专利名称：一种制芯模具、制芯设备及制芯方法
技术领域：
本发明属于铸造领域，特别涉及一种制芯模具、制芯设备及制芯方法。
背景技术：
在铸铁管件铸造工艺中，粘土砂芯的造型工艺一直是影响整个粘土砂铸造工艺过程生产效率、产品质量及生产成本的重要环节。目前铸造制芯方法主要有手工制芯和机器制芯两大类。手工制芯式一种目前使用比较普遍的方法。使用与小批量多品种生产，只需制芯模具便可生产，无需设备。但这种芯工艺的缺点是1)劳动强度大，工作效率低。一个制芯工每天最多制芯数量为100模次。2、受到操作人员体力的限制，砂型表面硬度只能达到75 左右，紧实度低，影响了铸件的外观质量。幻两半对称砂芯重合面结合部紧密，铸件浇铸铁水时容易在铸件内壁形成毛刺，加大了后工序修整打磨的工作量。4)人工成本高。机器制芯方法中，制芯又分为震实式及翻台震实式、微震压实式、螺旋挤压式和射芯式。其中，震实式及翻台震实式制芯设备应用较为普遍，但其震动噪声大，生产效率低，对厂房基础要求高，设备造价高，仅适用于大砂芯批量加工。微震压实式制芯设备生产效率较高，可适用于粘土砂芯、树脂砂芯和油砂芯的制芯，但是缺点是设备结构较为复杂，造价高。 刮板制芯仅适用于圆形且断面不变的砂芯，适用范围很小。在传统的铸造制芯方法中，制芯模具为核心设备。传统的制芯模具主要为整体式芯盒、分式芯盒、脱落式芯盒、刮板制芯。整体式芯盒主要用于形状比较简单且有一个较大平面的砂芯制作。虽可用于机器制芯，但适用范围有一定的局限性。分式芯盒采用两半芯盒模具手工填砂紧实，然后将两半芯盒重合制成一个完整的砂芯。这种芯盒无法用于机器制芯。脱落式芯盒主要用于形状复杂启模斜度小的中大型砂芯。由于结构复杂，且需要翻箱脱型，不适用于机器制芯。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题手工制芯耗时太长，效率低下，耗费劳动力，现有的机械制芯结构复杂，操作不便， 能耗高，制芯质量差，适用的制芯形状较少，且成本较高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种制芯模具、制芯设备及制芯方法。其中，一种制芯模具，所述模具包括下模型、定量上模、紧实压头、压头连接板、砂芯顶出机构及导向轴；其中，所述压头连接板位于所述制芯模具的顶部，并与所述紧实压头和所述导向轴相连，所述导向轴的一端连接并固定于所述压头连接板，并贯穿于所述压头连接板、所述定量上摸及所述下模型，所述导向轴的另一端连接所述下模型底端；所述定量上模可通过所述导向轴上下滑动；所述砂芯顶出机构的一端贯穿于所述下模型。
进一步地，所述砂芯顶出机构，具体包括顶杆和顶出机构复位杆；所述顶杆的一端贯穿于所述下模型，用于顶出形成的砂芯；所述顶出机构复位杆的一端贯穿于所述下模型，用于将所述顶出机构复位机构复位。进一步地，所述导向轴为两根，所述两根导向轴的分别连接并固定于所述压头连接板的两个对角端。进一步地，所述压头连接板的下方连接有定位凸台，用于衡量所述紧实压头上行的位置。进一步地，所述制芯模具还包括模具型腔；所述模具型腔由所述紧实压头的部分曲面、所述定量上模的部分曲面和所述下模型的曲面组成。基于上述制芯模具的一种制芯设备，所述制芯设备包括机架、紧实汽缸、制芯模具、下模板、料斗及启模气缸；其中，所述制芯模具安装在所述下模板上，所述启模气缸与所述制芯模具的定量上模、砂芯顶出机构连接，所述紧实气缸与所述制芯模具的压头连接板连接。基于上述制芯设备的一种制芯方法，所述方法包括当制芯模具处于复位状态时，所述制芯模具获取通过料斗填进的芯砂；当所述芯砂填至定量上模上平面时停止填放所述芯砂，启动紧实气缸，所述紧实气缸带动紧实压头上行至定位凸台，所述紧实压头与所述定量上模上平面接触，使所述芯砂压紧成形；启动所述紧实气缸向上运动提起所述紧实压头；启动所述启模气缸，所述启模气缸带动所述定量上模向上运动打开模具型腔，同时带动所述砂芯顶出机构顶出所述砂芯；取出所述砂芯。进一步地，所述芯砂压紧成形，具体包括所述芯砂在所述模具型腔内压紧成形。进一步地，所述定量上模为根据符合紧实度要求的砂芯体积与松散填充芯砂体积的比例设定，所述比例具体为1 1.96。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是结构简单，操作简便，装卸快捷，造价低廉，机械动作简单、快捷并具有连续性，填砂方便，易于计量，确能够减轻工人劳动强度，提高制芯生产效率，提高砂芯质量和铸件质量，降低生产成本。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例1提供的一种制芯模具的结构示意图；图2是本发明实施例2提供的一种制芯设备的结构示意图；图3是本发明实施例3提供的一种制芯方法中当制芯模具处于复位状态时制芯模具的示意图；图4是本发明实施例3提供的一种制芯方法中当开始通过料斗填砂时制芯模具的示意图；图5是本发明实施例3提供的一种制芯方法中当芯砂压紧成形时制芯模具的示意图；图6是本发明实施例3提供的一种制芯方法中当带动砂芯顶出机构顶出砂芯时制芯模具的示意图；图7是本发明实施例3提供的一种制芯方法中当取出砂芯时制芯模具的示意图；上述附图1-7中，各标号所代表的组件列表如下1下模型；2定量上模；3紧实压头；4压头连接板；5砂芯顶出机构；6导向轴；7顶杆；8顶出机构复位杆；9机架；10紧实汽缸；11制芯模具；12下模板；13料斗；14启模气缸；15定位凸台；16定量填砂至该平面；17填砂；18定量高度；19成形砂芯。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。实施例如图1所示，一种制芯模具包括下模型1、定量上模2、紧实压头3、压头连接板4、 砂芯顶出机构5及导向轴6;其中，压头连接板4位于制芯模具的顶部，并与紧实压头3和导向轴6相连，导向轴6的一端连接并固定于压头连接板4，并贯穿于压头连接板4、定量上摸及下模型1，导向轴6的另一端连接下模型1底端；定量上模2可通过导向轴6上下滑动；砂芯顶出机构5的一端贯穿于下模型1。制芯模具中，还包括一个用于形成砂芯模型模具型腔，该模具型腔由紧实压头3 部分曲面、定量上模2部分曲面和下模型1曲面组成；当紧实压头3上行至定位凸台15与定量上模2上平面接触时便形成一个完整封闭的砂芯型腔曲面。制芯模具中，砂芯顶出机构5包括顶出机构复位杆8和顶杆7 ；其中，顶出机构复位杆8为一根，顶杆7为两根。顶杆7的一端贯穿于下模型1，用于顶出形成的砂芯；顶出机构复位杆8的一端贯穿于下模型1，用于将顶出机构复位机构复位。压头连接板4位于制芯模具的顶部，并同时与紧实压头3和导向轴6相连，导向轴 6为两根，分别连接并固定于压头连接板4的两个对角端，贯穿于压头连接板4和定量上摸及下模型1 ；定量上模2可通过两根导向轴6上下滑动；砂芯顶出机构5中的顶杆7为两根， 一端同时贯穿于下模型1底部，用于顶出形成的砂芯；砂芯顶出机构5中的顶出机构复位杆 8 一端贯穿于下模型1，可通过顶出机构复位杆8将砂芯顶出机构5复位；压头连接板4下方还连接有两个定位凸台15，用于衡量紧实压头3上行的位置。本发明实施例所提供的制芯模块具有如下优点结构简单，操作简便，装卸快捷， 造价低廉，机械动作简单、快捷并具有连续性，填砂方便，易于计量，确能够减轻工人劳动强度，提高制芯生产效率，提高砂芯质量和铸件质量，降低生产成本。实施例2
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如图2所示，本发明实施例基于实施例1提供了一种制芯设备。制芯设备包括机架9、紧实汽缸、制芯模具11、下模板12、料斗13及启模气缸14 ；其中，制芯模具11安装在下模板12上，启模气缸14与制芯模具11的定量上模2、 砂芯顶出机构5连接，紧实气缸10与制芯模具11的压头连接板4连接。需要说明的是，制芯模具11即为实施例1中所提供的制芯模具。实施例3基于上述实施例，本实施例提供了一种制芯方法，该方法具体包括当制芯模具11处于复位状态(如图3所示)时开始通过料斗13填砂(如图4所示)；当芯砂填至定量上模2上平面时用刮板刮平，启动紧实气缸10带动紧实压头3向下运动至定位凸台15与定量上模2上平面接触，使芯砂压紧成形(如图5所示)；启动紧实气缸10向上运动提起紧实压头3 ；启动启模气缸14带动定量上模2向上运动打开模具，同时带动砂芯顶出机构5顶出砂芯(如图6所示)；手工取出砂芯(如图7所示)。其工作原理具体包括制芯模具11是采用水平分型和垂直紧实的模具结构，这种结构便于砂芯的均勻紧实；模具型腔是由紧实压头3部分曲面、定量上模2部分曲面和下模型1曲面组成，当紧实压头3下行至定位凸台15与定量上模2上平面接触时便形成一个完整封闭的砂芯型腔曲面；依据符合紧实度要求的砂芯体积与松散填充芯砂体积之比设计定量上模2，以调整定量上模2定量高度(见图4)确定下模型1和定量上模2闭合时形成的型腔体积；当紧实压头3下行至定位凸台15与定量上模2上平面接触时便可压制成符合紧实度要求的砂芯。在一种制芯模具11的工作原理中，符合要求的砂芯体积与松散填充芯砂体积比的确定，具体包括砂芯体积与松散填充芯砂体积比是决定定量上模2定量高度(见图4) 的关键数据。经过反复试验，按照现有手工制芯芯砂(含水量4-6% )，当砂芯表面硬度达到 85-90，砂芯平均密度在1. 5克/dm3以上时，砂芯体积与松散填充芯砂体积比是1 1. 96。在一种制芯模具11的工作原理中，定包括量上模定量高度的确定，具体包括依据成形砂芯体积乘1. 96计算出松散填充芯砂体积，再根据紧实压头3水平投影界面积计算出所需填充体积的定量上模2定量高度尺寸。在一种制芯模具11的工作原理中，压制成符合紧实度要求的砂芯，具体包括一般手工造型紧实压实比压为0. 13-0. 4Mpa,砂芯表面平均硬度只有70-80，铸件易产生缩孔、缩松、胀砂和粘砂缺陷；本发明实施例中砂芯表面平均硬度要达到85-90，砂芯平均密度在1. 5克/dm3以上；要达到此要求，紧实压实比压必须达到0. 4-0. 7Mpa ；根据紧实压头 3水平投影截面积和设计要求的紧实压实比压计算出所需的紧实压力；根据所需紧实压力和气源压力计算出所需紧实气缸10缸径尺寸。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种制芯模具，其特征在于，所述模具包括下模型、定量上模、紧实压头、压头连接板、砂芯顶出机构及导向轴；其中，所述压头连接板位于所述制芯模具的顶部，并与所述紧实压头和所述导向轴相连，所述导向轴的一端连接并固定于所述压头连接板，并贯穿于所述压头连接板、所述定量上摸及所述下模型，所述导向轴的另一端连接所述下模型底端；所述定量上模可通过所述导向轴上下滑动；所述砂芯顶出机构的一端贯穿于所述下模型。
2.根据权利要求1所述的制芯模具，其特征在于，所述砂芯顶出机构，具体包括顶杆和顶出机构复位杆；所述顶杆的一端贯穿于所述下模型，用于顶出形成的砂芯；所述顶出机构复位杆的一端贯穿于所述下模型，用于将所述顶出机构复位机构复位。
3.根据权利要求1所述的制芯模具，其特征在于，所述导向轴为两根，所述两根导向轴的分别连接并固定于所述压头连接板的两个对角端。
4.根据权利要求1所述的制芯模具，其特征在于，所述压头连接板的下方连接有定位凸台，用于衡量所述紧实压头上行的位置。
5.根据权利要求1所述的制芯模具，其特征在于，所述制芯模具还包括模具型腔； 所述模具型腔由所述紧实压头的部分曲面、所述定量上模的部分曲面和所述下模型的曲面组成。
6.基于权利要求1-5所述的制芯模具，一种制芯设备，其特征在于，所述制芯设备包括机架、紧实汽缸、制芯模具、下模板、料斗及启模气缸；其中，所述制芯模具安装在所述下模板上，所述启模气缸与所述制芯模具的定量上模、 砂芯顶出机构连接，所述紧实气缸与所述制芯模具的压头连接板连接。
7.基于权利要求6的一种制芯方法，其特征在于，所述方法包括当制芯模具处于复位状态时，所述制芯模具获取通过料斗填进的芯砂； 当所述芯砂填至定量上模上平面时停止填放所述芯砂，启动紧实气缸，所述紧实气缸带动紧实压头上行至定位凸台，所述紧实压头与所述定量上模上平面接触，使所述芯砂压紧成形；启动所述紧实气缸向上运动提起所述紧实压头；启动所述启模气缸，所述启模气缸带动所述定量上模向上运动打开模具型腔，同时带动所述砂芯顶出机构顶出所述砂芯； 取出所述砂芯。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述芯砂压紧成形，具体包括 所述芯砂在所述模具型腔内压紧成形。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述定量上模为根据符合紧实度要求的砂芯体积与松散填充芯砂体积的比例设定，所述比例具体为1 1.96。
全文摘要
本发明公开了一种制芯模具、制芯设备及制芯方法，属于铸造领域。所述模具包括下模型、定量上模、紧实压头、压头连接板、砂芯顶出机构及导向轴；所述压头连接板位于所述制芯模具的顶部，并与所述紧实压头和所述导向轴相连，所述导向轴的一端连接并固定于所述压头连接板，并贯穿于所述压头连接板、所述定量上摸及所述下模型，所述导向轴的另一端连接所述下模型底端；所述定量上模可通过所述导向轴上下滑动；所述砂芯顶出机构的一端贯穿于所述下模型。本发明结构简单，操作简便，装卸快捷，造价低廉，机械动作简单、快捷并具有连续性，填砂方便，易于计量，确能够减轻工人劳动强度，提高制芯生产效率，提高砂芯质量和铸件质量，降低生产成本。
文档编号B22C9/10GK102380585SQ20111030366
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者任少龙, 吴克建, 许进福 申请人:徐水县兴华铸造有限公司