专利名称：复合砂芯射砂装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种砂芯射砂装置及方法，特别涉及一种用于冷芯制造工艺的复合砂芯射砂装置及方法。
背景技术：
在铸造一些具有复杂腔体的零件时，需要用到砂芯。一种较为常见的砂芯制作工艺是先将砂料和添加剂(如固化剂、粘接剂等)混合均匀，然后用压缩空气将混制好的砂子吹入芯盒内，等砂子固化后就会形成砂芯。用这种工艺制成的砂芯常被叫做冷芯砂芯。对于类似发动机气缸体的缸盖水套这样的大型零件来说，由于其结构复杂且精度要求高，具有很多不利于铸造的特殊位置，如薄壁结构和尖角结构，这些位置的砂芯在浇铸过程中要承受比普通位置更苛刻的温度变化和受力变化，这就对砂芯的品质提出了高要求，不仅砂芯要外形饱满，还要求砂芯必须有很高的抗烧结、抗脉纹能力，普通砂料不能使用。为了满足这种需求，生产时会使用像铬矿砂这样的高强度砂料来制作砂芯。因为高强度砂料都比较贵，像铬矿砂的价格是普通砂料的10倍左右，为了控制成本，生产时常用普通砂料来制作铸件上普通位置的砂芯，仅在特殊位置使用高强度砂料制作的砂芯。但是，发动机气缸盖的结构复杂，其中间部分的薄壁位置和尖角位置比较多且分布不规则，如果把需要使用高强度砂料的特殊位置和普通位置分开，各自单独制作砂芯，则特殊位置的砂芯很难在砂箱或者铸造模具内固定，给浇铸造成更大的困难。这就使得实际生产时不得不使用昂贵的高强度砂料来制造既包含特殊位置又包含普通位置的一体式砂芯，对生产成本的控制非常不利。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺陷，制造既能够保证砂芯强度又能够有效节约成本的砂芯，本发明的目的之一是提供一种用于冷芯制造的复合砂芯射砂装置，目的之二是提供一种用于冷芯制造的复合砂芯射砂方法。为实现上述目的，本发明公开如下技术方案:一种复合砂芯射砂装置，包括一个下芯盒和开有射砂孔的上芯盒，所述上芯盒是至少两个各自独立的上芯盒，并且各个上芯盒的型腔分别对应所述下芯盒的不同位置。优选地，所述上芯盒是两个，其中:一个上芯盒具有和所述下芯盒的型腔中间部分所对应的型腔；另一个上芯盒具有和所述下芯盒的型腔周边部分所对应的型腔，该上芯盒与所述下芯盒的型腔中间部分所对应的位置为空腔。优选地，所述复合砂芯射砂装置还包括与所述上芯盒对应的至少两个射砂板，每个射砂板上均开设有与所述上芯盒上的射砂孔相对应的通孔。优选地，所述复合砂芯射砂装置还包括向所述射砂板射砂的射头。 优选地，所述复合砂芯射砂装置还包括具有两个射砂工位的冷射芯机。一种复合砂芯射砂方法，包括如下步骤:
I)混砂步骤:将特种砂料和普通砂料分别与添加剂相混合，并各自搅拌均匀，形成制芯所需的普通砂和特种砂；2)特种砂射芯步骤:将需要使用特种砂的上芯盒与所述下芯盒压合，将对应该上芯盒的射砂板压覆在该上芯盒上以限制射砂范围，利用冷射芯机将特种砂吹入到芯盒内并保持一段时间，待砂芯固化后分开芯盒；3)普通砂射芯步骤:将需要使用普通砂的上芯盒与所述下芯盒压合，将对应该上芯盒的射砂板压覆在该上芯盒上以限制射砂范围，利用冷射芯机将普通砂吹入到芯盒内并保持一段时间，待砂芯固化后分开芯盒。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:1、利用不同的上芯盒和同一个下芯盒分别压合并进行吹砂，就可以在不同的吹砂工序中使用不同的砂子，这样，最终得到的砂芯就是由不同的砂子形成的复合砂芯，只需要在复合砂芯的复杂型腔部分使用特种砂，在砂芯的其余部分使用普通砂就能够在保证强度的前提下降低特种砂的用量，能够节省大量的成本。2、利用射砂板来控制射砂时的喷砂范围，有助于让砂子更好地进入上芯盒上的射砂孔内。3、射头可以用来安装在射砂设备的喷砂嘴上，控制从喷砂嘴喷出的砂子都能保持在射头限定的范围内，不会出现散喷的情形，减少砂子的浪费，还有助于保持工作场地的整洁。4、复合砂芯射砂方法中的特种砂射芯步骤和普通砂射芯步骤可以根据工艺的特点来调整二者的前后关系，从而使本发明的方法具有更为广泛的应用范围。 5、在上芯盒为对应于砂芯中心部分和周边部分的两个上芯盒时，对应周边部分的这个上芯盒内的型腔中间部分为空腔，这样的布置有利于在工序上把砂芯中心部分安排在周边部分的前面成型，在周边部分的砂芯成型过程中，这部分空腔用来容纳之前成型的砂芯，不至于发生挤压破坏。
图1是本发明的装置实施例示意图；图2是图1中的特种砂射砂板的俯视图；图3是图1中的普通砂射砂板的俯视图；图4是图1中的特种砂上芯盒的仰视图；图5是图1中的普通砂上芯盒的仰视图；图6是方法实施例的流程示意图。结合附图在其上标记以下附图标记:1-射头，2-特种砂射砂板,3-普通砂射砂板,4-特种砂上芯盒,5-普通砂上芯盒，6-下芯盒。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的优选具体实施方式
进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式
的限制。为了便于说明，本实施方式中的装置实施例和方法实施例均以铸造发动机气缸盖上的缸盖水套为应用背景，原因在于这一零件的中心部分是多个不规则孔道相互交错连通的地方，其上的结构非常复杂，具有很多个薄壁腔体和尖角，而周边部分则是相对较为平整宽敞的盖板边沿，用以提供支撑，在现有技术的范围内，只能用铬矿砂制成的整体式砂芯。应当理解，本发明所公开的技术方案并不限于这一零件，在其他具有类似的复杂结构，需要使用复合砂芯的铸造工艺中，同样可以使用本发明所公开的装置和方法，实现本发明的目的。实施例一:装置实施例一种用于发动机气缸盖上的缸盖水套铸造工艺中制造砂芯的复合砂芯射砂装置，如图1所示，包括一个具有两个射砂工位的冷射芯机(未图示)，一个下芯盒6和两个开有射砂孔的上芯盒，其中的一个是特种砂上芯盒4，其上覆盖有一块特种砂射砂板2 ;另一个是普通砂上芯盒5，其上覆盖有一块普通砂射砂板3。特种砂上芯盒4的型腔对应于下芯盒6的中间部分，其上有很多复杂的凸起结构，这些凸起结构伸入到下芯盒6中可以形成砂芯中间部分的型腔。对应于这些凸起结构，特种砂上芯盒4上开设有很多个射砂孔，如图4所示。普通砂上芯盒5的型腔对应于下芯盒6的周边部分，其中间部分是一个平整的平面，没有任何能够伸入下芯盒6中的凸起结构，四周则开设了很多个射砂孔，如图5所示。普通砂上芯盒5和下芯盒6压合后，其中间部分的平面和下芯盒6之间形成一个较大的空腔，能够容纳其内的砂芯而不会产生挤压和破坏。分别对应于两个上芯盒4和5上的射砂孔，在两个射砂板2和3上开设有很多个通孔，如图2和图3所示。图1中还有两个安装在射芯机上的射头1，分别对应射芯机上的两个喷砂工位，左侧的是特种砂工位，右侧的是普通砂工位。下芯盒6首先被移动到特种砂工位，然后将特种砂上芯盒4和特种砂射砂板2顺序压合在下芯盒6上，从此工位的射头I向芯盒的型腔内嗔入特种砂，等嗔砂完毕后在再保持一段时间，以便砂芯固化成型。然后抬起特种砂上芯盒4和特种砂射砂板2，下芯盒6带着已经形成的特种砂砂芯移动到普通砂工位,再将普通砂上芯盒5和普通砂射砂板3顺序压合在下芯盒6上，从此工位的射头I向芯盒的型腔内喷入普通砂形成砂芯的支撑部，等喷砂完毕后再保持一段时间，等待砂芯固化成型，就能够得到一个完整的复合砂芯。以上装置实施例中，根据零件的结构特点，选用了两个上芯盒和一个下芯盒相配合的设计，以便于适应用两种砂子来形成复合砂芯的需求。如果需要加工的零件结构更为复杂，需要使用三种或者更多种砂子才能满足需求时，可以按照本实施例的思路，将每种砂子所对应的砂芯部分单独设计为一个上芯盒，并且在较后的工序中所使用的上芯盒内还要留出用以容纳前面工序中形成的砂芯的空腔，这样就可以实现用更多种砂子形成一个复合砂芯的目的。这同样属于本发明的范围之内。实施例二:方法实施例一种复合砂芯射砂方法，如图6所示，包括如下步骤:I)混砂步骤:利用双工位冷射芯机，将特种砂料和普通砂料分别与添加剂相混合，并各自搅拌均匀，形成制芯所需的普通砂和特种砂；2)特种砂射芯步骤:将下芯盒移动到应用特种砂的第一工位，将需要使用特种砂的上芯盒与下芯盒压合，将对应该上芯盒的射砂板压覆在该上芯盒上以限制射砂范围，利用冷射芯机将特种砂吹入到芯盒内并保持一段时间，待砂芯固化后分开芯盒；3)普通砂射芯步骤:将下芯盒移动到应用普通砂的第二工位，将需要使用普通砂的上芯盒与下芯盒压合，将对应该上芯盒的射砂板压覆在该上芯盒上以限制射砂范围，利用冷射芯机将普通砂吹入到芯盒内并保持一段时间，待砂芯固化后分开芯盒。需要理解，特种砂射芯步骤和普通砂射芯步骤之间的前后关系是由具体的砂芯结构特点来决定的，在缸盖水套砂芯的制作工艺中，复杂结构在中间，支撑结构在周边，所以采用了本实施例中的顺序。如果在别的零件上应用时，其结构特点适合于先成型普通砂部分，后成型特种砂部分，则可以将普通砂射芯步骤调整到特种砂射芯步骤之前，同样可以在本发明的技术范围内实现本发明的目的。以上公开的仅为本发明较优的具体实施例，但是，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入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种复合砂芯射砂装置，包括一个下芯盒和开有射砂孔的上芯盒，其特征在于，所述上芯盒是至少两个各自独立的上芯盒，并且各个上芯盒的型腔分别对应所述下芯盒的不同位置。
2.根据权利要求1所述的复合砂芯射砂装置，其特征在于，所述上芯盒是两个，其中: 一个上芯盒具有和所述下芯盒的型腔中间部分所对应的型腔； 另一个上芯盒具有和所述下芯盒的型腔周边部分所对应的型腔，该上芯盒与所述下芯盒的型腔中间部分所对应的位置为空腔。
3.根据权利要求1或2所述的复合砂芯射砂装置，其特征在于，还包括与所述上芯盒对应的至少两个射砂板，每个射砂板上均开设有与所述上芯盒上的射砂孔相对应的通孔。
4.根据权利要求1或2所述的复合砂芯射砂装置，其特征在于，还包括向所述射砂板射砂的射头。
5.根据权利要求2所述的复合砂芯射砂装置，其特征在于，还包括具有两个射砂工位的冷射芯机。
6.一种复合砂芯射砂方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)混砂步骤:将特种砂料和普通砂料分别与添加剂相混合，并各自搅拌均匀，形成制芯所需的普通砂和特种砂； 2)特种砂射芯步骤:将需要使用特种砂的上芯盒与所述下芯盒压合，将对应该上芯盒的射砂板压覆在该上芯盒上以限制射砂范围，利用冷射芯机将特种砂吹入到芯盒内并保持一段时间，待砂芯固化后分开芯盒； 3)普通砂射芯步骤:将需要使用普通砂的上芯盒与所述下芯盒压合，将对应该上芯盒的射砂板压覆在该上芯盒上以限制射砂范围，利用冷射芯机将普通砂吹入到芯盒内并保持一段时间，待砂芯固化后分开芯盒。
全文摘要
本发明公开了一种复合砂芯射砂装置，包括一个下芯盒和开有射砂孔的上芯盒，所述上芯盒是至少两个各自独立的上芯盒，并且各个上芯盒的型腔分别对应所述下芯盒的不同位置。优选地，所述上芯盒是两个，其中一个上芯盒具有和所述下芯盒的型腔中间部分所对应的型腔；另一个上芯盒具有和所述下芯盒的型腔周边部分所对应的型腔，该上芯盒与所述下芯盒的型腔中间部分所对应的位置为空腔。本发明的目的之一是提供一种用于冷芯制造的复合砂芯射砂装置，目的之二是提供一种用于冷芯制造的复合砂芯射砂方法，以制造既能够保证砂芯强度又能够有效节约成本的砂芯。
文档编号B22C15/23GK103192035SQ20121000203
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者陈祖礼, 林振丽, 龙善北, 廖文东, 刘毅, 俸文斌, 张 浩, 杨双华, 廉振文, 何春华 申请人:广西玉柴机器股份有限公司