专利名称：整体式吹管和捣固销的制作方法
技术领域：
本发明涉及铸造装备，更具体地，涉及一种用于形成铸造
金属零部件中所使用的砂芯的方法。
背景技术：
在铸造工业中，通常将砂芯用在具有复杂内部和外部几何 形状的金属铸件的生产中。通过将熔融金属浇注在砂芯周围或者浇注 到砂芯内来形成这些金属铸件。在铸造过程之后，通过破坏性地移除 砂芯来将金属铸件取出。具体地，通过将砂芯打碎或者将砂从铸件中 摇出，从而将金属铸件取出。因此，金属零部件的铸造可能需要使用 一个或多个砂芯，这些砂芯对应于要铸造的零部件的几何形状。—般而言，在芯盒内形成砂芯。典型地，芯盒包括两个半 体，该两个半体协作以限定具有期望的砂芯的几何形状的容积。通过 一个或更多的吹管把将要成形的砂子放进芯盒内 > 该吹管具有从储砂 容器或箱到芯盒中空内部的通道。在进入箱之前，用液态粘合剂(常 称为树脂)覆盖砂子。通过采用压缩空气对箱进行加压，经由吹管， 将砂子从箱输送到芯盒内。在砂芯形成期间，通过芯盒内狭窄的通风 通道，空气能够从芯盒内逸出。除了用砂子填充芯盒之外，在完成期望的砂芯之前，其它 步骤也是必需的。为了在砂芯硬化之前使砂芯的形状精确，可以在吹 管位置处进行捣固。捣固包括使吹管位置处残留的砂子平整，以允许 砂芯最佳地类似所期望的几何形状。在过去的方法中，通过从芯盒处 移走箱和吹管，且随后在芯盒上布置具有捣固机构的充气头(gassing head),从而实现捣固。通过捣固机构(捣固销安装在其上)和芯盒之 间的相对移动，使对应于吹管的形状和位置的捣固销降低至吹管位 置。在捣固完成时，将催化剂气体引入到砂芯中，以使砂芯固化。经 由包围吹管开口的充气歧管以及芯盒上侧中的通风口 ，将气体引入到 砂芯。气体通过芯盒下侧中的通风口离开芯盒。在合适的固化时间之后，利用空气吹洗芯盒，以去除任何残留的催化剂蒸汽。为了完成此 过程，将芯盒半体分离，从芯盒中取出最终形成的砂芯。近来，已经提出了需要复杂吹管以便于砂子输送、捣固、 吹管的密封，以及催化剂气体和吹洗空气的输送等多种功能的方法。 美国专利No. 7284588B2公开了一种复杂吹管，该复杂吹管在机器工 作循环期间不需要将储砂箱和充气歧管进行相互交换，本文通过引用 的方式结合该专利的全部内容。该发明在装备成本和循环时间方面 提供了实质性的优点。不过，该方法缺陷的根源在于，将用来把砂子 和催化剂气体输送到捣固销中的分开的管道集成在 一 起，以及必须保 持足够的密封。这些缺陷的示例有，产生用于砂子的复杂且弯曲的流 动路径，导致吹管堵塞的催化剂泄漏的高风险性，对被堵塞的吹管的 费力且高花费的清洁，数目众多且由于重复使用而易于失效的O型 环。期望具有一种砂芯形成设备，其适于输送砂子，捣固砂子， 阻碍吹管内残留的尚未固化的砂子不期望地暴露于催化剂气体，同时 为砂子提供非弯曲的流动路径。
发明内容
现在，令人惊奇地发现，通过本发明提供了一种砂芯形成 设备，其适合于输送砂子，捣固砂芯，阻碍未固化的砂子不期望地暴 露于催化剂气体，同时为砂子提供非弯曲的流动路径。在一个实施例中，砂芯形成设备包括，在内部形成有腔的 芯盒；与所述芯盒流体连通的充气歧管；具有与所述芯盒的腔流体连 通的弹性末端的吹管；在内部形成有储砂容器的储砂箱；在所述储砂 箱的容器和所述芯盒的腔之间提供流体连通的连接管；以及被联接至 所述储砂箱的捣固销，其中所述捣固销与该弹性末端协作，以选择性 地控制砂子从所述储砂箱到所述芯盒的腔的流动。在另一个实施例中，砂芯形成设备包括，在内部形成有腔 的芯盒；与所述芯盒流体连通的充气歧管；具有与所述芯盒的腔流体 连通的弹性末端的吹管；在内部形成有储砂容器的储砂箱；在所述储 砂箱的容器和所述芯盒的腔之间提供流体连通的连接管；以及通过一 个或多个支柱被联接至所述储砂箱的捣固销，其中所述捣固销与该弹性末端协作，以选择性地控制砂子从所述储砂箱到所述芯盒的腔的流 动。本发明还提供了用于形成砂芯的方法。在一个实施例中，用于形成砂芯的方法包括以下步骤提 供在内部形成有腔的芯盒；提供与所述芯盒流体连通的充气歧管；提 供与所述芯盒的腔流体连通的吹管；提供在内部形成有储砂容器的储 砂箱；提供在所述储砂箱的容器和所述芯盒的腔之间提供流体连通的 连接管；以及提供联接至所述储砂箱的捣固销，其中所述捣固销与该 弹性末端协作，以选择性地控制砂子从所述储砂箱到所述芯盒的腔的 流动；用砂子填充所述芯盒的腔；其中，通过所述吹管将砂子引入到 该腔；用所述捣固销捣固该砂芯，其中通过所述储砂箱的移动来执行 该捣固；用所述捣固销密封该吹管，其中通过所述储砂箱的移动执行 该密封；以及经由在所述芯盒内的至少一个通风位置将催化剂引入到 该妙'芯。通过本发明提供的砂芯形成设备对于以下方面特别具有优 势，即为砂子提供非弯曲的流动路径，阻碍未固化的砂子不期望地 暴露于催化剂气体，捣固砂芯和输送砂子。
当根据附图进行考虑时，由以下对本发明实施例的详细描 述，对于本领域中的技术人员而言，上述内容以及本发明的其它优点 将变得相当明显，附图中图1是根据本发明的砂芯形成设备的示意性侧向横截面视 图，其中该设备示出为处在砂子输送的位置；以及图2是图1的砂芯形成设备的示意性侧向横截面视图，该 设备示出为处在催化剂引入的位置。
具体实施例方式以下详细描述和所附附图对本发明的实施例进行了描述和 说明。描述和附图用于使本领域中的技术人员能够制造和使用本发 明，并不意图以任何方式限制本发明的范围。关于所公开的方法、所 展示的步骤，其本质上是示例性的，因而该步骤的顺序并不是必需的或者关键的。图i示出了根据本发明的一个实施例的砂芯形成设备io。
砂芯形成设备10包括，芯盒12、充气歧管14、吹管16、吹砂板18、 储砂箱20、连接管22、以及捣固销24。芯盒12由耐用材料(例如， 钢)制成，并且可以被精确加工。芯盒12包括盖26与盒28,其中盒 28是芯盒12的底部。示出了水平分开的芯盒12。不过，设备10也 可采用竖直分开的芯盒。将组装后的盖26和盒28搁置在支撑表面30 上，该支撑表面在移走加工完成的芯的期间供芯盒12移动用。芯盒 12具有形成在盖26中的孔32,该孔32与形成在盖26与盒28之间 的腔34连通。腔34的形状对应于所期望的砂芯形状。形成在盖26 中的孔32,以^吏吹管16与形成腔34的芯盒12的内表面基本上对齐 的方式，使得吹管16能够密封地接合芯盒12。在盖26内设置通道 36,以便当用砂子38填充芯盒12时，允许空气从芯盒12逸出，并 且也允许将催化剂气体引入到芯盒12。通风口 40也位于盖26与盒 28上，当用砂子38填充芯盒12时，该通风口 40允许空气从芯盒12 逸出。充气歧管14由耐用材料(例如，钢)制成，并且制造成与 芯盒12的形状相对应。充气歧管14包括侧壁构件42和上壁构件44， 所述上壁构件44布置在壁构件42高度的中间处。上壁构件44具有 孔45，孔45形成在上壁构件44中且与形成在芯盒12中的孔32大致 对齐。至少部分由内壁46限定的孔45可以是带螺紋的，以便于将吹 管16附接至充气歧管14。在上壁构件44与芯盒12之间的容积形成 歧管腔(manifold chamber) 47。上壁构件44还可以包括与孔45同轴 线的沉孔48，以便于定位和固定可折叠收缩的连接管22的装置。充 气歧管14通过任何常规方式(例如，夹紧)选择性地固定至芯盒12， 并能够从芯盒12脱离，以便允许从砂芯形成设备10中移走芯盒12。吹管16由耐用材料(例如，钢)制成，且适于联接至充气 歧管14。吹管16是中空的，形成输送腔50的一部分，通过该输送腔 50来输送砂子38。将弹性末端52布置在吹管16的一端，以便在砂 芯形成设备IO处于砂子输送的位置中时，允许吹管16密封地接合形 成孔32的壁。吹管16具有合适的长度，以便在将充气歧管14固定 至芯盒12时允许吹管16接合孔32。
吹砂板18由耐用材料(例如，钢)制成。在吹砂板18中 形成有孔54,且孔54与孔32和孔45基本上对齐。吹砂板18布置在 邻近充气歧管14处，并具有第一和第二位置。如图1中所示，第一 位置是砂子输送位置。在第一位置中，吹砂板18不接触充气歧管14。 在第二位置中，吹砂板18抵接充气歧管14。吹砂板18也包括与孔 54同轴线的沉孔56，沉孔56有利于可折叠收缩的连接管22的定位 和固定。储砂箱20包括抵接吹砂板18的壁构件58。壁构件58可由 任何常规材料(例如，钢)制成。在壁构件58和吹砂板18之间形成 有腔60。腔60为砂子38提供了场所，以便在将砂子38输送到芯盒 12之前对其进行存储和加压。典型地，连接管22由弹性材料(例如，塑料)形成。连接 管22布置在上壁构件44和吹砂板18之间，并与孔45基本对齐。输 送腔50的一部分由连接管22形成。在连接管22的每一个端部上形 成有环状平缘。该环状平缘阻碍砂子38从输送腔50泄漏。在所示实 施例中，连接管22是可折叠收缩的，由此允许连接管22的变形。将 张紧装置62布置在连接管22上，该张紧装置是螺旋弹簧62。可以按 需要采用其它张紧装置，例如，片簧或弹性橡胶。捣固销24由耐用材料(例如，钢)制成，并被联接至吹砂 板18。可以通过任何常规方式(例如，焊接或紧固)来联接捣固销 24。在所示实施例中，捣固销24具有将该捣固销24与吹砂板18互 连的支柱64。捣固销24包括中央柱体66，通过<壬<可常*见方式(例如， 焊接、紧固或压入配合)将该中央柱体66附接到支柱64。通过使用 中心毂可以将支柱64单独附4妾或同时附接，该中心毂接纳中央柱体 66。中央柱体66容纳在孔54、连接管22、孔45以及吹管16内。在 所示实施例中，捣固销24是实心的柱体，并具有三个基本上"L"形 状的支柱64。正如图1中所示，当吹砂板18处于砂子输送的第一位 置中时，中央柱体66具有这样的长度，允许砂子38围绕中央柱体66, 自由地流经输送腔50，并进入到芯盒12的腔34内。正如图2中所示， 当吹砂板18处于催化剂引入的第二位置中时，中央柱体66执行捣固 和密封功能。中央柱体68具有捣固表面68，该捣固表面68在吹砂板 18从第一位置移向第二位置时执行捣固功能。当吹砂板18处于第二位置中时，中央柱体66还阻碍向着吹管16的催化剂气体引入。图2示出了处于催化剂引入的第二位置中的砂芯形成设备 10,其中已经用砂子38将芯盒12填满。通过将吹砂板18移动到与 充气歧管14接触来达到该第二位置。芯盒12在孔32被捣固销24的 中央柱体66密封的情况下可以暴露于催化剂。吹砂板18向着第二位 置的移动还促使连接管22弹性变形。催化剂被释放在歧管腔47内， 并通过孔36进入腔34，孔36将未固化的砂芯70暴露给催化剂。储 砂箱20此时被空气加压至与充气歧管一样的压力或者稍大，可以用 来阻碍从芯盒12到吹管16的催化气体引入。在合适的固化时间后， 采用空气对歧管腔47进行吹洗，以清除任何剩余的催化剂，结束芯 的硬化过程。然后将盒28降低离开盖26。接着可以取出固化的砂芯。 再将盒28升高至盖26。然后，通过吹砂板18的移动，使砂芯形成设 备IO返回砂子输送的位置。这样，可以重复芯的制造循环。从前面的描述中，本领域的普通技术人员能够轻易地确定 本发明的本质特征，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，对 本发明实现各种改变和修改，以使其适于各种用途和情况。
权利要求
1.一种用于形成砂芯的设备，包括芯盒，其具有形成在所述芯盒内且对应于所期望的砂芯形状的腔；充气歧管，其与所述芯盒流体连通；吹管，其与所述芯盒的腔流体连通；储砂箱，其具有形成在所述储砂箱内的储砂容器；连接管，其在所述储砂箱的容器与所述芯盒的腔之间提供流体连通；以及捣固销，其联接至所述储砂箱，其中，所述捣固销与所述吹管协作，以选择性地控制砂子从所述储砂箱到所述芯盒的腔的流动。
2. 根据权利要求1所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于，所 述储砂箱包括形成所述储砂箱的底壁的吹砂板，其中所述捣固销联接 至所述吹砂、板。
3. 根据权利要求1所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于，所 述储砂箱与所述充气歧管之间的移动，使所述设备从允许砂子从所述 储砂容器流向所述芯盒的位置变换到其中所述储砂箱密封接合所述 捣固销与所述吹管的位置，阻碍砂子从所述储砂箱流向所述芯盒，阻 碍向着所述吹管的催化剂引入，并且在所述芯盒内将砂子捣固成形。
4. 根据权利要求1所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于，通 过一个或更多支柱将所述捣固销联接至所述储砂箱，允许从所迷储砂 容器到所述芯盒的腔的砂子输送。
5. 根据权利要求1所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于，通 过三个支柱将所述捣固销联接至所述储砂箱，允许从所述储砂容器到 所述芯盒的腔的砂子输送。
6. 根据权利要求1所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于，所 述连接管是由弹性塑料制成的可折叠收缩的中空柱体，其具有第 一直 径，并且具有两个环形平缘，所述环形平缘具有比所述第一直径大的 第二直径且被布置在所述中空柱体的两个端部处，其中张紧装置布置 在所述中空柱体上。
7. 根据权利要求1所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于，所述充气歧管包括上壁构件，其中，所述上壁构件中的孔与所述上壁构 件中的沉孔是同轴线的，其中，所述孔至少部分由内壁限定，所述内 壁适于联接至所述吹管。
8. 根据权利要求1所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于，所 述吹管包括弹性末端，以及适于联接至所述上壁构件的端部。
9. 一种用于形成砂芯的设备，包括芯盒，其具有形成在所述芯盒内且对应于所期望的砂芯形状的腔；充气歧管，其与所述芯盒流体连通； 吹管，其与所述芯盒的腔流体连通；储砂箱，其具有形成在所述储砂箱内的储砂容器；连接管，其在所述储砂容器与所述芯盒的腔之间提供流体连通；以及捣固销，其通过一个或更多支柱联至所述储砂箱，其中，所述捣 固销与所述吹管协作，以选择性地控制砂子从所述储砂容器到所述芯 盒的腔的流动。
10，根据权利要求9所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于， 所述储砂箱包括形成所述储砂箱底壁的吹砂板，其中所述捣固销联接 至所述吹砂'寿反。
11. 根据权利要求9所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于， 所述储砂箱与所述充气歧管之间的移动，使所述设备从允许砂子从所 述储砂容器流向所述芯盒的位置变换到其中所述储砂箱密封接合所 述捣固销与所述吹管的位置，阻碍砂子从所述储砂箱流向所述芯盒， 阻碍向着所述吹管的催化剂引入，并且在所述芯盒内将砂子捣固成 形。
12. 根据权利要求9所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于， 通过三个支柱将所述捣固销联接至所述储砂箱，允许从所述储砂容器 到所述芯盒的腔的砂子输送。
13. 根据权利要求9所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于， 所述连接管是由弹性塑料制成的可折叠收缩的中空柱体，其具有第一 直径，并且具有两个环形平缘，所述环形平缘具有比所述第一直径大 的第二直径且被布置在所述中空柱体的两个端部处，其中张紧装置布置在所述中空柱体上。
14. 根据权利要求9所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于， 所述充气歧管包括上壁构件，其中，所述上壁构件中的孔与所述上壁 构件中的沉孔是同轴线的，其中，所述孔至少部分由内壁限定，所述 内壁适于联接至所述吹管。
15. 根据权利要求1所述的用于形成砂芯的设备，其特征在于， 所述吹管包括弹性末端，以及适于联接至所述上壁构件的端部。
16. —种用于形成砂芯的方法，包括步骤提供芯盒，该芯盒具有形成在其中且对应于所期望的砂芯形状的腔；提供充气歧管，该充气歧管与所述芯盒流体连通； 提供吹管，该吹管与所述芯盒的腔流体连通； 提供储砂箱，该储砂箱具有形成在所述储砂箱内的储砂容器； 提供连接管，该连接管在所述储砂容器与所述芯盒的腔之间提供 流体连通；提供捣固销，将其联接至所述储砂箱，其中所述捣固销与所述吹 管协作，以选择性地控制砂子从所述储砂箱到所述芯盒的腔的流动；用砂子填充所述芯盒的腔，其中，通过所述吹管将砂子引入到所 述腔；用所述捣固销将所述砂芯捣固，其中，通过所述储砂箱的移动来 执行所述捣固；用所述捣固销密封所述吹管，其中，通过所述储砂箱的移动来执 行所述密封；以及通过在所述芯盒中的至少 一 个通风位置将催化剂引入到所述砂芯0
17. 根椐权利要求17所述的方法，其特征在于，所述储砂箱包括 形成所述储砂箱底壁的吹砂板，其中将所述捣固销联接至所述吹砂 板。
18. 根据权利要求n所述的方法，其特征在于，通过一个或更多 支柱将所述捣固销联接至所述储砂箱，以允许从所述储砂容器到所述 芯盒的腔的砂子输送。
19. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述连接管是由弹性塑料制成的可折叠收缩的中空柱体，其具有第一直径，并且具有 两个环形平缘，所述环形平缘具有比所述第一直径大的第二直径且被 布置在所述中空柱体的两个端部处，其中将张紧装置布置在所述中空 柱体上。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述充气歧管包 括上壁构件，其中，所述上壁构件中的孔与所述上壁构件中的沉孔是 同轴线的，其中，所述孔至少部分由内壁限定，所述内壁适于联接至 所述吹管。
全文摘要
本发明涉及整体式吹管和捣固销。具体地，涉及一种用于形成砂芯的设备，该设备适于输送砂子，捣固砂芯，且阻碍未固化的砂子不期望地暴露于催化剂气体，同时为砂子提供了非弯曲的流动路径。用于形成砂芯的设备包括芯盒、充气歧管、吹管、储砂箱、连接管和捣固销。
文档编号B22C15/00GK101612647SQ20091014628
公开日2009年12月30日 申请日期2009年6月26日 优先权日2008年6月26日
发明者T·P·纽科姆 申请人:通用汽车环球科技运作公司