CN108145089B - 基于增材制造的t型床身分芯方法 - Google Patents

Abstract

基于增材制造的T型床身分芯方法，通过采用大平面形式的水平分芯面和垂直分芯面将T型床身砂芯分切为下部的高导轨砂芯、浇道砂芯和上部的若干个低导轨砂芯，所述下部的高导轨砂芯和浇道砂芯用来形成下部的基座砂型，上部的若干低导轨砂芯的配合面均为平面结构，避免了现有技术中各个砂芯结构复杂、组芯困难的问题，同时在下部基座砂型上设有用于定位低导轨砂芯的定位结构，使得T型床身型芯装配的难度降低。同时使得砂芯的数量大幅度降低，大大提升了T型床身的生产效率。

Description

基于增材制造的T型床身分芯方法

技术领域

本发明涉及一种铸造工艺方法，特别涉及型芯一体式的分芯方法。

背景技术

“T”型床身是卧式加工中心主要零部件，是机床产品中结构最复杂件之一，其长度、宽度、高度三个方向都呈多层内腔。鉴于此多层次的内腔结构，木模制芯、造型时需要分切至少33个砂芯，使得组芯和芯型装配难度大、精度难于控制，具体是：1）砂芯配合间隙过大，充型时铁水乱串，造成铸件多披缝，使得清理难度大；2）长管形***槽砂芯采用两头支撑，成为悬梁式结构，致使***槽砂芯容易断裂，合箱需要用铁丝将其固定在下砂型，操作困难，且浇注过程中，经常由于间隙不当出现漂芯，造成铸件呛气孔甚至皮透，致使铸件质量非常难以控制；3）内腔砂芯间无定位结构，在受到金属液浮力的情况下容易发生呛火，且砂芯间定位尺寸难以控制，导致铸件尺寸偏差超标。

发明内容

本发明克服了现有技术中T型床身分芯数量多、组芯难度大、砂芯间的间距难以控制的缺陷，在基于3D打印技术的前提下，提供了一种基于增材制造的T型床身分芯方法，且本发明所述技术方案是建立在已经完成T型床身三维建模的基础上。

基于增材制造的T型床身分芯方法，采用一个水平分芯面和若干垂直分芯面将T型床身的砂芯分为一个下部砂芯和若干上部砂芯，具体的分芯方法为：

第一步，在建模完成的T型床身三维模型上布置浇注***和冒口***形成T型床身的砂芯，且使高导轨砂芯在垂直方向上处于低导轨砂芯下方；通俗的讲就是高导轨砂芯在低导轨下方。

第二步，将所述水平分芯面设置在高导轨砂芯和低导轨砂芯的衔接处，从而将T型床身的砂芯分割为独立的下部砂芯和上部砂芯，下部砂芯包括高导轨砂芯和浇道砂芯，上部砂芯也即低导轨砂芯，其中***槽部分的结构也设置在低导轨部分。

第三步，采用垂直分芯面将低导轨砂芯切分为八块配合面为平面的在垂直方向组芯的砂芯和一块带***槽的在水平方向组芯的砂芯，也即将所述低导轨砂芯切分为低导轨砂芯一、低导轨砂芯二、低导轨砂芯三、低导轨砂芯四、低导轨砂芯五、低导轨砂芯六、低导轨砂芯七、低导轨砂芯八和带***槽的砂芯。

基于增材制造的T型床身分芯方法，为采用此方法进行铸件的铸造，所采用的铸造工艺是：

第一步，将由高导轨砂芯和浇道砂芯组成的下部砂芯置于造型平台上，并在所述下部砂芯上设置内浇口瓷管，并将砂箱扣于下部砂芯上，且需要保证下部砂芯与砂箱间的最小吃砂量符合标准；

第二步，向所述砂箱内流砂、振动紧实，待型砂达到硬化标准后，将砂箱翻转180度使下部砂芯的结构面朝上，从而形成作为下型的基座砂型；

第三步，在所述基座砂型的结构面上设置低导轨砂芯的定位结构，并在基座砂型结构面的内浇口的入口处设置过滤网；

第四步，将低导轨砂芯按照设置在基座砂型上的定位结构组芯，具体地就是将低导轨砂芯切分为低导轨砂芯一、低导轨砂芯二、低导轨砂芯三、低导轨砂芯四、低导轨砂芯五、低导轨砂芯六、低导轨砂芯七、低导轨砂芯八和带***槽的砂芯按照位置关系与基座砂型进行型芯装配；

第五步，在低导轨砂芯***设置用于围固的中间砂箱，使得中间砂箱的高度与低导轨砂芯的最高面齐平，配置冒口***和直浇道，之后向所述中间砂箱中流砂紧实，即可等待浇注。

作为本发明的进一步限定，所述浇注***采用的直浇道、横浇道和内浇道的截面积比为1：1.5-2:2-4，且直浇道设置在小端头方向上、横浇道设置在两条低导轨中部，并通过过道片搭接过滤网后底返到低导轨进流，高导轨通过过滤网座后通过瓷管底返进流。

作为本发明的进一步限定，所述冒口***采用油瓶冒口，从而实现液态补缩和排出型腔内气体的效果。

作为本发明的进一步限定，所述低导轨砂芯一、低导轨砂芯二、低导轨砂芯三、低导轨砂芯四、低导轨砂芯五和低导轨砂芯六由垂直分芯面以贯通的方式切分为六个以平面配合的砂芯。

作为本发明的进一步限定，所述低导轨砂芯七、低导轨砂芯八和带***槽的砂芯以上下结构布局，所述低导轨砂芯七和低导轨砂芯八位于所述带***槽的砂芯上方，所述低导轨砂芯七和低导轨砂芯八与带***槽的砂芯的分切面以***槽为基准，使得所述***槽结构完全处于位于下方的所述带***槽的砂芯上，所述低导轨砂芯七和低导轨砂芯八在长度方向上并排安置。

作为本发明的进一步限定，所述下部砂芯的高导轨砂芯和浇道砂芯可以是连为一体的结构，也可以是分立的两个砂芯。

作为本发明的进一步限定，所述设置在基座砂型上的用于固定和限位上部砂芯的定位结构可以是箱锥。

本发明所述基于增材制造的T型床身分芯方法通过将传统的砂芯结构视为一个整体，按照产品结构及利于清砂等因素，对T型床身进行分芯，从而避免了按照部件结构分芯造成的砂芯数量多、配合面结构复杂造成的型芯装配难的问题，并且提供了一种新的设计思路，提高了设计效率和生产效率，降低了产品成本；提高了工艺出品率，降低了产品的废品率。

本发明通过将T型床身中的***槽结构单独设立砂芯的方式，不仅解决了***槽因为悬臂结构造成的容易断裂的风险，同时也避免了发生在此处的呛火问题。

本发明通过在高、低导轨砂芯处的水平分芯面和低导轨部分垂直水平方向的垂直分芯面将整个T型床身砂芯分割为一个含有高导轨砂芯和浇道砂芯的下部砂芯和九个分立的低导轨砂芯组成的上部砂芯。

本发明通过将采用大平面分芯面的方式，不仅减少了砂芯的数量，同时避免了多次组芯造成的累计误差，保证了铸件的尺寸合标，并且因为组型紧密，且砂型数量从30多个降低为10个（上部砂芯的九个部分和下部砂芯），大大缩减了可能产生披缝的地方，从而降低了产品表面上的披缝，进而降低了后续清理的工作量，使得T型床身的生产效率大幅提升。

附图说明

图1为T型床身传统木模生产的分芯示意图。

图2为本发明T型床身浇冒配合示意图。

图3为带有***槽结构的砂型结构示意图。

图4为本发明T型床身分芯示意图。

图5为本发明T型床身型芯装配示意图。

图中，1-T型床身；2-浇注***；2A-直浇道；2B-横浇道；3-冒口***；4-***槽砂芯；5-下砂型；6-内腔砂芯；8-组合式***槽砂芯；9-带***槽的砂芯；10A-低导轨砂芯一；10B-低导轨砂芯二；10C-低导轨砂芯三；10D-低导轨砂芯四；10E-低导轨砂芯五；10F-低导轨砂芯六；11-砂芯吊耳；12A-低导轨砂芯七；12B-低导轨砂芯八；13-高导轨砂芯；14-浇道砂芯；15-内浇口瓷管；16-砂箱；17-基座砂型；18-定位结构；19-过滤网；20-水平分芯面；21-垂直分芯面。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，将按照附图实施例进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

本实施例涉及的T型床身1的长度大于3m、且两端的体积不相等，按照体积大小分为大端头和小端头，所述T型床身1设置有高导轨和低导轨，使得T型床身在高度方向上层次复杂。现有技术中按照T型床身1的结构，将T型床身砂芯中的***槽结构单独设立为独立的***槽砂芯4和用于组芯用的下砂型5及内腔砂芯6，三者组芯后方可形成完成的T型床身1的型腔结构，如图1所示，其型芯装配困难。

按照本发明的技术方案，此T型床身1的具体分芯为：

第一步，在建模软件中进行本实施例T型床身的三维建模；

第二步，在T型床身三维模型上设置浇注***2和冒口***3，按照工艺标准形成T型床身砂芯模型，如图2所示，具体的所述浇注***2采用的直浇道、横浇道和内浇道的截面积比为1：1.5-2:2-4，且直浇道设置在小端头方向上、横浇道设置在两条低导轨中部，并通过过道片搭接过滤网后底返到低导轨进流，高导轨通过过滤网座后通过瓷管底返进流；所述冒口***3采用油瓶冒口；

第三步，采用水平分芯面20将T型床身砂芯切分为上部的低导轨砂型和下部的高导轨砂芯13、浇道砂芯14，如图4所示；

第四步，采用垂直分芯面21切分上部低导轨砂芯，从T型床身1的小端头到大端头方向采用贯通的切分法，将低导轨砂芯切分为配合面为平面结构的纵截面为矩形的低导轨砂芯一10A、低导轨砂芯二10B、低导轨砂芯三10C、低导轨砂芯四10D、低导轨砂芯五10E和低导轨砂芯六10F，当接近***槽位置时停止贯通法的切分，将***槽整体做整到水平方向的带***槽的砂芯9上，所述带***槽的砂芯9上方部分的低导轨砂芯被切分为低导轨砂芯七12A和低导轨砂芯八12B，所述低导轨砂芯七12A和低导轨砂芯八12B坐落与带***槽的砂芯9的结构面上。

带***槽的砂芯9上通过组合式***槽砂芯8将两端定位、中部悬空的***槽砂芯通长的设置在做整在所述带***槽的砂芯9，如图3所示。

所述T型床身1的铸造工艺为：

第一步，将由高导轨砂芯13和浇道砂芯14组成的下部砂芯置于造型振动紧实平台上，并按照工艺要求配置内浇口瓷管15；

第二步，将砂箱16扣于下部砂芯上，并使得下部砂芯与砂箱间留有符合设计标准的最小吃砂量；

第三步，向所述砂箱16内流砂，并不断振动紧实，直至填砂完毕，待型砂达到规定的硬度后，将砂箱16翻转180度，使得下部砂芯的结构面朝上，从而形成作为下型的基座砂型17；

第四步，在所述基座砂型17结构面上按照工艺要求设置箱锥作为低导轨砂芯的定位结构18，并在内浇道入口上设置过滤网19；

第五步，将所述基座砂型17置于浇注平台上，采用吊运装置通过设置在低导轨砂芯上的砂芯吊耳11将低导轨砂芯吊起并按照设定的定位结构18组型到基座砂型17上，具体地是，先通过砂芯吊耳11将低导轨砂芯一10A吊运到基座砂型17上方并按照设定的定位箱锥18放置于基座砂型17上，之后依次将低导轨砂芯二10B、低导轨砂芯三10C、低导轨砂芯四10D、低导轨砂芯五10E和低导轨砂芯六10F组型到基座砂型17上，之后将带***槽的砂芯9组型到基座砂型17上，再将低导轨砂芯七12A和低导轨砂芯八12B组芯到带***槽的砂芯9上，从而完成T型床身的型芯装配；

第六步，在低导轨砂芯***设置用于围固的中间砂箱，使得中间砂箱的高度与低导轨砂芯的最高面齐平，将符合需要的冒口放置到低导轨砂芯中预留的冒口***3中，并配置直浇道2A，之后向所述中间砂箱中流砂紧实；

第七步，待金属液熔炼检测合格后即可进行浇注。

按照本实施例中描述的T型床身砂芯设计的符合标准的最小吃砂量为10mm-200mm。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种基于增材制造的T型床身分芯方法，其特征在于，采用一个水平分芯面和若干垂直分芯面将T型床身的砂芯分为一个下部砂芯和若干上部砂芯，

所述分芯方法为：

第一步，在建模完成的T型床身三维模型上布置浇注***和冒口***形成T型床身的砂芯，且使高导轨砂芯在垂直方向上处于低导轨砂芯下方；

第二步，将所述水平分芯面设置在高导轨砂芯和低导轨砂芯的衔接处，从而将T型床身的砂芯分割为独立的下部砂芯和上部砂芯，下部砂芯包括高导轨砂芯和浇道砂芯，上部砂芯包括低导轨砂芯；

第三步，采用垂直分芯面将低导轨砂芯切分为八块配合面为平面的在垂直方向组芯的砂芯和一块带***槽的在水平方向组芯的砂芯；

所述分芯方法的铸造工艺为：

第一步，将由高导轨砂芯和浇道砂芯组成的下部砂芯置于造型平台上，并在所述下部砂芯上设置内浇口瓷管，并将砂箱扣于下部砂芯上，且需要保证下部砂芯与砂箱间的最小吃砂量符合标准；

第二步，向所述砂箱内流砂、振动紧实，待型砂达到硬化标准后，将砂箱翻转180度使下部砂芯的结构面朝上，从而形成作为下型的基座砂型；

第三步，在所述基座砂型的结构面上设置低导轨砂芯的定位结构，并在基座砂型结构面的内浇口入口处设置过滤网；

第四步，将低导轨砂芯按照设置在基座砂型上的定位结构组芯，具体地就是将低导轨砂芯一、低导轨砂芯二、低导轨砂芯三、低导轨砂芯四、低导轨砂芯五、低导轨砂芯六、低导轨砂芯七、低导轨砂芯八和带***槽的砂芯按照位置关系与基座砂型进行型芯装配；

第五步，在低导轨砂芯***设置用于围固的中间砂箱，使得中间砂箱的高度与低导轨砂芯的最高面齐平，配置冒口***和直浇道，之后向所述中间砂箱中流砂紧实，即可等待浇注。

2.根据权利要求1所述的基于增材制造的T型床身分芯方法，其特征在于，所述浇注***采用的直浇道、横浇道和内浇道的截面积比为1：1.5-2:2-4，且直浇道设置在小端头方向上、横浇道设置在两条低导轨中部，并通过过道片搭接过滤网后底返到低导轨进流，高导轨通过过滤网座后通过瓷管底返进流。

3.根据权利要求1所述的基于增材制造的T型床身分芯方法，其特征在于，所述冒口***采用油瓶冒口。

4.根据权利要求1所述的基于增材制造的T型床身分芯方法，其特征在于，所述低导轨砂芯一、低导轨砂芯二、低导轨砂芯三、低导轨砂芯四、低导轨砂芯五和低导轨砂芯六由垂直分芯面以贯通的方式切分为六个以平面配合的砂芯。

5.根据权利要求1所述的基于增材制造的T型床身分芯方法，其特征在于，所述低导轨砂芯七、低导轨砂芯八和带***槽的砂芯以上下结构布局，所述低导轨砂芯七和低导轨砂芯八位于所述带***槽的砂芯上方，所述低导轨砂芯七和低导轨砂芯八与带***槽的砂芯的分切面以***槽为基准，使得所述***槽结构完全处于位于下方的所述带***槽的砂芯上，所述低导轨砂芯七和低导轨砂芯八在长度方向上并排安置。

6.根据权利要求1所述的基于增材制造的T型床身分芯方法，其特征在于，所述下部砂芯的高导轨砂芯和浇道砂芯可以是连为一体的结构，也可以是分立的两个砂芯。

7.根据权利要求1所述的基于增材制造的T型床身分芯方法，其特征在于，所述定位结构可以是箱锥。

8.根据权利要求5所述的基于增材制造的T型床身分芯方法，其特征在于，所述***槽结构整体设置在带***槽的砂芯上，且与所述带***槽的砂芯实体相连。