本发明涉及到砂型铸造领域，具体涉及到一种中型薄壁框类铸件的三箱造型工艺。
背景技术：
砂型重力铸造是使用一定性能的型砂通过采用不同的紧实度压实制得砂型及砂芯以形成铸型，利用重力使金属液注入铸型中的铸造方法，具有适用性广、生产周期短、价格低廉等优点。对于中型复杂薄壁框类铸件，由于铸件轮廓结构复杂，内部多腔、凸台、壁薄且多由复杂曲面构成，使其难以加工成型，而采用砂型重力铸造一次成型。
对于中型铸件，所用砂箱尺寸较大，同时造型时砂箱重量重，且有时根据铸件结构特点需采用三箱造型，传统的三箱造型工艺，需进行多次翻箱操作，造型后需要开箱取出模样，然后进行浇注。由于翻箱、开箱等操作需采用辅助机械如天车等完成，翻箱次数的增加使得造型困难，同时会导致铸件产生变形、开裂等缺陷，影响铸件质量。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供了一种中型薄壁框类铸件的三箱造型工艺，解决了造型过程中需多次翻箱和造型后需开箱取出模样使得工艺复杂的问题，同时简化了中箱造型工艺。
为解决上述问题，本发明提供了一种中型薄壁框类铸件的三箱造型工艺，其特征是，包括以下步骤：
步骤一：下箱造型：为便于凸台部分的起模，减少造型时所用砂芯的数量及简化砂芯形状，以铸件凸台及两侧通孔轴线所构成的平面为一分型面，分型面以下部分结合砂芯、其底部芯头及位于下砂箱的部分直浇道构成下箱模样，将下箱模样固定在模板上构成下砂箱模样板，所述底部芯头上平面与浇注系统内浇道配合连接；造型时，将下砂箱放置在造型平台上，放置下砂箱模样板，同时放置需预埋的部分浇注系统，所述部分浇注系统包括横浇道、直浇道窝、内浇道与集渣包；装砂后待型砂固化，将下砂箱翻转180°，取出下砂箱模样板；
步骤二：中箱造型：底部分型面以上部分框体、顶部大圆板平面及内部砂芯构成中箱模样；在便于从上下两侧分别起模的前提下，在铸件下部框体与顶部大圆板平面过渡面内以框体直径大小的圆将过渡面以上的部分进行分割，构成中砂箱下模样和中砂箱上模样，将中砂箱上、下模样分别固定在两块模样板上构成中砂箱上、下模样板；造型时，将中砂箱放置在造型平台上，放置中砂箱下模样板，装填适当体积型砂，合上中砂箱上模样板，待型砂固化后，从两侧分别取出中砂箱上、下模样板，此时不用采用砂芯构成铸型以便于起模，简化了中箱造型工艺；
步骤三：上箱造型：用以形成铸件内腔的砂芯上部芯头、位于上砂箱部分的直浇道及冒口及冒口保温套构成上砂箱模样，将上砂箱模样固定在模板上构成上砂箱模样板；造型时，将上砂箱放置在造型平台上，放置上砂箱模样板，待型砂固化后，取出下砂箱模样板，放置冒口保温套；
步骤四：对造型后的砂箱及砂芯涂覆涂料，按下芯顺序：1#砂芯—2#砂芯—3#砂芯下芯，合箱、压箱以及卡箱后准备浇注。
进一步的，步骤四中，所述合箱及压箱过程，为保证三砂箱之间精确定位，采用定位销装置(简称定位销)，在砂箱上设置定位销孔，同时砂箱之间设置箱卡装置。
进一步的，所述造型过程中，下砂箱模样板，中砂箱上、下模样板，上砂箱模样板均设置定位销，并在砂箱合箱及卡箱过程中，配合对应砂箱所设置的定位销孔使用，实现模样之间的精确定位。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明采用简化中箱造型的工艺，将需要放在上砂箱中造型的模样放在中砂箱统一造型，减小了错箱对铸件质量的影响；通过从两侧起模的方式，不采用复杂的砂芯以形成铸型以便起模，简化了中箱造型工艺；同时所用模样板通过设置定位销装置配合相应砂箱上定位销孔，实现了模样之间的精确定位，同时减少了翻箱次数，且不需要造型后开箱取出模样，减少了需多次翻转厚重砂箱等操作工艺，简化了大中型铸件的造型过程，节省了时间、人力物力，也提高了生产率和安全系数。
附图说明
图1是本发明实施例中型铝合金铸件模型示意图；
图2是本发明实施例分型面选择示意图；
图3是本发明实施例中砂芯及内部芯骨示意图；
图4是本发明实施例中砂芯放置效果示意图；
图5是本发明实施例中中砂箱上、下模样板示意图；
图6是本发明实施例中简化中箱造型过程示意图
图7是本发明实施例中三砂箱及砂型示意图；
图8是本发明实施例中下芯顺序及合箱示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明采用的铸造实例为中型复杂薄壁铝合金铸件，材质为zl114a，如图1所示，其轮廓尺寸为1150mm×1375mm×440mm，主要壁厚约30mm。上砂箱尺寸为1570mm×1520mm×165mm，中砂箱尺寸为1570mm×1520mm×192mm，下砂箱尺寸为1570mm×1520mm×430mm。
本发明的一种中型薄壁框类铸件的三箱造型工艺，包括以下步骤：
步骤一：下箱造型：以铸件凸台及两侧通孔轴线所构成的平面为一分型面，分型面以下部分结合砂芯、其底部芯头及位于下砂箱的部分直浇道构成下箱模样，将下箱模样固定在模板上构成下砂箱模样板，所述底部芯头上平面与浇注系统内浇道配合连接；造型时，将下砂箱放置在造型平台上，放置下砂箱模样板，同时放置需预埋的部分浇注系统，所述部分浇注系统包括横浇道、直浇道窝、内浇道与集渣包；装砂后待型砂固化，将下砂箱翻转180°，取出下砂箱模样板；
本发明所用分型面设计方案如图2所示，通过分析铸件结构，为便于起模，首先考虑将铸件顶部大平面朝上放置，此时，为保证顶部质量，应适当加大其预留加工余量。由于铸件上下存在两个较大的截面，其中还夹有一个小截面，因此采用三箱造型较为合适，为便于凸台部分起模，在凸台及两侧通孔轴线所构成的平面处设置一分型面，另一分型面设置在铸件顶部。
本发明中共设置三块砂芯，如图3所示，由于砂芯尺寸较大，内部均设置芯骨以增加其强度，对用于形成内腔的砂芯，其芯骨内部构成一块空心区域，造型时内部填入焦炭或炉渣块，以减少砂芯重量，同时增强砂芯透气性。砂箱设置效果如图4所示。
步骤二：中箱造型：底部分型面以上部分框体、顶部大圆板平面及内部砂芯构成中箱模样；在便于从上下两侧分别起模的前提下，在铸件下部框体与顶部大圆板平面过渡面内以框体直径大小的圆将过渡面以上的部分进行分割，构成中砂箱下模样和中砂箱上模样，将中砂箱上、下模样分别固定在两块模样板上构成中砂箱上、下模样板；造型时，将中砂箱放置在造型平台上，放置中砂箱下模样板，装填适当体积型砂，合上中砂箱上模样板，待型砂固化后，从两侧分别取出中砂箱上、下模样板，此时不用采用砂芯构成铸型以便于起模，简化了中箱造型工艺；
本发明中箱设置两块模样板，如图5所示，按图示方式将模样拆分后便于从两侧起模，同时装砂后合上中砂箱上模板时，两模板之间不会残留多余型砂。由图5可知，两模板上均设置定位销，配合中砂箱上定位销孔，中砂箱上、下模样板都通过中砂箱上定位销孔定位，以实现模样之间的精确定位，合箱前已将模样取出，合箱后不必再次开箱以取出模样。中砂箱上、下两模板上的定位销长度均只有孔的一半。如图6所示，中砂箱造型过程中不采用砂芯来形成铸型以便起模，从而减少了造型过程中所需砂芯数量，简化了中箱造型工艺。
步骤三：上箱造型：用以形成铸件内腔的砂芯上部芯头、位于上砂箱部分的直浇道及冒口保温套构成上砂箱模样，将上砂箱模样固定在模板上构成上砂箱模样板；造型时，将上砂箱放置在造型平台上，放置上砂箱模样板，待型砂固化后，取出下砂箱模样板，放置冒口保温套；
本发明所设计的上、中、下三砂箱，如图7所示，按所述造型过程，取出相应的模样板后，留下图中所示砂型。
步骤四：对造型后的砂箱及砂芯涂覆涂料，按下芯顺序：1#砂芯—2#砂芯—3#砂芯下芯，合箱、压箱以及卡箱后准备浇注。
本发明实施例中，所述型砂为碱性酚醛树脂自硬砂，包括50～60％新砂、40～50％旧砂、1.6～1.8％酚醛树脂、30％固化剂(占树脂)，所述芯砂为碱性酚醛树脂自硬砂，包括30～40％新砂、60～70％旧砂、1.8～2.5％树脂、30％固化剂(占树脂)，所述涂料为醇基涂料，包括80％锆英粉、0.5～1.5％钠基膨润土、0.5～2.5％热塑酚醛树脂、2.0～2.5％凹凸棒土、0.2～0.4％分散剂、适量乙醇。
如图8所示，按图中顺序，先将已通过木模样造型的下砂箱按图中下芯顺序：1#砂芯—2#砂芯—3#砂芯下芯，对中箱，采用图5中两块模样板进行简化工艺的中箱造型，此时将已造型好的中箱与下箱装配，最后装配上合适的上箱，放置浇口杯，压铁，卡箱后完成三箱造型，此时，不需要开箱取出木模样。
本发明所提供的一种中型薄壁框类铸件的三箱造型工艺，解决了三箱造型时需要多次翻箱、造型后需开箱取出模样，以及中箱造型复杂的问题，特别是对于大中型铸件，简化的效果更为明显。本领域技术人员在使用本发明的方法时，容易按照所列出的工艺方法根据具体的铸件制定更为高效、简易、合适的铸造工艺流程与规范。
以上所述仅是本发明的非限定实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。