附带制芯功能的铁型覆砂铸造工艺及其覆砂模具的制作方法

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种附带制芯功能的铁型覆砂铸造工艺及其覆砂模具。

背景技术：

铁型覆砂工艺的造型过程是需要加热铁型和模具，达到覆膜砂的固化温度，从而得到一定厚度的覆膜砂层铸型。传统的铁型覆砂工艺都是仅仅制备外型模，对于砂芯，需要借助于热芯盒或者冷芯盒来制备，这就需要在铁型覆砂外型模和铁型工装之外，还要制造芯盒工装，生产排产要同时单独安排外形造型与砂芯制备，工序繁琐，生产效率低。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够在制备外型模的同时制备砂芯，无需另外制作芯盒的附带制芯功能的铁型覆砂铸造工艺及其覆砂模具，具体方案如下：

附带制芯功能的铁型覆砂模具，包括外形模和铁型，所述外形模包括模底板，模底板上包括铸件凸模、外形模砂芯芯头座和外形膜砂芯型腔，多个铸件凸模两侧分别连接外形模砂芯芯头座，多个外形膜砂芯型腔两端分别设有外形膜砂芯芯头腔；所述铁型上包括与铸件凸模对应的铸件型腔、与外形膜砂芯型腔对应的铁型砂芯型腔和与外形模砂芯芯头座对应的铁型砂芯芯头座型腔，多个铁型砂芯型腔两端分别设有与外形膜砂芯芯头腔对应的铁型砂芯芯头腔，铸件型腔和铁型砂芯型腔上分别设有射孔，将外形模和铁型对接使铸件凸模与铸件型腔之间形成覆膜砂腔室，外形膜砂芯型腔与铁型砂芯型腔之间形成砂芯型腔。

进一步地，还包括铁型运输小车，所述铁型运输小车包括车体、车轮、砂芯顶杆和铁型支撑块，多个车轮分别安装在车体底部，多个铁型支撑块分别均匀设在车体顶部两侧，多根砂芯顶杆分别对应铁型砂芯型腔的射孔位置并安装在车体顶部，所述铁型两端分别设有铁型定位销孔，车体顶部上设有与铁型定位销孔对应的小车定位销，铁型通过铁型定位销孔活动穿过小车定位销固定在车体顶部，多根砂芯顶杆分别穿入对应的铁型砂芯型腔射孔将制好的砂芯从铁型中顶出。

进一步地，所述模底板上还包括金相试块凸模、力学试块凸模和浇注系统凸模，金相试块凸模、力学试块凸模和浇注系统凸模分别连接铸件凸模，模底板两端分别设有外形模定位销孔。

进一步地，所述铁型上还包括与金相试块凸模对应的金相试块型腔、与力学试块凸模对应的力学试块型腔和与浇注系统凸模对应的浇注系统型腔，所述金相试块型腔、力学试块型腔和浇注系统型腔分别连接铸件型腔，铁型两侧分别设有铁型支撑座，其两端分别还设有吊轴，。

使用附带制芯功能的铁型覆砂模具的铁型覆砂铸造工艺，包括如下步骤：

(1)射砂造型时，将铁型和外形模对接形成覆膜砂腔室和砂芯型腔；

(2)覆膜砂通过射孔分别射入步骤(1)的覆膜砂腔室和砂芯型腔，通过受热固化后，下降外形模，与铁型分离，固化后的覆膜砂粘附在铁型上，砂芯跟随铁型，留在铁型砂芯型腔上，起模后，同时制备获得与铁型一体的覆膜砂外型模型腔和砂芯；

(3)完成造型的铁型翻转至背面朝下，并移送至铁型运输小车，铁型运输小车上的砂芯顶杆分别活动穿过铁型砂芯型腔上的射孔，将制好的砂芯从铁型中顶出；

(4)将砂芯修整后，放入外形模砂芯芯头座上，完成装芯。

本发明的优点

1.本发明利用附带制芯功能的铁型覆砂铸造工艺及其覆砂模具，使用一套铁型覆砂主机设备，便能同时制备出与铁型一体的覆膜砂外形模型腔和砂芯，与传统铁型覆砂工艺相比，无须另外投入射芯机单独制造芯盒，简化了制作芯盒的工序，提高了整体工作效率，还能节省砂芯操作工的成本投入以及减少芯盒设备的维护。

2.本发明利用附带制芯功能的铁型覆砂铸造工艺及其覆砂模具，能耗成本低，能保证外形模温度和砂芯温度一致，避免热外形模和冷砂芯的情况出现，导致冷砂芯处凝结水分，造成铸件气孔的风险，且对需要粘胶的砂芯能利用外形模和砂芯共同的温度使粘胶快速固化，提高装芯效率。

附图说明

图1为本发明的铁型和外形模对接示意图。

图2为图1的外形模的结构示意图。

图3为图1的铁型的结构示意图。

图4为本发明的铁型与铁型运输小车的连接结构示意图。

图5为图4的铁型运输小车结构示意图。

图中：

1.砂芯型腔；2.射孔；3.外形模；4.铁型；5.模底板；6.外形模砂芯芯头座；7.铸件凸模；8.外形模砂芯芯头腔；9.外形模砂芯型腔；10.外形模定位销孔；11.金相试块凸模；12.力学试块凸模；13.浇注系统凸模；14.铸件型腔；15.铁型砂芯型腔；16.铁型砂芯芯头腔；17.铁型定位销孔；18.金相试块型腔；19.力学试块型腔；20.浇注系统型腔；21.吊轴；22.铁型支撑座；23.车体；24.砂芯顶杆；25.小车定位销；26.铁型支撑块；27.车轮；28.覆膜砂型腔；29.外形模砂芯芯头座型腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对发明作进一步地解释说明，需要注意的是，本具体实施例不用于限定本发明的权利范围。

如图1至图5所示，本发明提供的附带制芯功能的铁型覆砂模具，包括外形模3、铁型4和铁型运输小车，外形模3包括模底板5，模底板5上包括铸件凸模7、外形模砂芯芯头座6、外形膜砂芯型腔9、金相试块凸模11、力学试块凸模12和浇注系统凸模13，具体地，铸件凸模7、外形模砂芯芯头座6、金相试块凸模11、力学试块凸模12、浇注系统凸模13分别通过螺栓连接在模底板5上。作为优选地，外形膜砂芯型腔9的分型面根据砂芯结构选择与外形模3分型面一致(如图所示)，也能选择与外型模3分型面不一致的曲面分型方式。多个铸件凸模7两侧分别连接外形模砂芯芯头座6，通过在铸件凸模7旁边空置的区域设置多外外形膜砂芯型腔9，在多个外形膜砂芯型腔9两端分别设置外形膜砂芯芯头腔8。金相试块凸模11、力学试块凸模12和浇注系统凸模13分别连接铸件凸模7，模底板5分型面两端分别设有外形模定位销孔10。

铁型上4包括与铸件凸模7对应的铸件型腔14、与外形模砂芯芯头座6对应的铁型砂芯芯头座型腔29和与外形膜砂芯型腔9对应的铁型砂芯型腔15，与金相试块凸模11对应的金相试块型腔18、与力学试块凸模12对应的力学试块型腔19和与浇注系统凸模13对应的浇注系统型腔20，金相试块型腔18、力学试块型腔19和浇注系统型腔20分别连接铸件型腔14。

多个铁型砂芯型腔15两端分别设有与外形膜砂芯芯头腔8对应的铁型砂芯芯头腔16，在铸件型腔18和铁型砂芯型腔15上分别设有多个射孔2。铁型4两侧分别设有铁型支撑座22，目的在于使铁型4能支撑在机动辊道上。铁型4两端分别还设有吊轴21。

射砂造型时，铁型4通过铁型支撑座22支撑在机动辊道上，并通过机动辊道运送到外形模4上方与外形模4对接，通过定位销穿过外形模定位销孔10和铁型定位销孔17固定，使铸件凸模7与铸件型腔14之间形成覆膜砂腔室，外形膜砂芯型腔9与铁型砂芯型腔15之间形成砂芯型腔1。如图1所示，覆膜砂分别从铸件型腔14上的射孔2和铁型砂芯型腔15上的射孔2同时进入覆膜砂腔室28和砂芯型腔1，覆膜砂经铁型受热固化后，将外形模4下降，使其与铁型3分离，覆膜砂腔室28内的覆膜砂粘附在铁型4上，砂芯型腔1的覆膜砂固化形成砂芯留在铁型3内。

起模后，铁型3经翻箱机翻转至背面向下，将其下降放置在铁型运输小车上。

铁型运输小车包括车体23、车轮27、砂芯顶杆24和铁型支撑块26，多个车轮27分别安装在车体23底部，多个铁型支撑块26分别均匀设在车体23顶部两侧，铁型支撑块26的作用在于一是将铁型3稳定的支撑在车体23上；二是为铁型3提供排气空间。多根砂芯顶杆24分别对应铁型砂芯型腔15的射孔2位置并安装在车体23顶部，铁型3两端分别设有铁型定位销孔17，车体23顶部上设有与铁型定位销孔17对应的小车定位销25，铁型3通过铁型定位销孔17活动穿过小车定位销25固定在车体顶部，使砂芯顶杆24正对应铁型砂芯型腔15上的射孔2，铁型3在下降过程中，多根砂芯顶杆24利用铁型重力分别对应穿入铁型砂芯型腔15上的射孔2将制好的砂芯从铁型3中顶出。

最后通过人工去除砂芯上残留铁型砂芯型腔15上的射孔2固化的覆膜砂，砂芯修整后，放入外形模砂芯芯头座6的位置上，完成装芯。本发明的铁型覆砂模具仅仅使用外形模4和铁型3，便能同时获得与铁型一体的覆膜砂外形模型腔和砂芯，整个铁型覆砂铸造工艺中无需要制作芯盒，减少了芯盒设备的投入和节省了芯盒制作操作工的制作成本，大大的提高了生产的效率。

使用附带制芯功能的铁型覆砂模具的铁型覆砂铸造工艺，包括如下步骤：

(1)射砂造型时，将铁型3运送到外形模4上方，使铁型3和外形模4对接形成覆膜砂腔室28和砂芯型腔1；

(2)覆膜砂通过射孔2射入步骤(1)中的覆膜砂腔室28和砂芯型腔1，通过受热固化后，下降外形模4，与铁型3分离，固化后的覆膜砂粘附在铁型3上，砂芯跟随铁型3，留在铁型砂芯型腔15上，起模后，同时制备获得与铁型3一体的覆膜砂外型模型腔和砂芯；

(3)完成造型的铁型3经翻箱机翻转至背面朝下，型腔面向上的状态，经移箱机移送至铁型运输小车，铁型3通过定位销孔活动穿过铁型运输小车上的小车定位销25进行定位，铁型运输小车上的砂芯顶杆24分别活动穿过铁型砂芯型腔15上的射孔2，将制好的砂芯从铁型3中顶出；

(4)将砂芯修整后，放入外形模砂芯芯头座6上，完成装芯。

采用本发明的技术已生产出sn1000曲轴(中空结构)、ea188飞轮、440分体式差速壳的产品。以下为其中的部分产品的实施例：

实施例1：sn1000曲轴

零件重量40kg，一箱两件，每件需要在连杆颈位置安装4个油道砂芯。该砂芯在上外形模以及上铁型带出4个，在下外形模以及下铁型带出4个。不需要使用芯盒，直接由外形模和铁型做出。在运输小车上顶出砂芯，经过人工去除残眔铁型砂芯型腔上的射孔后，抹胶粘接在芯头位置，即完成外形模装芯。节省一名射芯操作工以及芯盒投入，效果良好。

实施例2：生产ea188飞轮

零件重量90kg，一箱一件。飞轮中心孔为中间大两头小，不能够采用吊芯方案吊出，只能装砂芯。为了避免芯盒投入，也采用外形模和铁型组合，生产外形模的同时获得砂芯。

采用本发明的铸造方法还生产了载重卡车差速壳、中空油道曲轴、六缸机曲轴等零件，均实现了无芯盒方案，降低了工装模具成本，减小了人工，取得了多方面的显著效益。