CN105382206A - 一种齿轮箱箱体铸型及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种齿轮箱箱体铸型及其成型方法，属于金属液态成型技术领域；该方法步骤如下：覆膜砂射芯制造覆膜砂砂块再拼接形成覆膜砂外模层，覆膜砂外模层和砂芯用于成型齿轮箱箱体的铸件型腔；铸型的具体结构如下：铸型的中心为砂芯，砂芯的外层是铸件型腔，铸件型腔主要由砂芯和覆膜砂外模层成型，覆膜砂外模层的外层是树脂砂外模层，树脂砂外模层将覆膜砂外模层和砂箱连接在一起，形成铸型，最后将铸型用低压浇注的方式制造出齿轮箱箱体。本发明首次将用覆膜砂成型的大型复杂铸件的型腔用于低压铸造，覆膜砂砂块在压力下射芯并高温烧结成型，填充紧实，避免了树脂砂造型过程因人为因素导致的填砂不实及粘砂缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种齿轮箱的铸型及其成型方法，具体涉及一种齿轮箱箱体铸型及其成型方法，属于液态金属成型技术领域。
背景技术
现有齿轮箱成型方式主要为砂型铸造和金属型铸造。砂型铸造型腔一般采用树脂砂造型，树脂砂造型后树脂在固化剂的催化作用下发生交联反应而硬化，硬化后的树脂砂沙粒与沙粒之间孔隙较大，同时由于树脂砂的耐火度较低，在浇铸时，型腔跟铝液直接接触铝液进入表层沙粒间隙极易产生粘砂，影响铸件的质量。为了提高型腔的耐火度、避免粘砂，就必须在型腔上刷一层涂料；在涂刷的过程中，就不可避免的形成刷痕，影响铸件的外观质量。此外，树脂砂造型需手工填实或在震动台上稍加震动震实，型腔的质量依赖于工人的程度较大，对于复杂铸件，如果塞不紧就容易产生填砂不实等问题，导致后期铸件产生粘砂、缺肉等质量问题。此外，铸件的外观质量及批量生产外观一致性较差。
当齿轮箱型腔为金属型时，可以有效的防止铸件粘砂的质量问题，铸件表面质量良好。但金属型模具导热快，为了提高模具的保温性能，同时便于铸件起模，金属型模具在浇铸前也需要在型腔上喷涂料；为了提高涂料的喷涂质量，喷涂料时模具必须加热至200℃左右，喷涂料时模具已在浇铸平台安装好，温度较高，操作极为不方便。由于金属型模具不具备透气性，必需在模具开设时设置排气，对于大型复杂铸件排气设置较困难，容易产生憋气、气孔等缺陷。同时金属模具不具备退让性，铸件在凝固过程中容易产生铸造应力，铸造应力如果不能有效的去除而存在于铸件内部的话，在复杂的工况下铸件就容易产生裂纹，最终导致事故的发生。
虽然，现有技术中应用覆膜砂成型铸件的型腔已有存在，但是其大多应用在重力铸造方面，或者仅仅是将覆膜砂射芯形成简单的泥芯应用于其他铸造。其中，将覆膜砂用于重力铸造，成型的铸件轮廓清晰，操作简单；重力铸造金属液在型腔中承受的压力较小，金属液不容易经过沙粒间的间隙进入砂层，不易产生粘砂；且覆膜砂重力铸造无需刷涂料。
而对于大型复杂的齿轮箱体壳型铸件，不适合采用重力覆膜砂铸造，如果采用重力覆膜砂铸造，铝液进入型腔的速度受重力影响，不可调节，容易在充型过程产生飞溅和卷气，飞溅和卷气就导致铸件产生冷隔和气孔等缺陷。同时，铸件在重力下凝固，受的压力较小，不利于补缩，铸件容易产生缩松、缩孔等缺陷。对于大型复杂齿轮箱体铸件，可通过充型过程平稳、成型组织更加细密、补缩效果更好的低压铸造来实现；低压铸造在压力下凝固，必须对型腔进行涂刷来防止粘砂，现有的方式涂刷效率较低，涂刷后容易产生刷痕，影响铸件的表面质量。
为保证铸件浇注后的尺寸精度和表面粗糙度，提高铸件的质量和成品率，不仅铸型需具有一定的强度，还需通过一定工艺措施来保证铸件浇注后的尺寸精度和表面粗糙度，提高铸件的质量和成品率，常规的工艺方法均难以满足要求。
发明内容
针对现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种齿轮箱箱体铸型及其成型方法，铸型型腔由砂芯、冷铁和覆膜砂砂块外模层构成，铸件型腔在压力下射芯并高温烧结成型，填充紧实，机器造型，避免了树脂砂造型过程因人为因素导致的填砂不实以及因填砂不实导致的粘砂等缺陷，成型的铸件轮廓清晰，批量生产时外观一致性好。覆膜砂型腔结合浸涂的方式，避免了刷痕产生，提高了涂刷质量，同时提高了涂刷效率。本发明将该铸型结合低压铸造方法用于成型高速动车组齿轮箱，成型的齿轮箱内部和外观质量好，生产效率高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种齿轮箱箱体铸型的成型方法，步骤如下：
1)模具的设计和制造：设计并制造覆膜砂射芯砂块、砂芯、冷铁的模具以及带有模具芯头的铸件模型、覆膜砂定位块模型、浇注***模型，并根据铸型分型要求，将上述带有模具芯头的铸件模型、覆膜砂定位块模型和浇注***模型固定在型板上；
2)制作冷铁和砂芯：采用冷铁和砂芯模具分别浇注冷铁和制作砂芯；
3)覆膜砂射芯制造覆膜砂砂块：将上述制作好的冷铁置于覆膜砂射芯砂块的模具中，覆膜砂在高压下喷射形成覆膜砂砂块；
4)造型：
先将多块涂好涂料的覆膜砂砂块预埋在带有模具芯头的铸件模型上，覆膜砂砂块拼接形成覆膜砂砂块外模层，覆膜砂砂块外模层的形状与所述齿轮箱箱体的铸件模型的形状相吻合；覆膜砂砂块外模层的外部设有凸起结构，所述凸起结构用于将覆膜砂砂块外模层和树脂砂外模层固定便于后期的整体脱模；
然后在型板上套上砂箱，砂箱和覆膜砂砂块外模层之间填满树脂砂，树脂砂硬化形成树脂砂外模层，树脂砂外模层完全覆盖覆膜砂外模层并将砂箱和覆膜砂砂块外模层连在一起；起模后即形成铸件型腔的上半型或下半型；
5)下芯：将步骤2)制作好的砂芯放入所述铸件型腔的下半型；
6)合箱：将下芯后的所述铸件型腔的下半型和上半型合箱，形成齿轮箱箱体的铸型；
7)合金熔炼：对合金进行熔炼并进行变质、精炼和除气处理；
8)低压浇注：采用低压铸造的方式对所述铸型进行浇铸，浇铸过程包括升液、充型、结壳、保压和卸压过程；
9)开箱及清理：待铸件凝固后开箱并清砂处理，得到齿轮箱箱体铸件，所述铸件的表面粗糙度≤20μm。
进一步地，所述步骤3)中，覆膜砂的成分包括60-80％的70-140目石英砂和20-40％的50-100目石英砂(重量百分比)；所述覆膜砂还包括热塑性酚醛树脂、乌洛托品和硬脂酸钙；热塑性酚醛树脂的含量占石英砂总量的2-3％(重量百分比)；乌洛托品的含量占热塑性酚醛树脂的10-15％(重量百分比)，硬脂酸钙的含量占热塑性酚醛树脂的10-12％(重量百分比)。射芯时，覆膜砂射芯砂块的模具的温度为180～250℃；所述覆膜砂砂块的最薄处的厚度≥10mm。
所述铸件的表面粗糙度≤12μm。
进一步地，所述步骤4)中，仅对覆膜砂砂块采用浸涂的方式涂好涂料并点火烧干，涂料的波美度为22-24；所述凸起结构呈倒斜角形状或燕尾槽形状；相邻所述覆膜砂砂块形成铸件型腔一侧的间隙设为0，拔模斜度设为5-8度。
所述砂芯采用树脂砂或者覆膜砂成型；所述冷铁可位于砂芯中或者位于覆膜砂砂块外模层与树脂砂外模层的交界处。
一种齿轮箱箱体铸型，由砂芯、型腔、冷铁、覆膜砂外模层、树脂砂外模层和砂箱组成，型腔包括铸件型腔和浇注***空腔，浇注***空腔与铸件型腔相通；铸型的结构具体如下：铸型的中心为砂芯，砂芯的外层是铸件型腔，铸件型腔由砂芯、冷铁、覆膜砂砂块外模层成型，冷铁置于覆膜砂外模层内；覆膜砂砂块外模层的外层是树脂砂外模层，树脂砂外模层完全覆盖覆膜砂外模层并填满覆膜砂砂块外模层和砂箱之间，从而将覆膜砂砂块外模层和砂箱连接在一起，形成铸型；
所述覆膜砂砂块外模层由多块覆膜砂砂块拼接而成，覆膜砂砂块外模层的形状与齿轮箱箱体的铸件模型的形状相吻合；覆膜砂砂块外模层的外部设有凸起结构，用于将覆膜砂砂块外模层和树脂砂外模层固定便于后期的整体脱模。
进一步地，所述覆膜砂砂块的最薄处的厚度≥10mm。
进一步地，所述凸起结构呈倒斜角形状或燕尾槽形状；相邻的所述覆膜砂砂块形成铸件型腔一侧的间隙设为0，拔模斜度设为5-8度。
进一步地，所述砂芯采用树脂砂或者覆膜砂成型；所述冷铁也可位于砂芯中或者位于覆膜砂砂块外模层与树脂砂外模层的交界处。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明首次将用覆膜砂成型的大型复杂铸件的型腔用于低压铸造，该铸型型腔由砂芯、冷铁和覆膜砂砂块外模层构成，而覆膜砂砂块在压力下射芯并高温烧结成型，填充紧实，机器造型，避免了树脂砂造型过程因人为因素导致的填砂不实以及因填砂不实导致的粘砂等缺陷，成型的铸件轮廓清晰，批量生产时外观一致性好。
本发明与树脂砂造型形成的型腔相比，覆膜砂成型沙粒细小，主要由于在机器的压力下成型，型腔的表面填充紧实，沙粒与沙粒之间的间隙较小，由覆膜砂成型的铸件表面粗糙度小，表面质量好。
(2)覆膜砂砂块外模层的外部设有凸起结构，该凸起结构的设计能保证树脂砂外模层和覆膜砂外模层结合良好；同时，还能利用树脂砂外模层固化过程中产生收缩将覆膜砂砂块夹紧这一特点，进一步对覆膜砂外模层进行固定并良好连接，有利于后续过程中覆膜砂外模层和固化后的树脂砂外模层两者整体的脱模。
(3)由于低压铸造是在压力下完成浇注，密封性和安全型必须保证；如果直接将覆膜砂射芯成型的型腔用于低压铸造，就无法实现型腔、整个浇注***与金属液炉体之间的密封。本发明将覆膜砂砂块预埋在砂箱里面，整个浇铸过程浇注***及型腔能够得到有效的密封，操作简单，浇注过程安全可靠。
(4)大型复杂铸件树脂砂低压造型涂刷时，多用毛刷手工涂刷的方式上涂料，人为因素对涂刷影响较大，容易形成刷痕、流挂、漏刷等现象，影响铸件的表面质量；而且对于复杂的型腔，涂刷过程极为耗时，影响生产的效率。如果采用浸涂或流涂的方式，由于型腔连带砂箱，整个铸型太大，无法操作，浸涂的质量也难以保证。如果采用大容器进行浸涂，也会对砂箱背后无需刷涂料的地方浸上涂料，对场地、设备要求高，涂料浪费严重，对整个砂箱涂刷，也影响铸件的质量。
本发明的大型复杂铸件由于铸件的覆膜砂砂块为预埋拼接形成，砂块较小，可以在造型前对覆膜砂砂块采用浸涂的方式进行涂料涂覆，浸涂后再进行造型，免去了用毛刷涂刷。浸涂的型腔表面均匀，不会产生刷痕等影响铸件表面质量的因素。同时浸涂的涂刷效率高，原来涂刷型腔大概需要1小时，而采用浸涂仅需6分钟，大大提高了大型铸件的生产效率。
(5)考虑到覆膜砂砂块之间拼接坯缝会影响铸件的表面质量，本发明在模具设计时，将相邻覆膜砂砂块形成铸件型腔一侧的间隙设置为0，拔模斜度设置为5-8度：0间隙最大限度地减少了拼接坯缝的影响；5-8度的大拔模斜度有利于树脂砂填充于覆膜砂砂块的间隙之间，保证了树脂砂与覆膜砂块的紧密牢固结合。
(6)由于树脂砂的成本相对于覆膜砂要低，本发明仅铸件的型腔部分采用覆膜砂成型，砂箱与覆膜砂砂块之间采用树脂砂填充；其中，铸件型腔部分采用覆膜砂成型，保证了型腔的成型质量，而砂箱与覆膜砂砂块之间采用树脂砂成型，节省了成本。
(7)本发明由于型腔完全采用覆膜砂成型，由于覆膜砂的溃散性比树脂砂好，开箱清砂的难度降低，减少了清砂的劳动强度。此外，树脂砂由于清砂比较困难，低压铸造齿轮箱又容易产生粘砂，导致铸件表面上因清砂产生的损伤，而覆膜砂由于清砂容易，避免了清砂产生的损伤，提高了铸件的表面质量。
(8)本发明整个铸件型腔及外层采用型砂成型，相比金属型低压铸造透气性好，便于设置排气。同时由于是型砂成型，便于设置冷铁，容易调节整个铸型的温度梯度，保证铸件的质量。由于型砂具有良好的退让性，而金属型低压铸造不具备退让性，因此本发明相比金属型低压铸造不容易形成铸造应力，铸件的使用性能好。
附图说明
图1是本发明的齿轮箱箱体铸件的示意图；
图2是将铸件模型和砂箱置于型板上的示意图；
图3是将覆膜砂砂块和冷铁置于带模具芯头的铸件模型上的示意图；
图4是在图3基础上填充树脂砂，树脂砂固化后从模型上取出，并下砂芯后的某一截面示意简图；
图5是在图3基础上填充树脂砂，树脂砂固化后从模型上取出，并下砂芯后的另一截面示意简图；
图6是沿图5中B-B线的剖视图；
图7(a)和(b)是凸起结构的示意图；
图8(a)和(b)分别是本发明为减少坯缝设计的相邻覆膜砂砂块拼接的示意图和常规设计中易出现坯缝的相邻覆膜砂砂块拼接的示意图；
图9是低压铸造的压力曲线示意图；
其中，1-砂箱，2-型板，3-带模具芯头的铸件模型，4-浇注***模型，5-覆膜砂定位块模型，6-模具芯头，7-覆膜砂砂块(7a-第一覆膜砂砂块，7b-第二覆膜砂砂块)，8-冷铁，9-树脂砂，10-铸件型腔，11-砂芯，12-浇注***空腔，13-凸起结构(13a-燕尾槽形状，13b-倒斜角形状)，14-拔模斜度。
具体实施方式
本实施例的齿轮箱箱体铸型主要由砂芯11、型腔、冷铁8、覆膜砂外模层、树脂砂外模层和砂箱1组成；该型腔包括铸件型腔10和浇注***空腔12，浇注***空腔12与铸件型腔10相通，用于后期的浇注。
铸型的结构具体如下：铸型的中心为砂芯11，砂芯11的外层是铸件型腔10，铸件型腔10由砂芯11、冷铁8和覆膜砂砂块外模层7成型，冷铁8置于覆膜砂7外模层的覆膜砂砂块7内；覆膜砂砂块外模层的外层是树脂砂外模层，树脂砂外模层完全覆盖覆膜砂外模层，并填满覆膜砂砂块外模层和砂箱1中间，从而将覆膜砂砂块外模层和砂箱1连接在一起，形成铸型。覆膜砂砂块外模层可由多块覆膜砂砂块7拼接而成，覆膜砂砂块外模层的形状与齿轮箱箱体的铸件模型的形状相吻合；覆膜砂砂块外模层的外部设有凸起结构，用于将覆膜砂砂块外模层和树脂砂外模层固定便于后期的整体脱模。此外，冷铁8也可置于砂芯11中，冷铁8也可置于覆膜砂外模层和树脂砂外模层的交界处。
本实施例的齿轮箱箱体铸型的成型方法的具体步骤如下：
(1)根据铸件(即齿轮箱箱体)的结构完成铸造工艺设计，确定铸件的铸造工艺方案。为了保证铸件表面质量，提高铸件的生产效率，铸件在工艺设计时，铸件型腔10采用覆膜砂射芯成型，砂芯11采用树脂砂9或者覆膜砂成型，浇注方式为低压铸造；其中，齿轮箱箱体的结构如图1所示。
(2)模具的设计及制造：设计并制造覆膜砂射芯砂块7、冷铁8和砂芯11的模具、带模具芯头的铸件模型3、浇注***模型4以及覆膜砂定位块模型5；将上述带模具芯头的铸件模型3、浇注***模型4以及覆膜砂定位块模型5等用于形成铸型的模具固定在型板2上；覆膜砂定位块模型5主要用于对造型过程中覆膜砂砂块7定位，防止覆膜砂砂块7移动，如图2所示。
(3)冷铁8和砂芯11的制作：分别采用冷铁模具和砂芯模具来浇注冷铁8和制作砂芯11，可将上述浇注成功的冷铁8置于砂芯模具中来制作砂芯11，砂芯11可采用树脂砂9或覆膜砂成型。
(4)覆膜砂射芯制造覆膜砂砂块7：将上述浇注成功的冷铁8置于覆膜砂射芯砂块的模具中，利用该模具射芯制造覆膜砂砂块7(机器在高压下喷射形成覆膜砂砂块7)；射芯时，覆膜砂射芯砂块的模具的温度控制在180～250℃；
其中，为保证覆膜砂的强度和表面质量，覆膜砂的成分为60-80％(重量百分比)的70-140目石英砂和20-40％的50-100目石英砂，覆膜砂在制备过程中，还需混合热塑性酚醛树脂、乌洛托品和硬脂酸钙；热塑性酚醛树脂的含量占石英砂总量的2-3％(重量百分比)；乌洛托品的含量占热塑性酚醛树脂的10-15％(重量百分比)，硬脂酸钙的含量占热塑性酚醛树脂的10-12％(重量百分比)。
(5)上涂料：仅对覆膜砂砂块7浸涂涂料并烧干；涂料的波美度为22-24。
(6)造型：借助于型板2上设置的覆膜砂定位块模型5，分别将多块涂好涂料的覆膜砂砂块7预埋在带模具芯头的铸件模型3上(如图3所示)，多个覆膜砂砂块7拼接形成覆膜砂砂块外模层，覆膜砂砂块外模层的形状与齿轮箱箱体箱体(即带模具芯头的铸件模型3)的形状基本吻合。
覆膜砂砂块7与树脂砂9之间的接触面上设有凸起结构13，凸起结构13可以呈现为燕尾槽形状13a、带有倒斜度的斜角形状13b，或者其它可将树脂砂外模层和覆盖覆膜砂外模层进行较好固定的方式(如图7所示)。对某一个覆膜砂砂块7或整个覆膜砂砂块外模层而言，其局部与树脂砂外模层在拔模方向相垂直的方向形成的凸起结构13，可以称为卡钩；对树脂砂外模层来说，该凸起结构实际是一个空腔，即树脂砂外模层的空腔与覆膜砂外模层的卡钩相互契合，有利于覆膜砂砂块7和固化后的树脂砂外模层的整体脱模。
优选的是，相邻的覆膜砂砂块7形成铸件型腔10一侧的间隙设置为0，如图8所示靠近带模具芯头的铸件模型3的一侧间隙为0，拔模斜度14设置为5～8度：0间隙最大限度地减少了拼接坯缝的影响；5-8度的大拔模斜度14有利于树脂砂9填充于覆膜砂砂块7的间隙之间，如图8(a)所示；然而相反的设置如图8(b)所示，成型的铸件型腔10面会形成间隙，浇铸过程金属液会进入间隙，形成坯缝较大，最终会影响铸件的表面质量。
再在型板2上套上可用于低压铸造的砂箱1，砂箱1和覆膜砂砂块7之间填充满树脂砂9，树脂砂9硬化后形成树脂砂外模层，树脂砂外模层置于覆膜砂砂块外模层和砂箱1中间，树脂砂外模层完全覆盖覆膜砂外模层并将砂箱1和覆膜砂砂块7连在一起，待树脂砂9硬化后起模(去除型板2)，即形成铸件型腔10的上半型或下半型；即完成了可用于低压铸造的造型步骤。
其中，冷铁8也可位于覆膜砂砂块外模层与树脂砂外模层的交界面上。
(7)下芯：将制作好的砂芯11放入铸件型腔10的下半型，如图4-6所示。
(8)合箱：将上半型和下半型合箱形成铸型。
(9)合金熔炼：对合金进行熔炼并进行变质、精炼和除气处理。
(10)低压浇注：采用低压铸造的方式，通过浇注***空腔4对齿轮箱进行浇铸，浇铸过程分包括升液-充型-结壳-保压-升压-卸压过程，如图9所示。
(11)开箱及清理：铸件凝固后，开箱并进行清砂处理，铸件的表面粗糙度Ra≤20um，优选的是，铸件的表面粗糙度Ra≤15μm。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
1)模具设计制造：设计并制造覆膜砂射芯砂块7、冷铁8、砂芯11等模具；
2)冷铁8和砂芯11的制作：采用冷铁模具浇注冷铁8；将上述浇注成功的冷铁8置于砂芯模具中制作砂芯11，本实施例的砂芯11采用覆膜砂成型；
3)覆膜砂射芯制造用于组装并形成齿轮箱箱体的覆膜砂砂块7：将30kg的70-140目硅砂和20kg的50-100目硅砂混合，再加入1kg的热塑性酚醛树脂、0.1kg的乌洛托品和0.1kg的硬脂酸钙混合均匀形成覆膜砂；
将上述浇注成功的冷铁8置于覆膜砂射芯砂块7的模具中，待模具温度加热到200℃时进行射砂，覆膜砂在树脂和固化剂的作用下烧结、硬化，形成覆膜砂砂块7，覆膜砂砂块7的厚度为10mm，覆膜砂砂块7上设有凸起结构13呈燕尾槽形状13a(如图7(a)所示)；
4)上涂料：采用浸涂方式对覆膜砂砂块7上涂料，涂料的波美度为22；
5)造型：将上好涂料的覆膜砂砂块7预埋在带模具芯头的铸件模型3上拼接成齿轮箱箱体箱体；再在型板2上套上砂箱1，砂箱1的内框和覆膜砂砂块7之间填满树脂砂9，树脂砂9硬化后将砂箱1和覆膜砂砂块7连在一起；待树脂砂9硬化后起模(去除型板2)，即形成铸件型腔10的上半型或下半型；
6)下芯：将制作好的砂芯11放入铸件型腔10的下半型中；
7)合箱：将上述上半型和下半型进行合箱形成铸型；
8)合金熔炼：对合金进行熔炼并变质、精炼和除气处理；
9)低压浇注：采用低压铸造的方式对齿轮箱铸型进行浇铸，浇铸的温度为680℃～720℃，浇铸过程具体包括升液(时间为6s，压力为0.32Mpa)-充型(时间为25s，压力为0.49Mpa)-结壳(时间为2s，压力为0.49Mpa)-升压(时间为2s，压力为0.80Mpa)-保压(时间为500s，压力为0.80Mpa)-卸压过程(时间为1s，压力为0Mpa)；
10)开箱及清理：铸件凝固后，开箱并进行清砂处理，铸件表面粗糙度Ra为≤13μm。
实施例2：
1)模具设计制造：设计并制造覆膜砂射芯砂块7、冷铁8、砂芯11等模具；
2)冷铁8和砂芯11的制作：分别采用冷铁模具和砂芯模具来浇注冷铁8和制作砂芯11，本实施例的砂芯11采用树脂砂9成型；
3)覆膜砂射芯制造覆膜砂砂块7：将40kg70-140目硅砂、10kg50-100目硅砂混合，加入1.5kg热塑性酚醛树脂、0.225kg乌洛托品和0.18kg硬脂酸钙混合均匀形成覆膜砂。将上述浇注成功的冷铁8置于覆膜砂射芯砂块7的模具中，待模具温度加热到250℃时进行射砂，覆膜砂在树脂和固化剂的作用下烧结、硬化，形成覆膜砂砂块7，覆膜砂砂块7的厚度为25mm，覆膜砂砂块7上设有凸起结构13呈现倒斜角形状13b(如图7(b)所示)，便于起模时被树脂砂9带起；
4)上涂料：采用浸涂方式对覆膜砂砂块7上涂料，涂料的波美度为24；
5)造型：将多块上好涂料的覆膜砂砂块7预埋在带模具芯头的铸件模型3上拼接成齿轮箱箱体，再在型板2上套上砂箱1，砂箱1和覆膜砂砂块7之间填满树脂砂9，树脂砂9硬化后将砂箱1和覆膜砂砂块7连在一起；待树脂砂9硬化后起模，即形成铸件型腔10的上半型或下半型；
6)下芯：将制作好的砂芯1放入铸件型腔10的下半型中；
7)合箱：将上述上半型和下半型进行合箱形成铸型；
8)合金熔炼：对合金进行熔炼，加入适量铝钛硼合金进行变质、精炼和除气处理；
9)低压浇注：采用低压铸造的方式对齿轮箱进行浇铸，浇铸温度为680℃～720℃，浇铸过程分包括升液(时间为6s，压力为0.25Mpa)-充型(时间为50s，压力为0.56Mpa)-结壳(时间为2s，压力为0.56Mpa)-升压(时间为2s，压力为0.80Mpa)-保压(时间为800s，压力为0.80Mpa)-卸压过程(时间为1s，压力为0Mpa)；
10)开箱及清理：铸件凝固后，开箱并进行清砂处理，铸件表面粗糙度Ra为≤12μm。
Claims (10)
1.一种齿轮箱箱体铸型的成型方法，其特征在于，所述方法步骤如下：
1)模具的设计和制造：设计并制造覆膜砂射芯砂块、砂芯、冷铁的模具以及带有模具芯头的铸件模型、覆膜砂定位块模型、浇注***模型，并根据铸型分型要求，将上述带有模具芯头的铸件模型、覆膜砂定位块模型和浇注***模型固定在型板上；
2)制作冷铁和砂芯：采用冷铁和砂芯模具分别浇注冷铁和制作砂芯；
3)覆膜砂射芯制造覆膜砂砂块：将上述制作好的冷铁置于覆膜砂射芯砂块的模具中，覆膜砂在高压下喷射形成覆膜砂砂块；
4)造型：
先将多块涂好涂料的覆膜砂砂块预埋在带有模具芯头的铸件模型上，覆膜砂砂块拼接形成覆膜砂砂块外模层，覆膜砂砂块外模层的形状与所述齿轮箱箱体的铸件模型的形状相吻合；覆膜砂砂块外模层的外部设有凸起结构，所述凸起结构用于将覆膜砂砂块外模层和树脂砂外模层固定便于后期的整体脱模；
然后在型板上套上砂箱，砂箱和覆膜砂砂块外模层之间填满树脂砂，树脂砂硬化形成树脂砂外模层，树脂砂外模层完全覆盖覆膜砂外模层并将砂箱和覆膜砂砂块外模层连在一起；起模后即形成铸件型腔的上半型或下半型；
5)下芯：将步骤2)制作好的砂芯放入所述铸件型腔的下半型；
6)合箱：将下芯后的所述铸件型腔的下半型和上半型合箱，形成齿轮箱箱体的铸型；
7)合金熔炼：对合金进行熔炼并进行变质、精炼和除气处理；
8)低压浇注：采用低压铸造的方式对所述铸型进行浇铸，浇铸过程包括升液、充型、结壳、保压和卸压过程；
9)开箱及清理：待铸件凝固后开箱并清砂处理，得到齿轮箱箱体铸件，所述铸件的表面粗糙度≤20μm。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮箱箱体铸型的成型方法，所述步骤3)中，覆膜砂的成分包括60-80％的70-140目石英砂和20-40％的50-100目石英砂(重量百分比)；所述覆膜砂还包括热塑性酚醛树脂、乌洛托品和硬脂酸钙；热塑性酚醛树脂的含量占石英砂总量的2-3％(重量百分比)；乌洛托品的含量占热塑性酚醛树脂的10-15％(重量百分比)，硬脂酸钙的含量占热塑性酚醛树脂的10-12％(重量百分比)。
3.根据权利要求1所述的一种齿轮箱箱体铸型的成型方法，其特征在于，所述步骤3)中，射芯时，覆膜砂射芯砂块的模具的温度为180～250℃；所述覆膜砂砂块的最薄处的厚度≥10mm。
4.根据权利要求1-3任意之一所述的一种齿轮箱箱体铸型的成型方法，其特征在于，所述铸件的表面粗糙度≤12μm。
5.根据权利要求1-3任意之一所述的一种齿轮箱箱体铸型的成型方法，其特征在于，所述步骤4)中，仅对覆膜砂砂块采用浸涂的方式涂好涂料并点火烧干，涂料的波美度为22-24；所述凸起结构呈倒斜角形状或燕尾槽形状；相邻所述覆膜砂砂块形成铸件型腔一侧的间隙设为0，拔模斜度设为5-8度。
6.根据权利要求1-3任意之一所述的一种齿轮箱箱体铸型的成型方法，其特征在于，所述砂芯采用树脂砂或者覆膜砂成型；所述冷铁可位于砂芯中或者位于覆膜砂砂块外模层与树脂砂外模层的交界处。
7.一种齿轮箱箱体铸型，其特征在于，所述铸型由砂芯、型腔、冷铁、覆膜砂外模层、树脂砂外模层和砂箱组成，型腔包括铸件型腔和浇注***空腔，浇注***空腔与铸件型腔相通；铸型的结构具体如下：铸型的中心为砂芯，砂芯的外层是铸件型腔，铸件型腔由砂芯、冷铁、覆膜砂砂块外模层成型，冷铁置于覆膜砂外模层内；覆膜砂砂块外模层的外层是树脂砂外模层，树脂砂外模层完全覆盖覆膜砂外模层并填满覆膜砂砂块外模层和砂箱之间，从而将覆膜砂砂块外模层和砂箱连接在一起，形成铸型；
所述覆膜砂砂块外模层由多块覆膜砂砂块拼接而成，覆膜砂砂块外模层的形状与齿轮箱箱体的铸件模型的形状相吻合；覆膜砂砂块外模层的外部设有凸起结构，用于将覆膜砂砂块外模层和树脂砂外模层固定便于后期的整体脱模。
8.根据权利要求7所述的铸型，其特征在于，所述覆膜砂砂块的最薄处的厚度≥10mm。
9.根据权利要求7或8所述的铸型，其特征在于，所述凸起结构呈倒斜角形状或燕尾槽形状；相邻的所述覆膜砂砂块形成铸件型腔一侧的间隙设为0，拔模斜度设为5-8度。
10.根据权利要求7或8所述的铸型，其特征在于，所述砂芯采用树脂砂或者覆膜砂成型；所述冷铁也可位于砂芯中或者位于覆膜砂砂块外模层与树脂砂外模层的交界处。
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