一种机车进油体砂芯以及该砂芯的制作方法与流程

本发明涉及一种铸造机车进油体的砂芯以及该砂芯的制作方法。

背景技术：

进油体是机车液力传动系统中重要零部件之一，在铁路机车GK1C、GK1Cg等多种车型中都具有结构类似的进油体零部件。如图1所示，整个进油体结构呈碗状，中间轴孔贯穿铸件碗状内腔，沿碗口法兰有一圈端口宽度为19～28mm的进油道，结构比较复杂，传统砂型铸造工艺需11个砂芯(如图7至图9所示)，砂芯数目较多，按照传统工艺，碗口法兰的一圈进油道分为4块砂芯单独做出，这样不仅增加砂芯配合面影响油道表面光洁度，而且在组芯过程中4块油道芯除相互配合外还需和外模芯多次配合粘接。这种传统方法对操作人员的技能要求较大，生产效率较低，砂芯较多配合较多不仅影响油道内腔的光洁度和砂芯之间的间隙，而且多次粘接砂芯容易造成粘结剂过度使用，进而导致砂芯发气量较大造成气孔等铸造缺陷。

在传统铸造方式中，每一块砂芯都需要模具做出，砂芯从模具中取出的过程叫做脱模。如果在铸造工艺设计中分的砂芯越多，需要制作的模具就多，成本就越高；如果在采用传统铸造生产方式的情况下，通过减少砂芯来减少模具数量来控制成本的话，这必然会造成需要脱模的是数量较少的复杂砂芯，而复杂砂芯是很难通过一副模具生产出来的，基本实现不了脱模过程。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种机车进油体砂芯，该砂芯仅由上下两块组成。并且还提供一种制作上述砂芯的方法，无需脱模。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种机车进油体砂芯， 该砂芯由上、下砂芯组成。

作为一种改进，所述上砂芯由形成机车进油体油道的油道芯II、形成机车进油体油道孔的油道孔芯II以及形成机车进油体顶面的顶部砂芯组合而成；所述下砂芯由形成机车进油体油道的油道芯I、形成机车进油体油道孔的油道孔芯I以及形成机车进油体底面的底部砂芯组合而成。

作为一种改进，所述油道芯I和油道芯II拼合成形成机车进油体油道I的油道芯；该油道芯从弯折处被分割成油道芯I和油道芯II；所述油道孔芯I和油道孔芯II拼合成形成机车进油体油道孔的油道孔芯，该油道孔芯被水平分割为油道孔芯I和油道孔芯II。

一种制作上述机车进油体砂芯的方法，包括以下步骤：

A.将机车进油体的二维图形文件转制成三维图形文件；

B.将该三维图形文件逆向制成整体结构的砂芯图形文件；

C.将步骤B中得到的图形文件中的整体结构砂芯进行模块化切分；

D.将切分好的各块砂芯的截面轮廓数据制成3D打印机能识别的布图；

E.通过3D打印机将上述布图打印出，即得到砂芯。

3D打印造型技术，是指生产所需的砂芯直接通过3D打印机打印出来，直接就省去脱模这个过程，这样即使是复杂的砂芯也能生产出来，因为整个砂芯生产过程是不需要模具的，所以才能在工艺设计中将原有的11块简单易于脱模的砂芯重新合并分为两块复杂的砂芯。

作为一种优选，步骤C中，将步骤B中得到的图形文件中的整体结构砂芯切分为上下两块。砂芯的数量越少，其成本越低。

作为一种改进，所述上砂芯由形成机车进油体油道的油道芯II、形成机车进油体油道孔的油道孔芯II以及形成机车进油体顶面的顶部砂芯 组合而成；所述下砂芯由形成机车进油体油道的油道芯I、形成机车进油体油道孔的油道孔芯I以及形成机车进油体底面的底部砂芯组合而成。

作为一种改进，所述油道芯I和油道芯II拼合成形成机车进油体油道I的油道芯；该油道芯从弯折处被分割成油道芯I和油道芯II。

作为一种改进，所述油道孔芯I和油道孔芯II拼合成形成机车进油体油道孔的油道孔芯，该油道孔芯被水平分割为油道孔芯I和油道孔芯II。

作为一种改进，油道孔芯在底部铸件碗口往上120mm处被切分成油道孔芯I和油道孔芯II。

作为一种改进，油道芯I和油道芯II、油道孔芯I和油道孔芯II的配合面之间的间隙为2mm。以防组芯时剐蹭掉砂进入型腔。

本发明的有益之处在于：本发明通过3D打印造型技术对进油体砂芯进行模块化合理分芯，使有光洁度要求的油道芯整体出芯，不仅减少了砂芯数目和相互配合面，提高油道芯光洁度，简化了操作工序及对人员操作技能的依赖，而且缩短了生产操作周期，使得生产效率得到提升，同时避免了粘结剂过度使用造成的气孔等缺陷，达到了降本提质增效的目的。

附图说明

图1为机车进油体的结构示意图。

图2为整体结构砂芯的的外观示意图。

图3为三维铸造工艺图。

图4为本发明提供的砂芯的结构示意图。

图5为上砂芯的结构示意图。

图6为下砂芯的结构示意图。

图7传统铸造方法中机车进油体的铸造工艺图。

图8传统铸造方法中机车进油体的铸造工艺图。

图9传统铸造方法中机车进油体的铸造工艺剖视图。

图中标记：1-11为1#-11#砂芯，12上砂芯、13下砂芯、14油道芯I、15油道芯II、16油道孔芯I、17油道孔芯II、18直浇道、19横浇道、20出气冒口、21内浇道。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图4至图6所示，本发明提供一种机车进油体砂芯，该砂芯由上砂芯12和下砂芯13组成。所述上砂芯12由形成机车进油体油道的油道芯II15、形成机车进油体油道孔的油道孔芯II17以及形成机车进油体顶面的顶部砂芯组合而成；所述下砂芯13由形成机车进油体油道的油道芯I14、形成机车进油体油道孔的油道孔芯I16以及形成机车进油体底面的底部砂芯组合而成。所述油道芯I14和油道芯II15拼合成形成机车进油体油道I的油道芯；该油道芯从弯折处被分割成油道芯I14和油道芯II15；所述油道孔芯I16和油道孔芯II17拼合成形成机车进油体油道孔的油道孔芯，该油道孔芯被水平分割为油道孔芯I16和油道孔芯II17。

本发明还提供一种制作上述机车进油体砂芯的方法，包括以下步骤：

A.将机车进油体的二维图形文件转制成三维图形文件；可通过三维建模软件如UG、Pro/Engineer、CAD等将二维零件图纸绘制成三维模型。

B.将该三维图形文件逆向制成整体结构的砂芯图形文件；通过确定浇注位置、分型面、砂箱中铸件数量等确立工艺方案、接着选取和设计除与模具相关以外的工艺参数，最后进行浇注系统和冒口设计、计算机数 值模拟验证合格后，设计完整的三维铸造工艺图(如图3所示)。该三维铸造工艺图可想象成砂芯内部用于成形机车进油体的空腔，金属液通过直浇道18流入与之相连的横浇道19，再从横浇道19流入内浇道21，通过内浇道21进入铸件型腔，出气冒口20用于及时通畅地排出浇注过程中型腔内的气体，避免在浇注过程由于呛火造成铸件缺陷。

在三维建模软件里绘制一个简单的砂坯覆盖图3中所示三维铸造工艺图中的图形，将三维铸造工艺作为刀具，将砂坯逆向切割成一个整体的砂型(如图2所示)的图形文件。同时根据3D打印铸造工艺的设计要求使整体的砂铁比等参数满足工艺规范。

C.将步骤B中得到的图形文件中的整体结构砂芯进行模块化切分；最好将整体结构的砂芯切分成两块砂芯，及上砂芯12、下砂芯13。所述上砂芯12由形成机车进油体油道的油道芯II15、形成机车进油体油道孔的油道孔芯II17以及形成机车进油体顶面的顶部砂芯组合而成；所述下砂芯13由形成机车进油体油道的油道芯114、形成机车进油体油道孔的油道孔芯I16以及形成机车进油体底面的底部砂芯组合而成。所述油道芯I14和油道芯II15拼合成形成机车进油体油道I的油道芯；该油道芯从弯折处被分割成油道芯I14和油道芯II15；所述油道孔芯I16和油道孔芯II17拼合成形成机车进油体油道孔的油道孔芯，该油道孔芯被水平分割为油道孔芯I16和油道孔芯II17。油道孔芯在底部铸件碗口往上120mm处被切分成油道孔芯I16和油道孔芯II17。油道芯I14和油道芯II15、油道孔芯I16和油道孔芯II17的配合面之间的间隙为2mm。其余型芯间隙为1mm。

如图7、图8、图9所示，传统铸造工艺用于铸造机车进油体需要11个砂芯，其中2#砂芯2、3#砂芯3、4#砂芯4、5#砂芯5形成油道，8#砂 芯8形成油道孔，其余砂芯形成其他内腔，还需要外模一起共同配合才能铸造出机车进油体。在本发明中，将形成油道的2#砂芯2、3#砂芯3、4#砂芯4、5#砂芯5进行合并，仅是在弯折处被分为两部分，分别属于上砂芯12和下砂芯13。形成油道孔的8#砂芯8并水平分割为两部分，分别属于上砂芯12和下砂芯13。另外10#砂芯10也成为下砂芯13的一部分，6#砂芯6、7#砂芯7、9#砂芯9和11#砂芯11成为上砂芯12的一部分。并且本发明提供的砂芯无需外模。

D.将切分好的各块砂芯的截面轮廓数据制成3D打印机能识别的布图；

E.通过3D打印机将上述布图打印出，即得到砂芯。利用3D打印设备分别打印出上下砂芯，打印完成后清理掉表面和铸型上的散砂，将清理完后的砂芯后转入预表干炉中进行表干以提高砂芯强度，表干结束后再次进行清砂处理，最终得到新分块方式的进油体砂芯。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。