一种高精度回转体砂芯的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高精度回转体砂芯，属于金属砂型铸造技术领域。
【背景技术】
[0002]在金属铸造领域，直径超过0.5m、高度超过1.5m以上的结构件称为大型结构件。对于大型的多内腔回转体结构件，传统制造方法为先按内腔的制作难度进行分段，再分别完成各段的铸造、加工，最后采用螺栓连接的方案实现整体结构件的装配。为保证螺栓连接处有足够强度，一般连接法兰盘厚度是回转体壁厚的倍数，导致结构方案迀就了工艺状况，增加了零件重量。
[0003]随着产品的不断升级，对结构件越来越提出了更高的轻量化要求，部分结构件甚至采用高强镁合金替代高强铝合金。大型多内腔回转体结构件采用传统螺栓连接的工艺方案已难以满足新型产品的要求，采用整体一次铸造成形的工艺方案已成为新型产品研制生产过程中必须解决的工艺问题之一。
[0004]用外模制造铸型型腔以形成铸件的外表面称为造型，用芯盒制造型芯以形成铸件的内表面称为造芯。无论是高强铝合金，还是高强镁合金材料，在大型多段回转体铸件制定铸造工艺方案过程中，中间型芯的工艺方案是决定整体一次铸造成形能否实现的重要因素。
[0005]分体铸造内腔结构尺寸完全由中间芯盒的尺寸精度保证，而整体铸造内腔结构尺寸由多套芯盒和组芯共同保证，整体铸造单个铸件内腔尺寸工艺控制点是分体铸造单个铸件的几倍，甚至十几倍，其内腔尺寸的控制难度增幅较大。分体砂型铸造再多段组装成产品的方案，由于芯盒模型首先存在一定的误差，从芯盒模型到砂型又存在一定的误差，从砂型到浇铸再形成一定的误差，最后由砂型形成的凹凸结构进行装配仍然存在一定的误差，因此砂型铸造的精度一般只能达到《GB/T6414 -1999国标铸件公差标准》中CTll等级的要求，如果达到CT9等级的要求即为优等。在铸造领域CT9等级以上的精度称为高精度，高精度结构件的铸造必须采用精密铸造工艺，传统的砂型铸造工艺已无法满足。
[0006]此外，分体铸造中间芯的高宽比一般在合理范围内，而整体铸造中间芯的高宽比接近甚至超过三倍，如何保证中间芯的垂直度是整体铸造必须解决的问题。另外，在铸件浇注、成形过程中，底部中间芯由于受到整体中间芯轴向的重力作用，其在径向产生向外的应力应变，这将严重影响底部中间芯的径向退让性，容易导致铸件相对位置径向尺寸超差或产生裂纹。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种高精度回转体砂芯，其芯轴可以承载砂芯的重量并将上方砂芯的重量传递至砂芯底座上。
[0008]为解决以上技术问题，本实用新型的一种高精度回转体砂芯，包括芯砂和芯轴，所述芯砂的外形与铸件的回转体内腔的形状相一致，所述芯轴位于所述芯砂的轴线上，所述芯轴的中部为芯轴主杆，所述芯轴主杆为管状结构，所述芯轴主杆的上端设有主杆上导套，所述芯轴主杆的下端设有主杆下导套，所述主杆上导套上连接有芯轴凹端，所述主杆下导套上连接有芯轴凸端，所述芯轴凹端和芯轴凸端分别与所述芯轴主杆过盈配合；所述芯轴凹端的上端面中心设有向下凹陷的芯轴凹端锥形孔，所述芯轴凸端的下端设有芯轴凸端锥形头，所述芯轴凸端锥形头可以与所述芯轴凹端锥形孔过盈配合。
[0009]相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果:由芯轴主杆、芯轴凹端和芯轴凸端组合而成的芯轴沿轴线贯穿芯砂，上方砂芯的芯轴凸端锥形头插接在下方砂芯的芯轴凹端锥形孔中，且两者过盈配合，可以保证对接砂芯之间的同轴度。各段芯轴既可以承受各自砂芯的重量，并且可以将上方砂芯的重量通过芯轴向砂芯底座传递，避免下方芯砂承受上方砂芯的重量在径向产生向外的应力应变，使底部砂芯、中间砂芯和顶部砂芯的径向退让性都很好，多段砂芯之间通过芯轴形成刚性连接，避免铸件相对位置径向尺寸超差或产生裂纹。
[0010]作为本实用新型的改进，所述芯轴主杆的中部两侧沿高度方向对称且均匀设有多道芯骨卡槽，各所述芯骨卡槽相互平行且沿水平方向延伸，各所述芯骨卡槽中分别插接有主芯骨且为间隙配合，每层主芯骨的上方分别搭接有与主芯骨相垂直的副芯骨，所述副芯骨对称位于所述芯轴主杆的轴线两侧。芯轴主杆上的芯骨卡槽对主芯骨提供轴向支撑，主芯骨对副芯骨提供轴向支撑，主芯骨和副芯骨共同承托芯砂的重量，使砂芯具有足够的强度和刚度，防止产生变形和断裂；芯骨卡槽与主芯骨间隙配合保证了清砂过程中将芯轴和主芯骨从铸件内部取出的可操作性。
[0011]作为本实用新型的改进，所述芯轴凹端的下端面设有芯轴凹端圆柱孔，所述芯轴凹端圆柱孔套装在所述芯轴主杆的主杆上导套上，所述芯轴凹端圆柱孔的侧壁设有贯通的芯轴凹端径向销孔，所述主杆上导套的侧壁设有主杆上径向销孔，芯轴凹端径向连接销穿过所述芯轴凹端径向销孔和所述主杆上径向销孔将芯轴凹端与所述芯轴主杆相连接。芯轴凹端圆柱孔与主杆上导套通过过盈配合可以保证芯轴凹端与芯轴主杆的同轴度，芯轴凹端径向连接销使芯轴凹端与芯轴主杆之间形成刚性连接，既保证了轴向及径向尺寸的精度和稳定性，又保证了整体结构吊装需要的强度。
[0012]作为本实用新型的改进，所述芯轴凸端的上端面设有芯轴凸端圆柱孔，所述芯轴凸端圆柱孔套装在所述芯轴主杆的主杆下导套上，所述芯轴凸端圆柱孔的侧壁设有贯通的芯轴凸端径向销孔，所述主杆下导套的侧壁设有主杆下径向销孔，芯轴凸端径向连接销穿过所述芯轴凸端径向销孔和所述主杆下径向销孔将芯轴凸端与所述芯轴主杆相连接。芯轴凸端圆柱孔与主杆下导套通过过盈配合可以保证芯轴凸端与芯轴主杆的同轴度，芯轴凸端径向连接销使芯轴凸端与芯轴主杆之间形成刚性连接，既保证了轴向及径向尺寸的精度和稳定性，又保证了整体结构吊装需要的强度。
[0013]作为本实用新型的改进，所述芯轴凹端的上端面设有芯轴凹端轴向销孔，所述芯轴凸端的下端面设有芯轴凸端轴向销孔，所述芯轴凸端轴向销孔中插接有芯轴轴向定位销，所述芯轴轴向定位销的下端插接在下一层的芯轴凹端轴向销孔中。芯轴轴向定位销的过盈配合可以防止芯轴凹端与插接的芯轴凸端之间发生相对转动，保证芯轴凹端与插接的芯轴凸端之间在圆周方向定位的精度及稳定性。
[0014]作为本实用新型的改进，所述芯轴凹端的轴向中部设有沿轴线延伸的芯轴凹端螺纹孔，所述芯轴凹端螺纹孔位于所述芯轴凹端圆柱孔与所述芯轴凹端锥形孔之间；所述芯轴凸端的芯轴凸端锥形头设有沿轴线向内延伸的芯轴凸端螺纹孔。芯轴凹端螺纹孔和芯轴凸端螺纹孔可分别旋接吊耳，使砂芯从两端都可以起吊，便于砂芯转运及翻转；为制芯、修芯、涂装以及砂芯整体组装提供了吊装接口，保证了以上工序有较强的可操作性。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。
[0016]图1为高精度回转体砂芯的立体图。
[0017]图2为砂芯内部结构件的立体图。
[0018]图3为本实用新型的砂芯中芯轴主杆的主视图。
[0019]图4为图3的立体图。
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