动机的上部分和下部分,上模和下模分别装上沙芯,上模和芯模的上部分获得电动机上部分的型腔,下模和芯模的下部分获得电动机下部分的型腔,两部分型腔组成一个完整的电动机形状,电动机外壳为薄壁产品,中空部分直径占电动机外径比值高,此类产品翻砂时容易引起中空部分的沙芯垮塌,为了防止沙芯垮塌,需要设计中间模,为了脱模的需要,中间模设计尺寸盈余量大,并且有锥度,加之组合模具本身也降低了精度,加工出来的产品精度非常低,常常是经过机械加工后的产品一边厚,一边薄,影响最终的产品质量,此外,在翻砂工艺中,通常需要对沙子加水,加水的多寡也是一门技术,加水少,脱模时容易垮塌,加水多,则翻砂件类似加了一道热处理工艺,导致产品变硬,特别是批量产品,铸造出来的产品软硬不一,导致后续机械加工时,尺寸难以控制,部分产品太硬,YG类、HSS类刀具甚至YW1、YW2刀具难以加工,只能报废,薄壁产品翻砂时,由于本身壁薄,也容易出现废品,在翻砂的过程中,注料口通常是由工人在砂型完成之后,用铁棍扎出,然后退出,这种注料口都有少部分沙子进入注料腔,容易引起翻砂件麻面,另外,翻砂工人操作时,上模部分需要取下芯模,进行翻转,中空部分的沙芯缺少支撑结构,是引起沙芯垮塌的重要原因。



技术实现要素:

要解决的技术问题:

1、翻砂件加工出来的薄壁产品容易出现厚薄不匀的情况,因此需要解决厚薄不匀的情况;

2、翻砂件预留加工余量大,需要减少预留量,减少焦炭消耗量大的问题;

3、翻砂件有锥度,需要减少甚至不在模具上设立锥度问题由于脱模限制;

4、沙芯需要加水,需要解决加水的多少问题,减少加水不匀引起的产品难加工或者沙芯垮塌难题。

技术方案:一种金属中空薄壁零件翻砂模具,金属中空薄壁零件翻砂模具包括支架1、填塞柱2、上模3、定位柱4、上芯模5、下芯模6、下模7、吸塑上外套、吸塑下外套,其特征是:

所述的填塞柱2拧进支架1,两个支架1分别放置进上模3和下模7;

所述的上模3左右前后四面挡板内侧构成方形的沙芯室,用来填充沙芯,上模3上下两面无挡板;

所述的下模7左右前后四面挡板内侧构成方形的沙芯室,用来填充沙芯,下模7上下两面无挡板;

所述的上模3、上芯模5、下芯模6、下模7从上到下依次放置,利用4根定位柱4插进定位孔定位,定位孔包括4个上模定位孔31、4个上芯模定位孔51、4个下芯模定位孔61、4个下模定位孔71;

吸塑上外套套进上芯模母件53,吸塑下外套套进下芯模母件63;

所述的支架1包括横杆111、竖杆112、支架定位圈12、支架螺纹孔13;

所述的填塞柱2包括填塞柱定位边22、填塞柱螺纹段23、圆柱体21或者锥台体24。

所述的横杆111和竖杆112成90°形成十字架;

所述的支架定位圈12为圆形,位于十字架的交汇处,支架定位圈12和填塞柱定位边22配合,从而限制填塞柱2的位置,以保证填塞柱2和上芯模母件53或者是下芯模母件63的中间孔同心;

所述的支架螺纹孔13位于支架定位圈12的中心位置,支架螺纹孔13和填塞柱螺纹段23配合,从而将填塞柱2拧进支架1,支架螺纹孔13的螺纹长度≥填塞柱螺纹段23的长度;

所述的填塞柱螺纹段23位于填塞柱定位边22的中心位置;

所述的填塞柱2填塞部分为圆柱体21或者为锥台体24,材质为灰铸铁。

所述的上芯模5包括上芯模定位孔51、上芯模板52、上芯模母件53;

所述的下芯模6包括下芯模定位孔61、下芯模板62、下芯模母件63;

所述的上芯模定位孔51为4个,成矩形状分布在上芯模板52的四角;

所述的下芯模定位孔61为4个,成矩形状分布在下芯模板62的四角,并且4个上芯模定位孔51和4个下芯模定位孔61位置成对应关系,孔径大小相同;

所述的上芯模板52和下芯模板62为平板;

所述的上芯模母件53固定安装在上芯模板52上,下芯模母件63固定安装在下芯模板62上;

上芯模母件53是指金属中空薄壁零件的上部分模具,下芯模母件63是指金属中空薄壁零件的下部分模具,上芯模母件53和下芯模母件63其上下连接处的截面形状是完全吻合的,上芯模母件53和下芯模母件63的作用是形成沙芯中的腔室,腔室的形状就是铸造出的金属中空薄壁零件形状,即铸造出的金属中空薄壁零件形状、尺寸由上芯模母件53和下芯模母件63决定,所述的上芯模5和下芯模6上下含义仅指翻砂时腔室的上下位置,并非指金属中空薄壁零件的形状、位置的上下。

所述的上模3由上模定位孔31、上模加强筋32、上模横杆位331、上模竖杆位332组成;

所述的下模7由下模定位孔71、下模加强筋72、下模横杆位731、下模竖杆位732组成;

所述的上模定位孔31为4个,成矩形状分布在上模3的四角;

所述的下模定位孔71为4个,成矩形状分布在下模7的四角,并且4个上模定位孔31、4个下模定位孔71、4个上芯模定位孔51、4个下芯模定位孔61位置成对应关系,孔径大小相同,孔径=小头42的直径;

所述的上模加强筋32位于上模3的左右前后的外壁,用来加强上模外壁的强度;

所述是下模加强筋72位于下模7的左右前后的外壁,用来加强下模外壁的强度;

所述的上模横杆位331、下模横杆位731均为2个,分别位于上模3的上部、下模7的下部的左右两边,上模横杆位331、下模横杆位731均为凹进位,凹进位深度=横杆111的厚度,凹进位宽度=横杆111的宽度,2个上模横杆位331或者下模横杆位731的外侧间距=横杆111的长度;

所述的上模竖杆位332、下模竖杆位732为2个,分别位于上模3的上部、下模7的下部的前后两边,上模竖杆位332、下模竖杆位732均为凹进位,凹进位深度=竖杆112的厚度,凹进位宽度=竖杆112的宽度,2个上模竖杆位332或者下模竖杆位732的外侧间距=竖杆112的长度;

所述的支架杆和支架位采用磁性安装,磁性安装是指支架位和支架杆材料有一方或者两方有磁性,另一方能够被磁性吸引,通过磁性吸附的方式将支架杆安装进对应的支架位,支架杆是指横杆111、竖杆112,支架位是指上模横杆位331、上模竖杆位332、下模横杆位731、下模竖杆位732。

所述的吸塑上外套是指套在上芯模母件53上面的吸塑产品,吸塑上外套的内表面的内外侧和上芯模母件53的内外侧表面是吻合的,吸塑上外套的上腔室92底部为开口方向,上腔室92底部贴近上芯模板52,吸塑上外套上部位置是密闭的;

所述的注料口91是指铸造液进入上腔室92的入口,注料口91位于上腔室92上部,注料口91设计在上腔室92上部宽度最宽处;

所述的上腔室92是指上模3中沙芯需要留空的空间;

所述的上杯室94是指吸塑上外套外表面的内侧和底面形成的凹进空间,底面是指贴近上芯模板52的表面;

所述的吸塑下外套是指套在下芯模母件63上面的吸塑产品,吸塑下外套的内表面的内外侧和下芯模母件63的内外侧表面是吻合的,吸塑下外套的下腔室93顶部为开口方向,下腔室93顶部贴近下芯模板62,吸塑下外套下部位置是密闭的;

所述的下腔室93是指下模7中沙芯需要留空的空间;

所述的下杯室95是指吸塑下外套外表面的内侧和顶面形成的凹进空间,顶面是指贴近下芯模板62的表面,下杯室95有气孔96,防止空气形成空气腔影响加工出的铸造件产品质量,吸塑上外套、吸塑下外套的内表面分别是指贴近上芯模母件53、下芯模母件63的表面,外表面是指贴近沙芯的表面,所述的吸塑是指采用吸塑工艺加工出来的薄壁塑胶产品。

防垮塌模由防垮塌模边甲34、防垮塌模8组成,防垮塌模8由防垮塌模边乙86、模具口87组成;上模3的内侧下边有防垮塌模边甲34,防垮塌模边甲34用来搁置防垮塌模8,防垮塌模8长宽尺寸=沙芯长宽尺寸,防垮塌模8有防垮塌模边乙86与防垮塌模边甲34配合,防垮塌模边乙86为凹进边,凹进深度=防垮塌模边甲34的厚度,从而使防垮塌模8底面与上模3底面处于同一平面,防垮塌模中间有模具口87,模具口87用来放进上芯模母件53,模具口87大于上芯模母件53的外部尺寸,从而方便上芯模母件53放进模具口87。

有益效果:金属中空薄壁零件翻砂模具采用薄壁的吸塑上外套和吸塑下外套代替了现在翻砂行业普遍使用的锥度脱模工艺,防止了锥度脱模工艺在后期机械加工时的难题,另外,吸塑产品也利于脱模,由于吸塑产品本身对沙芯具有一定的稳定作用,可以防止沙芯垮塌,减少沙芯加水量,防止铸造件加工出来之后硬度不一致,导致后期加工困难或者根本无法加工,采用的填塞柱工艺,防止薄壁零件中空部分沙芯体积大,而支撑面小,需要加厚沙芯的弊端。

附图说明

附图1是金属中空薄壁零件翻砂模具的爆炸视图;

附图2是金属中空薄壁零件翻砂模具的立体视图;

附图3是支架结构示意图;

附图4是圆柱形的填塞柱结构示意图;

附图5是上模结构示意图;

附图6是下模结构示意图;

附图7是上芯模结构示意图;

附图8是下芯模结构示意图;

附图9是电动机外壳结构示意图;

附图10是吸塑上外套的结构示意图;

附图11是吸塑上外套的结构示意图;

附图12是吸塑下外套的结构示意图;

附图13是定位柱结构示意图;

附图14是锥台形的填塞柱结构示意图;

附图15是防垮塌模结构示意图;

附图16是防垮塌模爆炸视图;

附图17是两种现有的翻砂模具和本申请翻砂模具原理示意图。

图中,1-支架;2-填塞柱;3-上模;4-定位柱;5-上芯模;6-下芯模;7-下模;8-防垮塌模;111-横杆;112-竖杆;12-支架定位圈;13-支架螺纹孔;21-圆柱体;22-填塞柱定位边;23-填塞柱螺纹段;24-锥台体;31-上模定位孔;32-上模加强筋;331-上模横杆位;332-上模竖杆位;34-防垮塌模边甲;41-大头;42-小头;71-下模定位孔;7-下模加强筋;731-下模横杆位;732-下模竖杆位;51-上芯模定位孔;52-上芯模板;53-上芯模母件;61-下芯模定位孔;62-下芯模板;63-下芯模母件;81-端盖锁紧螺纹孔;82-转子位;83-凹缘位;84-机脚孔;85-接线盒锁紧孔;86-防垮塌模边乙;87-模具口;91-注料口;92-上腔室;93-下杯室;94-上杯室;95-下腔室;96-气孔;A-需要铸造出的薄壁铸造件薄壁截面;B-实际铸造用模具内壁截面线;C-沙芯,D-沙芯主要受力体。

具体实施方式

申请人参照附图予以说明本申请的具体实施方式:

为了理解申请人的设计思路,申请人用附图17比较现有的翻砂工艺和本申请的翻砂工艺的异同,附图17仅仅比较零件内侧,而翻砂产品为了脱模,往往是内外都有锥度,这样的产品后期机械加工时,操作存在一定的难度,附图17中,左边为现有的上模3翻砂工艺,右边为本申请的上模3翻砂工艺,其中A为需要铸造出的薄壁铸造件薄壁截面,两者需要的理论铸造件是完全一致的,B为实际铸造用模具内壁截面线;现有的翻砂工艺,为了脱模方便,模具采用了2~5°的锥度,而本申请和理论铸造件内侧截面线是一致的,C是沙芯,本申请减少了沙芯的体积,这样,防垮塌效果显著,D是沙芯主要受力体,左图中,主要靠上部沙芯受力,那么,沙芯D的厚度不够,也容易造成垮塌,而加厚沙芯,就加大了翻砂工人的劳动强度,本申请中,通过锥台体的填塞柱受力,防止沙芯垮塌,另外,塑胶上外套也具备一定的防垮塌作用。

申请人以两个实施例说明本申请的设计思路:

实施例1:电动机外壳翻砂用模具,附图9是常见的鼠笼式电动机外壳结构示意图,实施例1以附图9的鼠笼式外壳为对象,说明金属中空薄壁零件翻砂模具的结构和原理,需要说明的是,部分资料将两侧端盖也列为是外壳,但是端盖和电动机外壳结构差别大,端盖不能算是中空薄壁零件,实施例1记载的外壳是指附图9所示的零件,不包括两侧端盖。

实施例1采用的技术方案如下:一种电动机外壳翻砂模具,电动机外壳翻砂模具包括支架1、填塞柱2、上模3、定位柱4、上芯模5、下芯模6、下模7、吸塑上外套、吸塑下外套,其特征是:

所述的填塞柱2拧进支架1,两个支架1分别放置进上模3和下模7;

所述的上模3左右前后四面挡板内侧构成方形的沙芯室,用来填充沙芯,上模3上下两面无挡板;

所述的下模7左右前后四面挡板内侧构成方形的沙芯室,用来填充沙芯,下模7上下两面无挡板;

所述的上模3、上芯模5、下芯模6、下模7从上到下依次放置,利用4根定位柱4插进定位孔定位,定位孔包括4个上模定位孔31、4个上芯模定位孔51、4个下芯模定位孔61、4个下模定位孔71;

吸塑上外套套进上芯模母件53,吸塑下外套套进下芯模母件63;

所述的支架1包括横杆111、竖杆112、支架定位圈12、支架螺纹孔13;

所述的填塞柱2包括填塞柱定位边22、填塞柱螺纹段23、圆柱体21或者锥台体24。

所述的横杆111和竖杆112成90°形成十字架;

所述的支架定位圈12为圆形,位于十字架的交汇处,支架定位圈12和填塞柱定位边22配合,从而限制填塞柱2的位置,以保证填塞柱2和上芯模母件53或者是下芯模母件63的中间孔同心,中间孔是指电动机的转子对应的位置;

所述的支架螺纹孔13位于支架定位圈12的中心位置,支架螺纹孔13和填塞柱螺纹段23配合,从而将填塞柱2拧进支架1,支架螺纹孔13的螺纹长度≥填塞柱螺纹段23的长度;

所述的填塞柱螺纹段23位于填塞柱定位边22的中心位置;

所述的填塞柱2填塞部分为圆柱体21或者为锥台体24,材质为灰铸铁。

所述的上芯模5包括上芯模定位孔51、上芯模板52、上芯模母件53;

所述的下芯模6包括下芯模定位孔61、下芯模板62、下芯模母件63;

所述的上芯模定位孔51为4个,成矩形状分布在上芯模板52的四角;

所述的下芯模定位孔61为4个,成矩形状分布在下芯模板62的四角,并且4个上芯模定位孔51和4个下芯模定位孔61位置成对应关系,孔径大小相同;

所述的上芯模板52和下芯模板62为平板;

所述的上芯模母件53固定安装在上芯模板52上,下芯模母件63固定安装在下芯模板62上;

上芯模母件53是指电动机外壳的上部分模具,下芯模母件63是指电动机外壳的下部分模具,上芯模母件53和下芯模母件63其上下连接处的截面形状是完全吻合的,上芯模母件53和下芯模母件63的作用是形成沙芯中的腔室,腔室的形状就是铸造出的电动机外壳形状,即铸造出的电动机外壳形状、尺寸由上芯模母件53和下芯模母件63决定,所述的上芯模5和下芯模6上下含义仅指翻砂时腔室的上下位置,并非指电动机外壳产品的形状、位置的上下。

所述的上模3由上模定位孔31、上模加强筋32、上模横杆位331、上模竖杆位332组成;

所述的下模7由下模定位孔71、下模加强筋72、下模横杆位731、下模竖杆位732组成;

所述的上模定位孔31为4个,成矩形状分布在上模3的四角;

所述的下模定位孔71为4个,成矩形状分布在下模7的四角,并且4个上模定位孔31、4个下模定位孔71、4个上芯模定位孔51、4个下芯模定位孔61位置成对应关系,孔径大小相同,孔径=小头42的直径;

所述的上模加强筋32位于上模3的左右前后的外壁,用来加强上模外壁的强度;

所述是下模加强筋72位于下模7的左右前后的外壁,用来加强下模外壁的强度;

所述的上模横杆位331、下模横杆位731均为2个,分别位于上模3的上部、下模7的下部的左右两边,上模横杆位331、下模横杆位731均为凹进位,凹进位深度=横杆111的厚度,凹进位宽度=横杆111的宽度,2个上模横杆位331或者下模横杆位731的外侧间距=横杆111的长度;

所述的上模竖杆位332、下模竖杆位732为2个,分别位于上模3的上部、下模7的下部的前后两边,上模竖杆位332、下模竖杆位732均为凹进位,凹进位深度=竖杆112的厚度,凹进位宽度=竖杆112的宽度,2个上模竖杆位332或者下模竖杆位732的外侧间距=竖杆112的长度;

所述的支架杆和支架位采用磁性安装,磁性安装是指支架位和支架杆材料有一方或者两方有磁性,另一方能够被磁性吸引,通过磁性吸附的方式将支架杆安装进对应的支架位,支架杆是指横杆111、竖杆112,支架位是指上模横杆位331、上模竖杆位332、下模横杆位731、下模竖杆位732。

所述的吸塑上外套是指套在上芯模母件53上面的吸塑产品,吸塑上外套的内表面的内外侧和上芯模母件53的内外侧表面是吻合的,吸塑上外套的上腔室92底部为开口方向,上腔室92底部贴近上芯模板52,上腔室92上部位置为电动机凹缘位置,吸塑上外套上部位置是密闭的;

注料口91是指铸造液进入上腔室92的入口,注料口91位于上腔室92上部,注料口91设计在上腔室92上部宽度最宽处;

上腔室92是指上模3中沙芯需要留空的空间;

上杯室94是指吸塑上外套外表面的内侧和底面形成的凹进空间,底面是指贴近上芯模板52的表面;

所述的吸塑下外套是指套在下芯模母件63上面的吸塑产品,吸塑下外套的内表面的内外侧和下芯模母件63的内外侧表面是吻合的,吸塑下外套的下腔室93顶部为开口方向,下腔室93顶部贴近下芯模板62,下腔室92下部位置为电动机凹缘位置,吸塑下外套下部位置是密闭的;

所述的下腔室93是指下模7中沙芯需要留空的空间;

所述的下杯室95是指吸塑下外套外表面的内侧和顶面形成的凹进空间,顶面是指贴近下芯模板62的表面,下杯室95有气孔96,防止空气形成空气腔影响加工出的铸造件产品质量,吸塑上外套、吸塑下外套的内表面分别是指贴近上芯模母件53、下芯模母件63的表面,外表面是指贴近沙芯的表面,所述的吸塑是指采用吸塑工艺加工出来的薄壁塑胶产品。

图1和附图2是电动机外壳翻砂模具的爆炸视图和立体视图,

填塞柱2的材质是灰铸铁,填塞柱2其作用在上下模是不一样的,在上模,主要是防止沙芯垮塌和提高翻砂件产品精度,因为填塞柱2的位置是转子位,大量的沙芯没有支撑位,需要支撑位就需要加厚沙芯,而这无疑加大了翻砂工人的劳动强度,填塞柱2的存在减少了沙芯的使用量,而填塞柱2被支架固定,不能下滑,这样防止垮塌,由于灰铸铁的物理特性是热缩冷胀,铸造液加入后,沙芯温度升高,此后,温度逐步降低,由于热胀冷缩的影响,导致产品质量下降,而填塞柱2的存在,会热缩冷胀,这样,能够减轻铸造件热胀冷缩的不利影响,提高了产品精度,在下模,填塞柱2是方便脱模和提高翻砂产品精度,提高翻砂产品精度也是利用灰铸铁的热缩冷胀的特性实现的,需要说明的是,由于灰铸铁的熔点和铸铁件的铸造件熔点是相同或者非常接近,因此,填塞柱2不能和铸造液直接接触,必须采用沙芯隔离,由于沙子的主要成分是二氧化硅,沙子本身有较强的绝热性能,随着加水的增多,其绝热性能降低,水蒸汽蒸发会降低填塞柱2温度,因此,沙芯加水对填塞柱2的降温不利影响不大,但对铸造件硬度有影响,加水不能过多,在铸铝件加工中,由于铸铝件的熔融液温度也在800℃以上,如此高的温度对于填塞柱2的机械性能有非常不利的影响,因此,虽然铝的熔点只有660℃,但是,填塞柱2也不能和铸造液直接接触,隔离后的填塞柱2温度最高温低于300℃,对填塞柱2的机械性能几乎没有影响,这样,能够提高铸铝件的质量,实际产品设计过程中,绝热层厚度需要控制好,从而将填塞柱2的最高温度控制在280~300℃,因为填充层厚度对铸造件精度同样有影响,填充层厚度过厚,灰铸铁的热缩冷胀对铸造件的精度的有益效果可能减弱甚至丧失。

实施例1为电动机外壳,其中空部分是圆形,在机械零件中,中空部分是圆形的金属中空薄壁零件,参照实施例1的设计思路,改变上芯模母件53和下芯模母件63的形状,就能够制造不同的金属中空薄壁零件,附图9所示的为卧式马达,立式马达、发电机外壳均能够按照实施例1的思路设计。

实施例2:中空部分是非圆形的金属中空薄壁零件;

中空部分是方形、菱形或者是异形体,此类金属中空薄壁零件不常见,上芯模母件53、下芯模母件63、吸塑上外套、吸塑下外套按照该产品形状加工即可,改变的是支架1和填塞柱2,支架1和填塞柱2为一体结构,支架1的支架杆,上模3和下模3的支架2和实施例1的构造和配合关系没有改变,支架1不再有支架定位圈12、支架螺纹孔13;

填塞柱2不再有填塞柱定位边22、填塞柱螺纹段23、圆柱体21或者锥台体24改变成和其中空部分形状对应,只是注意一点,填塞部分到金属中空薄壁零件的内表面距离需要一致。

实施例3:防垮塌模,防垮塌模见附图15和附图16,防垮塌模仅仅针对上模3做出改进,除防垮塌设计外,其他的设计与实施例1相同, 防垮塌模由防垮塌模边甲34、防垮塌模8组成,防垮塌模8由防垮塌模边乙86、模具口87组成;上模3的内侧下边有防垮塌模边甲34,防垮塌模边甲34用来搁置防垮塌模8,防垮塌模8长宽尺寸=沙芯长宽尺寸,防垮塌模8有防垮塌模边乙86与防垮塌模边甲34配合,防垮塌模边乙86为凹进边,凹进深度=防垮塌模边甲34的厚度,从而使防垮塌模8底面与上模3底面处于同一平面,防垮塌模中间有模具口87,模具口87用来放进上芯模母件53,模具口87大于上芯模母件53的外部尺寸,从而方便上芯模母件53放进模具口87。

吸塑是一种塑胶加工工艺,吸塑将胶片利用吸塑机加工成薄壁塑胶制品,吸塑是一种成熟的塑胶加工工艺,本申请不详细讨论吸塑工艺。

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