一种高效金型铸造模具的制作方法

本实用新型涉及模具技术领域，特别涉及一种高效金型铸造模具。

背景技术：

在现有的铸铁(如灰铸铁、球墨铸铁)行业中金属型模具(简称金型)铸造和砂型铸造是最常见的两种铸造成型方式，两种方式都适用于铁制品毛胚的批量化生产。但随着国家对环保节能的管控越来越严格，砂型铸造粉尘大、设备多、噪音大等问题变的尤为突出。相比之下金属型模具在铸造行业中的应用又重新显现出其优势，例如：没有型砂、膨润土等原材料的采购和存放；没有砂处理设备采购和维护；铸件生产时不用清砂从而不会产生粉尘污染环境；设备的减少意味着对电能需求也有降低。

但是，如图1所示，现有的金型铸造模具采用单一式顶针板，在开模时将浇道(包括竖浇道和横浇道)、产品26和补缩冒口27三者整体一起顶出，等冷却之后需要人工手动切除浇道和补缩冒口27，从而得到独立的产品，如此需要设定一个特定的岗位来对应浇道/补缩冒口的切除工作，不仅降低了生产效率，还增加了生产成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高效金型铸造模具，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种高效金型铸造模具，包括相对设置的动模和定模，所述动模和定模之间形成有竖浇道、横浇道以及若干个产品型腔和冒口型腔，各所述产品型腔的上端与对应的冒口型腔连通，下端分别与横浇道连通，所述竖浇道的上端连通有浇口杯，下端与横浇道连通，所述产品型腔与冒口型腔之间设有易断槽形成部，所述产品型腔与横浇道之间设有易断进浇口，所述动模的外侧壁上设有顶出机构，所述顶出机构包括沿动模在合模时的运动方向依次设置的浇道顶针板、冒口顶针板和产品顶针板，所述浇道顶针板上固定有若干根与横浇道相对的浇道顶针，所述冒口顶针板上固定有若干根与各冒口型腔相对的冒口顶针，所述产品顶针板上固定有若干根与各产品型腔相对的产品顶针，所述动模上设有多个贯穿的顶针孔，所述浇道顶针、冒口顶针和产品顶针插入顶针孔而不伸出顶针孔，所述浇道顶针板、冒口顶针板和产品顶针板与动模之间设有复位结构。

进一步地，所述易断槽形成部的两侧为尖状凸起。

进一步地，所述复位结构包括浇道顶针板回针、冒口顶针板回针、产品顶针板回针以及多个设置在动模上的贯穿的回针孔，所述浇道顶针板回针、冒口顶针板回针以及产品顶针板回针各自的第一端分别与对应的浇道顶针板、冒口顶针板以及产品顶针板固接，各自的第二端插入回针孔后与动模的内侧端面平齐。

进一步地，所述产品型腔内设有固定模芯和浮动模芯，所述固定模芯固定在动模上，所述浮动模芯安装在定模上，所述浮动模芯与定模之间设有弹性件，所述弹性件在合模状态下能使固定模芯与浮动模芯的端面始终贴合。

进一步地，所述浮动模芯上设有中心排气孔，所述中心排气孔连通浮动模芯的两侧端面，所述固定模芯靠近浮动模芯的端面上设有若干排气槽，各所述排气槽的两端分别连通固定模芯端面的中心处以及边缘处，在合模状态下，各所述排气槽与中心排气孔连通形成排气通道。

进一步地，所述浇口杯的两侧分别设有铁豆防护盖，所述铁豆防护盖包括水平设置的主板以及两块设置在主板两侧的折弯板，所述折弯板向下折弯，所述主板与两块折弯板一体成型，位于所述动模上方的折弯板水平向外延伸形成固定板，所述固定板通过螺栓连接固定在动模上。

进一步地，所述浇口杯的内壁以及横浇道内可拆卸地镶嵌有陶瓷镶件。

进一步地，所述定模上设有多个热电偶安装孔，所述热电偶安装孔内安装有热电偶，各所述热电偶电连接至智能温控器。

进一步地，所述动模和定模上均设有冷却水路。

进一步地，还包括导向定位结构，所述导向定位结构包括设置在动模内侧端面上的导柱以及设置在定模内侧端面上的导套，所述导柱和导套相对设置。

有益效果：本实用新型通过设置三段式的顶出机构，从而实现在开模时依次顶出浇道、补缩冒口和产品，三次顶出动作完成后，模内清空，铸件分离，随后即可开始合模，合模过程中复位机构使各顶针板复位以进行下一模生产。相比现有的模具，本实用新型无需人工手动切除浇道和补缩冒口，不仅提高了生产效率，还降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明：

图1为现有的金型铸造模具的开模状态图；

图2为本实用新型的立体结构示意图；

图3为本实用新型的正视图；

图4为本实用新型的俯视图；

图5为本实用新型的开模状态图；

图6为本实用新型安装于浇铸机上时的内部结构示意图；

图7为本实用新型的内部结构示意图；

图8为本实用新型处于开模时固定模芯与浮动模芯的状态示意图；

图9为本实用新型处于合模时固定模芯与浮动模芯的状态示意图；

图10为本实用新型中固定模芯的端面示意图；

图11为本实用新型中铁豆防护盖的结构示意图；

图12为本实用新型图2中的a处另一个视角的放大示意图；

图13为本实用新型中排气孔与六角钢条的连接示意图；

图14为本实用新型处于合模状态时导向定位结构的状态图；

图15为本实用新型处于开模状态时导向定位结构的状态图。

具体实施方式

参照图2至图7，本实用新型为一种高效金型铸造模具，包括相对设置的动模1和定模2，动模1和定模2之间形成有竖浇道3、横浇道4以及若干个产品型腔5和冒口型腔6，各产品型腔5的上端与对应的冒口型腔6连通，下端分别与横浇道4连通，竖浇道3的上端连通有浇口杯7，下端与横浇道4连通，浇口杯7由设置在动模1顶部和定模2顶部上的浇口块71形成，产品型腔5与冒口型腔6之间设有易断槽形成部8，产品型腔5与横浇道4之间设有易断进浇口9，动模1的外侧壁上设有顶出机构，顶出机构包括沿动模1在合模时的运动方向依次设置的浇道顶针板10、冒口顶针板11和产品顶针板12，浇道顶针板10上固定有若干根与横浇道4相对的浇道顶针13，冒口顶针板11上固定有若干根与各冒口型腔6相对的冒口顶针14，产品顶针板12上固定有若干根与各产品型腔5相对的产品顶针15，动模1上设有多个贯穿的顶针孔，浇道顶针13、冒口顶针14和产品顶针15插入顶针孔而不伸出顶针孔，浇道顶针板10、冒口顶针板11和产品顶针板12与动模1之间设有复位结构。

优选地，易断槽形成部8的两侧为尖状凸起，两侧尖端凸起的距离优选为3.5～6mm，该距离根据产品的大小而定。浇铸后，产品型腔5和冒口型腔6内分别形成产品26和补缩冒口27，产品26和补缩冒口27的连接处则通过易断槽形成部8在两侧形成有易断槽，以便于冒口顶针14将补缩冒口27顶出时将产品26和补缩冒口27的连接处顶至折断，从而顶出补缩冒口27。同理，将易断进浇口9的截面厚度设计为3.5～6mm，该厚度同样根据产品的大小而定，以便于将浇道(包括竖浇道3和横浇道4)顶出。

优选地，复位结构包括浇道顶针板回针16、冒口顶针板回针17、产品顶针板回针18以及多个设置在动模1上的贯穿的回针孔，浇道顶针板回针16、冒口顶针板回针17以及产品顶针板回针18各自的第一端分别与对应的浇道顶针板10、冒口顶针板11以及产品顶针板12固接，各自的第二端插入回针孔后与动模1的内侧端面平齐。在完成一次完整的顶出过程后，合模以进行下一模的生产，此时浇道顶针板回针16、冒口顶针板回针17以及产品顶针板回针18依次与定模2的内侧端面抵接，在各回针的作用下，浇道顶针板10、冒口顶针板11以及产品顶针板12依次复位。

参照图6，本模具需配合浇铸机上使用，动模1和定模2分别通过动模固定板28和定模固定板29固定在浇铸机上，动模固定板28和定模固定板29均为浇铸机上的零件，其中动模固定板28在油缸的作用下可前后滑动，定模固定板29则不可活动，浇铸机上还设有与动模1相对的顶棍30，在动模1后退的过程中，顶棍30与浇道顶针板10抵接。此外，由于顶出机构设置在动模1上，因此产品26、浇道和补缩冒口27都设计扣在带有顶出机构的动模1一侧上，故将产品26的脱模角设计为0～0.5°。本模具的工作过程如下：

1、浇铸完、冷却后(温度在800～900℃)，打开模具，此时产品26、浇道和补缩冒口27都会扣在动模1上随动模1后退。

2、当动模1后退时，浇道顶针板10会首先接触铸造机上固定的顶棍30，此时浇道顶针13伸出顶针孔并将浇道顶出，浇道因被顶断其与产品26的连接处而掉落。

3、动模1继续后退，此时由于浇道顶针板10与冒口顶针板11间的行程间距已走完，顶棍30的作用力通过浇道顶针板10施加到冒口顶针板11上，冒口顶针14伸出顶针孔并将补缩冒口27顶出，补缩冒口27因被顶断其与产品26的连接处而掉落。

4、前两次顶出动作分别顶断浇道和补缩冒口27，但产品26在0～0.5°脱模角所产生的摩擦力的作用下仍扣在动模1上，此时动模1再后退，顶棍30的作用力间接施加到产品顶针板12上，通过相对产品26外形而对称设计的产品顶针15顶出产品15(对称设计的目的是确保产品15的内孔和外径在0～0.5°脱模角的情况下受力平衡)。

5、三次顶出动作完成后，模内清空、铸件分离，随后开始合模，在各回针的作用下，浇道顶针板10、冒口顶针板11以及产品顶针板12依次复位，并开始下一模生产。

本模具通过设置三段式的顶出机构，从而实现在开模时依次顶出浇道、补缩冒口27和产品26，三次顶出动作完成后，模内清空，铸件分离，随后即可开始合模，合模过程中复位机构使各顶针板复位以进行下一模生产。相比现有的模具，本模具无需人工手动切除浇道和补缩冒口27，不仅提高了生产效率，还降低了生产成本。

作为本实用新型的一种优选，参照图7，产品型腔5内设有固定模芯19和浮动模芯20，固定模芯19固定在动模1上，浮动模芯20安装在定模2上，浮动模芯20与定模2之间设有弹性件21，弹性件21在合模状态下能使固定模芯19与浮动模芯20的端面始终贴合。因此确保了模芯位置的密封性，从而保证了铸件中心孔位的品质，并且还延长了模具的使用寿命。其中，浮动模芯20包括浮动模芯本体201以及固定柱202，固定柱的第一端与浮动模芯本体201的中心处连接，固定柱202的第二端贯穿定模2后与定模2的外侧壁连接。优选地，固定柱202为螺栓，螺栓的螺杆与浮动模芯本体201螺纹连接，螺栓的头部与定模2的外侧壁抵接以起到限位作用。优选地，浮动模芯本体201和固定模芯19均采用耐磨耐高温导热材料(如铬锆铜)制成。定模2上设有弹性件放置槽以安装弹性件21，弹性件21为弹簧，优选为耐高温弹簧，弹簧套装在固定柱202上，弹簧的两端分别与浮动模芯本体201的端面以及弹性件放置槽的端面抵接。优选地，在自由状态下，弹簧的端部伸出弹性件放置槽的长度为3mm，3mm的浮动行程在弹簧力的作用下打开。

此外，参照图8至图10，浮动模芯20上设有中心排气孔，具体地，中心排气孔包括设置在浮动模芯本体201靠近固定模芯19的端面上的开孔2011以及设置在固定柱202内部的通孔2021，中心排气孔连通浮动模芯20的两侧端面，固定模芯19靠近浮动模芯20的端面上设有若干排气槽191，各排气槽191的两端分别连通固定模芯19端面的中心处以及边缘处，在合模状态下，各排气槽191与中心排气孔连通形成排气通道。此排气通道配合外部设备即可往外排出废气也可导入冷却气体。优选地，排气槽191的宽度为3～5mm，深度为0.1～0.2mm。具体地，在金型模实际生产过程中，因为环状类产品在内孔位容易困气(气体来源有空气、水汽、铁水熔炼时铝原素产生的氢气、氮气等)，如有困气将会直接导致产品表面或是皮下产生气孔、针孔等品质缺陷。因此在固定模芯19的端面设计了排气槽191，在合模装态下排气槽191与浮动模芯20的中心排气孔相通，从而在铁水(铁水温度1300到1400℃之间)开始浇铸到铁水浇完的时间段内通过浇铸机上的抽气工具可以主动地将积聚在模芯周围的气体抽出，以达到消除产品气孔的目的。

因为固定模芯19和浮动模芯20包在铸件的中心，其温度较高，所以为了能保证固定模芯19和浮动模芯20能快速冷却，此时抽气工具又可以实现吹气冷却的目的。具体如下：当浇铸完后，模具在冷却水的降温作用下，铸件表面开始硬化(铸件温度约1000℃左右)。此时通过设置在浇铸机上的换向阀将抽气切换到吹气管路。通过外围设备提供的冷气(如压缩空气、氮气等)从浮动模芯20的中心排气孔吹入到产品中心孔位，从而迫使固定模芯19和浮动模芯20快速降温。同时，因为固定模芯19和浮动模芯本体201为耐磨耐高温导热材料，所以根据热胀冷缩原理，此时固定模芯19和浮动模芯本体201的体积会迅速收缩，产品内孔尺寸加大，从而在产品和模芯间形成脱模间隙，因此在模芯的脱模角度设计得很小(如0～0.5°)的情况下也能够正常脱模。同时，相对于现有技术的2～3mm加工余量，本实用新型提出0～0.5°脱模角的技术方案配后皮下气孔的消除技术，可以将产品外表面和内孔的加工余量设计到0.5mm左右，提高了铁水的利用率，0.5mm加工余量意味着相对现有技术砂型铸件减重6％～12％，同时在后续机械加时可减少加工一个粗车内外表面的加工工序，一条生产线可节省一台机床和一名工人；0～0.5°的脱模角也减少了铸件内孔在后期机械加工时的加工余量，极大地降低了铸造和机械加工的生产成本。

作为本实用新型的一种优选，浇口杯7的两侧分别设有铁豆防护盖22，参照图11，铁豆防护盖22包括水平设置的主板221以及两块设置在主板221两侧的折弯板222，折弯板222向下折弯，主板221与两块折弯板222一体成型，位于动模1上方的折弯板222水平向外延伸形成固定板223，固定板223通过螺栓连接固定在动模1上。通过在浇口杯7的两侧设置铁豆防护盖22，从而防止在铁水浇入浇口杯7时溅出的少量铁水在模具表面冷却形成铁豆，避免了铁豆在合模时落入产品型腔5而导致不良品的产生，亦避免了因不良品流入机械加工区而导致刀具崩损的情况以及因浇口杯7溢流而影响到生产的情况发生。优选地，参照图12，位于定模2上方的折弯板222的最低点与定模2的顶部之间留有间隙，该间隙优选为1mm。这样，当模具要正常开合的同时，位于定模2上方的折弯板222可随动模1的移动而刮掉一些在浇铸时产生的铁渣。主板221上设有观察视窗224，观察视窗224采用钢化玻璃制成。具体地，主板221上开设有内壁呈台阶状的通孔，观察视窗224安装在通孔上。由于各产品型腔5均通过设置在其上方的冒口型腔6连通至动模1和定模2的顶部，因此观察视窗224不仅可以防止溅出的铁水掉入冒口型腔6而进入到产品型腔5，还能够起到便于观察铁水浇铸的情况，有利于工作人员判定铁水是否浇铸到位。

作为本实用新型的一种优选，浇口杯7的内壁以及横浇道4内可拆卸地镶嵌有陶瓷镶件，即在铁水直冲位以及因积热多而易形成热节位的转角位等易烧损位设置陶瓷镶件，从而防止浇口杯7和横浇道4被烧损，当这些陶瓷镶件出现烧损时，则直接更换陶瓷镶件即可，不用维修或更换整个模具，大大地节省了生产成本以及提高了生产效率。优选地，陶瓷镶件采用氮化铝陶瓷制成。采用耐热性好的氮化铝陶瓷有利于延长陶瓷镶件的使用寿命，从而节省更换陶瓷镶件的时间，有利于提高生产效率。

作为本实用新型的一种优选，参照图3，为了能够在铁水浇铸时更好地将产品型腔5内的气体排出，在产品型腔5的端面的上部设有多个排气孔31，优选地，排气孔31设置在定模2上，在本实施例中，产品型腔5的数量为4个，其中远离竖浇道3的两个产品型腔5上的排气孔31数量为3个，靠近竖浇道3的两个产品型腔5上的排气孔31数量为5个。参照图13，由于铁水的温度较高，一般的排气塞不能直接应用，因此排气孔31采用六角钢条32配圆孔的方式，即排气孔31为圆孔，排气孔31内设有六角钢条32，六角钢条32的六条棱边分别与排气孔31的内壁抵接，排气孔31与六角钢条32的棱柱面之间形成有排气间隙33。此方法简单易加工，维修方便，并且排气性好。优选地，排气间隙33为0.1～0.2mm。

作为本实用新型的一种优选，参照图3，定模2上设有多个热电偶安装孔23，热电偶安装孔23内安装有热电偶，各热电偶电连接至智能温控器。同时，动模1和定模3上均设有冷却水路24，冷却水路24包括两条间隔设置的冷却水支路，冷却水支路的两端分别与水管连接，冷却水由模具冷却水控制系统控制启停。具体地，热电偶实时检测模具中心的温度，其检测到的模具温度及时反馈到智能温控器，智能温控器根据设定值和反馈值对比，当反馈值高于设定值时，智能温控器发送开启信号到模具冷却水控制系统，该系统控制水阀打开，冷却水流进冷却水路24以降低模具温度；当模具温度低于设定值时，模具冷却水控制系统控制水阀关闭。其中，设置多个热电偶以得出多个检测值的平均值，使检测结果更加准确。

作为本实用新型的一种优选，参照图14和图15，本模具还包括导向定位结构，导向定位结构包括设置在动模1内侧端面上的导柱251以及设置在定模2内侧端面上的导套252，导柱251和导套252相对设置。模具在安装到浇铸机上相对固定位置后，需要精确定位来保证每次开模合模的位置不变，从而确保生产出来的产品不错模，不变形。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。