本发明涉及一种3d打印铸造工艺用的工装，具体涉及固定内冷铁的装置。
背景技术：
冷铁是指为增加铸件局部的冷却速度，在砂型、砂芯表面或型腔中安放的金属物或其它激冷物。在铸造生产中，铸铁件因为其结构的需要造成各个部分壁厚不均，厚大部位冷却速度慢，壁厚较薄部分冷却速度快，铸件各个部分冷却速度差距大，容易造成缩孔、缩松、裂纹等缺陷。为解决这些技术缺陷，现有技术通常在铸件厚大壁处放置冷铁，加速其冷却速度，缩短和其它薄壁处的冷却速度，对防止铸件产生缩孔、缩松，保证铸件质量起着较为重要的作用。
随着铸造技术的发展，现在铸件的生产开始采用3d打印技术，主要是基于三维粉末粘结技术，以数字化模型为基础，通过粘合剂将砂芯截面形状逐层粘合到一起，最终形成整块砂芯。同时也因为其工艺的特殊性，无法在打印过程中放置冷铁，现有技术中主要采用预留冷铁空腔，等打印砂芯成型后，再将冷铁粘接到砂芯预留的冷铁空腔中，但这种方法不能保证冷铁粘接的稳定性，因此在铁水充型的过程中，冷铁有掉入型腔的风险，除此之外，粘接剂燃烧产生杂质、气体等，进一步影响铁液质量，放置冷铁处的铸件表面容易产生气孔、夹杂等缺陷。
技术实现要素：
为解决采用现有3d打印铸造工艺生产铸件时，采用现有的冷铁固定方法，冷铁容易掉入型腔，铸件表面容易产生气孔、夹杂等缺陷，本发明提供了一种3d打印铸造工艺用内冷铁的固定装置，具体技术方案如下：
该固定装置结构包括：定位帽、与定位帽连接的挡环、与挡环连接的弹簧固定杆，固定在弹簧固定杆上的弹簧、与定位帽和挡环间隙配合安装的止位环。
进一步地，所述定位帽的顶部为半球体结构，下端为圆柱体结构。
进一步地，所述挡环的直径大于所述定位帽的直径。
进一步地，所述弹簧固定杆为圆柱体结构，其直径小于挡环的直径。
进一步地，所述止位由第一环体和第二环体构成，第一环体的内径恰好与定位帽实现间隙配合，第二环体的内径恰好与挡环实现间隙配合，且第二环体的外径小于第一环体的外径。
进一步地，金属件的材质和内置冷铁的材质相同，可以使得与金属件接触的铸件壁与冷铁接触的铸件壁的冷却速度相同。
本发明还提供一种可以安装上述固定装置的金属件，该金属件的结构为“凹”字形，其底部平面中心处钻有安装上述固定装置的定位孔，该定位孔由第一定位孔、第二定位孔和第三定位孔构成，第一定位孔的尺寸恰好与所述第一环体实现间隙配合，第二定位孔的尺寸恰好与所述第二环体实现间隙配合，第三定位孔的尺寸与所述弹簧处于自由状态时实现间隙配合。
将本发明用于3d打印铸造工艺中时，上述固定装置和金属件作为组合共同使用，其技术效果在于，固定装置上的止位环正好卡在金属件的第一定位孔和第二定位孔中，固定装置上的弹簧正好安装在金属件的第三定位孔中，固定装置上的定位帽在外力作用下可以压缩弹簧向第三定位孔的方向运动，由于止位环的限制，定位帽在外力作用下不可以往与定位孔反向的方向运动，因此，固定装置可以稳定地固定在定位孔中。
本发明还提供一种3d打印铸造工艺固定内冷铁的方法，具体如下：
步骤一、将与布置内冷铁的砂芯面垂直的砂芯面设计为“凸”字形结构，其凸出结构的尺寸恰好与金属件的凹槽部分实现间隙配合；
步骤二、将金属件旋转90度后侧立与砂芯配合安装；
步骤三、向所述金属件的定位孔中安装所述固定装置；
步骤四、向两个金属件的中间位置放置内冷铁，该内冷铁与金属件接触的两侧面上设有半球体结构的定位坑，位置与金属件的定位孔相互对应，尺寸略大于定位帽。
本发明方法的技术效果在于，固定装置可以稳定地安装在金属件的定位孔中，当内冷铁向两个金属件中间放置时，随着内冷铁的下降，内冷铁的侧壁与固定装置的定位帽接触，定位帽受到内冷铁的挤压力向第三定位孔内压缩，内冷铁继续下降，安装到位后，弹簧将定位帽弹向内冷铁侧壁上的定位坑内，实现内冷铁的锁定，整个过程不使用粘接剂，铁水充型时不产生杂质、气体等，内冷铁也不会发生掉落的风险，充分保障了铸件的质量。
附图说明
图1是固定装置的各组成部件的结构示意图；
图2是组装好的固定装置的结构示意图；
图3是金属件结构示意图；
图4是金属件沿定位孔的轴心截面的剖视图；
图5是本发明方法步骤二的示意图；
图6是本发明方法步骤三的示意图；
图7是本发明方法步骤四的示意图；
图8是内冷铁固定后的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图，对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，一种3d打印铸造工艺用内冷铁的固定装置，其结构包括：定位帽1、与定位帽连接的挡环2、与挡环连接的弹簧固定杆3、固定在弹簧固定杆上的弹簧4、与定位帽和挡环间隙配合安装的止位环5。其中，定位帽1的顶部为半球体结构，下端为圆柱体结构，挡环2的直径大于所述定位帽1的直径，弹簧固定杆3为圆柱体结构，其直径小于挡环2的直径，止位环5由第一环体51和第二环体52构成，第一环体51的内径恰好与定位帽1实现间隙配合，第二环体52的内径恰好与挡环2实现间隙配合，且第二环体52的外径小于第一环体51的外径。
如图3和图4所示，一种可以安装上述固定装置的金属件，该金属件的结构为“凹”字形，其底部平面中心处钻有安装上述固定装置的定位孔7，该定位孔由第一定位孔71、第二定位孔72和第三定位孔73构成，第一定位孔71的尺寸恰好与所述第一环体51实现间隙配合，第二定位孔72的尺寸恰好与所述第二环体52实现间隙配合，第三定位孔73的尺寸与所述弹簧处于自由状态时实现间隙配合。
如图5至图8示意了一种3d打印铸造工艺固定内冷铁方法的整个实施过程，具体如下：
步骤一、将与布置内冷铁的砂芯面垂直的砂芯面设计为“凸”字形结构，其凸出结构的尺寸恰好与金属件的凹槽部分实现间隙配合，如图5至图8所示；
步骤二、将金属件旋转90度后侧立与砂芯8配合安装，如图5所示；
步骤三、向所述金属件的定位孔7中安装所述固定装置，如图6所示；
步骤四、向两个金属件的中间位置放置内冷铁9，该内冷铁与金属件接触的两侧面上设有半球体结构的定位坑91，位置与金属件的定位孔相对应，尺寸略大于定位帽，如图7和图8所示。
采用本发明方法固定内冷铁的技术原理如下：使用时，将金属件旋转90度后侧立起来，止位环按图1中箭头所示方向套在定位帽上，将固定装置安装于金属件的定位孔中，固定装置上的止位环正好卡在金属件的第一定位孔和第二定位孔中，固定装置上的弹簧正好安装在金属件的第三定位孔中，固定装置上的定位帽在外力作用下可以压缩弹簧向第三定位孔的方向运动，由于止位环的限制，定位帽在外力作用下不可以往与定位孔反向的方向运动，因此，固定装置可以稳定地固定在定位孔中，当内冷铁向两个金属件中间放置时，随着内冷铁的下降，内冷铁的侧壁与固定装置的定位帽接触，定位帽受到内冷铁的挤压力向第三定位孔内压缩，内冷铁继续下降，安装到位后，弹簧将定位帽弹向内冷铁侧壁上的定位坑内，实现内冷铁的锁定。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明范围内。