專利名稱：利用金屬型覆砂工藝制造制動鼓的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車輛制動鼓的制造方法，特別是涉及 一種利用金屬型覆砂 工藝制造制動鼓的方法。
背景技術：
制動鼓被廣泛的應用于汽車行業(yè)。傳統(tǒng)的制動鼓的生產(chǎn)工藝主要采用潮 模砂手工造型或潮模砂機器造型。
對于潮模砂手工造型來說， 一方面，由于在起模過程中要先振型，人工在 圓周方向上用力是不一致的，所以起模后型腔不圓，即操作的人為影響較大， 容易由于造型過程中使型腔本身失圓而造成鑄件失圓嚴重，表面質量差，從而 造成鑄件質量穩(wěn)定性差，廢品率高；另一方面，采用手工造型的生產(chǎn)效率低、
用砂量大。
對于潮模砂機器造型來說，雖然生產(chǎn)效率提高了，但是也同樣存在用砂量 大，鑄件表面質量差等問題。并且，在潮模砂機器造型過程中，由于中間(制 動鼓內(nèi)型空間)是一個很大的大砂芯，在起型后的吊運或翻箱過程中會使砂芯 變形，從而使型腔不圓，因此，不僅會造成自帶大砂芯操作困難，而且鑄件失 圓問題也沒有得到解決。
而且，為了潮模砂造型需要，即保證型砂的強度和防止鑄件粘砂，在潮模 砂中通常都會加入一定量的膨潤土和煤粉，這使得工人的工作環(huán)境相應的也變
得較差。
另外，由于制動鼓鑄件大多采用灰鐵材質，對于強度要求較高的鑄件就需 要加入合金，如加入銅、鉻鐵、鉬鐵等來保證鑄件所要求的性能。而另一方面， 由于采用潮模砂造型的型腔是濕型砂形成，硬度和強度都較低，澆注后鐵液在 凝固過程中的石墨化膨脹的脹力會使型腔增大，因此鑄件就需外部較大的冒口 補縮才能滿足，即需要補充合金，實現(xiàn)鐵液的自補縮。因此，潮模砂造型還需 要加入合金，導致成本上升。
目前，在機械鑄造領域，還采用金屬型覆砂工藝來鑄造鑄件。但是，這種 金屬型覆砂工藝只有極少數(shù)廠家采用，且大部分只用于球鐵曲軸上，應用于制 造制動鼓的很少，其主要是由于制造對象不同，而使得模型、砂箱的設計難度 較大，尤其是如何合理的確定分型面而使得砂箱與模型及砂箱與砂箱的定位更 方便，而且有利于覆砂后的取模，即現(xiàn)有金屬型覆砂工藝應用于制動鼓中存在 有定位不便以及覆砂后取模困難等問題。并且，由于制造對象的不同，使用金 屬型覆砂工藝制造制動鼓還存在以下問題第 一，如何設計金屬模型、砂箱的 結構，使其既能滿足強度要求又能滿足冷卻要求，即太薄滿足不了強度的要求， 太厚則冷卻能力太強，鑄件易產(chǎn)生滲碳體使組織不合格；第二，覆砂層的厚度， 多厚的覆砂層才能既滿足覆砂容易和保證覆砂表面的完整性，從而保證鑄件的 表面質量，同時又滿足冷卻要求和減少用砂量等問題。如上所述，這些都是采 用金屬型覆砂工藝制造制動鼓過程中存在的困難，需要解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種利用金屬型覆砂工藝制造制動 鼓的方法，克服傳統(tǒng)采用潮砂造型工藝制造制動鼓所帶來的鑄件失圓、表面質 量差、成品率低、成本較高及工作環(huán)境差等問題，以及克服了現(xiàn)有的金屬型覆 砂工藝應用于制動鼓制造上而產(chǎn)生的分型面確定不易、砂箱與模型及砂箱與砂 箱的定位不便、以及覆砂后的取模困難等問題。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用金屬型覆砂工藝制造制動鼓的 方法，其特點在于，該方法包括
以該制動鼓直徑最大處確定分型面，并以大口部分確定為下型，以小口部 分確定為上型；
分別設置內(nèi)、外模型用于保證所述制動鼓的內(nèi)輪廓和外輪廓尺寸； 分別設置內(nèi)、外砂箱用于制造該制動鼓的下型和上型； 分別以預定的間隙裝配該內(nèi)模型和內(nèi)砂箱，以及外模型和外砂箱以后，通 過射砂孔在該內(nèi)、外砂箱上覆砂；
鎖緊該帶有覆砂層的內(nèi)、外砂箱后澆注金屬液。 上述的方法，其特點在于，該預定的間隙為4 15mm。 上述的方法，其特點在于，該內(nèi)模型和外模型的厚度為10 20mm。
上述的方法，其特點在于，該內(nèi)砂箱和外砂箱的厚度為10 20mm。 上述的方法，其特點在于，該方法還包括等待內(nèi)、外砂箱的覆砂層硬化后 開箱取模。
上述的方法，其特點在于，該方法還包括在內(nèi)、外模型的工作面上噴涂脫 模劑。
上述的方法，其特點在于，該方法還包括在該預定的間隙內(nèi)放入粘結劑。 上述的方法，其特點在于，該射砂孔為10 30個。 上述的方法，其特點在于，該射砂孔的直徑為①10 Ol5mm。 上述的方法，其特點在于，該覆砂層的厚度為4 15mm。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過采用金屬型覆砂工藝來制造制動鼓，與傳統(tǒng)的 制動鼓制造技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、 輔助設備及工序減少；
2、 用砂量減少，同時由于砂中不用膨潤土和煤粉，對環(huán)境的污染減少， 大大改善了工人勞動條件；
3、 由于采用覆模砂生產(chǎn)整個造型過程都不會使型腔變形，從而保證了覆 砂后型腔圓度的精確性，進而解決了傳統(tǒng)潮模砂造型的鑄件失圓問題；
4、 鑄件尺寸精確，表面質量大大提高，成品率高，后續(xù)清理量?。?br> 5、 采用金屬型覆砂，由于澆注后鑄件的冷卻速度快，同種化學成分會使 得鑄件強度大大提高，所以要達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，縮短生產(chǎn)循環(huán)時間，生產(chǎn)效率高；
7、 由于制動鼓覆模砂的金屬砂箱與型腔之間只有4 15mm的覆砂層厚度， 而這層很薄的砂在造型后是硬化的，硬度也特別高，所以在金屬液澆注后凝固 過程中的石墨化膨脹的力不會使型腔移動，這樣本身的石墨化膨脹也就實現(xiàn)了 自補縮，從而具有鑄件無退讓性，無需補縮冒口，工藝出品率髙，且鑄件組織 致密。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，與現(xiàn)有的金屬型覆砂工藝相比，本發(fā)明將金屬型 覆砂工藝應用于制造制動鼓上，通過合理的分型面和金屬模型、砂箱的結構設 計，使得砂箱與模型及砂箱與砂箱的定位更方便，而且有利于覆砂后的取模， 且所制造出來的鑄件尺寸精確，表面質量高、成品率高。
以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的 限定。


圖1為本發(fā)明采用金屬型覆砂工藝制造制動鼓的方法的流程圖2為本發(fā)明制動鼓的示意圖，其中以該制動鼓的直徑最大處為分型面， 大口部分確定為下型，小口部分確定為上型；
圖3A為本發(fā)明用于制作上型的外模型的立體結構示意圖，其中該外模型 的工作面(外輪廓)保證與制動鼓外輪廓的一致性，例如尺寸；
圖3B為圖3A的剖視圖，其中該外模型的厚度較佳為10 20mm;
圖4A為本發(fā)明用于制作上型的外砂箱的立體結構示意圖，其中該外砂箱 內(nèi)腔面仿制動鼓外形；
圖4B為圖4A的底部視圖，其中底部分布有10 30個射砂孔；
圖4C為圖4A的側視圖，其中該外砂箱的厚度為10 20mm;
圖5為本發(fā)明利用外模型和外砂箱制作上型的結構示意圖，其中在外砂箱 內(nèi)腔表面上的覆砂層厚度為4 15mm;
圖6A為本發(fā)明的內(nèi)模型的立體結構示意圖，其中該內(nèi)模型的工作面(內(nèi) 輪廓)保證與制動鼓內(nèi)輪廓的一致性，例如尺寸；
圖6B為圖6A的底部結構示意圖6C為圖6A的剖視圖，其中該內(nèi)模型的厚度較佳為10 20mm;
圖7A為本發(fā)明用于制作下型的內(nèi)砂箱的立體結構示意圖，其中該內(nèi)砂箱 外表面仿制動鼓內(nèi)形；
圖7B為圖7A的底部視圖，其中底部中心有一內(nèi)凹部；
圖7C為圖7A的側視圖，其中該內(nèi)砂箱的厚度為10 20mm;
圖8為本發(fā)明利用內(nèi)模型和內(nèi)砂箱制作下型的結構示意圖，其中在內(nèi)砂箱 外表面上的覆砂層厚度為4 15mm;
圖9為利用上型和下型澆注制造制動鼓的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明采用金屬型覆砂工藝制作制動鼓的方法包括
步驟101，以該制動鼓直徑最大處確定分型面，并以大口部分確定為下型，
以小口部分確定為上型；如圖2所示，以該制動鼓直徑最大處D1確定分型面， 自箭頭I向下方向確定為下型，自箭頭O向上方向確定為上型；
步驟102，分別設置金屬的內(nèi)、外模型用于保證該制動鼓的內(nèi)輪廓和外輪 廓尺寸；
步驟103，分別設置金屬的內(nèi)、外砂箱用于制造該制動鼓的下型和上型； 步驟104，分別以預定的間隙裝配該內(nèi)模型和內(nèi)砂箱，以及外模型和外砂
箱以后，利用射芯機通過射砂孔在該內(nèi)、外砂箱上覆砂，從而分別形成下型、
上型；
步驟105，鎖緊該帶有覆砂層的內(nèi)、外砂箱后澆注金屬液，從而形成鑄件。 下面將結合圖3~9詳細說明本發(fā)明制作制動鼓的模具及其方法。 如圖3A所示，本發(fā)明的外模型20包括一外模型本體21，該外模型20的 工作面(本體21的外輪廓表面2U)保證與制動鼓外輪廓ll (如圖2所示) 的一致性，例如尺寸。在外模型本體21底部24中心附近外凸有一凸起部22。 較佳的，如圖3B所示，該外模型開口端外周延伸設置有一第一凸緣23， 該第一凸緣23背部外側形成- 第一臺階231。并且，較佳的，該外模型的厚 度L1可為10 20mm，這一厚度不僅能滿足鑄件的強度要求，而且能滿足工藝 的冷卻要求。
如圖4A所示，并結合圖4B、 4C，本發(fā)明的外砂箱30包括一外砂箱本體 31，且該外砂箱30的工作面(本體31的內(nèi)腔面312)仿制動鼓外形。該外砂 箱30的底部34中心附近開有一第一開孔341，其直徑稍大于該外模型20底 部的凸起部22。并且，該底部34還設置有10~30個直徑為10~15mm的第一 射砂孔343，這些第一射砂孔343靠近底部34的外圓周位置設置，以使這些 第一射砂孔343基本靠近于外模型20與外砂箱30裝配在 一起后二者之間形成 的外周邊預定間隙的位置，便于射砂。并且，在靠近該外砂箱30開口端23 的外砂箱本體31外表面上，設置有四個對稱分布的第一抬箱部32，該第一抬 箱部32形成有便于抬箱的第一抬箱孔321。較佳的，該外砂箱30的開口端33 內(nèi)側邊緣處形成有第二臺階331 ，以用于在外模型20與外砂箱30裝配時緊密 配合。該外砂箱的厚度L2可為10~20mm。
如圖5所示，示出了本發(fā)明利用外模型20與外砂箱30制作上型的結構。
在制作上型時，首先放置外模型20;然后以預定間隙(例如，4 15mm)將外 砂箱30與外模型20裝配在-起，其中，該外模型20底部的凸起部22剛好置 于外砂箱30底部34的第一開孔341內(nèi)，二者之間形成一間隙342，而且該外 砂箱30開口端33內(nèi)側邊緣處的第二臺階331恰好裝配在外模型20開口端的 第一凸緣23背部的第一臺階231上，如此，該外模型20與外砂箱30即可緊 密裝配在一起；最后利用射芯機通過外砂箱30底部上的第一射砂孔341和間 隙342射砂，待覆砂硬化后開箱，則外砂箱30內(nèi)腔表面上形成帶有一定厚度 的覆砂層36，其厚度較佳可為4 15mm，以保證鑄件各部位的冷卻速度。至此， 該上型制作完成。
如圖6A所示，本發(fā)明的內(nèi)模型40包括一內(nèi)模型本體41,該內(nèi)模型本體 41的工作面(內(nèi)輪廓表面412)保證與制動鼓內(nèi)輪廓12 (如圖2所示)的一 致性，例如尺寸。
如圖6B 、 6C所示，該內(nèi)模型40的內(nèi)腔底部44內(nèi)凹形成一圓形凹陷部445 ， 并且該凹陷部445的中心附近進一步穿透該內(nèi)模型40底部形成第二開孔441 。 該內(nèi)模型40底部44靠近外圓周處對稱設置有四個安裝孔443，用于將內(nèi)模型 40向射砂機上固定。并且，在該內(nèi)模型40開口端外周延伸設置有一第二凸緣 43，該第二凸緣43面部靠近內(nèi)腔一側形成第二變形部431，與該制動鼓10內(nèi) 輪廓12靠近開口端處的第一變形部121 (如圖2所示)基本一致，而靠近外 側則形成一第一裝配部432，如為一凹槽。
如圖7A所示，并結合圖7B、 7C,該內(nèi)砂箱50包括一內(nèi)砂箱本體51，且 該內(nèi)砂箱50的工作面(本體51的外表面511)仿制動鼓內(nèi)形。該內(nèi)砂箱50 的底部54外表面部分外凸形成一圓形凸起540，而該凸起540中心附近部分 向內(nèi)凹陷形成一第一凹陷542，該第一凹陷542中心附近部分進一步向腔內(nèi)凹 陷形成一第二凹陷543，該第二凹陷543大致凹陷成半球面并稍突出于該內(nèi)砂 箱50內(nèi)腔底面544。該內(nèi)砂箱50開口端外周延伸設置有第三凸緣53，該第三 凸緣53背部靠近本體51外表面511處凹陷形成第一環(huán)形凹槽531，該第一環(huán) 形凹槽531靠外一側進一步凹陷形成第二環(huán)形凹槽532,從而形成一第三臺階 533。在該第三臺階533上設置有10 30個直徑為10~15mm第二射砂孔55。 并且，在靠近該內(nèi)砂箱50開口端的外砂箱本體51外表面上，還設置有四個對 稱分布的第二抬箱部52，該第二抬箱部52形成有便于抬箱的第二抬箱孔521。
該外砂箱的厚度L2可為10 20mm。
如圖8所示，示出了本發(fā)明利用內(nèi)模型40與內(nèi)砂箱50制作下型的結構。 在制作下型時，首先，放置內(nèi)模型40;然后，在內(nèi)模型40內(nèi)腔底面544上放 置一澆注系統(tǒng)61，該澆注系統(tǒng)61表面形成一凸起613;接著，以預定間隙(例 如，4~15mm)將內(nèi)砂箱50與內(nèi)模型40裝配在一起，其中，該內(nèi)模型40底部 的第二凹陷543對應，且該內(nèi)砂箱50的第三凸緣53外側也恰好裝配在該內(nèi)模 型40第二凸緣43的第一裝配部432內(nèi)，如此內(nèi)模型40與內(nèi)砂箱50即可實現(xiàn) 緊密裝配，且二者之間形成該預定間隙；最后利用射芯機通過內(nèi)砂箱50上的 第二射砂孔55射砂，待覆砂硬化后開箱，則內(nèi)砂箱50外表面上形成帶有一定 厚度的覆砂層56，其厚度較佳可為4 15mm，以保證鑄件各部位的冷卻速度。 至此，該下型制作完成。
較佳的，由圖8中還可看出，該第二射砂孔55位置基本靠近于內(nèi)模型40 與內(nèi)砂箱50裝配在一起后二者之間形成的外周邊預定間隙的位置，便于射砂。
如圖9所示，示出了利用制作完成的上、下型制作制動鼓的結構。在制作 制動鼓時，首先，放置帶有覆砂層56的內(nèi)砂箱50 (即下型)；接著，在內(nèi)砂 箱50上放置帶有覆砂層36的外砂箱30 (即上型)，并把該上型、下型用箱 卡鎖緊，二者之間形成一預定空間，該預定空間與需制作的制動鼓形狀、尺寸 一致，并作為澆注通道以供澆注形成制動鼓，這些澆注通道包括外砂箱30底 部與內(nèi)砂箱50底部形成的橫行通道802以及外砂箱30本體31與內(nèi)砂箱50 本體51之間形成的豎行通道803;然后在該外砂箱30上端放上澆口杯71，該 澆口杯71具有一直澆道801，該直澆道801與該橫行通道802、豎行通道803 連通，且澆口杯71上還具有一出氣孔73，該出氣孔73連通至該橫向通道802 上方；然后，澆注金屬液；最后，開箱，獲得鑄件。
在本發(fā)明中，為了便于取模，在制作上、下型時，可在外、內(nèi)模型的工作 面上噴涂脫模劑；在制造鑄件時，同樣可在內(nèi)、外砂箱的工作面上噴涂脫模劑。
在本發(fā)明中，覆模砂的成分可包含粘接劑(樹脂)、固化劑和添加劑等， 從而使得覆砂層更緊密，硬化更快。
當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情 況下，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變型，但 這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1、利用金屬型覆砂工藝制造制動鼓的方法，其特征在于，該方法包括以該制動鼓直徑最大處確定分型面，并以大口部分確定為下型，以小口部分確定為上型；分別設置內(nèi)、外模型用于保證所述制動鼓的內(nèi)輪廓和外輪廓尺寸；分別設置內(nèi)、外砂箱用于制造該制動鼓的下型和上型；分別以預定的間隙裝配該內(nèi)模型和內(nèi)砂箱，以及外模型和外砂箱以后，通過射砂孔在該內(nèi)、外砂箱上覆砂；鎖緊該帶有覆砂層的內(nèi)、外砂箱后澆注金屬液。
2、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該預定的間隙為4 15mm。
3、 根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，該內(nèi)模型和外模型的厚度 為10 20mm。
4、 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，該內(nèi)砂箱和外砂箱的厚度 為10 20mm。
5、 根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，該方法還包括等待內(nèi)、外砂箱的覆砂層硬化后開箱取模。
6、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括在內(nèi)、外模 型的工作面上噴涂脫模劑。
7、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括在該預定的 間隙內(nèi)放入粘結劑。
8、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該射砂孔為10 30個。
9、 根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，該射砂孔的直徑為010 d) 15mm。
10、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該覆砂層的厚度為4~15mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用金屬型覆砂工藝制造制動鼓的方法，該方法包括以該制動鼓直徑最大處確定分型面，并以大口部分確定為下型，以小口部分確定為上型；分別設置內(nèi)、外模型用于保證所述制動鼓的內(nèi)輪廓和外輪廓尺寸；分別設置內(nèi)、外砂箱用于制造該制動鼓的下型和上型；分別以預定的間隙裝配該內(nèi)模型和內(nèi)砂箱，以及外模型和外砂箱以后，通過射砂孔在該內(nèi)、外砂箱上覆砂；鎖緊該帶有覆砂層的內(nèi)、外砂箱后澆注金屬液。本發(fā)明不僅改善了工作環(huán)境，而且使得鑄件尺寸更精確，表面質量更好，成品率更高，成本更低，生產(chǎn)效率更高。
文檔編號B22C9/06GK101190454SQ200610144119
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月27日 優(yōu)先權日2006年11月27日
發(fā)明者栓 何, 周立剛, 周立成, 建 李, 賀 王, 閆啟棟 申請人:中國國際海運集裝箱(集團)股份有限公司;駐馬店中集華駿車輛有限公司