一种转子离心铸造机的制作方法

本实用新型涉及到铸造领域，具体涉及到一种转子离心铸造机。

背景技术：

图1示出了一种铸造转子的三维结构示意图。目前行业内有一种铸造转子，该铸造转子包括转子铁芯101和铸造部，铸造部包括第一端盖102、第二端盖103和铸造于转子铁芯101内部的多根连接条。

针对于该种铸造转子，由于第一端盖102和第二端盖103是通过连接条进行连接的，连接条成型于铁芯内部，成型后由于第一端盖102和第二端盖103的封闭，无法对连接条进行观察和修复，仅能通过铸造转子的测试数据判断铸造转子是否质量合格。当连接条内部出现裂缝、杂质、气泡等因素时，可能存在质量合格，但寿命不合格等问题，不利于铸造转子的长期稳定使用。因此，有必要在制程上对连接条的成型进行优化，减少连接条在成型时的结构缺陷，提高铸造转子的使用寿命。

针对于铸造转子，传统的压铸生产方式，通过对模腔施加高压，使金属液填充模腔并最终固化成型，在金属液填充模腔过程中，由于连接条结构细长，气泡不易排出，导致最终成型的铸造部会存在许多空孔，影响铸造转子使用寿命。

技术实现要素：

为了得到质量更好的铸造转子，本实用新型提供了一种转子离心铸造机，通过离心铸造的方式，排出模腔内的气泡，提高连接条成型质量，从而实现制作高质量铸造转子的功能。

相应的，本实用新型提供了一种转子离心铸造机，所述转子离心铸造机包括托盘、下模机构、上模机构和旋转驱动机构；在所述转子离心铸造机上设置有一中心轴线所述下模机构设置在所述上模机构下方；

所述下模机构包括下模具，所述下模具固定在所述托盘上；所述下模具上设置有环状的下模腔内凸起和下模腔外凸起，所述下模腔内凸起轴线、下模腔外凸起轴线和所述中心轴线共线；

所述上模机构包括主动导柱、主动驱动板、端盖模具、被动驱动板、包围模具、导柱模具和被动导柱；

所述主动导柱下端固定在所述托盘上，所述主动导柱轴线与所述中心轴线平行，所述主动驱动板滑动配合在所述主动导柱上；所述端盖模具固定在所述主动驱动板下方且所述端盖模具轴线与所述中心轴线共线；

所述被动驱动板和包围模具分别位于所述主动驱动板的上方和下方；所述导柱模具中部滑动配合在所述主动驱动板上，且所述导柱模具两端分别与所述被动驱动板和包围模具连接固定；所述导柱模具轴线与所述中心轴线共线，所述导柱模具穿过所述主动驱动板并滑动配合在所述端盖模具中，所述导柱模具上端与所述被动驱动板连接固定；

所述包围模具沿轴向开有转子铁芯孔，所述端盖模具外径与所述转子铁芯孔内径相适配；

所述旋转驱动机构的输出端驱动所述托盘沿所述中心轴线转动。

可选的实施方式，所述旋转驱动机构包括底板和旋转驱动电机；所述底板固定，所述旋转驱动电机本体固定在所述底板下方，所述旋转驱动电机的输出端穿过所述底板与所述托盘连接固定。

可选的实施方式，所述托盘基于钢珠环滑动配合在所述底板顶面上。

可选的实施方式，所述底板下方设置有一旋转电机盘，所述旋转电机盘基于钢珠环滑动配合在所述底板上；

所述旋转电机盘和所述托盘基于一贯穿所述底板的环状连接件连接固定。

可选的实施方式，所述旋转驱动机构还包括底座、固定脚和滑轮，所述底板固定在所述底座表面上；

所述固定脚和滑轮固定在所述底座底面上。

可选的实施方式，所述下模机构还包括顶针，所述下模具在所述下模腔内凸起和下模腔外凸起间设置有下模腔通孔。

可选的实施方式，所述顶针外壁与所述下模腔通孔内壁间设置有恒压间隙，所述恒压间隙尺寸范围为(0,0.1mm)。

可选的实施方式，所述导柱模具从下端面起，依次设置有线径逐渐增大的轴孔配合段、台阶配合段和端盖配合段。

可选的实施方式，所述包围模具顶面与所述转子铁芯孔间基于斜面过渡，所述斜面形成一漏斗形孔口。

可选的实施方式，所述包围模具底面所在平面与所述端盖配合段相交。

本实用新型实施例提供了一种转子离心铸造机，该转子离心铸造机通过离心铸造的方式，排出模腔内的气泡，提高连接条成型质量，从而实现制作高质量铸造转子的目的；下模具通过顶针和下模腔通孔的间隙设计，有利于铸造时排出气体，提高铸造部成型质量；上模机构的主动结构和被动结构的设置，仅需一个驱动件即可实现包围模具、端盖模具、导柱模具的运动驱动，结构巧妙，驱动方式简单，具有良好的实用性；旋转驱动机构利用托盘驱动下模机构和上模机构同步转动，实现转子离心铸造的功能；托盘基于钢珠环配合在底板上，整体受力均衡，运动平稳，且运行阻力较小，有利于旋转驱动电机的驱动。

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它的附图。图1示出了本实用新型实施例的转动机器人三维结构示意图；

图1示出了本实用新型实施例的铸铝转子示意图；

图2示出了本实用新型实施例的转子在a视角的局部放大示意图；

图3示出了本实用新型实施例的铸铝转子在b视角的局部放大示意图；

图4示出了本实用新型实施例的转子离心铸造机的三维结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例的下模机构三维结构示意图；

图6示出了本实用新型实施例的上模机构三维结构示意图；

图7示出了本实用新型实施例的旋转驱动机构40的剖面结构示意图；

图8示出了本实用新型实施例步骤s1的转子离心铸造机结构示意图；

图9示出了本实用新型实施例步骤s2的转子离心铸造机结构示意图；

图10示出了本实用新型实施例步骤s3的转子离心铸造机结构示意图。

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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型实施例的铸铝转子示意图，图2示出了本实用新型实施例的转子在a视角的局部放大示意图，图3示出了本实用新型实施例的铸铝转子在b视角的局部放大示意图。

本实用新型实施例提供了一种转子离心铸造机，用于铸造铸铝转子10。该铸铝转子10包括转子铁芯101和铸造部，铸造部包括第一端盖102、第二端盖103和铸造与转子铁芯101中的多根连接条。

具体的，转子铁芯101轴部设置有贯通的的轴孔104，用于供传动轴连接并进行传动；转子铁芯101两侧顶面与轴孔104之间分别形成第一台阶111和第二台阶112；此外，转子铁芯101上沿圆周方向均匀排布有多个贯穿的铸造通孔110；连接条(图中未示出)成型在铸造通孔中，连接条的两端分别与第一端盖102、第二端盖103连接，且第一端盖102、第二端盖103和导电条组合形成一鼠笼状的转子绕组。

此外，在第一端盖102和第二端盖103上分别设置有多个平衡块，为了便于说明，第一端盖102上的平衡块命名为第一平衡块121，第二端盖103上的平衡块命名为第二平衡块131。

图4示出了本实用新型实施例的转子离心铸造机的三维结构示意图。本实用新型实施例的转子离心铸造机包括下模机构20、上模机构30、旋转驱动机构40、压模机构50；其中，上模机构20、上模机构30分别与转子铁芯10配合形成模腔，其中，转子铁芯10上的铸造通孔用于成型连接条，下模机构20用于成型第二端盖，上模机构30用于成型第一端盖；旋转驱动机构40用于驱动上模机构20和上模机构30整体转动，压模机构50用于向模腔内提供一定压力，保证铸造部的成型质量。

图5示出了本实用新型实施例的下模机构三维结构示意图，为了清楚示意下模机构结构，剖开下模机构的部分结构，其中，黑色面为剖切面。本实用新型实施例的下模机构20包括下模具201和顶针211，为了更清晰的对本实用新型铸造转子模具的结构进行说明，在本实用新型实施例的铸造转子模具中虚拟一根空间上的轴线作为中心轴线90。

此外，为了对下模具201进行固定，本实用新型实施例设的铸造转子模具还包括有托盘406；托盘406上设置有分别设置在所述中心轴线两侧的两块连接块408；下模具201固定在两块连接块408的顶面上，基于两块连接块408架高其安装位置；下模具201底面部分悬空，顶针211可从悬空位置处置入。

具体的，本实用新型实施例的下模具201上设置有下模腔204。为了形成下模腔204，下模具201在下模腔204内侧设置有下模腔内凸起203，下模具201在下模腔204外侧设置有下模腔外凸起202，下模具201在下模腔204底部上，即下模腔内凸起203和下模腔外凸起202之间设置有下模腔通孔205；顶针211设置在所述下模腔通孔205中。

为了便于顶针211的固定，在下模具201下部设置有顶针固定板210，顶针固定板210固定在下模具201下方，顶针211下端固定在所述顶针固定板210上，顶针211上端伸入对应的下模腔通孔205中。

结合上述有关转子铁芯结构的说明，针对于本实用新型实施例的铸造转子结构，本实用新型实施例的下模腔内凸起203端面与转子铁芯的底面相接触，用于密封转子铁芯的轴孔；下模腔外凸起202包围在转子铁芯外壁上，下模腔外凸起202内壁与所述转子铁芯外壁相配合，用于转子铁芯的定位和下模腔的密封。

具体实施中，考虑到转子铁芯的制造公差以及考虑到下模腔204的密封性问题，转子铁芯外壁与下模腔外凸起202内壁之间的线径差值最大值需控制在0.5mm的范围内，即在设计时，下模腔外凸起202内壁线径在转子铁芯外径的最大值的基础上加上0.5mm；假设转子铁芯外径的最大值(包括转子铁芯的制作误差)为d，则下模腔外凸起202的内径为d+0.5mm。

由于在作业前转子铁芯需要预热，转子铁芯会发生膨胀，从而使转子铁芯外壁紧密贴合在下模腔外凸起202内壁上形成密封，防止金属液流出。需要说明的是，下模具201在作业前同样需要预热，但是由于尺寸差异性和材质差异性，下模腔外凸起202的膨胀程度小于转子铁芯的膨胀程度，因此，转子铁芯外壁可紧密配合在下模腔外凸起202内壁上。

下模腔通孔205和顶针211用于形成第二端盖上的第二平衡块，其中，顶针211设置在下模腔通孔205内，顶针211外壁和下模腔通孔205内壁间具有一定距离的恒压间隙；具体的，恒压间隙尺寸范围为(0,0.1mm)。

具体作业时，金属液需要从转子铁芯顶面经铸造通孔流入至下模腔中，在作业开始阶段，金属液由于完全覆盖在转子铁芯顶面上，金属液会暂时性的封闭住多个铸造通孔和下模腔。如果不设置恒压间隙，铸造通孔和下模腔之间的空气无法从其余地方排出，一方面，由于气压平衡，金属液的流动速度较慢，金属液的温度降低速度较快，金属液的流动性会减弱，成型的铸造部质量较差；另一方面，空气只能根据瞬时的气压关系在其中一个铸造通孔上的金属液中形成气泡排出，会使金属液的流动不确定性增强，增加了金属液成型时的不稳定时，难以保证每一个铸造转子的生产质量；同时，气泡的产生会使金属液的成型质量变差，还会导致金属液在各个铸造通孔的分布的不均匀，铸造部的成型质量较差。

因此，本实用新型实施例的下模腔204中对应于第二平衡块的结构由下模腔通孔205和顶针211组成，顶针211与下模腔通孔205之间具有恒压间隙，恒压间隙的作用是用于在作业初始阶段，排出铸造通孔和下模腔中的空气。具体实施中，作业开始前，顶针211不进行预热，由于下模具201的加热膨胀，恒压间隙变大，气体排出速度增加；当金属液流动流至下模腔通孔205中时，金属液与顶针211接触并填充至恒压间隙中；金属液遇冷温度降低，流动性减弱，直至凝固，密封在恒压间隙中，恒压间隙被金属液填充。由于在该阶段下，下模腔204和铸造通孔中的气体量大大减少或已经完全排出，最终成型的铸造部质量较好；由于恒压间隙的尺寸较小，最终所成型的铸造部只需要简单的对第二平衡块表面上的废料进行清理，即可得到所需的铸造部，作业较为简单。

需要说明的是，下模腔内凸起203轴线、下模腔外凸起202轴线和中心轴线90共线，顶针211轴线与所述中心轴线平行。

图6示出了本实用新型实施例的上模机构三维结构示意图，其中，为了清楚示意上模机构结构，剖开上模机构的部分结构，其中，黑色面为剖切面。本实用新型实施例的上模机构30包括主动导柱303、主动驱动板305、端盖模具310、被动驱动板302、包围模具308、导柱模具309和被动导柱307。

具体的，在本实用新型实施例中，三根主动导柱303轴线分别与所述中心轴线平行，三根主动导柱303下端固定在托盘406(结合附图图5)上，三根主动导柱303的上端共同与一导柱固定件301连接固定。主动驱动板305分别基于主动滑套306滑动配合在三根主动导柱303上；端盖模具310固定在主动驱动板305下方，且所述端盖模具309与所述中心轴线90同轴。

具体的，在本实用新型实施例中，被动驱动板302设置在所述主动驱动板305上方，所述包围模具308设置在所述主动驱动板305下方；所述被动导柱307轴线与所述中心轴线90共线，且所述被动导柱307滑动配合在主动驱动板305上；所述被动导柱307两端分别与所述被动驱动板302和所述包围模具308连接固定；具体的，包围模具308沿轴向开有转子铁芯孔，所述转子铁芯孔与所述中心轴线90共线；所述包围模具308的转子铁芯孔与顶面之间采用斜面过渡，形成一漏斗型孔口，用于金属液的倒入；转子铁芯孔线径与转子铁芯外径相适配。

导柱模具309轴线与中心轴线90同轴，导柱模具309上端固定在所述被动驱动板302上，下端穿过所述主动驱动板305并滑动配合在所述端盖模具310中。所述导柱模具309从下端端面起，依次形成线径逐渐增大的轴孔配合段313、台阶配合段312和端盖配合段311。具体的，轴孔配合段313与所述转子铁芯的轴孔相配合，台阶配合段312与所述转子铁芯的第一台阶相配合，端盖配合段311用于成型第一端盖的内侧壁。

具体运行时，首先，主动驱动板305沿中心轴线90方向向上运动，端盖模具310同步向上运动，同时，被动驱动板304受主动驱动板305接触带动，同步向上运动，相应的，与被动驱动板304连接的导柱模具309、包围模具308同步向上运动；待转子铁芯在下模机构上设置完毕后，主动驱动板305沿中心轴线方向向下运动。

在主动驱动板305下降过程中，被动驱动板304在重力作用下同步向下运动，导柱模具309会首先配合至转子铁芯上，导柱模具309的轴孔配合段313配合的所述转子铁芯的轴孔上，台阶配合段312配合在所述转子铁芯的第一台阶上，密封所述第一台阶；由于导柱模具309与被动驱动板305是连接固定的，包围模具308与被动驱动板305是基于被动导柱307连接固定的，因此，当导柱模具309配合在转子铁芯上时，包围模具308同步包围在转子铁芯外；包围模具308的转子铁芯孔下部配合在转子铁芯外，转子铁芯孔上部在后续步骤中，与端盖模具310底面共同组合成上模腔。

待导柱模具309配合在转子铁芯上后，被动驱动板302、导柱模具309、被动导柱307和包围模具308受限位停止运动，此时，可从漏斗形孔口中加入定量的金属液；然后，主动驱动板305继续下降，带动端盖模具310向下运动；端盖模具310沿导柱模具309向下运动，从包围模具308的漏斗型孔口进入，封闭转子铁芯孔，端盖模具310底面、包围模具308内壁和端盖配合段311外壁共同组成上模腔；此时，上模腔、铸造通孔和下模腔连通，共同组成一完整的模腔。

在铸造转子成型过程中，从本实用新型实施例的铸造转子模具结构可得，包围模具、导柱模具仅受到金属液的径向作用力，由于下模具是固定的，因此，下模具同样可认为仅受到金属液的径向作用力(轴向作用力与支撑力抵消)，由此可见，在本实用新型实施例中，包围模具、导柱模具和下模具不需要在轴线方向上进行受力分析，只需定位准确即可，实现过程较为简单；在本实用新型实施例中，只有端盖模具受到金属液对其的径向力，因此，具体实施中，可考虑增加主动驱动板的重量或施加外力以保证端盖模具对模腔具有一定的压力。

图7示出了本实用新型实施例的旋转驱动机构40的剖面结构示意图。本实用新型实施例的旋转驱动机构40包括底板411、旋转驱动电机401和托盘406。底板411固定，旋转驱动电机401本体固定在所述底板411下方，旋转驱动电机401的输出端穿过所述底板411与所述托盘406连接。

具体实施中，考虑到传动的平稳性，本实用新型实施例的旋转驱动电机401的输出端基于同轴连接的旋转连接块405与所述托盘406连接；考虑到旋转连接块405的定位和运动平稳性，所述底板411上设置嵌有旋转驱动轴承404，旋转连接块405配合在旋转驱动轴承404上。

具体实施中，考虑到托盘406承载的重量较重，为了增大托盘406的运动平稳性、减少托盘406和底板411之间的摩擦，托盘406和底板411之间，基于钢珠环420实现滑动配合。

此外，一方面，考虑到需要实时测量托盘406的转速以获取操作数据，另一方面，考虑到金属液的注入需要规避主动导柱等结构，为了便于工作人员从一固定方向进行作业，本实用新型实施例的连接块408上固定有一触发件407，底板411顶面上固定有接触传感器409，触发件407随托盘406同步转动，当经过接触传感器409行程上方时，触发接触传感器409发送一个感应信号；托盘407的运动静止时，触发件407刚好位于接触传感器409行程上方，如此设计，可使托盘407静止时处于一个相对固定的方位，有利于作业人员作业。

此外，为了辅助本实用新型实施例的转子离心铸造机的装配、移动和作业，本实用新型实施例的旋转驱动机构40还包括底座400、固定脚412、滑轮413、旋转电机固定板402、旋转电机盘403。具体的，底板411固定在底座400上，底座400采用一体铸造或焊接灌浆等结构，整体重量较大，有利于减少旋转驱动电机401所带来的震动，降低整个转子离心铸造机的重心，增加下模机构和上模机构在旋转时的运动稳定性；旋转电机固定板402固定在底板411下方，旋转驱动电机401本体基于旋转电机固定板402固定在所述底板411下方；旋转电机盘403设置在旋转顶级固定板402和底板411之间，旋转电机盘403和底板411之间基于钢珠环420连接；旋转电机盘403和托盘406之间基于一环状连接件连接固定，环状连接件包围旋转驱动轴承404，用于固定旋转驱动轴承404位置；底座400底部同时设置有固定脚412和滑轮413，固定脚412整体轴向长度可调节，当转子离心铸造机需要移动时，调节固定脚412长度至小值，底座400基于滑轮413与地面相接触，可进行推动，当转子离心铸造机需要固定定位时，调节固定脚412长度至大值，底座400基于固定脚412与地面相接触；底板411上还固定有用于压模机构50固定的固定轴套410，后续结合压模机构50的结构进行说明。

本实用新型实施例的转子离心铸造机作业过程如下：

步骤s1：图8示出了本实用新型实施例步骤s1的转子离心铸造机结构示意图，为了视图的清晰，在附图图8中，只保留了参与作业的部分零部件，同一位置的多根导向件只保留其中一根用于示意，附图图8中未示出的零部件可结合上述说明进行理解，以下不再重复进行说明。步骤s1为转子铁芯上料作业阶段，具体的，主动驱动板305和端盖模具310运动至行程上方；主动驱动板305带动被动驱动板302、被动导柱307、包围模具308和导柱模具309运动至行程上方。此时，上模机构完全与下模机构脱离，操作人员将转子铁芯10设置在下模机构20的下模具上；

步骤s2：图9示出了本实用新型实施例步骤s2的转子离心铸造机结构示意图，为了视图的清晰，在附图图9中，只保留了参与作业的部分零部件，具体的，同一位置的多根导向件只保留其中一根用于示意，附图图9中未示出的零部件可结合上述说明进行理解，以下不再重复进行说明。基于与步骤s1同样的传送顺序，主动驱动板305向下运动，被动驱动板、被动导柱、包围模具308和导柱模具309在重力作用下，向下运动，直至导柱模具309配合在转子铁芯10上。具体的，结合附图图1和图2所示的转子结构，轴孔配合段313、台阶配合段312分别配合在转子铁芯10的轴孔104和第一台阶111上；同步地，包围模具308包围在转子铁芯10的外壁上。此时，对包围模具308、导柱模具309和下模具进行预热，然后从漏斗形孔口中加入定量的金属液。

步骤s3：图10示出了本实用新型实施例步骤s3的转子离心铸造机结构示意图，为了视图的清晰，在附图图10中，只保留了参与作业的部分零部件，具体的，同一位置的多根导向件只保留其中一根用于示意，附图图10中未示出的零部件可结合上述说明进行理解，以下不再重复进行说明。基于与步骤s1、步骤s2同样的传送顺序，主动驱动板305继续向下运动，带动端盖模具310同步向下运动，直至端盖模具310伸入至包围模具308的转子铁芯孔中；由于金属液已注入，端盖模具310运动一定行程后无法继续运动。此时，端盖模具310下端面、包围模具308内壁、端盖配合段311之间形成上模腔；下模具201的下模腔、转子铁芯10中的铸造通孔和所述上模腔共同组成一完整的铸造腔，金属液在该铸造腔内成型为铸造部。当端盖模具310伸入至包围模具308的转子铁芯孔中后，旋转驱动电机401启动，开始驱动托盘406转动，直至金属液冷却成型；最终，旋转驱动电机401转速逐渐减慢，当驱动托盘406减速至一定程度时，当触发件407再次触发接触传感器409时，旋转驱动电机401强制停止转动。

结合上述对转子离心铸造机作业过程的介绍，在铸造部成型过程中，包围模具、导柱模具只受到径向方向的作用力，下模具由于固定在托盘上，轴向方向的作用力由支撑力所抵消，因此，包围模具、导柱模具和下模具依靠自身结构即可抵抗铸造部的成型压力；在铸造部成型过程中，只有端盖模具310受到轴向力，因此，可通过增加主驱动板、施加外界压力等手段，以抵消端盖模具310所受到的轴向力，保持模腔压力。

本实用新型实施例提供了一种转子离心铸造机，该转子离心铸造机可实现转子离心铸造的功能，具有铸造转子生产质量好等特点；下模具通过顶针和下模腔通孔的间隙设计，有利于铸造时排出气体，提高铸造部成型质量；上模机构的主动结构和被动结构的设置，仅需一个驱动件即可实现包围模具、端盖模具、导柱模具的运动驱动，结构巧妙，驱动方式简单，具有良好的实用性；旋转驱动机构利用托盘驱动下模机构和上模机构同步转动，实现转子离心铸造的功能；托盘基于钢珠环配合在底板上，整体受力均衡，运动平稳，且运行阻力较小，有利于旋转驱动电机的驱动。

以上对本实用新型实施例所提供的一种转子离心铸造机器人进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。