龙门式全自动造型机及其全自动造型工艺的制作方法

本发明涉及一种铸造造型机械和工艺，特别是一种用于湿砂型铸造水平箱造型的龙门式全自动造型机及其全自动造型工艺。

背景技术：

玛钢管件铸造造型技术目前主要采用人工湿砂型造型、半自动造型机、全自动垂直分型线、覆膜砂造型等，但仍存在造型质量不稳定、生产成本高、劳动强度过大的缺陷。

技术实现要素：

本发明提供一种龙门式全自动造型机及其全自动造型工艺，旨在克服背景技术的不足，保证造型质量，提高生产效率，降低生产成本，减轻劳动强度。

本发明的技术方案是，龙门式全自动造型机包括：由底梁、立架和横梁构成的机架、空箱平台、合箱脱箱平台、油泵、牵引机构、机械手、平台旋转机构、加砂压砂机构，加温起箱机构，空箱平台、合箱脱箱平台设置在供箱工位和合箱脱箱工位，油泵设置在机架旁；

所述牵引机构设置在机架上方，包括y向电机、y向同步带、滑动架、横向滑轨、传动轴、纵向滑轨、x向电机、x向同步带、传动轴，y向电机安装在一侧横梁的一端，两条y向同步带分别连接着两个滑动架，两个滑动架分别滑动设置在固定于两侧横梁上的两条横向滑轨上，一条y向同步带受y向电机驱动，并与另一条y向同步带通过传动轴实现同步横向移动；在两个滑动架之间安装有两条纵向滑轨，在一个滑动架上设置有x向电机，在x向电机轮与另一个滑动架上的带轮之间连接有x向同步带；

所述机械手悬置于牵引机构的纵向滑轨上，机械手包括升降装置、夹箱翻转装置、旋转装置、脱箱装置；所述升降装置包括滑动座、缸座、带升降齿条的升降柱、提升电机，滑动座固定在x向同步带上，并通过底部的两条纵向滑槽滑动设置在两条纵向滑轨上，滑动座上安装有缸座，缸座内设置有带升降齿条的升降柱，缸座下方安装有提升电机，提升电机的齿轮与升降柱上的升降齿条相啮合；所述夹箱翻转装置包括两条平行设置的肩轨、夹箱臂、夹箱气缸、翻转电机，肩轨设置在缸座下端，两个夹箱臂的肩部通过其上的滑槽滑动设置在肩轨上，两条肩轨中间设置有夹箱气缸，两个夹箱气缸的气缸轴与夹箱臂的肩部相连接，在其中一个夹箱臂上设置有带方轴的翻转电机；所述旋转装置包括旋转齿轮、90°旋转气缸、旋转齿条，旋转齿轮在肩轨上面同轴设置，90°旋转气缸固定在升降柱下端，90°旋转气缸的气缸轴设计有旋转齿条与旋转齿轮相啮合；所述脱箱装置包括垂直固定在缸座上的脱箱气缸、脱箱气缸上的加长气缸轴、脱箱板，加长气缸轴从缸座、升降柱中和两条肩轨中间穿出并连接脱箱板；

所述平台旋转机构包括：台座、矩形的旋转平台、台柱、弓架、转盘齿轮、转盘电机、定位头、定位检测开关、砂箱型板、上箱、下箱，台座设置在底梁上，旋转平台位于台座上面，旋转平台中心有轴设置在台座和台柱内，台柱的上端与弓架相连，弓架固定于一侧立架旁，位于台座内的旋转平台中心的轴上固定有转盘齿轮，转盘电机固定在台座内，转盘电机 齿轮与转盘齿轮相啮合，旋转平台的下面固定有一个定位头，在台座上固定有1号-4号工位点的与定位头相对应的4个定位检测开关，旋转平台两头设置有砂箱型板，在砂箱型板上分别放置上箱和下箱；

所述加砂压砂机构包括：加砂斗、加砂气缸、加砂套、定位气缸、定位槽、加砂套气缸、压砂油缸、压砂板、扶正气缸，加砂斗固定在横梁下面，加砂斗下端的出砂口两边设置有加砂气缸负责加砂口闸门的开、关，加砂套通过连接架环接在台柱上，连接架上安装有定位气缸，定位槽固定在旋转平台上与定位气缸上、下吻合，加砂套气缸设置在弓架下面，其气缸轴端与连接架在台柱上的环接部位相连接，压砂油缸固定在弓架上面，其轴端固定有压砂板，压砂油缸与油泵相连，扶正气缸固定在3号工位的底梁上，其轴端挨近旋转平台的底平面；

所述加温起箱机构包括：进电滑环、两个加热体、两个起箱架、两个起箱气缸，进电滑环同轴固定在旋转平台上且连接着进电电源，两个加热体分别设置在两个砂箱型板下方的旋转平台中，两个加热体与进电滑环之间连有电线，两个起箱架分别设置在旋转平台的下面，起箱架的四个顶柱穿过旋转平台和其上的砂箱型板，起箱气缸设置在起箱架和旋转平台之间。

本发明的全自动造型工艺，是通过牵引机构带动机械手横向和纵向平移，通过平台旋转机构使旋转平台旋转并相继定位在1号工位即空箱工位、2号工位即加砂工位、3号工位即压砂工位、4号工位即收箱工位，依次在2号工位和3号工位由加砂压砂机构完成砂箱的加砂、压砂，在4号工位由加温起箱机构完成砂箱的起箱，由机械手在合箱脱箱平台上完成砂箱的合箱、脱箱，机械手同时负责砂箱的平行移动和上、下移动，其中，通过升降装置实现砂箱的自动放下和提起，通过夹箱翻转机构实现砂箱的夹起、松开和砂箱的180°翻转，通过旋转装置实现夹箱臂的90°旋转，通过脱箱装置实现砂箱与造型砂的脱离。

本发明的有益效果是，自动化程度高，工作效率高，质量稳定，工艺灵活方便，适宜规模化、规范化生产。

附图说明

图1是本发明整机示意图；

图2是本发明俯视图；

图3是本发明的旋转平台对应1号-4号工位示意图，其中，实线的旋转平台是转到1号-3号工位时的位置，虚线的旋转平台是转到2号-4号工位时的位置。

图中：1底梁、2立架、3横梁、4空箱平台、5合箱脱箱平台、6油泵、7y向电机、8y向同步带、9滑动架、10横向滑轨、11传动轴、12纵向滑轨、13x向电机、14x向同步带、15滑动座、16缸座、17升降柱、18提升电机、19肩轨、20升降齿条、21夹箱臂、22夹箱气缸、23翻转电机、24旋转齿轮、2590°旋转气缸、26旋转齿条、27脱箱气缸、28加长气缸轴、29脱箱板、30台座、31旋转平台、32台柱、33弓架、34转盘齿轮、35转盘电机、36定位头、37定位检测开关、38砂箱型板、39上箱、40下箱、41加砂斗、42加砂气缸、43加砂套、44定位气缸、45定位槽、46加砂套气缸、47压砂油缸、48压砂板、49扶正气缸、50进电滑环、51起箱架、52起箱气缸。

具体实施方式

下面对照附图对本发明作详细描述。

如图1、2所示，龙门式全自动造型机包括：由底梁1、立架2和横梁3构成的机架、空箱平台4、合箱脱箱平台5、油泵6、牵引机构、机械手、平台旋转机构、加砂压砂机构，加温起箱机构，空箱平台4、合箱脱箱平台5设置在供箱工位和合箱脱箱工位，油泵6设置在机架旁；

所述牵引机构设置在机架上方，包括y向电机7、y向同步带8、滑动架9、横向滑轨10、传动轴11、纵向滑轨12、x向电机13、x向同步带14，y向电机7安装在一侧横梁3的一端，两条y向同步带8分别连接着两个滑动架9，两个滑动架9分别滑动设置在固定于两侧横梁3上的两条横向滑轨10上，一条y向同步带8受y向电机7驱动，并与另一条y向同步带8通过传动轴11实现同步横向移动；在两个滑动架9之间安装有两条纵向滑轨12，在一个滑动架9上设置有x向电机13，在x向电机轮与另一个滑动架9上的带轮之间连接有x向同步带14；

所述机械手悬置于牵引机构的纵向滑轨12上，机械手包括升降装置、夹箱翻转装置、旋转装置、脱箱装置，所述升降装置包括滑动座15、缸座16、带升降齿条20的升降柱17、提升电机18，滑动座15固定在x向同步带14上，并通过底部的两条纵向滑槽滑动设置在两条纵向滑轨12上，滑动座15上安装有缸座16，缸座16内设置有带升降齿条20的升降柱17，缸座16的下方安装有提升电机18，提升电机18的齿轮与升降柱17上的升降齿条20相啮合；所述夹箱翻转装置包括两条平行设置的肩轨19、夹箱臂21、夹箱气缸22、翻转电机23，肩轨19设置在缸座16下端，两个夹箱臂21的肩部通过其上的滑槽滑动设置在肩轨19上，两条肩轨19中间设置有夹箱气缸22，两个夹箱气缸22的气缸轴与夹箱臂21的肩部相连接，在其中一个夹箱臂21上设置有带方轴的翻转电机23；所述旋转装置包括旋转齿轮24、90°旋转气缸25、旋转齿条26，旋转齿轮24在肩轨19上面同轴设置，90°旋转气缸25固定在升降柱17下端，90°旋转气缸25的气缸轴设计有旋转齿条26与旋转齿轮24相啮合；所述脱箱装置包括垂直固定在缸座16上的脱箱气缸27、脱箱气缸27上的加长气缸轴28、脱箱板29，加长气缸轴28从缸座16、升降柱17中和两条肩轨19中间穿出并连接脱箱板29；

所述平台旋转机构包括：台座30、矩形的旋转平台31、台柱32、弓架33、转盘齿轮34、转盘电机35、定位头36、定位检测开关37、砂箱型板38、上箱39、下箱40，台座30设置在底梁1上，旋转平台31位于台座30上面，旋转平台31中心有轴设置在台座30和台柱32内，台柱32的上端与弓架33相连，弓架33固定于一侧立架2旁，位于台座30内的旋转平台31中心的轴上固定有转盘齿轮34，转盘电机35固定在台座30内，转盘电机齿轮与转盘齿轮34相啮合，旋转平台31的下面固定有一个定位头36，在台座上固定有1号-4号工位点的与定位头36相对应的4个定位检测开关37，旋转平台31两头设置有砂箱型板38，在砂箱型板38上分别放置上箱39和下箱40；

所述加砂压砂机构包括：加砂斗41、加砂气缸42、加砂套43、定位气缸44、定位槽45、加砂套气缸46、弓架33、压砂油缸47、压砂板48、扶正气缸49，加砂斗41固定在横梁3下面，加砂斗41下端的出砂口两边设置有加砂气缸42负责加砂口闸门的开、关，加砂套43 通过连接架环接在台柱32上，连接架上安装有定位气缸44，定位槽45固定在旋转平台31上与定位气缸44上、下吻合，加砂套气缸46设置在弓架33下面，其气缸轴端与连接架在台柱上的环接部位相连接，压砂油缸47固定在弓架33上面，其轴端固定有压砂板48，压砂油缸47与油泵6相连，扶正气缸49固定在3号工位的底梁1上，其轴端挨近旋转平台31的底平面；

所述加温起箱机构包括：进电滑环50、两个加热体、两个起箱架51、两个起箱气缸52，进电滑环50同轴固定在旋转平台31上且连接着进电电源，两个加热体分别设置在两个砂箱型板38下方的旋转平台31中，两个加热体与进电滑环50之间连有电线，两个起箱架51分别设置在旋转平台31的下面，起箱架51的四个顶柱穿过旋转平台31和其上的砂箱型板38，起箱气缸52设置在起箱架51和旋转平台31之间。

进一步的，所述机械手可以通过y向电机7带动y向同步带8和x向电机13带动x向同步带14实现横向、纵向的移动，还可完成下述动作：通过提升电机18驱动升降齿条20完成升降动作；通过夹箱气缸22驱动夹箱臂21在肩轨19上的相对平行移动完成夹取、松开上、下砂箱的动作；通过翻转电机23完成上、下砂箱的180°翻转动作；通过90°旋转气缸25轴上的旋转齿条26与旋转齿轮24的相互啮合完成两个夹箱臂21的90°旋转动作；通过脱箱气缸27下推脱箱板29顶住砂箱中的造型砂，以使机械手顺利提起空箱而完成脱箱动作；

如图2、3所示，所述旋转平台31通过转盘电机35驱动转盘齿轮34而转动，通过定位头36分别接近四个方位的定位检测开关37而实现在1号-3号工位或2号-4号工位的定位，旋转平台31每旋转一次转动90°，1号工位是空箱工位，与空箱平台4相对，2号工位是加砂工位，处于加砂斗41正下方，3号工位是压砂工位，处于压砂板48正下方，4号工位是收箱工位，与合箱脱箱平台5相对；

以下仍如图1、2所示，所述加砂压砂机构是通过加砂气缸42推(拉)动加砂口闸门完成空箱加砂工作，由压砂油缸47推动压砂板48完成砂箱中型砂的压实工作，所述加砂套43是在加砂、压砂时置于上、下箱上面并与之重合，防止加砂和压砂时型砂溢出砂箱，加砂套43在加砂套气缸46的控制下，在2号工位加砂完成后跟随砂箱继续旋转到3号工位进行压砂，完成压砂后自动转回到2号工位继续等待加砂；

所述定位气缸44是在加砂套43转到3号工位时气缸轴顶出插入定位槽45中，以防止压砂时加砂套43与砂箱错位；

所述扶正气缸49是在3号工位压砂时对旋转平台31起底部支撑作用，以克服压砂时旋转平台31所承受的压力，防止旋转平台31变形；

所述加温起箱机构，一是由加热体负责砂箱型板38的持续加温，以保证砂箱型板38上面的砂箱好起箱；二是在4号工位上通过起箱气缸52驱动起箱架51，使起箱架51的四个顶柱顶起已完成压砂的砂箱，以利机械手将砂箱顺利上提；

脱箱气缸27和脱箱板29的设置，是为在脱箱时通过脱箱板29顶住造型砂，以便砂箱顺利脱离造型砂；

所述上箱39和下箱40是一套砂箱的上、下两部分，上箱39和下箱40的上、下口上分 别设计有定位柱和定位孔。

以水平分型造型为例并对照图1-3，全自动造型工艺包括以下步骤：

a、空箱平台4上放有待用的空的上、下箱，旋转平台31停在1号-3号工位的位置，在旋转平台31的1号工位上的砂箱型板38上放有下模，且已放有一个空的下箱40，开机后加热体得电加温；

b、旋转平台31转到2号-4号工位的位置后定位并延时，在2号工位上，空的下箱40的上边缘正好与加砂套43的下边缘相接，加砂气缸42打开加砂斗41下方的闸门往空的下箱40中加砂，完成加砂延时结束；

c、旋转平台31继续转到1号-3号工位的位置，加沙套43也同时由2号工位同步转到3号工位，在3号工位上，定位气缸44动作插入定位槽45中将加砂套43准确定位在下箱40上并处于压砂板48的正下方，此时压砂油缸47推动压砂板48下行，压砂板48将下箱40内的型砂压实后退回，加砂套气缸46同时动作，使加砂套43转回到2号工位，此时机械手的夹箱臂21下移从空箱平台4上夹起一个空的上箱39，再随着x向同步带14平移到1号工位，随之夹箱臂21下移将空的上箱39放到已放有上模的砂箱型板38上，然后松开上箱39上移；

d、旋转平台31继续转到2号-4号工位的位置，在4号工位上，起箱气缸52动作，使起箱架51的顶柱向上顶动下箱40与砂箱型板38分离，随后机械手随y向同步带8平移再随x向同步带14平移到4号工位下箱40的上方，夹箱臂21旋转90°后下移夹起下箱40并在翻转电机23的驱动下使下箱40翻转180°，然后再平移到合箱脱箱平台5上方，将下箱40放在合箱脱箱平台5上等待与上箱39合箱，与此同时，加砂压砂机构给已到2号工位的上箱39加砂；

e、旋转平台31又转到1号-3号工位的位置，机械手已平移到空箱平台4上旋转90°后夹起另一个空的下箱再放到1号工位上已放有下模的砂箱型板38上，然后松开下箱上移，与此同时，加砂压砂机构给已到3号工位的上箱39压砂；

f、当旋转平台31又转到2号-4号工位的位置时，已到4号工位的上箱39被起箱架51顶动后，被平移过来的机械手旋转90°后夹起再平移到合箱脱箱平台5上方，然后将上箱39放在下箱40的上面与之重合，夹箱臂21松开上箱39再下行夹住下箱40，这时脱箱气缸27动作，使加长气缸轴28推着脱箱板29下行顶住砂箱中的造型砂的同时，夹箱臂21夹着下箱40上提，将下箱40和上箱39与造型砂脱离，随之将脱离造型砂的空箱移送到空箱平台4待用，由工人将合箱脱箱平台5上的造型砂推到浇铸场地，换上另一个合箱脱箱平台5到原位，与此同时，加砂压砂机构又给已到2号工位的另一个下箱加砂，如前反复，至此完成一个工艺流程。