专利名称：液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造模型，尤其涉及一种液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型。
背景技术：
泵轮是液力偶合器传递动力的主动轮，由泵轮叶片和流道组成，对工作介质(油)
做功，将原动机的机械能转换成介质的动能和势能，涡轮与泵轮相对应，由涡轮叶片和流道 组成，吸收工作介质的动能和势能，将介质的动能和势能转换成机械能输出。叶片和流道是 组成泵轮和涡轮的主要部分，二者构成的空间结构称为型腔，型腔的造型与泵轮/涡轮的 强度以及偶合器传递动力的效率相关。 目前，液力偶合器的泵轮和涡轮都是采用铸造模型加工制造。请参阅图1与图2， 现有液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型包括流道模型11和多个叶片模型12，流道模型11上 设置有多个插孔，叶片模型12底部设置有插座，铸造时，叶片模型12和流道模型11进行组 装，将叶片模型12插入流道模型ll，两个叶片模型12与流道模型11围成的空间结构即为 型腔，将叶片模型12与与流道模型11组装好后再经过几道铸造工艺就能加工生产出泵轮 或涡轮。 但是，如图1所示，由于叶片模型12与流道模型11的配合面为空间曲线，很难加 工，因此通常采用近似曲线配合，这就导致叶片模型12与流道模型11的配合间隙过大，二 者连接处的圆角不仅缺乏准确性，还容易出现尖角。同时，由于叶片模型12的圆角收边处 非常单薄，在放置和组装使用的过程中，很容易碰伤和磨损，会导致圆角缺损。连接圆角不
准确以及圆角尖角和圆角缺损都会使得叶片和流道不能圆滑过渡，在浇铸时容易出现因浇 铸液流动不畅引起浇铸缺陷，影响型腔的准确性和光滑度，型腔的造型不能满足设计要求。 同时，圆角缺损还会导致在铸造和热处理过程中产生交变应力损伤铸件。该些缺点都会在 结构上导致最终的泵轮和涡轮应力集中，降低了安全系数，增加了使用的风险，影响泵轮和 涡轮的性能。 如图3所示，涡轮13的叶片131和流道132之间的各连接圆角133均缺乏准确 性，连接圆角133上存在圆角尖角和圆角缺损，涡轮叶片131和流道132不能圆滑过渡，型 腔134的造型不能满足设计要求，增大了偶合器的损耗。 综上所述，现有泵轮/涡轮铸造模型存在叶片模型与流道模型连接处圆角缺乏准 确性、容易出现圆角尖角和圆角缺损的缺点，使得型腔造型不能满足设计要求，影响液力偶 合器泵轮/涡轮的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型，以解决现有技术中 液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型存在叶片模型与流道模型连接处圆角缺乏准确性、容易出 现圆角尖角和圆角缺损的缺点，使得型腔造型不能满足设计要求，影响液力偶合器泵轮/ 涡轮的性能的技术问题。
为达到上述目的，本发明提供一种液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型，包括若干型 腔模型，各型腔模型拼接连接，型腔模型包括模型主体和两流道侧边，模型主体与泵轮/涡 轮的叶片形状相同，两流道侧边分别设置在模型主体两侧，与模型主体一体成型制成，且模 型主体与两流道侧边圆角过渡。 依照本发明较佳实施例所述的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型，其型腔模型底部 设置有凸起。 依照本发明较佳实施例所述的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型，其型腔模型采用 铝制成。 本发明还提供一种利用上述的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型制造液力偶合器 泵轮/涡轮的方法，包括以下步骤 (1)将各型腔模型进行拼接，组装泵轮/涡轮铸造模型； (2)向组装好的泵轮/涡轮铸造模型中灌入造型用砂，制作泵轮/涡轮砂型及砂 心； (3)灌砂完成后，进行拔模处理，取下泵轮/涡轮铸造模型，得到泵轮/涡轮砂型及 砂芯； (4)将泵轮/涡轮砂型及砂芯进行合箱，从浇冒口将铝水注入，待冷却后开箱，得 到泵轮/涡轮。 本发明的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型将泵轮/涡轮叶片和流道设计在一个整 体的型腔模型上，通过加工来保证连接圆角的准确性和光滑度。型腔模型的叶片和流道造 型都是简单的平面和空间曲面，通过机加工就能很好的保证，有效改善了叶片侧面、流道及 连接圆角的准确性和光滑度，不会产生圆角尖角和圆角缺损，提高了泵轮/涡轮的型腔的 准确性和光滑度，提高了液力偶合器泵轮/涡轮的性能，保证了偶合器的动力传递。并且， 在浇铸工艺阶段，光滑圆角能够避免壁厚不均、充不满、裂纹等浇铸缺陷。同时，在热处理工 艺阶段，光滑圆角能够释放应力，避免应力集中导致的裂纹和多次巨大的交变应力对铸件 的损伤，提高铸件的内在质量，在结构上保证了泵轮、涡轮的强度，提高了偶合器的安全系 数，保证了偶合器的正常运行。因此，本发明有效克服了现有泵轮/涡轮铸造模型存在的叶 片模型与流道模型连接处圆角缺乏准确性、容易出现圆角尖角和圆角缺损的缺点，提高了 泵轮/涡轮型腔的准确性和光滑度，提高了液力偶合器泵轮/涡轮的性能，保证了液力偶合 器的动力传递。
图1为现有液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型的结构示意图； 图2为现有液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型的叶片模型的结构示意图； 图3为采用现有液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型生产的涡轮的局部结构示意图； 图4为本发明液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型的结构示意图； 图5为本发明实施例的型腔模型的结构示意图； 图6为本发明实施例的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型的应用示意图； 图7为采用本发明液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型生产的涡轮的局部结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图，具体说明本发明。 本发明的核心在于液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型采用整体式结构，将叶片模 型和流道模型设计在一个整体的型腔模型上，流道直接布置在模型主体上，模型主体和流 道侧边采用圆角过渡，通过加工来保证连接圆角的准确性和光滑度，从而有效克服了现有 液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型的各种缺点，提高了泵轮/涡轮型腔的准确性和光滑度，提 高了液力偶合器泵轮/涡轮的性能，保证了液力偶合器的动力传递。 请参阅图4至图5，一种液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型，包括若干由铝制成的 型腔模型20，各型腔模型20拼接连接，型腔模型20包括模型主体201和两流道侧边202， 模型主体201与泵轮/涡轮的叶片形状相同，两流道侧边202分别设置在模型主体201两 侧，与模型主体201 —体成型制成，且模型主体201与两流道侧边202圆角过渡。流道侧边 202的形状与泵轮/涡轮的流道形状相匹配，其自模型主体201—端至另一端的宽度逐渐由 宽变窄，且每个流道侧边202的面积恰好为相邻叶片间流道面积的一半。
该液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型使用时，将各型腔模型20拼接后，相邻两型腔 模型20的流道侧边202相接组成一封闭面，形成流道，相邻两模型主体201与二者之间的 流道构成的空间结构即为型腔。如图4所示，模型主体201和两流道侧边202之间的过渡 圆角的准确性和光滑度良好，使型腔造型能够最大限度的达到设计要求。
如图5所示，在本实例中，型腔模型20底部还设置有凸起203，该凸起203能够配 合现有液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型的流道模型11使用，以方便型腔模型20的拼接组 装。请同时参阅图6，型腔模型20通过凸起203插入流道模型11的插孔内，与流道模型11 插接连接。在本实例中，型腔模型20通过凸起203与插孔进行固定，不仅连接方便还增强 了各型腔模型20拼接的稳定性。但是，需要说明的是，本发明并非局限于此，例如，型腔模 型20底部可以不设置凸起203，而直接设置成光滑的弧面，或者，将流道侧边202外侧延伸， 将型腔模型20外侧设置成实心的整体等设计均可采用，只要保证流道侧边202内部的形状 即可，对于流道侧边202外侧的具体形状并不加以限定，可以采用任意形状。当底部直接设 置成光滑的弧面时，拼接组装时通过普通的圆环就可加以稳固。因此，本发明并不限定型腔 模型20底部及外侧的具体形状，并且，现有技术中任何能够实现将型腔模型20拼接组装以 及进行稳固的方式均应落在本发明的保护范围内，以上采用在型腔模型20底部还设置凸 起203并配合流道模型11拼接组装只是一个实例，并不用于限定本发明。
另外，在本实例中，型腔模型20采用铝制成，然而，这也只是一个实例，并不用于 限定本发明。 本发明的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型采用整体式结构，把叶片模型和流道模 型设计在一个整体的型腔模型上，流道直接布置在模型主体上，解决了现有分体式模型中 连接圆角的缺陷问题。实现本发明的关键在于设计一套能浇出整体式型腔模型的模具。在 设计模具时要充分考虑铸件的收縮率和拔模斜度，根据不同要求的叶片数，划分不等的流 道数，再根据流道的大小确定型腔模型模具外壳的大小，根据所需叶片的厚度、斜度及连接 圆角确定模具侧板的大小，之后把几个模具零件组装成型，经浇口浇铸成叶片模型。具体 为首先，根据已设计完成的泵、涡轮零件图得到叶片数量和单叶片形状以及单叶片的流道尺寸，单叶片的流道尺寸根据叶片数均分零件的流道所得；之后，根据得到的叶片数量、单 叶片形状以及单叶片的流道尺寸确定具体的型腔模型数量、单个型腔模型的形状、连接圆 角的尺寸及单个型腔模型的流道尺寸，再根据所需的尺寸设计型腔模型的模型图。另外，本 发明采用铝制成，由于铝在浇铸后会收縮，所以型腔模型的尺寸应根据收縮率比零件的正 常尺寸大。模型的尺寸确定后，就可以设计模具了。根据型腔模型的模型主体尺寸设计模 具外壳，其中流道和浇口就包括在外壳中，设计时注意考虑收縮率和拔模斜度，还要开足够 数量的排气孔。根据模型主体的斜度和圆角尺寸来设计侧板及拼块的斜度和圆角尺寸，然 后再加上后盖和盖板，至此叶片模具设计完成。其所用材料都是普通钢材，用机加工就可实 现。加工完后把这几大部件拼装成型，从浇口注入铝水，等冷却收縮后，就形成了型腔模型。
基于上述的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型，本发明还提供一种利用上述的液力 偶合器泵轮/涡轮铸造模型制造液力偶合器泵轮/涡轮的方法，包括以下步骤
(1)将各型腔模型进行拼接，组装泵轮/涡轮铸造模型； (2)向组装好的泵轮/涡轮铸造模型中灌入造型用砂，制作泵轮/涡轮砂型及砂 心； (3)灌砂完成后，进行拔模处理，取下泵轮/涡轮铸造模型，得到泵轮/涡轮砂型及 砂芯； (4)将泵轮/涡轮砂型及砂芯进行合箱，从浇冒口将铝水注入，待冷却后开箱，得 到泵轮/涡轮。 请再参阅图7，其为采用本发明液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型生产的涡轮的结 构示意图。如图所示，涡轮21的叶片211和流道212之间的各连接圆角213均准确、光滑， 连接圆角213上不存在圆角尖角和圆角缺损，涡轮叶片211和流道212圆滑过渡，型腔的造 型满足设计要求，增强了涡轮的性能。请参阅表l，其为采用本发明的液力偶合器泵轮/涡 轮铸造模型和现有液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型生产的泵轮/涡轮的性能对比表。
现有液力偶合器泵轮/涡 轮铸造模型生产的泵轮/ 涡轮采用本发明的液力偶合 器泵轮/涡轮铸造模型生 产的泵轮/涡轮
偶合器在额定功率下的 泵轮/涡轮安全系数23
泵轮/涡轮的力矩系数(速 比i=0.97时)1.912.05 表1 由表1可以看出，采用本发明的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型生产的泵轮/涡 轮比现有铸造模型生产的泵轮/涡轮的安全系数和力矩系数都有显著提高，提高了泵轮/ 涡轮的性能。 本发明的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型将泵轮/涡轮叶片和流道设计在一个整 体的型腔模型上，通过加工来保证连接圆角的准确性和光滑度。型腔模型的叶片和流道造 型都是简单的平面和空间曲面，通过机加工就能很好的保证，有效改善了叶片侧面、流道及 连接圆角的准确性和光滑度，不会产生圆角尖角和圆角缺损，提高了泵轮/涡轮的型腔的准确性和光滑度，提高了液力偶合器泵轮/涡轮的性能，保证了偶合器的动力传递。并且， 在浇铸工艺阶段，光滑圆角能够避免壁厚不均、充不满、裂纹等浇铸缺陷。同时，在热处理工 艺阶段，光滑圆角能够释放应力，避免应力集中导致的裂纹和多次巨大的交变应力对铸件 的损伤，提高铸件的内在质量，在结构上保证了泵轮、涡轮的强度，提高了偶合器的安全系 数，保证了偶合器的正常运行。因此，本发明有效克服了现有泵轮/涡轮铸造模型存在的叶 片模型与流道模型连接处圆角缺乏准确性、容易出现圆角尖角和圆角缺损的缺点，提高了 泵轮/涡轮型腔的准确性和光滑度，提高了液力偶合器泵轮/涡轮的性能，保证了液力偶合 器的动力传递。 以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域 的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。
权利要求
一种液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型，其特征在于，包括若干型腔模型，所述各型腔模型拼接连接，所述型腔模型包括模型主体和两流道侧边，所述模型主体与泵轮/涡轮的叶片形状相同，所述两流道侧边分别设置在所述模型主体两侧，与所述模型主体一体成型制成，且所述模型主体与所述两流道侧边圆角过渡。
2. 如权利要求l所述的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型，其特征在于，所述型腔模型底 部设置有凸起。
3. 权利要求l所述的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型，其特征在于，所述型腔模型采用 铝制成。
4. 一种利用如权利要求l所述的液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型制造液力偶合器泵轮/涡轮的方法，其特征在于，包括以下步骤(1) 将各型腔模型进行拼接，组装泵轮/涡轮铸造模型；(2) 向组装好的泵轮/涡轮铸造模型中灌入造型用砂，制作泵轮/涡轮砂型及砂芯；(3) 灌砂完成后，进行拔模处理，取下泵轮/涡轮铸造模型，得到泵轮/涡轮砂型及砂心；(4) 将泵轮/涡轮砂型及砂芯进行合箱，从浇冒口将铝水注入，待冷却后开箱，得到泵 轮/涡轮。
全文摘要
一种液力偶合器泵轮/涡轮铸造模型，包括若干型腔模型，各型腔模型拼接连接，型腔模型包括模型主体和两流道侧边，模型主体与泵轮/涡轮的叶片形状相同，两流道侧边分别设置在模型主体两侧，与模型主体一体成型制成，且模型主体与两流道侧边圆角过渡。本发明有效克服了现有泵轮/涡轮铸造模型存在的叶片模型与流道模型连接处圆角缺乏准确性、容易出现圆角尖角和圆角缺损的缺点，提高了泵轮/涡轮型腔的准确性和光滑度，提高了液力偶合器泵轮/涡轮的性能，保证了液力偶合器的动力传递。
文档编号B22C7/00GK101773982SQ201010120699
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月1日 优先权日2010年2月1日
发明者梁世伟, 范玉, 阎德志 申请人:上海交大南洋机电科技有限公司