一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型的制造方法
【專利摘要】一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，上、下砂箱配置了各自獨立的垂直安裝、水平噴射式射砂筒。避免了成型砂箱翻轉時造成損壞的問題。在上砂箱與下砂箱上分別設置有液壓伺服高頻震動油缸。上砂箱射砂筒和下砂箱射砂筒設計為中鉸擺動式機構，通過上、下砂箱射砂筒擺動氣缸的控制，可以使射砂筒的噴砂口與砂箱的射砂口精確、平穩(wěn)、可靠地結合或分離。
【專利說明】一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鑄造造型設備，具體為一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機。主要用于鑄造用濕型物理硬化粘土砂砂型的制作。一種配置雙射砂筒，采用比例、伺服液壓控制技術的全自動高速水平分型造型機。

【背景技術】
[0002]用粘土砂進行金屬鑄造成型是機械零件毛坯的主要生產(chǎn)方法之一，在機械制造工業(yè)中得到廣泛的應用，并且占有重要地位。其中粘土砂砂型的制作是鑄件生產(chǎn)工藝過程中的關鍵環(huán)節(jié)之一，砂型的制作質量直接關系到鑄件的產(chǎn)品質量和成品率，目前，濕型物理硬化粘土砂造型是國內(nèi)、國際應用最廣泛的造型工藝。現(xiàn)有技術的全自動水平分型粘土砂脫箱造型機以垂直射砂、水平分型的脫箱造型機為主要代表產(chǎn)品，其工作原理是:砂箱在垂直狀態(tài)下利用壓縮空氣將型砂高速射入砂箱內(nèi)預緊實，然后再施加外部壓力進行機械壓實。砂型造好后再翻轉至水平狀態(tài)進行下芯、合型、脫箱，然后推至澆鑄線進行鑄件澆鑄。其存在的主要問題包括:一是由于采用垂直射砂水平分型，因此該類造型機制作的砂型在翻轉及推送過程中容易發(fā)生塌陷或損壞；二是無論水平射或垂直射，在射砂過程中會存在型砂的均勻性差，密實度不夠等，特別是制作結構較為復雜的砂型時上述問題更加明顯，由此會導致一定量殘次品的出現(xiàn)。三是現(xiàn)有技術的造型機動作強硬，急起、急停，因而也是導致砂型損壞的原因之一，以上原因導致現(xiàn)有技術的粘土砂造型機難以制作大型砂型，特別是制作600mm以上的特大型砂型。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型針對目前在鑄造行業(yè)對砂型尺寸在600mm~1000mm的大型鑄件需求較大，而現(xiàn)有技術的垂直射砂、水平分型造型機難以滿足技術要求的狀況，研制一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機。
[0004]一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，包括主機架、左機架和右機架構成的造型機整體框架。在框架內(nèi)依次安裝有上砂箱、下砂箱、上壓實機構、下壓實機構、型板推送機構和砂型推送機構，與所述上砂箱及下砂箱分別對應的有上砂箱射砂筒和下砂箱射砂筒，其特征是所述的上砂箱射砂筒和下砂箱射砂筒的噴砂口設置為水平狀態(tài)噴砂口，所述的上砂箱與下砂箱上分別設置有震動裝置。
[0005]所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征是所述的震動裝置分別為上砂箱震動油缸和下砂箱震動油缸。所述的上砂箱震動油缸固定在上壓實頭與上壓實油缸活塞桿之間，所述的下砂箱震動油缸固定在下壓實頭與下壓實油缸活塞桿之間，所述的上砂箱震動油缸與下砂箱震動油缸為液壓伺服高頻震動油缸。
[0006]所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征是所述的上砂箱射砂筒通過中部鉸軸固定在左機架上橫梁處兩個上砂箱射砂筒擺動軸承上，左機架橫梁下方安裝有上砂箱射砂筒擺動氣缸，該擺動氣缸的活塞桿通過連桿機構與上砂箱射砂筒的下部左側連接；下砂箱射砂筒通過其中部鉸軸固定在右機架上橫梁處的兩個下砂箱射砂筒擺動軸承上，右機架橫梁下方安裝有下砂箱射砂筒擺動氣缸，氣缸的活塞桿通過連桿機構與下砂箱射砂筒的下部右側連接。
[0007]所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征是在主體框架的外側固定有型板翻轉和推送機構，在型板翻轉和推送機構上固定有型板框推送油缸和型板框導向桿，型板框導向桿的前端與型板框推送油缸的前端固定連接，并同時與型板框連接，在型板框的上下端面分別安裝有上型板和下型板。
[0008]所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征是上壓實油缸上裝有上壓實油缸位移傳感器，下壓實油缸上裝有下壓實油缸位移傳感器，型板框推送油缸上裝有型板框推送油缸位移傳感器，砂型推送油缸上裝有砂型推送油缸位移傳感器，所述的位移傳感器檢測油缸精確的位移值，為電控系統(tǒng)提供準確的油缸位置信號。
[0009]所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征在于上、下壓實油缸、型板推送油缸、砂型推送油缸均采用比例液壓控制技術。
[0010]本實用新型的有益效果是:該造型機具有結構簡單，造型速度快、型板定位精準、合型精度高的特點。同時該造型機所制作的砂型緊實度均勻，并且無極可調(diào)，用其澆鑄出來的鑄件廢品率低，外形美觀，幾何尺寸精度高。通過在上、下壓實頭與上、下壓實油缸活塞桿之間設置液壓伺服高頻震動油缸，上、下壓實油缸在壓實的過程中，壓實頭在伺服高頻震動油缸的作用下進行高頻震壓，帶動砂箱內(nèi)的型砂處于高頻震動狀態(tài)，從而保證每一粒砂子都在動態(tài)下獲得均勻、有效的壓實，可大大提高砂型緊實度的均勻性，減少因為砂型局部緊實度不足導致的砂型缺陷。上、下壓實油缸、型板推送油缸、砂型推送油缸都使用比例液壓控制技術，保證各油缸在運動過程做到緩啟、緩停、快進、快退、精準定位，提高合型精度，保證不發(fā)生推型沖擊而導致的砂型損壞、變形，確保了砂型制作的成品率。上、下砂箱配置了各自獨立的垂直安裝、水平噴射式射砂筒。避免了成型砂箱翻轉時造成損壞的問題。上砂箱射砂筒和下砂箱射砂筒設計為中鉸擺動式機構，通過上、下砂箱射砂筒擺動氣缸的控制，可以使射砂筒的噴砂口與砂箱的射砂口精確、平穩(wěn)、可靠地結合或分離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的橫向結構圖
[0012]圖2是本實用新型的縱向結構圖；
[0013]圖中，1-型板翻轉和推送機構；2_型板框推送油缸；3_型板框移動導向桿；4_型板框；5_上型板；6_下型板；7_上砂箱移動油缸；8_上壓實機構連接板；9_上壓實頭；10-上砂箱；11_立柱；12_下壓實頭；13_下砂箱；14_下壓實機構連接板；15_下砂箱移動油缸；16_下壓實油缸；17_上砂箱伺服震動油缸；18_上砂箱射砂筒；19_上砂箱射砂筒擺動軸承；20_上砂箱射砂筒噴砂口法蘭；21_上砂箱射砂筒擺動氣缸；22_左機架；23_上壓實油缸；24_主機架頂梁；25_下砂箱伺服震動油缸；26_下砂箱射砂筒；27_下砂箱射砂筒擺動軸承；28_下砂箱射砂筒擺動氣缸；29_砂型推送油缸；30_砂型推送機構；31_主機架底梁；32_下壓實油缸位移傳感器；33_上壓實油缸位移傳感器；34_右機架；35_下砂箱射砂筒噴砂口法蘭；36_型板框推送油缸位移傳感器；37_砂型推送油缸位移傳感器；38_下砂箱射砂筒儲氣罐；39_下砂箱射砂閥；40_上砂箱射砂筒儲氣罐；41_上砂箱射砂閥； 42-主機架。

【具體實施方式】
[0014]本實用新型的水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機包括主機架42、上砂箱10、下砂箱13、上壓實頭9、下壓實頭12、型板翻轉和推送機構1、上砂箱射砂筒18、下砂箱射砂筒26、砂型推送機構30、上壓實油缸23、下壓實油缸16、上砂箱伺服震動油缸17、下砂箱伺服震動油缸25。該機上、下壓實油缸、型板推送油缸、砂型推送油缸、上、下砂箱伺服震動油缸都采用液壓比例、伺服控制技術，極大的提高了設備的響應速度、控制精度和造型效率。該機上砂箱和下砂箱配置各自獨立的射砂筒，射砂筒采用了中鉸擺動式結構，通過上、下砂箱射砂筒擺動氣缸的控制，可以使射砂筒的噴砂口與砂箱的射砂口進行結合或分離。本實用新型的產(chǎn)品填補了 600mm~1000_的大型水平分型自動化脫箱粘土砂造型機的空白。
[0015]如圖1、圖2所示:設備主機架42為四梁四柱式結構，由主機架頂梁24、主機架底梁31、四根立柱11和上、下砂箱的固定橫梁組成，主機架與左機架22、右機架34拼裝成整體，構成造型機設備的整體安裝框架。在主機架頂梁24上安裝有上壓實油缸23，上壓實油缸23的活塞桿通過上砂箱伺服震動油缸17與上壓實機構連接板8固定，上壓實機構連接板8與上壓實頭9拼焊成一個整體，可以在上壓實油缸23的驅動下進行上下運動，完成對型砂的壓實。上壓實機構連接板8上方的四角對稱布置有4個上砂箱移動油缸7，油缸的活塞桿與固定上砂箱10的橫梁連接，上砂箱10可以在上砂箱移動油缸7的驅動下沿立柱11上下運動，與下砂箱配合，完成砂箱的分箱和合箱動作。
[0016]在主機架底梁31上安裝有下壓實油缸16，下壓實油缸16的活塞桿通過下砂箱伺服震動油缸25與下壓實機構連接板14固定，下壓實機構連接板14與下壓實頭12拼焊成一個整體，可以在下壓實油缸16的驅動下進行上下運動，完成對型砂的壓實。下壓實機構連接板14下方的四角對稱布置有4個下砂箱移動油缸15，油缸的活塞桿與固定下砂箱13的橫梁連接，下砂箱13可以在下砂箱移動油缸15的驅動下沿立柱11上下運動，與上砂箱配合，完成砂箱的分箱和合箱動作。
[0017]布置在主機架左側的左機架22與主機架拼裝成一體，上砂箱射砂筒18通過其中部鉸軸固定在左機架上橫梁處兩個上砂箱射砂筒擺動軸承19上，左機架22橫梁下方安裝有上砂箱射砂筒擺動氣缸21，氣缸的活塞桿通過連桿機構與上砂箱射砂筒18的下部左側連接，氣缸活塞桿動作時，可以驅動上砂箱射砂筒18以上砂箱射砂筒擺動軸承19為中心進行擺動，使上砂箱射砂筒噴砂口法蘭20與上砂箱的水平設置的射砂口進行結合或分離。布置在主機架右側的右機架34與主機架拼裝成一體，下砂箱射砂筒26通過其中部鉸軸固定在右機架上橫梁處的兩個下砂箱射砂筒擺動軸承27上，右機架34橫梁下方安裝有下砂箱射砂筒擺動氣缸28，氣缸的活塞桿通過連桿機構與下砂箱射砂筒26的下部右側連接，氣缸活塞桿動作時，可以驅動下砂箱射砂筒26以下砂箱射砂筒擺動軸承27為中心進行擺動，使下砂箱射砂筒噴砂口法蘭35與下砂箱的水平射砂口進行結合或分離。
[0018]主機架下方的右側在機架底座上固定有砂型推送機構30，在其上方安裝有砂型推送油缸29，用于砂型制作完成后，將砂型從造型機內(nèi)部推送到澆鑄線上。
[0019]在垂直于主體框架方向的外側固定有型板翻轉和推送機構1，上面固定有型板框推送油缸2和型板框導向桿3，型板框導向桿3的前端與型板框推送油缸2的前端固定連接，同時與型板框4連接，在型板框4的上下端面分別安裝有上型板5和下型板6，型板框推送油缸2運動時通過型板框導向桿3驅動型板框4完成型板在上下砂箱之間的推送和退回。所述的型板翻轉和推送機構除可以水平推送型板外，同時具有翻轉功能，將型板框整體翻轉后方便進行型板的更換。
[0020]上壓實油缸23上裝有上壓實油缸位移傳感器33，下壓實油缸16上裝有下壓實油缸位移傳感器32，型板框推送油缸2上裝有型板框推送油缸位移傳感器36，砂型推送油缸29上裝有砂型推送油缸位移傳感器37，所有位移傳感器檢測油缸精確的位移值，為電控系統(tǒng)提供準確的油缸位置信號。
[0021]造型完成后，通過砂型推送油缸29將砂型推送到澆鑄線上，本實用新型采用液壓比例技術進行該油缸的控制，通過位移傳感器37檢測出油缸的當前位移從而確定砂型所處的不同位置，精確控制油缸動作，使砂箱在推送過程中根據(jù)位置信號做到緩慢啟動、快速運動、緩慢停止、精準定位，可保證砂型在高速推送的過程中下不發(fā)生啟動和停位時的末端沖擊，避免砂型塌陷、砂型變形，確保了砂型制作的合格率。
[0022]本實用新型技術產(chǎn)品為上、下砂箱配置了各自獨立的射砂筒。以上砂箱為例說明:上砂箱射砂筒18由上砂箱射砂筒儲氣罐40單獨提供充足的壓縮空氣，通過兩個大通徑的高速射砂閥41對射砂筒的上、下兩部分同時快速排氣，繼而完成對上砂箱的射砂，確保射入上砂箱內(nèi)的型砂緊實而均勻。
[0023]本實用新型技術產(chǎn)品射砂筒的噴砂口與砂箱的射砂口在造型時根據(jù)不同工藝要求可以進行結合或分離。以上砂箱為例說明:上砂箱射砂筒18以上砂箱射砂筒擺動軸承19為中心，在上砂箱射砂筒擺動氣缸21的驅動下，通過下部的連桿機構可以使上砂箱進行擺動。當驅動氣缸21的活塞桿縮回時，通過連桿機構動作使上砂箱射砂筒18的下部向左偏移，射砂筒順時針進行擺動，上砂箱射砂筒噴砂口法蘭20與上砂箱射砂口分離。準備進行射砂動作時，驅動氣缸21的活塞桿伸出，通過連桿機構動作使上砂箱射砂筒逆時針進行擺動，上砂箱射砂筒噴砂口法蘭20與上砂箱射砂口緊密結合，保證射砂筒與砂箱之間良好的密封。
[0024]本實用新型的技術方案僅涉及一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機的硬件結構。其在工作過程中還需要配套專用液壓系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)和電氣自動化控系統(tǒng)。其中電氣自動化控制系統(tǒng)采用數(shù)字化模擬、參數(shù)化設置技術，各項工藝過程中的參數(shù)設置具有操作簡單，方便靈活等優(yōu)點。
[0025]該實用新型技術自動造型機的工作過程如下:初始狀態(tài)下，上壓實油缸23、下壓實油缸16、上砂箱移動油缸7、下砂箱移動油缸15、砂型推送油缸29、型板框推送油缸2全部處于縮回狀態(tài)，上砂箱10和下砂箱13處于初始分離狀態(tài)。
[0026]啟動運行后執(zhí)行第一步動作:型板框推進:型板框推送油缸2伸出，將型板框和上、下型板插入到主機架內(nèi)部上、下砂箱之間，并進行精確定位。同時，上砂箱移動油缸7和下砂箱移動油缸15也同時伸出，帶動上砂箱10向下運行，下砂箱13向上運行。等上砂箱移動油缸7和下砂箱移動油缸15伸出到位后，執(zhí)行第二步動作:合箱:上壓實缸23和下壓實油缸16同時伸出，由油缸上的位移傳感器采集油缸當前的位置信號，根據(jù)預先設定的合箱位置點，在比例閥的控制下實現(xiàn)精確合箱，合箱之后，上砂箱射砂筒擺動氣缸21和下砂箱射砂筒擺動氣缸28同時伸出，將上、下砂箱射砂筒的噴砂口和上、下砂箱側面射砂口進行緊密結合后繼續(xù)執(zhí)行第三步:射砂:上砂箱射砂閥41和下砂箱射砂閥39同時通電開啟，將型砂從射砂筒內(nèi)高速射入上、下砂箱內(nèi)部，之后進行第四步動作:壓實:按照低壓壓實一高壓壓實一保壓的工藝過程，上、下壓實缸在伺服震動油缸高頻震動的同時進行壓實動作，達到設定的壓實壓力并且經(jīng)過保壓時間后，上砂箱射砂筒擺動氣缸21和下砂箱射砂筒擺動氣缸28同時縮回，將上、下砂箱射砂筒的噴砂口和上、下砂箱側面射砂口進行分離，繼續(xù)進行第五步動作:啟模分型:上、下壓實缸在經(jīng)過慢速啟模過程后，快速返回到原始位置，將上、下砂箱打開后進行第六步動作:型板框退回:型板框推送油缸2縮回，將型板框和上、下型板從主機架內(nèi)部上、下砂箱之間抽出，返回到原始位置。這時，根據(jù)預先選擇的工作模式，造型機會執(zhí)行不同的動作:當選擇制作無芯的砂型時，自動執(zhí)行第七步動作:合型。當選擇制作有芯的砂型時，造型機會自動停止在當前狀態(tài)，等待人工下芯，下芯結束后再執(zhí)行第七步動作:合型:上壓實缸23和下壓實油缸16同時伸出，由油缸上的位移傳感器采集油缸當前的位置信號，根據(jù)預先設定的合型位置點，在比例閥的控制下實現(xiàn)精確合型，合型到位后，執(zhí)行第八步動作:脫箱:上砂箱移動油缸7首先返回到原始位，之后上壓實缸23、下壓實油缸16、下砂箱移動油缸15同時返回，直到原始位置，完成脫箱動作，之后進行第九步:推型:砂型推送油缸29伸出，由油缸上的位移傳感器采集油缸當前的位置信號，根據(jù)預先設定的變速位置點，在比例閥的控制下實現(xiàn)推送過程的緩啟、快推、緩停、精準定位，將砂型推送到澆鑄線上，再返回原始位置。至此，完成一個砂型的制作。自動造型機按照這種模式連續(xù)工作，完成不間斷的造型生產(chǎn)。
【權利要求】
1.一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，包括主機架(42)、左機架(22)和右機架(36)構成的造型機整體框架。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征是在框架內(nèi)依次安裝有上砂箱(10)、下砂箱(13)、上壓實機構、下壓實機構、型板推送機構和砂型推送機構，與所述上砂箱及下砂箱分別對應的有上砂箱射砂筒(18)和下砂箱射砂筒(26)，其特征是所述的上砂箱射砂筒(18)和下砂箱射砂筒(26)的噴砂口設置為水平狀態(tài)噴砂口，所述的上砂箱與下砂箱上分別設置有震動裝置。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征是所述的震動裝置分別為上砂箱震動油缸(17)和下砂箱震動油缸(25)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征是所述的上砂箱震動油缸固定在上壓實頭與上壓實油缸活塞桿之間，所述的下砂箱震動油缸固定在下壓實頭與下壓實油缸活塞桿之間，所述的上砂箱震動油缸與下砂箱震動油缸為液壓伺服高頻震動油缸。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征是所述的上砂箱射砂筒(18)通過中部鉸軸固定在左機架(22)上橫梁處兩個上砂箱射砂筒擺動軸承(19)上，左機架(22)橫梁下方安裝有上砂箱射砂筒擺動氣缸(21)，擺動氣缸的活塞桿通過連桿機構與上砂箱射砂筒(18)的下部左側連接；下砂箱射砂筒(26)通過其中部鉸軸固定在右機架(34)上橫梁處的兩個下砂箱射砂筒擺動軸承(27)上，右機架(34)橫梁下方安裝有下砂箱射砂筒擺動氣缸(28)，氣缸的活塞桿通過連桿機構與下砂箱射砂筒(26)的下部右側連接。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征是在主體框架的外側固定有型板翻轉和推送機構(I )，在型板翻轉和推送機構上固定有型板框推送油缸(2)和型板框導向桿(3)，型板框導向桿(3)的前端與型板框推送油缸(2)的前端固定連接，并同時與型板框(4)連接，在型板框(4)的上下端面分別安裝有上型板(5)和下型板(6 ) ο
7.根據(jù)權利要求4所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征是上壓實油缸(23)上裝有上壓實油缸位移傳感器(33)，下壓實油缸(16)上裝有下壓實油缸位移傳感器(32)，型板框推送油缸(2)上裝有型板框推送油缸位移傳感器(36)，砂型推送油缸(29)上裝有砂型推送油缸位移傳感器(37)，所述的位移傳感器檢測油缸精確的位移值，為電控系統(tǒng)提供準確的油缸位置信號。
8.根據(jù)權利要求5所述的一種水平射砂水平分型粘土砂全自動造型機，其特征在于上、下壓實油缸、型板推送油缸、砂型推送油缸均采用比例液壓控制技術。
【文檔編號】B22C15/28GK204247917SQ201420374506
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權日:2014年7月8日
【發(fā)明者】郭鐵虎, 黨建軍, 趙永亮, 劉格生 申請人:山西方盛液壓機電設備有限公司