CN105750496A - 一种模块化制造滑鞍砂型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种模块化制造滑鞍砂型的方法，包括进行滑鞍模型的设计和砂型的准备、将铸型分割成位于下部的铸型单元一和上部的铸型单元二，其中，铸型单元二包括原来需要标芯的四块导轨内腔芯以及一个钳口芯、用3DP增材制造设备打印各铸型单元的砂型等步骤。该方法中将内腔芯和上型连为一体，直接做整为一个铸型单元，不需要装配，且铸型单元与下型配合，即可组成完整的型腔，避免了现有技术中滑鞍铸件型芯配合过程中的标芯操作，并确保了铸型单元结构强度。

Description

一种模块化制造滑鞍砂型的方法

技术领域

本发明涉及砂型铸造领域，具体涉及一种模块化制造立式加工中心滑鞍铸件砂型的方法。

背景技术

滑鞍是立式加工中心上的关键零部件之一，材质为HT300，典型滑鞍铸件见图1。根据机型不同，立式加工中心滑鞍铸件形状结构类似，轮廓尺寸不同。滑鞍在机床上的作用是承载工作台，与床身、工作台之间通过导轨相配合运动，控制机床工作时工作台面完成X轴、Y轴的相应运动。

因增加工作台面Y轴方向运动范围，可以显著增加机床加工尺寸范围，所以机床设计时将滑鞍纵向导轨方向尺寸设计的较长。铸造时，滑鞍导轨内腔（见图1）所出砂芯较长，轴径比通常在7-10之间，出整芯在浇注时容易出现砂芯变形甚至断芯，导致铸件尺寸精度无法保证，所以在设计滑鞍的铸造工艺时，通常将纵向导轨内的砂芯分为两段，每段砂芯（俗称蘑菇芯）靠顶面的两个芯头固定在上型上，这种工艺由于需要标芯操作，导致操作不便，尺寸难以控制，并且经常出现夹砂缺陷。公告号为CN102922302B的专利文献公开了一种滑鞍结构及其模块化设计思路，但并不能解决上述存在的问题。因此，如何设计一种简便、可靠的滑鞍砂型制造方法为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，设计并开发出一种模块化制造滑鞍砂型的方法，其利用3D打印无模铸造的特点，将内腔芯和上型连为一体，直接做整为一个铸型单元，不需要装配，且铸型单元与下型配合，即可组成完整的型腔，浇注后可得到尺寸稳定、外观光洁的滑鞍铸件，并且避免了现有技术中滑鞍铸件型芯配合过程中的标芯操作。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种模块化制造滑鞍砂型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将滑鞍的二维图纸转换成三维模型，在此基础上完成滑鞍三维铸造工艺图设计；

b、构建一个与滑鞍三维铸造工艺尺寸相匹配的砂坯，以步骤a中的三维铸造工艺图作为刀具，将砂坯切割成一完整的铸型；

c、将步骤b中所得的铸型分割成便于清砂和施涂操作的位于下部的铸型单元一和上部的铸型单元二，铸型单元二包括原来需要标芯的四块导轨内腔芯以及一个钳口芯，判断滑鞍尺寸是否超过3D打印机的打印范围，如果滑鞍尺寸超过3D打印机的打印范围，则设计成更多数量的铸型单元；其中，铸型单元一、铸型单元二侧面都设计有吊柄，用来实现清砂、流涂、组芯、转运操作；在铸型单元二顶面四角设计有四处长方形支顶凸台，用来在不增加吃砂量的前提条件下提升吊柄的位置，方便吊带的操作；铸型单元二顶面设计有定位水口垫和冒口套，组成完整的型腔，并相应的设计水口垫定位座和冒口套定位座；

d、用3DP增材制造设备打印各铸型单元的砂型，并清理表面散砂；

e、将步骤d中的铸型单元内表面用水基涂料流涂，转入烘箱中烘干，使铸型充分干燥；

f、将铸型单元一、铸型单元二、标准化水口垫、标准化冒口套装配得到完整铸型。

进一步的，通过三维建模软件将滑鞍的二维图纸转换成三维模型。

进一步的，所述长方形支顶凸台高15mm。

进一步的，所述步骤e中，转入110-140℃的烘箱中，烘干20-30分钟。

进一步的，在步骤f后，还包括步骤g、向铸型内浇注铁水，充分冷却后，落砂得到滑鞍铸件。

本发明的有益效果在于：

避免上型的标芯操作，显著减少夹砂风险。铸型装配操作步奏减少，组芯合箱工序效率显著提高，铸件废品率大幅降低。立式加工中心滑鞍铸件均可使用此种方法进行铸造，如果滑鞍铸件尺寸较大，超过现有打印机加工范围，可以将各铸型单元在长度方向上进行分割，但是必须确保内腔芯与上铸型相连接，确保铸型单元结构强度。

附图说明

图1为滑鞍铸件结构图。

图2为本发明中铸型单元一的结构图。

图3为本发明中铸型单元二的结构图。

图4为本发明中铸型单元二的顶面结构图。

图5为本发明中铸型单元装配图。

其中，1、滑鞍内腔2、铸型单元一吊柄3、铸型单元二吊柄4、导轨内腔芯（蘑菇芯）5、支顶凸台6、冒口套定位座，7、水口垫定位座8、冒口套，9、水口垫。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的模块化制造滑鞍砂型的方法，包括以下步骤：

首先，是进行滑鞍模型的设计和砂型的准备。其中，步骤a为将滑鞍的二维图纸转换成三维模型，该转换可以通过三维建模软件来实现，也可以采用本领域中的其它转换方式，并在此基础上完成滑鞍三维铸造工艺图设计。

滑鞍三维铸造工艺图设计完成后，步骤b为构建一个与滑鞍三维铸造工艺尺寸相配的砂坯（如长方体形），以步骤a中的滑鞍三维铸造工艺图作为标准或者切割的刀具，将砂坯切割成一完整的铸型；相似的该步骤b可以通过三维建模软件来实现，也可以采用本领域中的其它技术。

下面结合图2-5详细介绍一下滑鞍砂型的具体结构和相应的制造方法。

如图2-3所示，采用步骤c、在三维建模软件中或其它方式，将步骤b中所得的铸型分割成便于清砂和施涂操作的位于下部的铸型单元一和上部的铸型单元二，优选的，可以按从下向上的方向分割成便于清砂和施涂操作的铸型单元一（参见图2）、铸型单元二（参见图3），其中，铸型单元二包括原来需要标芯的四块导轨内腔芯以及一个钳口芯。采用本发明的该设计方法可以避免现有技术中滑鞍铸件型芯配合过程中的标芯操作。

类似滑鞍都按照此方案进行设计，由于滑鞍尺寸大小不一，本发明还设计了判断机制，判断滑鞍尺寸是否超过3D打印机的打印范围，如果滑鞍尺寸超过3D打印机的打印范围，则设计成更多数量的铸型单元。其中，可以将各铸型单元在长度方向上进行分割，但是必须确保内腔芯与上铸型相连接，确保铸型单元结构强度。

此外，铸型单元一、铸型单元二侧面都设计有吊柄，用来实现清砂、流涂、组芯、转运等操作，具体参见见图2和图3。由于铸型单元二在清砂、流涂操作过程中需要倒置，吊柄上的防滑片基本与铸型单元二顶面齐平，导致吊带难以挂在吊柄上，所以在铸型单元二顶面四角设计有四处长方形支顶凸台，高15mm（参见图4），用来在不增加吃砂量的前提条件下提升吊柄的位置，方便吊带的操作。铸型单元2顶面同时需要装配标准化的定位水口垫、冒口套，才能组成完整的型腔，相应的留有水口垫定位座（见图4），优选为1个，冒口套定位座（见图4），优选为6个。

滑鞍砂型具体结构设计完成后，将进行3D打印和后续处理。其中，步骤d、用3DP增材制造设备打印各铸型单元的砂型，并清理表面散砂。步骤e、将步骤d中的各铸型单元内表面用水基涂料流涂，转入110-140℃的烘箱中，烘干20~30分钟，使铸型充分干燥。步骤f、将铸型单元一、铸型单元二、标准化水口垫、标准化冒口套装配得到完整铸型，参见图5。进一步的，得到滑鞍完整铸型后，还可以包括步骤g、向铸型内浇注铁水，充分冷却后，落砂得到滑鞍铸件。

综上所述，本发明的模块化制造滑鞍砂型的方法，将内腔芯和上型连为一体，直接做整为一个铸型单元，不需要装配，且铸型单元与下型配合，即可组成完整的型腔，避免了现有技术中滑鞍铸件型芯配合过程中的标芯操作，并确保了铸型单元结构强度。

以上对本发明所提供的一种模块化制造滑鞍砂型的方法进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (5)

1.一种模块化制造滑鞍砂型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将滑鞍的二维图纸转换成三维模型，在此基础上完成滑鞍三维铸造工艺图设计；

b、构建一个与滑鞍三维铸造工艺尺寸相匹配的砂坯，以步骤a中的三维铸造工艺图作为刀具，将砂坯切割成一完整的铸型；

c、将步骤b中所得的铸型分割成便于清砂和施涂操作的位于下部的铸型单元一和上部的铸型单元二，铸型单元二包括原来需要标芯的四块导轨内腔芯以及一个钳口芯，判断滑鞍尺寸是否超过3D打印机的打印范围，如果滑鞍尺寸超过3D打印机的打印范围，则设计成更多数量的铸型单元；其中，铸型单元一、铸型单元二侧面都设计有吊柄，用来实现清砂、流涂、组芯、转运操作；在铸型单元二顶面四角设计有四处长方形支顶凸台，用来在不增加吃砂量的前提条件下提升吊柄的位置，方便吊带的操作；铸型单元二顶面设计有定位水口垫和冒口套，组成完整的型腔，并相应的设计水口垫定位座和冒口套定位座；

d、用3DP增材制造设备打印各铸型单元的砂型，并清理表面散砂；

e、将步骤d中的铸型单元内表面用水基涂料流涂，转入烘箱中烘干，使铸型充分干燥；

f、将铸型单元一、铸型单元二、标准化水口垫、标准化冒口套装配得到完整铸型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过三维建模软件将滑鞍的二维图纸转换成三维模型。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述长方形支顶凸台高15mm。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤e中，转入110-140℃的烘箱中，烘干20-30分钟。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤f后，还包括步骤g、向铸型内浇注铁水，充分冷却后，落砂得到滑鞍铸件。