用于铸造机床双臂立柱铸件的砂型及其制造方法与流程

本发明涉及铸造技术领域，更具体而言，涉及用于铸造机床双臂立柱铸件的砂型及其制造方法。

背景技术：

双臂立柱铸件应用于卧式加工中心，作为承接床身和加工刀具的主要结构部件，要求有很好的机械性能，并且对尺寸精度、内部缺陷要求较高。

双臂立柱结构如图1所示，沿周多为内腔，主体壁厚较薄，结构复杂。传统铸造过程中难度大，且质量、尺寸精度都难以控制。主要体现在：1、左侧臂10、右侧臂20内腔以及两臂空裆30三部分在结构上相对独立(如图2所示)，因此在传统铸造工艺中，这三部分要设计为彼此独立的三块砂芯，芯型装配时需要单独下芯，浇注过程砂芯容易松动，造成铸件出现呛火缺陷及壁厚不均缺陷；2、下芯时砂芯间隙紧实不够，充型时铁水乱串，造成铸件披缝增大，清理难度加大；3、芯型装配时需要制作专用卡板进行尺寸测量以实现壁厚的准确控制，操作难度大且尺寸不易控制。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于3DP技术一体成形用于铸造机床双臂立柱铸件的砂型及其制造方法，很大程度上减少了砂芯数量，有效解决此类铸件在砂型铸造中的操作难度和诸多铸造缺陷。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种用于铸造机床双臂立柱铸件的砂型，包括：用以形成机床双臂立柱铸件底部外部轮廓形状的第一铸型单元，用以形成机床双臂立柱铸件内腔结构、侧壁外部轮廓、立面外部轮廓的第二铸型单元，用以形成机床双臂立柱铸件侧壁、斜面、顶面外部轮廓形状的第三铸型单元，其中，第二铸型单元包括用以成形机床双臂立柱铸件左臂内腔结构的左臂成型部、用以成形机床双臂立柱铸件右臂内腔结构的右臂成型部、用以成形机床双臂立柱铸件双臂内裆内腔结构的双臂内裆成型部、用以成形机床双臂立柱铸件外部轮廓结构的外部成型部。

根据本发明的一个实施例，第二铸型单元相对于左臂成型部和右臂成型部的任一砂型立面开设贯穿于外部成型部的清砂孔，并设计有与该清砂孔组合装配的清砂孔粘芯，清砂孔的结构可设计成圆形、方形、异性等任意形状。该设计的有益效果在于：由于第二铸型单元是将多个砂芯的重新组合，内部部分轮廓不可见，存在清砂死角，在其上设计清砂孔可以将内腔散砂彻底清理干净，并且在流涂工序可使内腔结构全部涂敷涂料。

根据本发明的一个实施例，第一铸型单元、所述第二铸型单元、所述第三铸型单元沿长度方向的外侧立面上设计有便于吊运铸型的吊把。

根据本发明的一个实施例，第一铸型单元的顶部、第二铸型单元的上下部、第三铸型单元的下部设计有装配定位的定位台，定位台为子母扣结构，即，各铸型单元装配时相互配合定位的定位台一者设置有定位凸起，另一者设置有与定位凸起相配合的凹槽。

根据本发明的一个实施例，第三铸型单元的顶部设计有冒口、直浇道，冒口顶部一体成形有冒口套，所述直浇道顶部一体成形有水口座。该设计的有益效果在于：避免了冒口套、水口座单独成形放置于第三铸型单元上时产生错位等技术缺陷。

根据本发明的一个实施例，各铸型单元定位台的中心部位设计有卡紧装置预留孔。

根据本发明的另一个方面，还提供一种通过3D打印形成上述实施例涉及的砂型的方法，包括：

S1：通过计算机建立设计有加工量、浇冒口系统的机床双臂立柱铸件的三维模型；

S2：以S1中的三维模型为刀具对砂芯进行求差运算形成铸型，以“铸型内部散砂可以彻底清理，流涂工序铸型内部结构涂料均能覆盖”为原则将铸型分割成第一部分、第二部分和第三部分，其中第一部分用以形成机床双臂立柱铸件的底部外部轮廓形状，第二部分用以形成机床双臂立柱铸件的内腔结构、侧壁外部轮廓、立面外部轮廓，第三部分用以形成机床双臂立柱铸件的侧壁、斜面、顶面的外部轮廓形状，第二部分还设计有用以清理内腔散砂的清砂孔；

S3：将分割后的各铸型单元的三维模型输入3D打印机进行打印，得到第一铸型单元(100)、第二铸型单元(200)和第三铸型单元(300)；

本发明还提供了一种装配上述实施例涉及的砂型的装配方法，包括：

S1：将第一铸型单元(100)放置在水平地面或工作台上，将第二铸型单元(200)水平放置在第一铸型单元(100)上，并确保第二铸型单元(200)的定位台(207)与第一铸型单元(100)的定位台之间的子母扣扣紧压实；

S2：同S1将第三铸型单元(300)与第二铸型单元(200)装配；

S3：将卡紧螺杆(303)沿各铸型单元定位台中心部位的卡紧装置预留孔贯穿插入，确保浇注时装配后的铸型不会因铁水的作用力而错位。

本发明的有益技术效果在于：

1)第二铸型单元的结构将现有技术中的左侧臂、右侧臂和两臂空裆三个独立砂芯设计于一体，省略了芯型装备步骤，不存在芯型间隙，1.减少了形成内腔结构的砂芯数量，降低了铸型装配的操作难度，提高了生产效率；2.避免了现有技术中三部分结构因为单独下芯定位不牢，浇注时在铁水作用力下产生晃动导致铸件出现呛火及壁厚不均等缺陷，提高了产品质量；3.避免了现有技术中三部分结构因为单独下芯使得芯型间隙紧实不够，充型时铁水乱串造成铸件披缝增大的技术缺陷；4.省略了现有技术中三个独立砂芯与铸型装配时的尺寸定位控制，因此尺寸更精确，不用制作卡板，操作更加简便。

2)各铸型单元沿周设计定位台能够有效防止各铸型单元装配时发生错位，确保定位准确，减小装配间隙。

附图说明

图1是本发明提及的机床双臂立柱铸件的结构示意图；

其中：1、左侧臂，2、右侧臂；3、双臂内档；

图2是现有技术铸造工艺形成机床双臂立柱铸件内腔结构的分芯示意图；

其中：10、左侧臂内腔砂芯，20、右侧臂内腔砂芯，30、两臂空裆内腔砂芯；

图3是用于铸造图1所示铸件的第二铸型单元的示意图；

图4是根据本发明一个实施例对各铸型单元进行装配后的示意图；

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的实施例进行详细描述。

如图3所示，本发明的一个实施例提供了一种用于铸造机床双臂立柱铸件的砂型，包括用以形成机床双臂立柱铸件底部外部轮廓形状的第一铸型单元100，用以形成机床双臂立柱铸件内腔结构、侧壁外部轮廓、立面外部轮廓的第二铸型单元200，用以形成机床双臂立柱铸件侧壁、斜面、顶面外部轮廓形状的第三铸型单元300。

如图3所示，第二铸型单元200采用3D打印成形工艺一体成型，结构包括用以成形机床双臂立柱铸件左臂内腔结构的左臂成型部201、用以成形机床双臂立柱铸件右臂内腔结构的右臂成型部202、用以成形机床双臂立柱铸件双臂内裆内腔结构的双臂内裆成型部203、用以成形机床双臂立柱铸件外部轮廓结构的外部成型部204。第二铸型单元的结构将现有技术中的左侧臂、右侧臂和两臂空裆三个独立砂芯设计于一体，省略了芯型装备步骤，不存在芯型间隙，1.减少了形成内腔结构的砂芯数量，降低了铸型装配的操作难度，提高了生产效率；2.避免了现有技术中三部分结构因为单独下芯定位不牢，浇注时在铁水作用力下产生晃动导致铸件出现呛火及壁厚不均等缺陷，提高了产品质量；3.避免了现有技术中三部分结构因为单独下芯使得芯型间隙紧实不够，充型时铁水乱串造成铸件披缝增大的技术缺陷；4.省略了现有技术中三个独立砂芯与铸型装配时的尺寸定位控制，因此尺寸更精确，不用制作卡板，操作更加简便。

再次参照图3，第二铸型单元200相对于左臂成型部201和右臂成型部202的任一砂型立面开设贯穿于外部成型部204的清砂孔，并设计有与该清砂孔组合装配的清砂孔粘芯205，该清砂孔的结构可设计成圆形、方形、异性等任意形状。待砂芯硬化后，清理铸型单元散砂，内腔死角处的散砂通过清砂孔进行彻底地清理，散砂清理完毕，砂芯转入流涂工序，将所有形成铸件结构的部位全部涂敷涂料，对于内腔死角可以通过清砂孔涂敷涂料。

再次参照图3，第一铸型单元100的顶部、所述第二铸型单元200的上下部、所述第三铸型单元300的下部设计有装配定位的定位台207，定位台207为子母扣结构，即，各铸型单元装配时相互配合定位的定位台一者设置有定位凸起，另一者设置有与定位凸起相配合的凹槽，各铸型单元装配时不易发生错位、定位准确、减小装配间隙。

参照图4，第一铸型单元100、所述第二铸型单元200、所述第三铸型单元300沿长度方向的外侧立面上设计有便于吊运铸型的吊把206。

以上经过涂料涂敷的各铸型单元，待涂料干燥后进行装配，对于重量较重的砂型，利用吊车用绳索沿吊把206将铸型单元吊起装配，装配时各铸型单元务必沿子母定位台准备定位。

再次参照图4，各铸型单元定位台207的中心部位设计有卡紧装置预留孔208。装配好各铸型单元后，将卡紧螺杆沿卡紧装置预留孔208贯穿插入，确保浇注时装配后的铸型不会因铁水的作用力而错位。

再次参照图4，本发明的一个实施例中第三铸型单元300的顶部设计有冒口、直浇道，冒口顶部一体成形有冒口套301，直浇道顶部一体成形有水口座302。本发明还可提供另一实施例，对于冒口套301和水口座302也可以单独成形，待各铸型单元装配后分别放置于第三铸型单元300顶部的冒口和直浇道处。

根据本发明的另一个方面，还提供一种通过3D打印形成上述实施例涉及的砂型的方法，包括：

S1：通过计算机建立设计有加工量、浇冒口系统的机床双臂立柱铸件的三维模型；

S2：以S1中的三维模型为刀具对砂芯进行求差运算形成铸型，以“铸型内部散砂可以彻底清理，流涂工序铸型内部结构涂料均能覆盖”为原则将铸型分割成第一部分、第二部分和第三部分，其中第一部分用以形成机床双臂立柱铸件的底部外部轮廓形状，第二部分用以形成机床双臂立柱铸件的内腔结构、侧壁外部轮廓、立面外部轮廓，第三部分用以形成机床双臂立柱铸件的侧壁、斜面、顶面的外部轮廓形状，第二部分还设计有用以清理内腔散砂的清砂孔；

S3：将分割后的各铸型单元的三维模型输入3D打印机进行打印，得到第一铸型单元(100)、第二铸型单元(200)和第三铸型单元(300)；

本发明还提供了一种装配上述实施例涉及的砂型的装配方法，包括：

S1：将第一铸型单元(100)放置在水平地面或工作台上，将第二铸型单元(200)水平放置在第一铸型单元(100)上，并确保第二铸型单元(200)的定位台(207)与第一铸型单元(100)的定位台之间的子母扣扣紧压实；

S2：同S1将第三铸型单元(300)与第二铸型单元(200)装配；

S3：将卡紧螺杆(303)沿各铸型单元定位台中心部位的卡紧装置预留孔贯穿插入，确保浇注时装配后的铸型不会因铁水的作用力而错位。