一种金属铸造用三箱砂型的制作方法

本发明属于金属铸造加工技术领域，具体涉及一种金属铸造用三箱砂型。

背景技术：

铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法；是复杂结构的金属零部件最常用的加工方法之一。铸造使用的铸模的材料主要为砂、金属和陶瓷；砂型由于具有便于加工、易于脱模，且成本较低的优点，因此成为最主要的铸模材料。

根据不同的形态特征，常用的铸造砂型又包括两箱砂型、三箱砂型、地坑砂型和组芯砂型等不同类型，两箱砂型是最简单的砂型结构，可适用于大多数结构的零件铸造，非常便于起模；但是当铸件的高度较高或结构复杂时，使用双箱砂型起模便相对困难；此时可以采用三箱砂型，将铸件最大横截面的位置作为分型面，从而便于模样的起出。其中，顶部和底部截面大于中段截面的零件，主要通过三箱砂型进行铸造。

砂型铸造过程中需要对模型进行装配固定，砂型的稳定装配决定了加工模样的精度，如果砂型的结构不能正确、稳定、牢固的装配，可能会由于自身的重量、金属液的冲刷或振动等作用发生偏移，导致模样变形或出现结构缺陷。常规的造型固定装置包括螺栓和卡扣等，螺栓的紧固作用较好，耐震动，在紧砂过程中经历震击作用依然可以保持稳定，但是由于铸造过程中砂型中会释放出大量的热量，热量会导致螺栓和螺孔之间发生变形，最终导致螺栓锁死，从而给砂型拆解和零件坯的脱模造成困难。卡扣的耐热防变形效果较好，不容易发生锁死的问题；但是卡扣紧固效果的稳定性相对较差，在振动环境中容易出现松动，从而影响砂型的紧实效果和铸造部件的加工精度。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明的目的是设计一种金属铸造用三箱砂型，该砂型适用于复杂零部件加工，砂型采用了新的固定结构，使得砂型的抗震、耐热防变形效果更好，不会锁死，更便于起模。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种金属铸造用三箱砂型，包括上砂型、中砂型和下砂型，上砂型和下砂型中设有用于紧固的螺孔，上砂型和下砂型的螺孔中设有内螺纹，中砂型的上部和下部设有相对应的无螺纹的通孔；中砂型中通孔的侧面设有槽孔；槽孔的下沿设有向外突出的横隔板，槽孔处的砂型外壁还设置可沿砂型表面转动的挡板；挡板与中砂型轴连接。

砂型的上砂型和中砂型之间，以及下砂型和中砂型之间均有由螺栓固定连接，螺栓包括头部和螺杆，所述螺杆的上段设有与上砂型和下砂型的螺孔中内螺纹相匹配的外螺纹，螺杆的下段为无螺纹的通杆段，通杆段的直径小于上方螺纹段的直径，所述通杆段上与槽孔相对应的位置处设有开口。

槽孔处设有孔塞，孔塞前端设置与螺栓上开口相匹配的塞头，孔塞高度突出于砂型外表面。

挡板转动到横隔板位置时保持水平，挡板的下侧由横隔板支撑，挡板恰好位于槽孔外侧。

该三箱砂型组装过程中，将螺栓分别插入上砂型上部和下砂型下部的螺孔中，通过初步的旋紧使得螺栓上部和上砂型或下砂型固定，然后通过中砂型上的槽孔观察螺栓的高度，当螺栓的通杆段进入到中砂型的通孔内，并保持螺杆上的开口向外时，停止旋紧螺杆；接着将孔塞从槽孔处插入，并通过孔塞上的塞头将螺杆卡紧；然后将挡板转动到槽孔前方，对孔塞进行限位，其中挡板处于该位置时，横隔板可以对挡板进行支撑；防止挡板偏移，导致孔塞脱落。

该三箱砂型拆卸过程中，首先将中砂型上的挡板转动移开，然后将孔塞拔下，再转动螺栓顶部的螺帽，将螺栓取出即可。其中，螺栓位于中砂型内的通杆段直径是小于螺纹段的，而且通杆段和中砂型外壁是通过孔塞进行限位的；即使在浇铸过程中，中砂型因为热量过高而产生轻微形变，中砂型和螺栓之间也不会发生螺纹卡死而锁定的问题，因此螺栓在零件铸造成型后可以轻易地取出。

优选地，上砂型和中砂型的相接面，以及下砂型和中砂型的相接面处均设置螺母槽，螺母槽分别位于上砂型螺孔底部，下砂型螺孔顶部，以及中砂型螺孔的顶部和底部；螺母槽内设置与螺栓相匹配的第一螺母和第二螺母；所述靠近螺栓顶部的螺母上方还设置垫片。

砂型相接面由第一螺母和第二螺母构成的双螺母结构，不仅能产生自锁作用防止螺栓松脱；而且使得上砂型和下砂型中螺栓无需转动到螺帽完全卡紧的程度，就可以实现对上砂型的锁紧；从而更有利于螺栓下方通杆段上的开口和孔塞之间的对准。

优选地，砂型中螺孔的数量不少于四个，沿砂型的外壁均匀分布。

优选地，螺栓上通杆段的开口呈圆形、十字形或星形，开口数量不少于两个，在螺杆的圆周上均匀分布。

开口数量越多可以更便于进行孔塞的找准和卡紧，但是开口数量过多会降低螺杆的强度，因此开口数量可以根据螺杆直径进行灵活设置，在螺杆强度和限位效果之间获得平衡。

优选地，孔塞的后端设置用于便于插拔的突出的手持部，所述的挡板表面设有用于容置手持部的内陷部，内陷部设置于挡板内表面的下侧。

手持部的设置可以便于孔塞的拔出，挡板中的内陷部可以对孔塞进行限位。

优选地，孔塞和螺栓由低热膨胀系数的高速钢制备而成。使用孔塞进行限位，主要是为了降低砂型热膨胀对螺栓的影响，为了进一步提高该固定结构的热稳定性，应当尽量选择热膨胀系数相对较小的材质。

优选地，螺栓的头部为国标外六角螺帽，且螺帽顶部设有内六角孔。螺帽中分别设置外六角和内六角两种结构，使得螺栓的松紧可以分别选择不同的工具辅助完成。

本发明具有如下的有益效果：

该型三箱砂型中采用了新型的固定装置，使用的螺孔和螺栓的结构均进行重新设计。其中，上砂型通过螺纹孔和螺栓上部的螺杆进行固定，螺杆下部的通杆插入到中砂型外壁中，中砂型的固定结构为螺栓通杆段中的开口和中砂型上的孔塞，孔塞插入到使用挡板进行紧固，防止孔塞脱落。螺杆和上砂型之间的螺纹连接可以避免螺杆进行轴向的位移，防止螺杆脱落，其中，上砂型和中砂型之间的双螺母结构可以进一步构成自锁结构，避免螺栓松动。

由于在铸造过程中，零件模样主体位于中砂型内，中砂型内部会产生更高的热量。为了避免由于热膨胀导致的螺栓螺孔锁死的问题；本实施例的螺栓下段位于中砂型的部分不设置螺纹进行连接，而是采用螺栓上的开口和砂型中的孔塞相互卡紧的方式进行限位；这种固定方式不仅不会因受热膨胀而锁死，更加便于砂型的拆装；还可以有效避免螺栓自旋，从而进一步提高螺栓连接的稳定性；在砂型制备的紧砂过程和零件制备的浇注过程中，降低因为机械振动和热变形作用对型腔和内部零件精度造成的影响。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本实施例中三箱砂型的结构示意图；

图2是本实施例中螺栓和中砂型的连接示意图；

图3是本实施例中螺栓和孔塞的结构示意图；

图中标记为：1、上砂型；2、中砂型；3、下砂型；4、螺栓；5、孔塞；6、挡板；7、横隔板；21、槽孔；40、螺帽；41、螺纹段；42、通杆段；51、塞头；52、手持部；411、第一螺母；412、第二螺母；420、开口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电路连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种金属铸造用三箱砂型，如图1所示，包括上砂型1、中砂型2和下砂型3，上砂型1和下砂型3中设有用于紧固的螺孔，上砂型1和下砂型3的螺孔中设有内螺纹，中砂型2的上部和下部设有相对应的无螺纹的通孔；如图2所示，中砂型2中通孔的侧面设有槽孔21；槽孔21的下沿设有向外突出的横隔板7，槽孔21处的砂型外壁还设置可沿砂型表面转动的挡板6；挡板6与中砂型2轴连接。

砂型的上砂型1和中砂型2之间，以及下砂型3和中砂型2之间均有由螺栓4固定连接，如图3所示，螺栓4包括头部40和螺杆，所述螺杆4的上段设有与上砂型1和下砂型3的螺孔中内螺纹相匹配的外螺纹，螺杆的下段为无螺纹的通杆段42，通杆段42的直径小于上方螺纹段41的直径，所述通杆段42上与槽孔21相对应的位置处设有开口420。

槽孔21处设有孔塞5，孔塞5前端设置与螺栓4上开口相匹配的塞头51，孔塞5高度突出于砂型外表面。

挡板6转动到横隔板7位置时保持水平，挡板6的下侧由横隔板7支撑，挡板6恰好位于槽孔21外侧。

该三箱砂型组装过程中，将螺栓4分别插入上砂型1上部和下砂型3下部的螺孔中，通过初步的旋紧使得螺栓4上部和上砂型1或下砂型3固定，然后通过中砂型2上的槽孔21观察螺栓4的高度，当螺栓4的通杆段42进入到中砂型2的通孔内，并保持螺杆4上的开口420向外时，停止旋紧螺栓4；接着将孔塞5从槽孔21处插入，并通过孔塞5上的塞头51将螺杆卡紧；然后将挡板6转动到槽孔21前方，对孔塞5进行限位，其中挡板6处于该位置时，横隔板7可以对挡板6进行支撑；防止挡板6偏移，导致孔塞5脱落。

该三箱砂型拆卸过程中，首先将中砂型2上的挡板6转动移开，然后将孔塞5拔下，再转动螺栓4顶部的螺帽40，将螺栓4取出即可。其中，螺栓4位于中砂型2内的通杆段42直径是小于螺纹段41的，而且通杆段42和中砂型2外壁是通过孔塞5进行限位的；即使在浇铸过程中，中砂型2因为热量过高而产生轻微形变，中砂型2和螺栓4之间也不会发生螺纹卡死而锁定的问题，因此螺栓4在零件铸造成型后可以轻易地取出。

上砂型1和中砂型2的相接面，以及下砂型3和中砂型2的相接面处均设置螺母槽，螺母槽分别位于上砂型1螺孔底部，下砂型3螺孔顶部，以及中砂型2螺孔的顶部和底部；螺母槽内设置与螺栓4相匹配的第一螺母411和第二螺母412；所述靠近螺栓4顶部的螺母上方还设置垫片。

砂型相接面由第一螺母411和第二螺母412构成的双螺母结构，不仅能产生自锁作用防止螺栓4松脱；而且使得上砂型1和下砂型3中螺栓4无需转动到螺帽40完全卡紧的程度，就可以实现对上砂型1的锁紧；从而更有利于螺栓4下方通杆段42上的开口420和孔塞5之间的对准。

砂型中螺孔的数量不少于四个，沿砂型的外壁均匀分布。

螺栓4上通杆段42的开口420呈圆形、十字形或星形，开口数量不少于两个，在螺杆的圆周上均匀分布。

开口420数量越多可以更便于进行孔塞5的找准和卡紧，但是开口420数量过多会降低螺杆的强度，因此开口420数量可以根据螺杆直径进行灵活设置，在螺杆强度和限位效果之间获得平衡。

孔塞5的后端设置用于便于插拔的突出的手持部52，所述的挡板6表面设有用于容置手持部52的内陷部，内陷部设置于挡板6内表面的下侧。

手持部52的设置可以便于孔塞的拔出，挡板6中的内陷部可以对孔塞进行限位。

孔塞5和螺栓4由低热膨胀系数的高速钢制备而成。使用孔塞5进行限位，主要是为了降低砂型热膨胀对螺栓4的影响，为了进一步提高该固定结构的热稳定性，应当尽量选择热膨胀系数相对较小的材质。

螺栓4的头部为国标外六角螺帽40，且螺帽40顶部设有内六角孔。螺帽40中分别设置外六角和内六角两种结构，使得螺栓4的松紧可以分别选择不同的工具辅助完成。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。