一种叶片铸造模具的制作方法

本实用新型属于铸造领域，涉及一种用于带有叶片产品的叶片铸造模具，具体涉及一种叶片铸造模具。

背景技术：

在带有叶片产品的制造过程中，尤其是封闭式叶轮的制造过程中。其叶片部位，往往呈三维扭曲状，采用直接机械加工的方式制造，难度非常大，甚至无法加工。

现有的叶片制造方法，是将模具设置成叶片形状模制而成的。但是在铸造复杂形状的叶片尤其是三维扭曲的叶片时，将模具直接设置成叶片形状很困难。因为这是将叶片铸造的难度转化到模具加工的难度。相对于叶片铸造，模具的加工过程更加复杂难以控制。叶片的模具都是需要在模具结构中设置与叶片形状相配合的孔隙，当叶片形状复杂时，在叶片模具内部加工复杂形状的孔隙非常困难，这样反而间接增加了叶片铸造加工的难度；

现有的叶片模具或者采用上下模相配合的结构，上下模配合的结构虽然可以将叶片的形状分成两部分，在上下模上分别制作形状贴合的凹槽，但往往三维扭曲的叶片在竖向平面和横向平面内的形状均比较复杂，所以在上下模制作贴合叶片形状的凹槽时也非常困难，而且叶片的结构通常都会具备上缘和下缘，这就需要在上下模内部加工相匹配的空隙，要在一个部件结构内部加工空隙是难以操作的，无法实现对模具本身的加工，进而也无法实现对叶片的铸造加工。

由于制作低熔点合金叶片时，需要将熔化的合金液浇铸到模具中，在此过程中需要注意合金液温度、模温、冷却等参数。如合金液浇铸温度过低、模具温度过低可能会浇不足、冷隔；浇铸温度过高、模具温度过高、冷却速度太小可能会出现表面晶粒粗大、表面光洁度差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种叶片铸造模具，通过对模具进行分块设置，各分块之间相互配合，能够很好的制作三维扭曲叶片或叶片模型。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种叶片铸造模具，包括上下相对应设置的上模和下模，所述下模与上模配合处设置用于形成叶片下缘部分的第一凹槽；所述上模包括前后相对应设置的第一上模组件和第二上模组件，所述第一上模组件和第二上模组件之间具有用于形成叶片主体部分的空隙；所述上模上部与盖板相配合，盖板与上模配合处设置用于形成叶片上缘部分的第二凹槽。通过在下模上设置第一凹槽形成叶片的下缘部分，通过在盖板上设置第二凹槽形成叶片的上缘部分，将上模分成两部分组成，第一上模组件和第二上模组件之间设置空隙形成叶片主体部分，而将上模、下模、盖板分开设置，将第一上模组件和第二上模组件分开设置，可以很好的在每一部分上设置用以形成叶片部件的结构，模具本身容易加工制作。

所述下模包括底座，所述底座上固设有曲面凸台，曲面凸台工作面设置与叶片下缘形状相适配的所述第一凹槽，曲面凸台与上模相配合；在曲面凸台上设置用于形成叶片下缘的第一凹槽，在曲面凸台上加工第一凹槽，加工过程简单易行。

进一步的，所述曲面凸台的工作面形状与第一凹槽底面的形状相适配；将曲面凸台上表面形状设置成以叶片下缘的形状的延伸面，极大降低对第一凹槽进行加工的难度，同时也更能保证第一凹槽的形状与叶片下缘形状相适配。

进一步的，所述第一凹槽与进液槽相连接；铸造熔液由进液槽处进入第一凹槽，形成叶片下缘。

所述盖板工作面设置与叶片上缘形状相适配的所述第二凹槽；将第二凹槽设于盖板下表面，由盖板与上模之间的配合，形成叶片上缘。

进一步的，所述盖板的工作面形状与第二凹槽底面的形状相适配；将盖板下表面形状设置成以叶片上缘的形状的延伸面，极大降低对第二凹槽进行加工的难度，同时也更能保证第二凹槽的形状与叶片上缘形状相适配。

优选的，所述第二凹槽上设置若干个通孔；用于指示模具内部液体的液位高度，同时可以集渣，将灌制液体中的杂质上浮于表面及孔内。

所述上模与下模配合处的底面形状与曲面凸台工作面形状相适配；使上模和下模很好的相互配合，同时保证上模和下模连接配合处更为紧密。

进一步的，所述上模上表面形状与盖板工作面形状相适配；使上模和盖板很好的相互配合，同时保证上模和盖板连接配合处更为紧密。

进一步的，所述上模的最高位置处设有与下模的第一凹槽相连接的浇道；由浇道处进行浇注，铸造熔液沿浇道由模具底部的下模上的第一凹槽开始浇注成型，保证成型过程的顺利进行。

优选的，所述第一上模组件和第二上模组件最高位置的边角处设置三角模，所述三角模包括前后相对应设置的第一三角模组件和第二三角模组件；三角模位于浇口处，且构成了浇道的一部分，在低熔点合金凝固后便于去除浇口、拆模。

所述三角模的外边界处设有与下模的第一凹槽相连接的浇道；由浇道处进行浇注，铸造熔液沿浇道由模具底部的下模上的第一凹槽开始浇注成型，保证成型过程的顺利进行。

所述盖板上设置与浇道相配合的第三凹槽；由盖板上的第三凹槽进行浇注即可完成整个浇注过程，无需打开盖板，保证了模具内部的密封性。

所述底座上在曲面凸台和上模外周设置多个限位板，限位板之间卡合固定连接，多个限位板和盖板配合形成封闭结构；由限位板和底座、盖板之间配合封闭，形成铸造型腔，通过铸造型腔内上模、下模和盖板的配合实现对叶片的铸造加工。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型通过上下模、盖板分块的配合，能够实现对于三维扭曲叶片的制作。

2、本实用新型模具分块合理，制造加工方便，同时，模具分解方便，不会在启模过程中，对模具中的成型叶片表面带来损伤。

3、本实用新型模具将浇道设置在一侧，保证模具中熔液冷却成型质量，不会在叶片主体上增添额外的材料。

附图说明

图1为本实用新型叶片铸造模具整体装配结构示意图；

图2为上模结构示意图；

图3为实施例1上模和下模的配合示意图；

图4为盖板的结构示意图；

图5为实施例2上模和下模的配合示意图；

图6为限位板的结构示意图；

图7为角模的结构示意图；

图8为铸造形成的叶片结构示意图；

图中，1为下模，2为第一上模组件，3为第二上模组件，4为空隙，5为浇道，6为底座，7为曲面凸台，8为第一凹槽，9为进液槽，10为盖板，11为第一限位板，12为第二限位板，13为第三限位板，14为第四限位板，15为卡槽，16为第三凹槽，17为第二凹槽，18为通孔，19为三角模，20为第一三角模组件，21为第二三角模组件，22为卡槽，23为上缘，24为下缘，25为主体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1：

如图1-图3所示，一种叶片铸造模具，包括上下相对应设置的上模和下模1，下模1与上模配合处设置用于形成叶片下缘部分的三维扭曲的第一凹槽8；上模包括前后相对应设置的第一上模组件2和第二上模组件3，第一上模组件2和第二上模组件3的对接面两端贴合，第一上模组件2和第二上模组件3中间部分具有用于形成叶片主体部分的中空的空隙4，用于模制叶片主体薄壁部分，其中空空隙面沿叶片表面三维扭曲延伸；上模上部与盖板10相配合，盖板10与上模配合处设置用于形成叶片上缘部分的第二凹槽17，用以模制叶片的上缘。通过在下模1上设置第一凹槽8形成叶片的下缘部分，通过在盖板10上设置第二凹槽17形成叶片的上缘部分，将上模分成两部分组成，第一上模组件2和第二上模组件3之间设置空隙4形成叶片主体部分，而将上模、下模、盖板分开设置，将第一上模组件和第二上模组件分开设置，可以很好的在每一部分上设置用以形成叶片部件的结构，模具本身容易加工制作。将上模分为第一上模组件2和第二上模组件3方便拆模。

底座6上在曲面凸台7和上模外周设置多个限位板，第一限位板11、第二限位板12第三限位板13和第四限位板14，第一限位板11、第二限位板12对称设置，第三限位板13和第四限位板14对称设置，限位板之间卡合固定连接，多个限位板和盖板10配合形成封闭结构；由限位板和底座、盖板之间配合封闭，形成铸造型腔，通过铸造型腔内上模、下模和盖板的配合实现对叶片的铸造加工。将限位板和曲面凸台分开设置，方便拆模。

曲面凸台7和上模的形状根据叶轮、叶片的形状进行调整，形状设置原则是不能妨碍叶片脱模。

如图6所示，第三限位板13和第四限位板14的侧部均设置卡槽15，第三限位板13和第四限位板14的相对侧均设置卡槽22，第一限位板11和第二限位板12插合在第三限位板13和第四限位板14的卡槽22上，第三限位板13和第四限位板14在侧部的卡槽15处通过螺柱、螺栓连接。

如图2所示，下模1包括底座6，底座6上固设有曲面凸台7，曲面凸台7上表面设置与叶片下缘形状相适配的所述第一凹槽8，曲面凸台7与上模相配合；在曲面凸台7上设置用于形成叶片下缘的第一凹槽8，在曲面凸台7上加工第一凹槽8，加工过程简单易行。图2中所示的曲面凸台7上表面即为曲面凸台7工作面。

曲面凸台7的上表面形状与第一凹槽8底面的形状相适配；将曲面凸台7上表面第一凹槽位置的形状设置成叶片下缘的底面的延伸面，极大降低对第一凹槽8进行加工的难度，同时也更能保证第一凹槽8的形状与叶片下缘形状相适配。

第一凹槽8与进液槽9相连接；由进液槽9处铸造熔液进入第一凹槽8，形成叶片。

如图4所示，盖板10下表面设置与叶片上缘形状相适配的第二凹槽17；将第二凹槽17设于盖板10下表面，由盖板10与上模之间的配合，形成叶片上缘。图4中所示的盖板10下表面即为盖板10工作面。

盖板10的下表面形状与第二凹槽17底面的形状相适配；将盖板10下表面第二凹槽的位置的形状设置成叶片上缘的顶面的延伸面，极大降低对第二凹槽进行加工的难度，同时也更能保证第二凹槽的形状与叶片上缘形状相适配。

第二凹槽17上设置若干个通孔18，通孔18数量大于等于1；用于将指示模具内部液体的液位高度，同时可以集渣，将灌制液体中的杂质上浮于表面及孔内。

如图3所示，上模与下模1配合处的底面形状与曲面凸台7上表面形状相适配；使上模和下模很好的相互配合，同时保证上模和下模连接配合处更为紧密。

第一上模组件2和第二上模组件3上表面为扭曲面。

上模上表面形状与盖板10下表面形状相适配；使上模和盖板很好的相互配合，同时保证上模和盖板连接配合处更为紧密。上模的上表面即为上模的工作面。

上模的最高位置处设有与下模的第一凹槽8相连接的浇道5，浇道5最佳选择为垂直设置，能节约熔液，并降低流淌的距离，减少流动过程中的冷却，浇道5延伸至底部与进液槽9连通；由浇道5处进行浇注，铸造熔液沿浇道由模具底部的下模上的第一凹槽开始浇注成型，保证成型过程的顺利进行。

盖板10上设置与浇道5相配合的第三凹槽16；保证浇注过程中无需打开盖板即可进行操作，由盖板上的第三凹槽16进行浇注即可完成整个浇注过程，保证了模具内部的密封性。

如图8所示，成型的低熔点合金叶片包括上缘23、下缘24、主体25。

实施例2：

如图5和图7所示，第一上模组件2和第二上模组件3的一端不贴合，在第一上模组件2和第二上模组件3最高位置的边角处设置三角模19，三角模19包括前后相对应设置的第一三角模组件20和第二三角模组件21，第一三角模组件20和第二三角模组件21相贴合；三角模位于浇口处，且构成了浇道的一部分，在低熔点合金凝固后便于去除浇口、拆模。

三角模19的外边界处靠近第三限位板13处设有与下模1的第一凹槽8相连接的浇道5；由浇道5处进行浇注，铸造熔液沿浇道由模具底部的下模上的第一凹槽开始浇注成型，保证成型过程的顺利进行。

利用该铸造模具铸造叶片的成型方法，包括以下步骤：

步骤1：清理叶片铸造模具组成部分各表面，组装叶片铸造模具待用，在叶片铸造模具内表面涂覆脱模剂；

步骤2：按设定需求称取铸造原料，清理铸造原料表面灰尘；

步骤3：将叶片铸造模具置于干燥机内预热，使用测温模块监控叶片铸造模具的温度直至设定要求温度停止预热；

步骤4：加热铸造原料使其融化形成铸造原料溶液，使用测温模块监控铸造原料溶液的温度直至设定要求温度停止加热；

步骤5：去除铸造原料溶液表面杂质，将铸造原料溶液倒入叶片铸造模具内，监测叶片铸造模具各表面温度，对叶片铸造模具表面进行冷却；

步骤6：到达设定启模时间后，取出叶片，观察叶片表面质量。

利用叶片铸造模具铸造低熔点合金叶片的步骤过程为：

1、清理模具腔体内各面，组装待用；

2、称取所需重量的合金，擦净表面灰尘待用。

2、将模具置于干燥机内预热，利用电热套对合金加热使其融化。使用热电偶对两者进行测温，控制模具、合金熔液至所需温度。

3、去除合金熔液表面杂质，将其迅速倒入模具内，观测模具各面温度。同时对模具表面进行冷却，其冷却方式可包括风冷、水冷。

4、到达指定启模时间后，取出叶片，观察叶片表面质量。

该成型方法也可以铸造其他金属(如铝)、塑料(如单组份可熔塑料，单、双组份橡胶、聚氨酯等可浇注后固化的材料)等材质的叶片。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。