本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，更具體地，涉及一種在鑄造生產(chǎn)中使用的定位箱錐及其鑄造方法。

背景技術(shù)：

合箱過程是鑄件生產(chǎn)過程中最重要的一環(huán)，尤其對于精密鑄件，由于對尺寸要求高，合箱過程不允許分型面發(fā)生位移、錯(cuò)箱導(dǎo)致鑄件尺寸偏移，因此行業(yè)內(nèi)普遍使用在分型面處放置定位箱錐將上型與下型精確固定。這類定位箱錐一般表面尺寸精度高，當(dāng)表面磨損或損壞時(shí)不能保證精度，無法起到精確定位作用時(shí)，箱錐報(bào)廢。由于鑄件合箱時(shí)需要三個(gè)箱錐才能起到固定作用，每日需求量大，通常使用樹脂砂制作箱錐，但此類砂箱錐強(qiáng)度低、易磨損，表面精度低，只能一次性使用。也有使用硬質(zhì)金屬加工而成的箱錐，提高了箱錐表面精度，增加了使用次數(shù)，但箱錐重量增加，帶來成本增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用的定位箱錐。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于鑄造生產(chǎn)的定位箱錐，包括：

由硬質(zhì)金屬材料形成的外部箱錐結(jié)構(gòu)，外部箱錐結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)第一圓錐臺以及將兩個(gè)第一圓錐臺在大端面一側(cè)相互連接的第一圓柱，

外部箱錐結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成有空腔，空腔中填充有由鑄造用砂形成的砂芯。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，空腔與外部箱錐結(jié)構(gòu)具有相同的軸線。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，砂芯包括兩個(gè)第二圓錐臺以及將所述兩個(gè)第二圓錐臺在大端面一側(cè)相互連接的第二圓柱，每個(gè)第二圓錐臺對應(yīng)地與 其中一個(gè)第一圓錐臺具有相同的錐角，第二圓柱與第一圓柱具有相同長度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述兩個(gè)圓錐臺具有相同的錐角。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述兩個(gè)圓錐臺具有相同的長度。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于鑄造定位箱錐的方法，包括：

按照常規(guī)方法生產(chǎn)用于鑄造定位箱錐的外型，其中，外型具有相互配合的上型和下型，上型具有上型腔，下型具有下型腔，上型腔與下型腔配合形成箱錐毛坯的形狀，外型具有將上型腔和下型腔與外界連通的相應(yīng)的澆道；

制造砂芯，砂芯具有水平放置在中心位置的兩個(gè)金屬芯鐵，所述兩個(gè)金屬芯鐵的兩端從砂芯伸出；

將砂芯放置在下型腔中，下型形成有定位槽，所述兩個(gè)金屬芯鐵放置在定位槽中，使得砂芯懸空在下型腔的中心位置，然后對上型和下型進(jìn)行合箱操作；

將上型和下型通過子母扣緊扣；

通過澆道澆注金屬液以包覆砂芯，形成外部為金屬內(nèi)部為砂芯的復(fù)合材質(zhì)定位箱錐。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括對復(fù)合材質(zhì)定位箱錐進(jìn)行切削加工以提高表面精度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，箱錐毛坯形成有加工卡臺，使得箱錐毛坯能夠通過加工卡臺固定在機(jī)床上以便于車削加工。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，金屬芯鐵具有管狀結(jié)構(gòu)，并且中部沿徑向鉆有孔，孔與管狀結(jié)構(gòu)連通，以便澆注時(shí)由砂芯產(chǎn)生的氣體通過孔沿著具有管狀結(jié)構(gòu)的金屬芯鐵排出。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，制造砂芯時(shí)，起模后在砂芯的表面施涂一層鑄造用燒結(jié)涂料，防止?jié)沧r(shí)氣體從砂芯表面逸出進(jìn)入金屬液。

本發(fā)明的定位箱錐的有益效果在于：

(1)表面與完全金屬實(shí)心結(jié)構(gòu)箱錐材質(zhì)相同，經(jīng)過精加工后能達(dá)到相同精度，強(qiáng)度一致，提高了箱錐表面強(qiáng)度和精度，減少和降低了合箱分型面處錯(cuò)箱問題。

(2)以砂芯占據(jù)箱錐內(nèi)部空間，減少金屬所占比例，減輕箱錐重量，降低生產(chǎn)使用勞動強(qiáng)度；同時(shí)節(jié)約了金屬，提高金屬利用率，降低生產(chǎn)成本。

(3)表面為金屬，耐磨性高，可以長距離運(yùn)輸，并且多次使用。

(4)類型多樣，可以滿足不同規(guī)格鑄件對箱錐大小的要求，本發(fā)明形成的各種規(guī)格箱錐，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⑴炕厥褂?。

附圖說明

圖1A至圖1D是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的定位箱錐的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1B和圖1C分別是沿圖1A中線B-B和線A-A截取的截面圖。

圖2A至圖2D是本發(fā)明使用的管狀金屬芯鐵的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2C是沿圖2A中線A-A截取的截面圖。

圖3A至圖3D是本發(fā)明的定位箱錐的鑄造過程示意圖，其中，圖3A至圖3D分別是沿圖3C中線B-B和線A-A截取的截面圖。

圖中標(biāo)號：1、硬質(zhì)金屬材料；2、鑄造用砂3、外型；4、外型定位槽；5、橫澆道；6、內(nèi)澆道；7、砂芯；8、芯鐵；9、直澆道；10、子母扣；11、卡臺。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的定位箱錐及其鑄造方法進(jìn)行描述。

參照圖1A至圖1D，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于鑄造生產(chǎn)的定位箱錐。該定位箱錐包括由硬質(zhì)金屬材料形成的外部箱錐結(jié)構(gòu)1，參見圖1A，該外部箱錐結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)第一圓錐臺以及將這兩個(gè)第一圓錐臺在大端面一側(cè)相互連接的第一圓柱，第一圓柱具有直徑φ1，兩個(gè)第一圓錐臺在與該第一圓柱連接的大端面處也具有直徑φ1。參見圖1B，該外部箱錐結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成有空腔，空腔中填充有鑄造用砂2，該鑄造用砂可以是硅砂或其他鑄造用砂。箱錐表面的硬質(zhì)金屬材料應(yīng)有較好的切削性能便于精加工，且有較高的硬度和強(qiáng)度以減少使用過程中的磨損。

在一個(gè)實(shí)施例中，空腔與外部箱錐結(jié)構(gòu)形狀相似，也是回轉(zhuǎn)體，并具有與外部箱錐結(jié)構(gòu)相同的軸線。兩個(gè)圓錐臺可以具有相同的錐角，如圖所示，這兩個(gè)圓錐臺都具有半錐角θ。然而，根據(jù)其他實(shí)施例，兩個(gè)圓錐臺也可以具有不同的錐角。此外，兩個(gè)圓錐臺可以具有相同的長度。然而，根據(jù)其他實(shí)施例，兩個(gè)圓錐臺也可以具有不同的長度。金屬外形內(nèi)部的空腔由隨形鑄造砂芯填充形成砂芯。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，砂芯7包括兩個(gè)第二圓錐臺以及將這兩個(gè)第二圓錐臺在大端面一側(cè)相互連接的第二圓柱，如圖1C所示，該砂芯的圓柱直徑為φ2，并與第一圓柱具有相同長度，每個(gè)第二圓錐臺對應(yīng)地與其中一個(gè)第一圓錐臺具有相同的錐角，例如，參見圖1B，上面的第一圓錐臺和第二圓錐臺都具有半錐角θ。

下面結(jié)合附圖2A至2D以及圖3A至3D描述本發(fā)明的定位箱錐的鑄造方法。該方法包括如下步驟。首先，按照常規(guī)方法生產(chǎn)用于鑄造定位箱錐的外型3，其中，外型3具有相互配合的上型和下型，上型具有上型腔，下型具有下型腔，上型腔與下型腔配合形成箱錐毛坯的形狀，外型3具有將上型腔和下型腔與外界連通的相應(yīng)的澆道，例如圖中所示的直澆道9、橫澆道5以及內(nèi)澆道6。制造砂芯時(shí)，在砂芯的中心位置水平放置兩個(gè)金屬芯鐵8，例如，當(dāng)砂芯是具有以上所述的第二圓柱時(shí)，可以在該第二圓柱的位置放置這兩個(gè)金屬芯鐵8，這兩個(gè)金屬芯鐵8的兩端從砂芯伸出。接下來，述砂芯7放置在下型腔中，下型形成有定位槽4，兩個(gè)金屬芯鐵8可以放置在定位槽4中，定位槽4能夠輔助使得砂芯精確地懸空在下型腔的中心位置，然后對上型和下型進(jìn)行合箱操作，將上型和下型通過子母扣10緊扣。接下來，通過澆道澆注金屬液以包覆所述砂芯，例如直澆道9、橫澆道5和內(nèi)澆道6，以形成外部為金屬內(nèi)部為砂芯的復(fù)合材質(zhì)定位箱錐。

根據(jù)鑄造需要，通常會在一個(gè)上型或下型中形成多個(gè)上型腔和下型腔，如圖3B中所示，多個(gè)下型腔排列成兩行，每行都有多個(gè)下型腔。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在形成了復(fù)合材質(zhì)定位箱錐之后還可以對改復(fù)合材質(zhì)定位箱錐進(jìn)行切削加工以提高表面精度。為了便于車削加工，箱錐毛坯可以形成有加工卡臺11，參照圖3D，使得箱錐毛坯能夠通過加工卡臺穩(wěn)定固定在機(jī)床上，不晃動，提高加工精度。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，參照圖2A至圖2D，金屬芯鐵8具有管狀結(jié)構(gòu)，并且中部沿徑向鉆有孔12，所述孔12與所述管狀結(jié)構(gòu)連通，以便澆注時(shí)由砂芯產(chǎn)生的氣體通過所述孔12沿著具有管狀結(jié)構(gòu)的金屬芯鐵8排出。另外，在制造砂芯時(shí)，起模后可以在砂芯的表面施涂一層鑄造用燒結(jié)涂料，防止?jié)沧r(shí)氣體從所述砂芯表面逸出進(jìn)入金屬液，造成表層覆蓋金屬氣孔缺陷影響精度。

現(xiàn)有通用系列箱錐規(guī)格有直徑φ50mm，φ80mm，φ110mm，中間圓柱直段長10mm，半段高H為120mm，半錐角分別為8°，10°，12°?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)場實(shí)際需要對其中尺寸進(jìn)行修改。

應(yīng)理解，以上描述的有關(guān)于外部箱錐結(jié)構(gòu)與內(nèi)部砂芯的各種形狀和角度并不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的重點(diǎn)在于該定位箱錐是由外部金屬材料和內(nèi)部鑄造用砂形成的復(fù)合材質(zhì)的定位箱錐，在保證箱錐表面精度和強(qiáng)度的情況下，減輕了定位箱錐的重量，提高金屬利用率。

本發(fā)明根據(jù)目前行業(yè)已經(jīng)大規(guī)模使用的箱錐功能結(jié)構(gòu)對尺寸精度和強(qiáng)度要求高，內(nèi)部質(zhì)量無要求的這一要求，創(chuàng)新性地提出以表面金屬包覆內(nèi)部砂芯成型定位箱錐的方法，在保證箱錐表面精度和強(qiáng)度的情況下，減輕箱錐的重量，提高金屬利用率。

本發(fā)明的箱錐及其鑄造方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)表面與完全金屬實(shí)心結(jié)構(gòu)箱錐材質(zhì)相同，經(jīng)過精加工后能達(dá)到相同精度，強(qiáng)度一致，提高了箱錐表面強(qiáng)度和精度，減少和降低了合箱分型面處錯(cuò)箱問題。

(2)以砂芯占據(jù)箱錐內(nèi)部空間，減少金屬所占比例，減輕箱錐重量，降低生產(chǎn)使用勞動強(qiáng)度；同時(shí)節(jié)約了金屬，提高金屬利用率，降低生產(chǎn)成本。內(nèi)部為砂芯，密度為1.4g/cm3，是鋁的1/2，鋼鐵的1/5。同體積箱錐重量減輕60％。

以直徑φ100mm，半錐角8°，半段高100mm的箱錐為例：

箱錐總體積1334cm3，按照鑄鐵密度7.3g/cm3，全金屬箱錐質(zhì)量＝1334*7.3＝9738.2g；

內(nèi)部砂芯直徑為90mm,，半錐角8°，半段高95mm；體積為1022cm3，密度按砂子1.4g/cm3，質(zhì)量＝1022*1.4＝1430.8g；

外層金屬壁厚5mm(加工量與全金屬一樣，已除去)，體積為1334-1022＝312cm3,按照鑄鐵密度7.3g/cm3，外層金屬質(zhì)量＝312*7.3＝2277.6g；

同一個(gè)箱錐，體積不變，質(zhì)量減輕9738.2-1430.8-2277.6＝6029.8g，質(zhì)量減輕比6029.8/9738.2＝61.9％；節(jié)約金屬9738.2-2277.6＝7460.6g，金屬節(jié)約率7460.6/9738.2＝76.6％。

(3)表面為金屬，耐磨性高，可以長距離運(yùn)輸，并且多次使用。

(4)類型多樣，可以滿足不同規(guī)格鑄件對箱錐大小的要求，本發(fā)明形成的各種規(guī)格箱錐，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、批量化地使用。

(5)該鑄造方法將芯子變?yōu)楫a(chǎn)品的一部分，對表面需求高，內(nèi)部無特殊要求的鑄件都可應(yīng)用，減少后續(xù)掏砂工序，提高金屬利用率。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。