一种熔铸模具的制作方法

1.本发明属于铸造模具技术领域，具体的说是涉及一种熔铸模具。


背景技术：

2.熔铸是指物料经高温熔化后，直接浇铸成制品的方法。一般是在电弧炉内溶化，然后浇注入耐高温的铸型中，再经冷却结晶、退火或切割制成制品。熔铸模具是指为了获得零件的结构形状，预先用其他容易成型的材料做成零件的结构形状，于是模具中就形成了一个和零件结构尺寸一样的空腔，再在该空腔中浇注流动性液体，该液体冷却凝固之后就能形成和模具形状结构完全一样的零件。
3.随着汽车、摩托车、航空航天等工业的高速发展，熔铸模具每年以超过25％以上的速度快速增长，熔铸模具技术有了很大的进步，但是以轿车铝合金发动机缸体为代表的大型、复杂压铸模具主要依靠进口。我国汽车、摩托车工业进入高速增长期，产量连续多年大幅度增长，可以预测未来10～20年，我国熔铸模具的生产仍将获得主要来自汽车工业的强劲推力而高速增长。
4.在熔铸过程中，熔融态冷却固化的成型过程中通常会与模具发生粘连，因此脱模是铸造生产中的重要一环，现有技术中，通常通过在模具底部或顶部安装顶针或顶柱，在产品成型后将产品顶离模具实现产品与模具的分开，但是采用顶针或顶柱作为顶升装置，因顶柱或顶针顶部与产品相接触的表面积较小，对于刚刚冷却成型的产品来说，其表面刚度与硬度尚未达到最大，较软的表面使得顶针或顶柱更容易造成产品表面缺陷或留下顶升痕迹。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种熔铸模具，本发明所要解决的具体问题是现有技术中采用顶针或顶柱作为顶升装置，因顶柱或顶针顶部与产品接触的表面积较小，对于刚刚冷却成型的产品来说，容易造成产品表面缺陷或留下顶升痕迹。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种熔铸模具，包括上模与下模，所述上模顶部开设有贯穿上模的浇口，还包括：
8.下顶板，所述下顶板形状与下模底部相同，与下模内壁滑动密封连接；
9.所述下模底部开设有进气管，一端和外部空压机相连，另一端通入下模内部。
10.优选的，所述熔铸模具还包括：
11.上顶板，通过弹簧配合安装在上模凸模上开设的圆形槽内，所述上顶板为环形，中间设有与浇口配合的圆孔；
12.所述下模侧壁顶端均匀设置有顶柱，所述上模开设有与顶柱相配合的槽；
13.所述下模还开设有中转管路，一端与下模底部内壁连通，另一端位于下模侧壁顶端；
14.所述上模内部开设有气路，所述气路一端位于上模侧壁底端，另一端位于上顶板
所在的槽内；
15.所述气路中段位于下模顶柱的上方开设有密封腔，所述密封腔内安装有密封滑块，所述密封滑块通过弹簧弹性连接于密封腔上方；
16.所述密封滑块在弹簧仅受密封滑块自身重力作用下时能够将气路封死。
17.优选的，所述下模固定于铸造设备上，所述下模固接于液压缸的活塞杆上，由液压缸驱动。
18.优选的，所述上模侧壁外围固接有一圈密封板，所述密封板在上模与下模合模状态下时与下模滑动密封连接。
19.优选的，所述上顶板上的弹簧的弹性系数应满足，在仅受上顶板重力作用下，上顶板与上模凸模紧密配合，切当受到来自气路内的气压推动时弹簧的弹力大小不影响上顶板的脱模运动。
20.优选的，所述气路上位于上模凸模出口与密封腔之间，开设有储气室。
21.优选的，所述下顶板位于下模最底部时，能够将下方管路的进出口密封住。
22.优选的，所述密封滑块与密封板采用阻燃橡胶制成。
23.优选的，所述进气管、中转管路、气管、密封腔和储气室的数量均为四的整数倍，且以上模与下模的中心为中心环形均匀排列。
24.优选的，所述上模与下模均采用模具钢制成。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.1.本发明通过对下模的设计，采用顶板取代了现有的顶针或顶柱结构，同时设置进气管并与外接空压机等气动结构相连，使用空气压力作为脱模动力，当产品在模具中冷却成型后，通过逐渐增大气压使产品与模具分离，下顶板的设置增大了顶升装置与产品的接触面积，从而减小了下顶板对产品的压力，消除了留下顶升痕迹的可能，提升了产品的成型质量。
27.2.本发明通过对气路即上模的设计，当下模中的气体结束工作后，继续进入上模，在密封滑块以及上顶板的共同作用下，对在成型过程中可能粘连在上模凸模上的产品进行二次脱模，保证了产品完全从模具上脱落。
附图说明
28.图1为本发明的上下模分开状态下的直观图；
29.图2为本发明的上下模分开状态下的主视图；
30.图3为本发明的上下模分开状态下的主视图结构示意图；
31.图4为本发明的合模状态的主视图结构示意图；
32.图5为本发明的上模的底部视图；
33.图6为本发明的图5的a-a截面剖视图；
34.图7为本发明的图5的b-b截面剖视图；
35.图8为本发明的上顶板的直观图；
36.图9为本发明的下顶板的直观图。
37.图中：上模1、浇口11、上顶板12、凸模13、气路14、密封腔15、密封滑块16、密封板17、储气室18、下模2、下顶板21、进气管22、顶柱23、中转管路24。
具体实施方式
38.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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.本发明实施例通过提供一种熔铸模具，解决了现有技术中采用顶针或顶柱作为顶升装置，因顶柱或顶针顶部与产品接触的表面积较小，对于刚刚冷却成型的产品来说，容易造成产品表面缺陷或留下顶升痕迹的技术问题。
40.本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：通过在下模与上模添加气路，使用气压作为顶升动力以提供相对柔和可控的顶升力，采用顶板取代现有的顶针或顶柱结构，从而减小对产品的压力，消除了留下顶升痕迹的可能，提升产品的成型质量。
41.为了更好的理解本发明的技术方案，请参阅图1至图9，本发明实施例中，一种熔铸模具，包括上模1与下模2，上模1顶部开设有贯穿上模1的浇口11，还包括：
42.下顶板21，下顶板21形状与下模2底部相同，与下模2内壁滑动密封连接；
43.下模2底部开设有进气管22，一端和外部空压机相连，另一端通入下模2内部；
44.本发明通过对下模2的设计，改进了现有技术中产品与模具的分离方式，现有技术中采用液压或电机驱动顶升装置将产品顶离模具，因顶升装置顶部与产品接触的表面积较小，对于刚刚冷却成型的产品来说，容易造成产品表面缺陷或留下顶升痕迹，本发明采用顶板取代了现有的顶升装置结构，同时设置进气管22并与外接空压机等气动结构相连，使用空气压力作为脱模动力，当产品在模具中冷却成型后，通过逐渐增大气压使产品与模具分离，下顶板21的设置增大了顶升装置与产品的接触面积，从而减小了下顶板21对产品的压力，消除了留下顶升痕迹的可能，提升了产品的成型质量。
45.作为本发明的一种实施方式，熔铸模具还包括：
46.上顶板12，通过弹簧配合安装在上模1的凸模13上开设的圆形槽内，上顶板12为环形，中间设有与浇口11配合的圆孔；
47.下模2侧壁顶端均匀设置有顶柱23，上模1开设有与顶柱23相配合的孔；
48.下模2还开设有中转管路24，一端与下模2底部内壁连通，另一端位于下模2侧壁顶端；
49.上模1内部开设有气路14，气路14一端位于上模1侧壁底端，另一端位于上顶板12所在的槽内；
50.气路14中段位于顶柱23的上方开设有密封腔15，密封腔15内安装有密封滑块16，密封滑块16通过弹簧弹性连接于密封腔15上方；
51.密封滑块16在弹簧仅受密封滑块16自身重力作用下时能够将气路14封死；
52.作为本发明的一种实施方式，下模2固定于铸造设备上，下模2固接于液压缸的活塞杆上，由液压缸驱动；
53.作为本发明的一种实施方式，上模1侧壁外围固接有一圈密封板17，密封板17在上模1与下模2合模状态下时与下模2滑动密封连接；
54.本发明需在上模1与下模2上开设多种复杂形状的槽、孔和气体通道等，并在密封
腔中安装密封滑块16，在生产制作时，主体可通过现有技术中的分体制造、总体焊接的方式成型，焊接方式可采用电阻焊、化学焊等方式，以保证焊接完整性与可靠性，主体外部的槽和孔可以采用磨或铣等加工方式进行开设并进行抛光处理；本发明在使用前需要先将下顶板21放置进下模2中，随后将模具合拢，并通过液压缸压紧，随后通过上模1上方的浇口11向内部添加熔融的物料，在物料的挤压以及重力作用下下顶板21被压住，同时熔融物料的压力与上顶板12弹簧的共同作用下上顶板12也被压住；当本发明处于合模状态时，下模2上的顶柱23通过上模1上的孔插入上模1，一方面起到水平方向的定位作用，另一方面，顶柱23插入孔内将密封滑块16顶起，使位于上模1内部的气路14接通；当产品成型后，启动空压机，同时启动上模1上方的液压缸，高压空气通过下模2下方的进气管22进入下模2下方，在气压作用下将下顶板21顶起，同时在液压缸与上顶板12的共同作用下将产品顶起，使产品与下模2分离，此时，在熔融的物料向固态转换的过程中，可能有部分产品与上凸模13粘连，而上顶板12升起后，产品与上模1一起升起一段距离，在产品与下模2之间产生一个空间，位于上模1外围的密封板17保证了这个空间密封性，高压空气通过下模2侧壁的中转管路24进入该空间，对产品产生一个向上的力，随后空气继续进入上模1的气路14中，经气路14最终作用在上顶板12上，并在气压作用下给上顶板12一个向下的力，此时，产品上下两侧的空气压力相等，形成平衡，随后上模1继续上升，顶柱23与密封滑块16的接触逐渐脱离，密封滑块16在弹簧弹力的作用下将密封腔15至上模1凸模13之间的空间封死，使这部分中的高压空气无法逸散，当密封板17与下模2脱离接触后，产品与下模2之间的空间的高压空气逸散，产生的压力也从而消失，此时位于凸模13中的高压空气继续将力作用在上顶板12上，在重力与这部分高压空气提供的压力的共同作用下，上顶板12弹开，使产品与上模1的凸模13分离，而气路14的出口在上顶板12弹开时也暴露与空气中，位于密封室与上模1凸模13之间气路14中的高压空气随之逸散到空气中，随后弹簧带动上顶板12恢复原状，上顶板12的设计能在一定程度上减小对产品表面质量的影响并减小产生顶升痕迹的可能性。
55.作为本发明的一种实施方式，上顶板12的弹簧的弹性系数应满足，在仅受上顶板12重力作用下，上顶板12与上模1凸模13紧密配合，切当受到来自气路14内的气压推动时弹簧的弹力大小不影响上顶板12的脱模运动；
56.对上顶板12弹簧弹力的限定，保证了上顶板12与上模1的凸模13紧密配合，从而使在熔铸过程中不会产生成型瑕疵，同时限定也保证了上顶板12的脱模功能的实现。
57.作为本发明的一种实施方式，气路14上位于上模1凸模13出口与密封腔15之间，开设有储气室18；
58.在凸模13与密封腔15之间添加储气室18，增大了二者之间的空间，从而提高了当密封滑块16封闭气路14使内部的空气的整体体积，保证了气压脱模的功能能够实现。
59.作为本发明的一种实施方式，下顶板21位于下模2最底部时，能够将下方管路的进出口密封住。
60.这种设置一方面保证了下模2整体的密封性，使熔融的物料不会流出，另一方面也保证了气体可以正确顶升下顶板21进而使气体进入上模1，从而使上模1的脱模功能的实现，同时，也保证了产品成型后底部的表面质量，避免了产生顶升痕迹。
61.作为本发明的一种实施方式，密封滑块16与密封板17采用阻燃橡胶制成；
62.使用阻燃橡胶作为密封滑块16的材料，可以有效避免密封滑块16在模具加入熔融
态的物料后的高温对密封滑块16的影响，另一方面，采用橡胶材料作为密封材料也提高了密封滑块16密封功能的可靠性。
63.作为本发明的一种实施方式，进气管22、中转管路24、气管、密封腔15和储气室18的数量均为四的整数倍，且以上模1与下模2的中心为中心环形均匀排列；
64.对进气管22、中转管路24、气管、密封腔15和储气室18的数量以及排布的限定，使气体进入与散出相对均匀，从而提供较均匀的支撑或压紧力，避免不均匀的力使产品变形。
65.作为本发明的一种实施方式，上模1与下模2均采用模具钢制成；
66.模具钢具有较好的散热及机械性能，能够满足模具自身的刚度硬度需求，同时提供较好的散热性。
67.工作原理：本发明使用前需要先将下顶板21放置进下模2中，随后将模具合拢，并通过液压缸压紧，随后通过上模1上方的浇口11向内部添加熔融的物料，在物料的挤压以及重力作用下下顶板21被压住，同时熔融物料的压力与上顶板12弹簧的共同作用下上顶板12也被压住；当本发明处于合模状态时，下模2上的顶柱23通过上模1上的孔插入上模1，一方面起到水平方向的定位作用，另一方面，顶柱23插入孔内将密封滑块16顶起，使位于上模1内部的气路14接通；当产品成型后，启动气动装置，同时启动上模1上方的液压缸，高压空气通过下模2下方的进气管22进入下模2下方，在气压作用下将下顶板21顶起，同时在液压缸与顶板的共同作用下将产品顶起，使产品与下模2分离，此时，可能有部分产品在成型过程中与上凸模13粘连，而顶板升起后，产品与上模1一起升起一段距离，在产品与下模2之间产生一个空间，位于上模1外围的密封板17保证了这个空间密封性，高压空气通过下模2侧壁的中转管路24进入该空间，对产品产生一个向上的力，随后空气继续进入上模1的气路14中，经气路14最终作用在上顶板12上，并在气压作用下给上顶板12一个向下的力，此时，产品上下两侧的空气压力相等，形成平衡，随后上模1继续上升，顶柱23与密封滑块16的接触逐渐脱离，密封滑块16在弹簧弹力的作用下将密封室至上模1凸模13之间的空间封死，使这部分中的高压空气无法逸散，当密封板17与下模2脱离接触后，产品与下模2之间的空间的高压空气逸散，产生的压力也从而消失，此时位于凸模13中的高压空气继续将力作用在上顶板12上，在重力与这部分高压空气提供的压力的共同作用下，上顶板12弹开，使产品与上模1的凸模13分离，而气路14的出口在上顶板12弹开时也暴露与空气中，位于密封室与上模1凸模13之间气路14中的高压空气随之逸散到空气中。
68.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。