CN100571927C - 利用金属型覆砂工艺制造制动鼓的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用金属型覆砂工艺制造制动鼓的方法，该方法包括：以该制动鼓直径最大处确定分型面，并以大口部分确定为下型，以小口部分确定为上型；分别设置内、外模型用于保证所述制动鼓的内轮廓和外轮廓尺寸；分别设置内、外砂箱用于制造该制动鼓的下型和上型；分别以预定的间隙装配该内模型和内砂箱，以及外模型和外砂箱以后，通过射砂孔在该内、外砂箱上覆砂；锁紧该带有覆砂层的内、外砂箱后浇注金属液。本发明不仅改善了工作环境，而且使得铸件尺寸更精确，表面质量更好，成品率更高，成本更低，生产效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆制动鼓的制造方法，特别是涉及一种利用金属型覆砂工艺制造制动鼓的方法。
背景技术
制动鼓被广泛的应用于汽车行业。传统的制动鼓的生产工艺主要采用：潮模砂手工造型或潮模砂机器造型。
对于潮模砂手工造型来说，一方面，由于在起模过程中要先振型，人工在圆周方向上用力是不一致的，所以起模后型腔不圆，即操作的人为影响较大，容易由于造型过程中使型腔本身失圆而造成铸件失圆严重，表面质量差，从而造成铸件质量稳定性差，废品率高；另一方面，采用手工造型的生产效率低、用砂量大。
对于潮模砂机器造型来说，虽然生产效率提高了，但是也同样存在用砂量大，铸件表面质量差等问题。并且，在潮模砂机器造型过程中，由于中间(制动鼓内型空间)是一个很大的大砂芯，在起型后的吊运或翻箱过程中会使砂芯变形，从而使型腔不圆，因此，不仅会造成自带大砂芯操作困难，而且铸件失圆问题也没有得到解决。
而且，为了潮模砂造型需要，即保证型砂的强度和防止铸件粘砂，在潮模砂中通常都会加入一定量的膨润土和煤粉，这使得工人的工作环境相应的也变得较差。
另外，由于制动鼓铸件大多采用灰铁材质，对于强度要求较高的铸件就需要加入合金，如加入铜、铬铁、钼铁等来保证铸件所要求的性能。而另一方面，由于采用潮模砂造型的型腔是湿型砂形成，硬度和强度都较低，浇注后铁液在凝固过程中的石墨化膨胀的胀力会使型腔增大，因此铸件就需外部较大的冒口补缩才能满足，即需要补充合金，实现铁液的自补缩。因此，潮模砂造型还需要加入合金，导致成本上升。
目前，在机械铸造领域，还采用金属型覆砂工艺来铸造铸件。但是，这种金属型覆砂工艺只有极少数厂家采用，且大部分只用于球铁曲轴上，应用于制造制动鼓的很少，其主要是由于制造对象不同，而使得模型、砂箱的设计难度较大，尤其是如何合理的确定分型面而使得砂箱与模型及砂箱与砂箱的定位更方便，而且有利于覆砂后的取模，即现有金属型覆砂工艺应用于制动鼓中存在有定位不便以及覆砂后取模困难等问题。并且，由于制造对象的不同，使用金属型覆砂工艺制造制动鼓还存在以下问题：第一，如何设计金属模型、砂箱的结构，使其既能满足强度要求又能满足冷却要求，即太薄满足不了强度的要求，太厚则冷却能力太强，铸件易产生渗碳体使组织不合格；第二，覆砂层的厚度，多厚的覆砂层才能既满足覆砂容易和保证覆砂表面的完整性，从而保证铸件的表面质量，同时又满足冷却要求和减少用砂量等问题。如上所述，这些都是采用金属型覆砂工艺制造制动鼓过程中存在的困难，需要解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用金属型覆砂工艺制造制动鼓的方法，克服传统采用潮砂造型工艺制造制动鼓所带来的铸件失圆、表面质量差、成品率低、成本较高及工作环境差等问题，以及克服了现有的金属型覆砂工艺应用于制动鼓制造上而产生的分型面确定不易、砂箱与模型及砂箱与砂箱的定位不便、以及覆砂后的取模困难等问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种利用金属型覆砂工艺制造制动鼓的方法，其特点在于，该方法包括
以该制动鼓直径最大处确定分型面，并以大口部分确定为下型，以小口部分确定为上型；
分别设置内、外模型用于保证所述制动鼓的内轮廓和外轮廓尺寸，并在内、外模型的工作面上喷涂脱模剂；
分别设置内、外砂箱用于制造该制动鼓的下型和上型；
分别以4～15mm的预定的间隙装配该内模型和内砂箱，以及外模型和外砂箱以后，通过射砂孔在该内、外砂箱上覆砂；
锁紧该带有覆砂层的内、外砂箱后浇注金属液。
上述的方法，其特点在于，该内模型和外模型的厚度为10～20mm。
上述的方法，其特点在于，该内砂箱和外砂箱的厚度为10～20mm。
上述的方法，其特点在于，该方法还包括等待内、外砂箱的覆砂层硬化后开箱取模。
上述的方法，其特点在于，该方法还包括在该预定的间隙内放入粘结剂。
上述的方法，其特点在于，该射砂孔为10～30个。
上述的方法，其特点在于，该射砂孔的直径为Φ10～Φ15mm。
上述的方法，其特点在于，该覆砂层的厚度为4～15mm。
根据本发明的一方面，通过采用金属型覆砂工艺来制造制动鼓，与传统的制动鼓制造技术相比，本发明具有以下优点：
1、辅助设备及工序减少；
2、用砂量减少，同时由于砂中不用膨润土和煤粉，对环境的污染减少，大大改善了工人劳动条件；
3、由于采用覆模砂生产整个造型过程都不会使型腔变形，从而保证了覆砂后型腔圆度的精确性，进而解决了传统潮模砂造型的铸件失圆问题；
4、铸件尺寸精确，表面质量大大提高，成品率高，后续清理量小；
5、采用金属型覆砂，由于浇注后铸件的冷却速度快，同种化学成分会使得铸件强度大大提高，所以要达到某一性能和潮模砂相比就可以少加或不加合金；
6、降低成本，缩短生产循环时间，生产效率高；
7、由于制动鼓覆模砂的金属砂箱与型腔之间只有4～15mm的覆砂层厚度，而这层很薄的砂在造型后是硬化的，硬度也特别高，所以在金属液浇注后凝固过程中的石墨化膨胀的力不会使型腔移动，这样本身的石墨化膨胀也就实现了自补缩，从而具有铸件无退让性，无需补缩冒口，工艺出品率高，且铸件组织致密。
根据本发明的另一方面，与现有的金属型覆砂工艺相比，本发明将金属型覆砂工艺应用于制造制动鼓上，通过合理的分型面和金属模型、砂箱的结构设计，使得砂箱与模型及砂箱与砂箱的定位更方便，而且有利于覆砂后的取模，且所制造出来的铸件尺寸精确，表面质量高、成品率高。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明采用金属型覆砂工艺制造制动鼓的方法的流程图；
图2为本发明制动鼓的示意图，其中以该制动鼓的直径最大处为分型面，大口部分确定为下型，小口部分确定为上型；
图3A为本发明用于制作上型的外模型的立体结构示意图，其中该外模型的工作面(外轮廓)保证与制动鼓外轮廓的一致性，例如尺寸；
图3B为图3A的剖视图，其中该外模型的厚度较佳为10～20mm；
图4A为本发明用于制作上型的外砂箱的立体结构示意图，其中该外砂箱内腔面仿制动鼓外形；
图4B为图4A的底部视图，其中底部分布有10～30个射砂孔；
图4C为图4A的侧视图，其中该外砂箱的厚度为10～20mm；
图5为本发明利用外模型和外砂箱制作上型的结构示意图，其中在外砂箱内腔表面上的覆砂层厚度为4～15mm；
图6A为本发明的内模型的立体结构示意图，其中该内模型的工作面(内轮廓)保证与制动鼓内轮廓的一致性，例如尺寸；
图6B为图6A的底部结构示意图；
图6C为图6A的剖视图，其中该内模型的厚度较佳为10～20mm；
图7A为本发明用于制作下型的内砂箱的立体结构示意图，其中该内砂箱外表面仿制动鼓内形；
图7B为图7A的底部视图，其中底部中心有一内凹部；
图7C为图7A的侧视图，其中该内砂箱的厚度为10～20mm；
图8为本发明利用内模型和内砂箱制作下型的结构示意图，其中在内砂箱外表面上的覆砂层厚度为4～15mm；
图9为利用上型和下型浇注制造制动鼓的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明采用金属型覆砂工艺制作制动鼓的方法包括：
步骤101，以该制动鼓直径最大处确定分型面，并以大口部分确定为下型，以小口部分确定为上型；如图2所示，以该制动鼓直径最大处D1确定分型面，自箭头I向下方向确定为下型，自箭头O向上方向确定为上型；
步骤102，分别设置金属的内、外模型用于保证该制动鼓的内轮廓和外轮廓尺寸；
步骤103，分别设置金属的内、外砂箱用于制造该制动鼓的下型和上型；
步骤104，分别以预定的间隙装配该内模型和内砂箱，以及外模型和外砂箱以后，利用射芯机通过射砂孔在该内、外砂箱上覆砂，从而分别形成下型、上型；
步骤105，锁紧该带有覆砂层的内、外砂箱后浇注金属液，从而形成铸件。
下面将结合图3～9详细说明本发明制作制动鼓的模具及其方法。
如图3A所示，本发明的外模型20包括一外模型本体21，该外模型20的工作面(本体21的外轮廓表面211)保证与制动鼓外轮廓11(如图2所示)的一致性，例如尺寸。在外模型本体21底部24中心附近外凸有一凸起部22。
较佳的，如图3B所示，该外模型开口端外周延伸设置有一第一凸缘23，该第一凸缘23背部外侧形成一第一台阶231。并且，较佳的，该外模型的厚度L1可为10～20mm，这一厚度不仅能满足铸件的强度要求，而且能满足工艺的冷却要求。
如图4A所示，并结合图4B、4C，本发明的外砂箱30包括一外砂箱本体31，且该外砂箱30的工作面(本体31的内腔面312)仿制动鼓外形。该外砂箱30的底部34中心附近开有一第一开孔341，其直径稍大于该外模型20底部的凸起部22。并且，该底部34还设置有10～30个直径为10～15mm的第一射砂孔343，这些第一射砂孔343靠近底部34的外圆周位置设置，以使这些第一射砂孔343基本靠近于外模型20与外砂箱30装配在一起后二者之间形成的外周边预定间隙的位置，便于射砂。并且，在靠近该外砂箱30开口端23的外砂箱本体31外表面上，设置有四个对称分布的第一抬箱部32，该第一抬箱部32形成有便于抬箱的第一抬箱孔321。较佳的，该外砂箱30的开口端33内侧边缘处形成有第二台阶331，以用于在外模型20与外砂箱30装配时紧密配合。该外砂箱的厚度L2可为10～20mm。
如图5所示，示出了本发明利用外模型20与外砂箱30制作上型的结构。在制作上型时，首先放置外模型20；然后以预定间隙(例如，4～15mm)将外砂箱30与外模型20装配在一起，其中，该外模型20底部的凸起部22刚好置于外砂箱30底部34的第一开孔341内，二者之间形成一间隙342，而且该外砂箱30开口端33内侧边缘处的第二台阶331恰好装配在外模型20开口端的第一凸缘23背部的第一台阶231上，如此，该外模型20与外砂箱30即可紧密装配在一起；最后利用射芯机通过外砂箱30底部上的第一射砂孔341和间隙342射砂，待覆砂硬化后开箱，则外砂箱30内腔表面上形成带有一定厚度的覆砂层36，其厚度较佳可为4～15mm，以保证铸件各部位的冷却速度。至此，该上型制作完成。
如图6A所示，本发明的内模型40包括一内模型本体41，该内模型本体41的工作面(内轮廓表面412)保证与制动鼓内轮廓12(如图2所示)的一致性，例如尺寸。
如图6B、6C所示，该内模型40的内腔底部44内凹形成一圆形凹陷部445，并且该凹陷部445的中心附近进一步穿透该内模型40底部形成第二开孔441。该内模型40底部44靠近外圆周处对称设置有四个安装孔443，用于将内模型40向射砂机上固定。并且，在该内模型40开口端外周延伸设置有一第二凸缘43，该第二凸缘43面部靠近内腔一侧形成第二变形部431，与该制动鼓10内轮廓12靠近开口端处的第一变形部121(如图2所示)基本一致，而靠近外侧则形成一第一装配部432，如为一凹槽。
如图7A所示，并结合图7B、7C，该内砂箱50包括一内砂箱本体51，且该内砂箱50的工作面(本体51的外表面511)仿制动鼓内形。该内砂箱50的底部54外表面部分外凸形成一圆形凸起540，而该凸起540中心附近部分向内凹陷形成一第一凹陷542，该第一凹陷542中心附近部分进一步向腔内凹陷形成一第二凹陷543，该第二凹陷543大致凹陷成半球面并稍突出于该内砂箱50内腔底面544。该内砂箱50开口端外周延伸设置有第三凸缘53，该第三凸缘53背部靠近本体51外表面511处凹陷形成第一环形凹槽531，该第一环形凹槽531靠外一侧进一步凹陷形成第二环形凹槽532，从而形成一第三台阶533。在该第三台阶533上设置有10～30个直径为10～15mm第二射砂孔55。并且，在靠近该内砂箱50开口端的外砂箱本体51外表面上，还设置有四个对称分布的第二抬箱部52，该第二抬箱部52形成有便于抬箱的第二抬箱孔521。该外砂箱的厚度L2可为10～20mm。
如图8所示，示出了本发明利用内模型40与内砂箱50制作下型的结构。在制作下型时，首先，放置内模型40；然后，在内模型40内腔底面544上放置一浇注***61，该浇注***61表面形成一凸起613；接着，以预定间隙(例如，4～15mm)将内砂箱50与内模型40装配在一起，其中，该内模型40底部的第二凹陷543对应，且该内砂箱50的第三凸缘53外侧也恰好装配在该内模型40第二凸缘43的第一装配部432内，如此内模型40与内砂箱50即可实现紧密装配，且二者之间形成该预定间隙；最后利用射芯机通过内砂箱50上的第二射砂孔55射砂，待覆砂硬化后开箱，则内砂箱50外表面上形成带有一定厚度的覆砂层56，其厚度较佳可为4～15mm，以保证铸件各部位的冷却速度。至此，该下型制作完成。
较佳的，由图8中还可看出，该第二射砂孔55位置基本靠近于内模型40与内砂箱50装配在一起后二者之间形成的外周边预定间隙的位置，便于射砂。
如图9所示，示出了利用制作完成的上、下型制作制动鼓的结构。在制作制动鼓时，首先，放置带有覆砂层56的内砂箱50(即下型)；接着，在内砂箱50上放置带有覆砂层36的外砂箱30(即上型)，并把该上型、下型用箱卡锁紧，二者之间形成一预定空间，该预定空间与需制作的制动鼓形状、尺寸一致，并作为浇注通道以供浇注形成制动鼓，这些浇注通道包括外砂箱30底部与内砂箱50底部形成的横行通道802以及外砂箱30本体31与内砂箱50本体51之间形成的竖行通道803；然后在该外砂箱30上端放上浇口杯71，该浇口杯71具有一直浇道801，该直浇道801与该横行通道802、竖行通道803连通，且浇口杯71上还具有一出气孔73，该出气孔73连通至该横向通道802上方；然后，浇注金属液；最后，开箱，获得铸件。
在本发明中，为了便于取模，在制作上、下型时，可在外、内模型的工作面上喷涂脱模剂；在制造铸件时，同样可在内、外砂箱的工作面上喷涂脱模剂。
在本发明中，覆模砂的成分可包含粘接剂(树脂)、固化剂和添加剂等，从而使得覆砂层更紧密，硬化更快。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1、利用金属型覆砂工艺制造制动鼓的方法，其特征在于，该方法包括
以该制动鼓直径最大处确定分型面，并以大口部分确定为下型，以小口部分确定为上型；
分别设置内、外模型用于保证所述制动鼓的内轮廓和外轮廓尺寸，并在内、外模型的工作面上喷涂脱模剂；
分别设置内、外砂箱用于制造该制动鼓的下型和上型；
分别以4～15mm的预定的间隙装配该内模型和内砂箱，以及外模型和外砂箱以后，通过射砂孔在该内、外砂箱上覆砂；
锁紧该带有覆砂层的内、外砂箱后浇注金属液。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该内模型和外模型的厚度为10～20mm。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该内砂箱和外砂箱的厚度为10～20mm。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括等待内、外砂箱的覆砂层硬化后开箱取模。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括在该预定的间隙内放入粘结剂。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该射砂孔为10～30个。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该射砂孔的直径为Φ10～Φ15mm。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该覆砂层的厚度为4～15mm。
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