专利名称：快速生产汽车制动鼓铸造砂模的工艺及模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种快速生产铸造砂模的工艺，特别适用于制作汽车制动鼓内模泥芯，属铸造模具领域。
背景技术：
铸造工艺过程中首先需要根据零件形状制作砂模，在砂模中做出与零件毛胚一致的型腔，然后浇注铁水到零件毛胚型腔内，最终获得铸造毛坯。有些零件内部为一定空心形状，因此需要在砂模型腔中一定位置配放内模(泥芯)，制作泥芯的方法以制作砂模的方式相同，但泥芯制作好后，其表面需一层涂料并放入烘箱(房)中烘烤干，或者直接用湿模砂型。之后，将泥芯放置到砂模内一定位置，如泥芯摆放位置不准确，其浇铸后毛坯铸件尺寸会错位，特别是采用人工控制每个泥芯放置位置，非常困难，铸件成品率低、铸件加工余量大，且劳动强度大、工效低。
传统铸造工艺中原砂是与水等造型材料相互混合构成铸模用的型砂，再用砂模将型砂制作为不同形状的型腔。砂模中型砂当水份含量过多时，会易造成铸件气孔；当水量含过少时，又会造型砂强度低，铸模边缘转角部位型砂塌陷，铸件尺寸不符合要求，易夹砂，形成废品。这对制作砂模工人的技术水平要求高，填砂取件不便、效率低、泥芯质量不易保障，且泥芯的排气性差、下芯时还容易造成偏芯。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，发明一种快速生产铸造砂模的工艺，特别适用于制作汽车制动鼓内模泥芯。让砂模成形后快速定形，其质量易于控制、取芯方便、制作效率高、排气性好、下芯时不会偏芯、对工人的技术水平要求较低，即学即用的工艺和模具。
为了实现上述目的，本发明提供如下快速生产汽车制动鼓铸造砂模的工艺方案该工艺的特征是将用于制作铸模用型砂由原砂与水玻璃相互混合构成铸模用型砂，型砂填充造型成形后，用细管向成形的型砂内吹入二氧化碳气体；其原砂∶水玻璃＝100∶5-15；吹入二氧化碳气体的时间为5-180秒；所述的原砂为水玻璃硅铁粉自硬砂、合成树脂砂、湿模砂、水玻璃赤泥自硬砂、水玻璃流态自硬砂和烘模砂。
本发明快速生产汽车制动鼓铸造砂模用模具，其特征在于模具由芯盒模具、芯骨组成，芯盒模具的内腔组合构成零件毛坯泥芯形状，芯盒模具底部中心有供芯骨插入定位的定位通孔，芯骨下端头可有用于定位的芯骨头；芯盒模具在纵向对称分为两半构成，芯盒模具外表有用于将它们连接的固定耳；或者芯盒模具由芯盒底与两半对称分布的卡辐共同构成，外表有用于将它们连接的固定耳；或者芯盒模具中卡辐与芯盒底呈一体式结构，其卡辐内壁有拔模斜度；或者芯盒模具由下部的芯盒底与上部的整体卡辐构成，其卡辐内壁有拔模斜度；卡辐下端与芯盒底上端通过凹凸配合结构或者定位销、定位孔、定位槽套接定位，芯盒底内腔底部有对应的凹槽，凹槽可是卡槽或销槽；芯骨可为空心的网状、直条状、不规则交叉状，或者管状，其管状外壁有承砂用支条或凸块，芯骨上端有内法兰或外法兰提手结构。
本发明相应成模具由于采用带有定位结构及取件提手的芯骨及拆装方便的卡辐与芯盒底模具结构，因而具有制芯精度易于保证、制取芯操作容易、降低工人的技术等级，即学即用，生产效率高、得到的泥芯因有定位头而下芯时不会偏芯的优点；同时，制得的泥芯紧实度均匀、排气均匀、外观整洁，使成型后的铸件表面光洁、无夹砂、减少气孔等缺陷，大大减少了加工余量、节约铁水。
本发明工艺利用水玻璃的物理硬化和化学硬化多样性原理，将原砂与水玻璃混合成铸造用的型砂，用此型砂翻砂成型，对填充成型的铸模吹入二氧化碳气体，让其迅速自硬，提高效率，降低技术难度，成型后的泥芯或者铸模无须再进入烘房烘烤，缩短周期。且无须大型混砂设备和大量型砂。内模(泥芯)可制成空心和实心，制作空心时，用砂量仅为实心的一半，节约型砂及造型材料，因精度较高，成型后的产品加工余量少，仅1.5-2.5毫米，节约铁水，提高出品率。
本发明克服传统工艺因泥芯(内模)面导致产品出现的气孔、夹砂、单边、加工余量大、清砂工作量大、下芯(配箱)麻烦。本工艺操作简单，对劳动者技术等级要求低，即学即可掌握，降低操作技术成本，成型后的泥芯精度高、紧实均匀，排除及溃散性良好，不受气候影响，清砂容易、污染小。
下面将结合附图进一步说明本发明的实质。
图1为发明模具的剖视示意图，其中芯头(5)为凸凹配合结构。
图2本发明俯视示意图，其中芯盒模具为对称平分的两半。
图3为发明模具的剖视示意图，其中芯头(5)直接与芯盒外壁壁面平行。
图4为发明模具的剖视示意图，其中芯头(5)与芯盒内壁壁面平行。
图5为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式实施例1(制作汽车制动鼓内模泥芯)如图1所示，汽车制动鼓内模泥芯模具由芯盒模具、空心芯骨组成，芯盒模具选用由芯盒底(1)及左右两半对称分布的卡辐(2)三部位共同构成，它们的内腔组合形成汽车制动鼓内模泥芯形状，卡辐(2)下端与芯盒底(1)上端通过凹凸配合结构套接，凹凸配合结构保证辐下端与芯盒底之间的定位；芯盒底(1)内腔底部有一凹槽，以形泥芯定位端头，用于放入型腔时定位；盒底底部中心有一供芯头(6)插入定位的定位通孔(6)，芯骨(3)端头有用于定位的芯骨头(5)、上端有内法兰或外法兰提手结构，通过该提手可方便地拔取芯骨(3)。芯盒模具和芯骨(3)选用由金属材料制成。
按图5所示工艺流程图，原砂选用水玻璃硅铁粉自硬砂，原砂与水玻璃混合的比例为100∶5，将原砂与水玻璃混合均匀，呈为铸造用的型砂，按普通铸造工艺，先用螺栓固定左右两半芯盒模具外壁上的固定耳(4)，再放入芯骨(3)，用配好的型砂填实铸造模具(如图1所示)，细管插入成形后的型砂中，吹入二氧化碳气体的时间约5-8秒，让整个成形后的型腔硬化，先拔取芯骨(3)，再折除卡辐(2)外壁的固定耳(4)螺栓，左右两半对称分布的卡辐(2)自然松开，成形的内模(泥芯)脱出。
实施例2芯盒模具选用芯盒底(1)与卡辐(2)上下固定连接，在芯盒模具的纵向方向对称剖开，形成左侧芯盒模具和右侧芯盒模具两部份，芯盒模具的内腔组合形铸造毛坏内模形状；在芯盒模具内腔底部有一凹槽，构成泥芯定位芯头，用于放入泥芯时定位；芯盒模具底部中心有一供芯头(6)插入定位的定位通孔(6)，芯骨(3)端头有用于定位的芯头(5)、上端有内法兰或外法兰提手，通过该提手可方便地拔取芯骨(3)。芯盒模具选用玻璃钢材料制成，芯骨选用金属网材料制成。
按图5所示工艺流程图，原砂选用水玻璃硅铁粉自硬砂，原砂与水玻璃混合的比例为100∶10，将原砂与水玻璃混合均匀，呈为铸造用的型砂，按普通铸造工艺，先用螺栓固定左右两半芯盒模具外壁上的固定耳(4)，再放入芯骨(3)，用配好的型砂填实铸造模具，把细管插入成形后的型砂中，吹入二氧化碳气体的时间约15-18秒，让整个成形后的型腔硬化，先拔取芯骨(3)，再折除固定耳(4)上的定位螺栓，左右两半对称分布的芯盒模具自然松开，成形的内模(泥芯)脱出。
实施例3(制作大型铸造砂模)模具由芯盒模具、空心芯骨组成，其中芯盒模具中的卡辐(2)与芯盒底(1)可固定为一体式结构，芯盒模具外壁无需固定耳(4)，但芯盒模具内壁应有1-5度的拔模斜度和把手，芯盒模具的内部空腔为铸模型腔，芯盒模具底部中心有一供芯头(6)插入定位的定位通孔，芯骨(3)端头有用于定位的芯头(5)、芯骨(3)上端有内法兰或外法兰提手，人们可通过该提手方便地取出芯骨(3)。芯盒模具和芯骨(3)选项用金属材料制作。
按图5所示工艺流程图，原砂选用水玻璃硅铁粉自硬砂，原砂与水玻璃混合的比例为100∶15，将原砂与水玻璃混合均匀，呈为铸造用的型砂，按普通铸造工艺，先用螺栓固定左右两半芯盒模具外壁上的固定耳(4)，再放入芯骨(3)，用型砂填实铸造模具，把细管插入成形后的型砂中，吹入二氧化碳气体的时间约180秒，让整个成形后的型腔硬化，将砂型从芯盒模具中倒出。
实施例4模具由芯盒模具、空心芯骨组成，芯盒模具由下部的芯盒底(1)与上部的整体卡辐(2)构成，其内壁有拔模斜度。芯盒模具的内腔为制作的毛坏形状，芯盒底(1)底部中心有一供芯头(6)插入定位的定位通孔(6)，芯骨(3)端头有用于定位的芯头(6)、上端有内法兰或外法兰提手，可通过该提手方便地取芯。卡辐下端与芯盒底上端通过凹凸配合结构套接，凹凸配合结构保证辐下端与芯盒底之间的定位；芯盒底内腔底部有一凹槽或者定位销、定位孔、定位槽套接，以泥芯定位端头，用于放入型腔时定位。芯盒模具选用木材制成，芯骨由金属材料制成。
按图5所示工艺流程图，原砂选用水玻璃硅铁粉自硬砂，原砂与水玻璃混合的比例为100∶8，将原砂与水玻璃混合均匀，呈为铸造用的型砂，按普通铸造工艺，再放入芯骨(3)，用型砂填实铸造模具，把细管插入成形后的型砂中，吹入二氧化碳气体的时间约120秒，让整个成形后的型腔硬化，将上部的整体卡辐(2)拔出，砂型倒出。
权利要求
1.快速生产汽车制动鼓铸造砂模的工艺，其特征在于制作铸铁用型砂由原砂与水玻璃相互混合构成铸模用型砂，型砂填充造型成形后，向成形的型砂内吹入二氧化碳气体。
2.根据权利要求1所述的快速生产汽车制动鼓铸造砂模的工艺，其特征在于原砂∶水玻璃＝100∶5-15。
3.根据权利要求1或2所述的快速生产汽车制动鼓铸造砂模的工艺，其特征在于吹入二氧化碳气体的时间为5-180秒。
4.根据权利要求1或者说2所述的快速生产汽车制动鼓铸造砂模的工艺，其特征在于所述的原砂为水玻璃硅铁粉自硬砂、合成树脂砂、湿模砂、水玻璃赤泥自硬砂、水玻璃流态自硬砂和烘模砂。
5.根据权利要求3所述的快速生产汽车制动鼓铸造砂模的工艺，其特征在于所述的原砂为水玻璃硅铁粉自硬砂、合成树脂砂、湿模砂、水玻璃赤泥自硬砂、水玻璃流态自硬砂和烘模砂。
6.根据权利要求1或2所述的快速生产汽车制动鼓铸造砂模用模具，其特征在于模具由芯盒模具、芯骨组成，芯盒模具的内腔组合构成零件毛坯泥芯形状，芯盒模具底部中心有供芯骨(3)插入定位的定位通孔(6)，芯骨(3)下端头可有用于定位的芯骨头(5)。
7.根据权利要求6所述的快速生产汽车制动鼓铸造砂模用模具，其特征是芯盒模具在纵向对称分为两半构成，芯盒模具外表有用于将它们连接的固定耳(4)；或者芯盒模具由芯盒底(1)与两半对称分布的卡辐(2)共同构成，外表有用于将它们连接的固定耳(4)；或者芯盒模具中卡辐(2)与芯盒底(1)呈一体式结构，其卡辐(2)内壁有拔模斜度；或者芯盒模具由下部的芯盒底(1)与上部的整体卡辐(2)构成，其卡辐(2)内壁有拔模斜度。
8.根据权利要求6所述的快速生产汽车制动鼓铸造砂模用模具，其特征是卡辐(2)下端与芯盒底(1)上端通过凹凸配合结构或者定位销、定位孔、定位槽套接定位，芯盒底(1)内腔底部有对应的凹槽，凹槽可是卡槽或销槽。
9.根据权利要求7所述的快速生产汽车制动鼓铸造砂模用模具，其特征是卡辐(2)下端与芯盒底(1)上端通过凹凸配合结构或者定位销、定位孔、定位槽套接定位，芯盒底(1)内腔底部有对应的凹槽，凹槽可是卡槽或销槽。
10.如权利要求6所述的快速生产汽车制动鼓铸造砂模用模具，其特征是芯骨(3)可为空心的网状、直条状、不规则交叉状，或者管状，其管状外壁有承砂用支条或凸块，芯骨(3)上端有内法兰或外法兰提手结构。
全文摘要
本发明涉及一种快速生产铸造砂模的工艺，特别适用于制作汽车制动鼓内模泥芯，属铸造模具领域。该工艺的特征是将用于制作铸模用型砂由原砂与水玻璃相互混合构成铸模用型砂，型砂填充造型成形后，用细管向成形的型砂内吹入二氧化碳气体；其原砂∶水玻璃＝100∶5－15；吹入二氧化碳气体的时间为5－180秒；所述的原砂为水玻璃硅铁粉自硬砂、合成树脂砂、湿模砂、水玻璃赤泥自硬砂、水玻璃流态自硬砂和烘模砂。本工艺操作简单，对劳动者技术等级要求低，即学即可掌握，降低操作技术成本，成型后的泥芯精度高、紧实均匀，排除及溃散性良好，不受气候影响，清砂容易、污染小。
文档编号F16D65/10GK1555943SQ20041002160
公开日2004年12月22日 申请日期2004年1月2日 优先权日2004年1月2日
发明者李钟毅 申请人:李钟毅