一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具及其工艺方法与流程

本发明涉及纺织机大盘铸造技术设备领域，特别涉及一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具及其工艺方法。

背景技术：

梳棉是纺纱工艺流程中最重要的工序，素有纺纱工程的“心脏”之称，对产品质量和生产成本都有很大影响。梳棉机的工作原理是将前道工序送来的棉(纤维)卷或由棉箱供给的油棉(化纤)层进行开松分梳和除杂，使所有呈卷曲块状的棉圈成为基本伸直的单纤维状，并在此过程中，除掉清花工序遗留下来的破籽、杂质和短绒，然后集成一定规格棉条、储存于棉筒内，供并条工序使用。纺织机械—梳棉机中，锡林墙板支架(简称纺织机大盘)、刺辊、道夫和盖板是梳棉机的四大梳理件，其作用的发挥直接影响梳棉机的效能；其中纺织机大盘的直径较大，是全机的主体；为了更好的适应不同客户的特别需求，梳棉机的发展越来越快。

我司为全球顶级的特吕茨施勒纺织机械有限公司研发了一种纺织机大盘砂型铸造模具及其工艺方法。现有技术中，梳棉机的纺织机大盘铸件铸造的难点在于：1、纺织机大盘产品面积较大、且盘中各处壁厚不等，其铸造件各处的收缩不同，导致大盘铸件总体的变形量无法控制；2、纺织机大盘上各处筋的高低不同、壁厚相差大，并且筋件大小不一，易产生筋内部疏松；3、产品面积大，浇口、流道长度长，模具内壁厚薄处无法浇铸成型。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具及其工艺方法，针对现有技术中纺织机大盘产品面积较大且壁厚不均的不足，为了使产品壁厚处能迅速与壁薄处同时冷却，采用在壁厚处放置一定厚度的冷铁冷却，达到散热效果，使壁厚处与壁薄处同时冷却；进一步的，采用3d模拟浇铸，计算出变形系数，开模时将变形系数在模具上人为作出合理调整与设计，使产品冷却后的平面度接近客户要求的1mm；针对纺织机大盘内筋内疏松的不足，采用在壁厚不均处设置多个补缩冒口来控制产品疏松；针对产品面积大、壁厚不均，浇铸过程中可能产生铝液流不到，导致产品报废的不足，采用两路浇口、多路环形内浇道进行浇铸，缩短了浇铸时间，解决了产品因面积大、壁厚不均而造成的流速不均现象。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具，包括上模、下模和芯盒模，其特征在于：

所述上模、下模与模架，芯盒模与芯盒模架分别通过cnc加工一体成型，其型腔表面通过抛光处理，使模具型腔表面光滑易起模；所述上模、下模和芯盒模与砂箱工装和型砂一起，通过造型机预制成为纺织机大盘砂型模；所述纺织机大盘砂型模由硅铝合金熔体经两路柱型浇料口、两路弧形进料流道和多路环形内浇道浇铸成为纺织机大盘；所述上模和下模采用3d模拟浇铸辅助设计，其上模、下模各处厚度与纺织机大盘相对应处的厚度匹配，依据纺织机大盘的厚度分布，调整上模、下模的厚度配置，保证铸件纺织机大盘的变形系数均匀一致，达到纺织机大盘的平面度标准；所述纺织机大盘砂型模内配置有多块形位匹配的冷铁，用于加速冷却；所述上模型腔设置有弧形面，用于调配纺织机大盘的收缩比率；所述上模上设置有四个柱形冒口，用于调节控制纺织机大盘的内筋紧密度；

所述上模、下模的模架为矩形体，所述模架外侧分别设置有六根模架杆，所述模架的相邻三个角落处设置有三根锥形定位，所述上模模架中部设置有扇形凹槽；所述下模中部设置有圆形的、左右对称式的、带有扇形位孔的型腔，所述型腔一体式由外圆台阶面环绕配置有两个上型腔、两个侧型腔和两个下型腔；所述型腔中心线下部设置有梯形槽。

所述芯盒模包含圆柱腔、三角型腔、芯盒模架、芯盒定位。

所述上型腔包括工字形凸起筋、同心弧形加强筋、方形凸起筋、外圆台阶面、安装定位孔、连接凸台、同心弧矩形凸台、圆形凸台、矩形凸台、半圆凸台、同心半圆连接筋、底面和方形凹槽。

所述侧型腔包括三角凸台、同心圆连接筋、外圆台阶面、安装定位孔、连接凸台、同心圆方形筋、螺孔筋、加强连接筋和底板。

所述下型腔包括轴连接面、定位孔、连接加强筋、螺孔凸台、底板、方形凹槽、底板横向加强筋、三角槽、梯形槽、竖向加强筋、斜向加强筋、定位孔、斜向拉紧筋、螺孔泥芯凸台。

一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具的铸造工艺方法，包括优化设计、模具成型、合金熔炼、浇铸生产、后道处理，其特征在于：

1、所述优化设计包括对纺织机大盘进行图纸分析、采用计算机3d模拟模具设计、模具制作、模具cnc加工；

所述图纸分析，根据纺织机大盘的厚度分布特点、平面度要求，制定模具相关参数值和关键控制点；

所述模具设计，采用计算机3d模拟浇铸技术，依据相关参数进行模拟浇铸测试，得到模具初步技术方案；根据初步技术方案，使用电脑模拟重复生产，完善和优化参数与条件，获得最有效率、最简便的模具设计方案；考虑到产品厚薄不均以及产品平面的平整度要求，根据模具设计方案和硅铝合金的自然收缩比，将纺织机大盘产品的上模平面设置为具有一定的弧形面凸起，来抵消合金自然收缩产生的变形问题；

所述模具制作，首先进行消失模的制作，通过电脑编程，使用泡沫雕刻出模具形状，将其浇铸成铝模；

所述模具cnc加工，将铸成的铝模通过cnc加工，使模具尺寸达到产品标准要求；得到上模、下模和芯盒模。

2、所述模具成型包括模具组装、模具验收、砂型铸造、泥芯放置、砂模合模；将步骤1中铝型模的上模、下模、芯盒模进行模具组装；根据产品的尺寸、平面度对上模、下模和芯盒模进行测量模具验收；所述砂型铸造是将上模、下模和芯盒模的泥芯与砂箱工装、冷铁和型砂一起，通过造型机预制成为纺织机大盘砂型模，并将砂模合模成为砂型模。

3、所述合金熔炼包括合金材料配比、熔炼、除气、保温；根据合金配料数据进行配料，加入前过磅称重；所述熔炼，采用双温控全自动天然气熔炼炉，并使用意大利意高燃烧器，因此燃烧器是混合气体燃烧，故燃烧点温度高，燃烧过程中无废气排出，节能环保；将石墨坩埚预热，烘烤至200℃左右，使坩埚完全干燥、无水分；此时加入配比好的原铝锭材料，盖上锅盖70％，大约一小时后，坩埚内固体原料已熔化成铝液，加入特定的微量元素混炼；依据产品浇铸所需要的设计温度参数，对铝液进行除气、除杂、精炼，最后搅拌均匀。

4、浇铸生产，待铝液温度达到合理浇铸温度时进行浇铸，首先浇铸试棒，并对试棒进行物理性能、化学成分的检测，达标后再批量浇注生产，使产品达到表面光洁、无杂质、无气孔的优良产品；

通过熔炼控制铝液温度在730℃—760℃之间，抬包烘热，将铝液舀至抬包内，从上模型腔的两个柱形浇料口同时浇铸，浇铸速度约为2kg/s，至使铝液均匀升至柱形冒口；

开模，依据工艺要求的开模时间，所述纺织机大盘对变形量要求高，故开箱时间不低于12小时，使其完全冷却再开箱，避免产生因开箱时间太短造成的产品变形量增大。

5、后道处理包括产品切割打磨、表面抛丸处理、产品出货；

所述产品切割打磨，纺织机大盘产品浇铸完毕后，经24小时冷却，由切割工将产品浇口、冒口等不需要的水口量，用带锯切割机进行切除；同时由打磨工进行适当的清理、去毛刺；

自然时效，因纺织机大盘要求平整度控制在1mm之内，产品浇铸后在短时间内或20天内，铝合金产品自身尚有微量变形发生，故库存采用垂直放置，经过约2个月左右的自然时效，待产品物理性能彻底稳定后，再次经打磨去毛刺，由检验人员进行平整度检验，若超过1mm,则做液压工装，通过合理适当的整形，使其最终达到客户所需平面度要求；

所述抛丸表面处理，将纺织机大盘产品放置在抛丸机中，通过直径0.4mm的不锈钢钢丸，进行若干分钟的表面抛丸处理，使产品表面达到精品状态；

所述产品出货，对纺织机大盘进行最后检验出厂、包装并敲上合格章，将产品和生产过程中的化学报告、物理性能报告、硬度报告一起出货交付客户，使产品合格率高达99％。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：

一、模具的优点：模具型腔与模架一体成形、无缝对接，经过cnc加工处理，最后模具型腔内表面经过抛光处理，容易起模，使模具更光亮、精度更高；使用寿命保证在10万模以上，承诺模具终身制；

二、工艺的优点：

1、针对纺织机大盘产品面积较大且壁厚不均，为了使产品壁厚处能迅速与壁薄处同时冷却，采用在壁厚处放置一定厚度的冷铁冷却，达到散热效果，使壁厚处与壁薄处同时冷却；

2、采用计算机辅助3d模拟浇铸，计算出变形系数，开模时将变形系数在模具上人为作出合理调整与设计，上模采用弧形面设置，使产品冷却后的平面度接近客户要求的1mm；

3、针对纺织机大盘内筋内疏松问题，采用在壁厚不均处设置多个补缩冒口来改善产品疏松问题；

4、针对产品面积大、壁厚不均，浇铸过程中可能产生铝液流不到，导致产品报废的不足，采用两路浇口、多路环形内浇道进行浇铸，缩短了浇铸时间，解决了产品因面积大、壁厚不均而造成的流速不均问题。

三、产品的优点

由于整体模具设计标准要求高，故生产出的产品尺寸精度高、效率高、质量稳定、节约能源、变形量小、外形美观、成品率高；与传统铸造工艺相比，本发明铸造工艺生产出的产品质量提高5个等级，效率提高500％，能源下降40％。

通过本发明铸造的纺织机大盘产品，生产效率高、成本低、节能环保，产品质量稳定可靠，自生产后从未出现退货情况，得到客户的赞赏，因而订单不断，为铸造业增光添彩。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的一种梳棉机锡林墙板支架立体结构图示意图；

图2为本发明实施例所公开的一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具上模立体示意图；

图3为本发明实施例所公开的一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具下模立体示意图；

图4为本发明实施例所公开的一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具芯盒模立体示意图；

图5为本发明实施例所公开的一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具下模a处放大示意图；

图6为本发明实施例所公开的一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具下模b处放大示意图；

图7为本发明实施例所公开的一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具下模c处放大示意图；

图8为本发明实施例所公开的一种纺织机大盘砂型铸造工艺方法流程示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

001.锥形定位002.模架杆003.模架004.柱形浇料口

005.进料流道006.柱形冒口007.扇形凹槽008.弧形面

101.工字形凸起筋102.同心弧形加强筋103.方形凸起筋

104.外圆台阶面105.安装定位孔106.连接凸台

107.同心弧矩形凸台108.圆形凸台109.矩形凸台

110.半圆凸台111.同心半圆连接筋112.底面113.方形凹槽

201.三角凸台202.同心圆连接筋203.外圆台阶面204.安装定位孔

205.连接凸台206.同心圆方形筋207.螺孔筋208.加强连接筋

209.底板

301.轴连接面302.定位孔303.连接加强筋304.螺孔凸台

305.底板306.方形凹槽307.底板横向加强筋308.三角槽

309.梯形槽310.竖向加强筋311.斜向加强筋312.定位孔

313.斜向拉紧筋314.螺孔泥芯凸台

401.圆柱腔402.三角型腔403.芯盒模架404.芯盒定位

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1至图8，本发明提供了一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具及其工艺方法，包括上模、下模和芯盒模，其特征在于：

所述上模、下模与模架003，芯盒模与芯盒模架403分别通过cnc加工一体成型，其型腔表面通过抛光处理，使模具型腔表面光滑易起模；所述上模、下模和芯盒模与砂箱工装和型砂一起，通过造型机预制成为纺织机大盘砂型模；所述纺织机大盘砂型模由硅铝合金熔体经两路柱型浇料口004、两路弧形进料流道005和多路环形内浇道浇铸成为纺织机大盘；所述上模和下模采用3d模拟浇铸辅助设计，其上模、下模各处厚度与纺织机大盘相对应处的厚度匹配，依据纺织机大盘的厚度分布，调整上模、下模的厚度配置，保证铸件纺织机大盘的变形系数均匀一致，达到纺织机大盘的平面度标准；所述纺织机大盘砂型模内配置有多块形位匹配的冷铁，用于加速冷却；所述上模型腔设置有弧形面008，用于调配纺织机大盘的收缩比率；所述上模上设置有四个柱形冒口006，用于调节控制纺织机大盘的内筋紧密度；

所述上模、下模的模架003为矩形体，所述模架003外侧分别设置有六根模架杆002，所述模架003的相邻三个角落处设置有三根锥形定位001，所述上模模架003中部设置有扇形凹槽007；所述下模中部设置有圆形的、左右对称式的、带有扇形位孔的型腔，所述型腔一体式由外圆台阶面203环绕配置有两个上型腔、两个侧型腔和两个下型腔；所述型腔中心线下部设置有梯形槽309。

所述芯盒模包含圆柱腔401、三角型腔402、芯盒模架403、芯盒定位404。

所述上型腔包括工字形凸起筋101、同心弧形加强筋102、方形凸起筋103、外圆台阶面104、安装定位孔105、连接凸台106、同心弧矩形凸台107、圆形凸台108、矩形凸台109、半圆凸台110、同心半圆连接筋111、底面112和方形凹槽113。

所述侧型腔包括三角凸台201、同心圆连接筋202、外圆台阶面203、安装定位孔204、连接凸台205、同心圆方形筋206、螺孔筋207、加强连接筋208和底板209。

所述下型腔包括轴连接面301、定位孔302、连接加强筋303、螺孔凸台304、底板305、方形凹槽306、底板横向加强筋307、三角槽308、梯形槽309、竖向加强筋310、斜向加强筋311、定位孔312、斜向拉紧筋313、螺孔泥芯凸台314。

一种梳棉机锡林墙板支架砂型铸造模具的铸造工艺方法，包括优化设计、模具成型、合金熔炼、浇铸生产、后道处理，其特征在于：

1、所述优化设计包括对纺织机大盘进行图纸分析、采用计算机3d模拟模具设计、模具制作、模具cnc加工；

所述图纸分析，根据纺织机大盘的厚度分布特点、平面度要求，制定模具相关参数值和关键控制点；

所述模具设计，采用计算机3d模拟浇铸技术，依据相关参数进行模拟浇铸测试，得到模具初步技术方案；根据初步技术方案，使用电脑模拟重复生产，完善和优化参数与条件，获得最有效率、最简便的模具设计方案；考虑到产品厚薄不均以及产品平面的平整度要求，根据模具设计方案和硅铝合金的自然收缩比，将纺织机大盘产品的上模平面设置为具有一定的弧形面凸起，来抵消合金自然收缩产生的变形问题；

所述模具制作，首先进行消失模的制作，通过电脑编程，使用泡沫雕刻出模具形状，将其浇铸成铝模；

所述模具cnc加工，将铸成的铝模通过cnc加工，使模具尺寸达到产品标准要求；得到上模、下模和芯盒模。

2、所述模具成型包括模具组装、模具验收、砂型铸造、泥芯放置、砂模合模；将步骤1中铝型模的上模、下模、芯盒模进行模具组装；根据产品的尺寸、平面度对上模、下模和芯盒模进行测量模具验收；所述砂型铸造是将上模、下模和芯盒模的泥芯与砂箱工装、冷铁和型砂一起，通过造型机预制成为纺织机大盘砂型模，并将砂模合模成为砂型模。

3、所述合金熔炼包括合金材料配比、熔炼、除气、保温；根据合金配料数据进行配料，加入前过磅称重；所述熔炼，采用双温控全自动天然气熔炼炉，并使用意大利意高燃烧器，因此燃烧器是混合气体燃烧，故燃烧点温度高，燃烧过程中无废气排出，节能环保；将石墨坩埚预热，烘烤至200℃左右，使坩埚完全干燥、无水分；此时加入配比好的原铝锭材料，盖上锅盖70％，大约一小时后，坩埚内固体原料已熔化成铝液，加入特定的微量元素混炼；依据产品浇铸所需要的设计温度参数，对铝液进行除气、除杂、精炼，最后搅拌均匀。

4、浇铸生产，待铝液温度达到合理浇铸温度时进行浇铸，首先浇铸试棒，并对试棒进行物理性能、化学成分的检测，达标后再批量浇注生产，使产品达到表面光洁、无杂质、无气孔的优良产品；

通过熔炼控制铝液温度在730℃—760℃之间，抬包烘热，将铝液舀至抬包内，从上模型腔的两个柱形浇料口同时浇铸，浇铸速度约为2kg/s，至使铝液均匀升至柱形冒口；

开模，依据工艺要求的开模时间，所述纺织机大盘对变形量要求高，故开箱时间不低于12小时，使其完全冷却再开箱，避免产生因开箱时间太短造成的产品变形量增大。

5、后道处理包括产品切割打磨、表面抛丸处理、产品出货；

所述产品切割打磨，纺织机大盘产品浇铸完毕后，经24小时冷却，由切割工将产品浇口、冒口等不需要的水口量，用带锯切割机进行切除；同时由打磨工进行适当的清理、去毛刺；

自然时效，因纺织机大盘要求平整度控制在1mm之内，产品浇铸后在短时间内或20天内，铝合金产品自身尚有微量变形发生，故库存采用垂直放置，经过约2个月左右的自然时效，待产品物理性能彻底稳定后，再次经打磨去毛刺，由检验人员进行平整度检验，若超过1mm,则做液压工装，通过合理适当的整形，使其最终达到客户所需平面度要求；

所述抛丸表面处理，将纺织机大盘产品放置在抛丸机中，通过直径0.4mm的不锈钢钢丸，进行若干分钟的表面抛丸处理，使产品表面达到精品状态；

所述产品出货，对纺织机大盘进行最后检验出厂、包装并敲上合格章，将产品和生产过程中的化学报告、物理性能报告、硬度报告一起出货交付客户，使产品合格率高达99％。

通过上述具体实施例，本发明的有益效果是：针对纺织机大盘产品面积较大且壁厚不均的不足，为了使产品壁厚处能迅速与壁薄处同时冷却，采用在壁厚处放置一定厚度的冷铁冷却，达到散热效果，使壁厚处与壁薄处同时冷却；进一步的，采用3d模拟浇铸，计算出变形系数，开模时将变形系数在模具上人为作出合理调整与设计，使产品冷却后的平面度接近客户要求的1mm；针对纺织机大盘内筋内疏松的不足，采用在壁厚不均处设置多个补缩冒口来控制产品疏松；针对产品面积大、壁厚不均，浇铸过程中可能产生铝液流不到，导致产品报废的不足，采用两路浇口、多路环形内浇道进行浇铸，缩短了浇铸时间，解决了产品因面积大、壁厚不均而造成的流速不均现象。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。