階梯式砂芯模具的制作方法

本發明涉及發動機砂型鑄造領域，特別涉及一種階梯式砂芯模具。

背景技術：

目前重型柴油機，特別是大型船用柴油機的制造，都是全砂型鑄造。其砂芯，由于其外型尺寸大，結構復雜，無法通過模具設備進行線上生產，而多數是通過設計一些鋁模、木模、塑料模等手工芯盒來人工制芯。

制造砂芯所用的手工芯盒，一般是由多個芯盒活塊拼接、固定在一起而組成。手工芯盒的制芯過程，通常是由工人往芯盒型腔里填滿自硬砂，刮平芯盒面；待芯盒里的自硬砂固化后，將芯盒活塊拆開，取出砂芯。

在手工芯盒制芯的過程中，有一個關鍵的環節，就是刮平砂芯表面。現有手工芯盒的制芯過程，都是在芯盒里填滿自硬砂，在自硬砂固化之前，工人利用刮板將高出芯盒部分的自硬砂，沿著芯盒的上表面刮平，刮平的表面即為砂芯最終的外表面。

砂芯固化后，工人需要將芯盒翻轉，把芯盒活塊按順序拆開，取出砂芯后，再將芯盒活塊拼裝起來，重新填砂，進行新一輪的砂芯制作。

現有手工芯盒，雖然能滿足一般的重型柴油機鑄造所用砂芯的制作要求。但這種手工芯盒的模具結構和制芯方法仍存在一定的缺陷和局限性，主要表現在：

1、模具芯盒是由多個活塊組成的鑲拼式芯盒，芯盒活塊在制芯過程中需要拆裝，操作繁瑣。

2、高出芯盒的砂需要刮平，這就給手工芯盒的制芯帶來了局限性：制作的砂芯外表面必須是的平面，否則無法進行刮砂。對于一些復雜的階梯式砂芯，則無法通過手工芯盒一次完成整個砂芯的制作；而是要把砂芯沿著階梯面分成兩個砂芯或多個，分別制作，再將兩個或多個砂芯拼接起來形成所要的砂芯。拼接砂芯，影響組芯效率。

3、取芯過程，需要工人將芯盒翻轉，按一定的順序才能把芯盒活塊拆開。帶有砂芯的芯盒，外型尺寸大，重量比較重，芯盒的翻轉需要耗費大量人力、物力。

從上述幾點可以看出，現有的手工芯盒，不僅增加了工人的勞動強度，而且嚴重影響到了砂芯制作、組裝的效率，不能滿足重型柴油機，特別是大型船用柴油機的批量生產需求。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種結構簡單合理的階梯式砂芯模具，該階梯式砂芯模具既能夠避免手工芯盒的翻轉、拆裝等繁瑣過程；又能夠實現復雜的階梯式砂芯的整體制作，省去砂芯的分開制作、拼接過程。不僅能夠增加砂芯的強度，減輕工人的勞動強度，而且有效的提高了制芯、組芯的效率，極大的滿足了現在大型船用柴油機批量生產的需求。

為實現上述目的，本發明提供了一種階梯式砂芯模具，該階梯式砂芯模具包括：金屬外框，其包括：底板和側板，所述底板的中部開設有多個貫穿底板上下表面的第一頂芯桿孔，所述側板為四塊，固定設置在所述底板的上表面，各個所述側板的首尾連接形成芯盒本體容納腔；相對設置的其中兩塊側板的頂端中部分別對應設置有向上延伸的砂芯凸起側板，所述砂芯凸起側板開設有直澆道模樣穿孔，并插設有直澆道模樣；芯盒本體，其采用塑料制作，中部開設有砂芯主體型腔，所述砂芯主體型腔里開設有與所述第一頂芯桿孔對應的第二頂芯桿孔，該芯盒本體固定設置在所述金屬外框的芯盒本體容納腔內；兩塊擋板，均為長條板狀，該兩塊擋板布設在所述金屬外框的砂芯凸起側板的兩側形成砂芯凸起型腔；以及頂出機構，其包括：頂芯板和頂芯桿，所述頂芯桿為多根，所述頂出機構布設在帶著芯盒本體的金屬外框的底板下方，多根所述頂芯桿分別與所述第一頂芯桿孔和第二頂芯桿孔對準；所述金屬外框的底板與頂出機構的頂芯板之間設置有多根定距塊。

優選地，上述技術方案中，底板為矩形板狀，所述頂芯板為矩形板狀。

優選地，上述技術方案中，芯盒本體通過銷釘定位、螺釘緊固的方式固定在所述金屬外框的底板上。

優選地，上述技術方案中，擋板的兩端分別開設有螺桿卡口，通過鎖緊螺桿拉緊布設在所述金屬外框的砂芯凸起側板的兩側。

優選地，上述技術方案中，定距塊為三根。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：該階梯式砂芯模具設計成帶框的整體芯盒，制芯過程不需要拆裝芯盒；設計砂芯頂出機構，取芯過程不需要翻轉芯盒。這些不僅減輕工人的勞動強度，而且極大的提高了砂芯的制作效率。該階梯式砂芯模具設計擋板，使得兩次填砂完成砂芯的整體制作。砂芯不需要分段制作，不僅砂芯強度得到提高，而且解決了砂芯的拼接問題，避免了組芯時砂芯拼接的繁瑣過程，有效的提高了組芯效率。

附圖說明

圖1為本發明的階梯式砂芯模具的結構示意圖。

圖2為本發明的階梯式砂芯模具的金屬外框結構示意圖。

圖3為本發明的階梯式砂芯模具的芯盒本體結構示意圖。

圖4為本發明的階梯式砂芯模具的擋板結構示意圖。

圖5為本發明的階梯式砂芯模具的直澆道模樣結構示意圖。

圖6為本發明的階梯式砂芯模具的頂出機構結構示意圖。

圖7為本發明的階梯式砂芯模具的一次填砂結構示意圖。

圖8為本發明的階梯式砂芯模具的二次填砂結構示意圖。

圖9為本發明的階梯式砂芯模具的拆開擋板結構示意圖。

圖10為本發明的階梯式砂芯模具的頂起砂芯結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

目前，重型柴油機，特別是大型船用柴油機機體的制造過程，基本還是處于人工為主，設備為輔的階段，制芯和組芯的效率，是大型柴油機制造過程一個很大的瓶頸。根據本發明具體實施方式的階梯式砂芯模具能極大的減輕工人的勞動強度，有效的提高生產效率，這對于重型柴油機的批量生產具有重要的實際意義。

如圖1所示，該階梯式砂芯模具的具體結構包括：金屬外框1、芯盒本體2、擋板3、直澆道模樣4、頂出機構5和定距塊6。其中，該階梯式砂芯模具做成帶框的整體式芯盒，芯盒本體2采用工程塑料，型腔部分通過數控機床加工出來；為了加強芯盒強度，在塑料芯盒本體2的外圍設一個金屬外框1，這種外鐵內塑的手工芯盒，即可降低制造成本，又可滿足塑料芯盒的整體強度。擋板3固定在金屬外框1上，用于制造砂芯凸起部分的形狀。對于階梯式砂芯的凸起部分，填完砂后，先將砂芯下端平整的部分刮平；再用擋板圍出砂芯凸起部分形狀，進行二次填砂，刮平，完成最終的制芯過程，使得兩次填砂完成砂芯的整體制作。砂芯不需要分段制作，不僅砂芯強度得到提高，而且解決了砂芯的拼接問題，避免了組芯時砂芯拼接的繁瑣過程，有效的提高了組芯效率。在金屬外框1的底部與頂出機構5的頂芯板之間放置定距塊6(即設頂出行程)。頂出機構5的頂芯桿插入芯盒本體2的各頂芯桿孔能夠利用芯盒的自重完成砂芯的頂出過程，使得取芯過程不需要翻轉芯盒。這些不僅減輕工人的勞動強度，而且極大的提高了砂芯的制作效率。

具體來講，如圖2所示，金屬外框1包括：底板11和設置在該底板上表面的側板12，其中，底板11為矩形板狀，中部開設有多個貫穿底板上下表面的頂芯桿孔13，頂出機構的頂芯桿插入帶著芯盒本體2的金屬外框1的各頂芯桿孔能夠利用芯盒的自重完成砂芯的頂出過程，使得取芯過程不需要翻轉芯盒。側板12為四塊，通過螺釘鎖緊固定設置在底板的上表面，各個側板12的首尾連接形成芯盒本體容納腔。相對設置的其中兩塊側板12的頂端中部分別對應設置有向上延伸的砂芯凸起側板14，砂芯凸起側板14開設有直澆道模樣穿孔15，用于插入直澆道模樣4(如圖5所示)。

如圖3所示，芯盒本體2采用工程塑料制作，型腔里開設有與外框底板頂芯桿孔13對應的頂芯桿孔21，固定設置在金屬外框1的芯盒本體容納腔內，芯盒本體2的型腔部分通過數控機床加工出來。組裝模具芯盒時，先將芯盒本體通過銷釘定位、螺釘緊固的方式固定在金屬外框1的底板上；再裝上四塊側板，并用螺釘擰緊，形成芯盒的主體部分。在塑料芯盒本體2的外圍設一個金屬外框1能夠加強芯盒強度，這種外鐵內塑的手工芯盒，即可降低制造成本，又可滿足塑料芯盒的整體強度。從側面插入直澆道模樣，裝上兩塊擋板，兩塊擋板通過鎖緊螺桿7拉緊，固定在金屬外框1上，形成砂芯凸起部分的形狀。對于階梯式砂芯的凸起部分，填完砂后，先將砂芯下端平整的部分刮平；再用擋板圍出砂芯凸起部分形狀，進行二次填砂，刮平，完成最終的制芯過程，使得兩次填砂完成砂芯的整體制作。砂芯不需要分段制作，不僅砂芯強度得到提高，而且解決了砂芯的拼接問題，避免了組芯時砂芯拼接的繁瑣過程，有效的提高了組芯效率。

如圖4所示，擋板3為長條板狀，兩端分別開設有螺桿卡口，兩塊擋板3布設在金屬外框1的砂芯凸起側板14的兩側，并通過鎖緊螺桿7拉緊，形成砂芯凸起部分的形狀。對于階梯式砂芯的凸起部分，填完砂后，先將砂芯下端平整的部分刮平；再用擋板圍出砂芯凸起部分形狀，進行二次填砂，刮平，完成最終的制芯過程，使得兩次填砂完成砂芯的整體制作。砂芯不需要分段制作，不僅砂芯強度得到提高，而且解決了砂芯的拼接問題，避免了組芯時砂芯拼接的繁瑣過程，有效的提高了組芯效率。

如圖6所示，頂出機構5包括：頂芯板51和頂芯桿52，頂芯板51為矩形板狀，頂芯桿52為多根，插入在芯盒本體2相應的頂芯桿孔21里，裝配時，頂芯板51布設在帶著芯盒本體2的金屬外框1的底板11下方，多根頂芯桿52分別與相應的芯盒本體2上的頂芯桿孔21(這些孔與金屬外框1底板11上的頂芯桿孔13對應)對準，從上方插入。金屬外框1的底板與頂出機構5的頂芯板51之間設置有定距塊6(即設頂出行程)。頂出機構5的頂芯桿插入芯盒本體2的各頂芯桿孔能夠利用芯盒的自重完成砂芯的頂出過程，使得取芯過程不需要翻轉芯盒。這些不僅減輕工人的勞動強度，而且極大的提高了砂芯的制作效率。

具體的制芯方法：

1、一次填砂，制作砂芯本體部分；

如圖7所示，制作砂芯時，開始階段，不需要裝上兩塊擋板，先在芯盒本體2的型腔部分填滿自硬砂8形成芯盒本體部分，并刮平；

2、二次填砂，制作砂芯凸起部分；

如圖8所示，刮平芯盒本體部分的砂芯后，裝上兩塊擋板，固定好，再往兩擋板間的型腔內繼續填滿自硬砂8，刮平，完成整個砂芯的制作。待砂芯固化，拆開擋板，進行頂芯操作。

3、頂出砂芯；

如圖9和圖10所示，砂芯制作完成后，拆開擋板，取出直澆道模樣；工人將帶砂芯9的金屬外框1及芯盒本體2撬起，移走定距塊，利用金屬外框1及芯盒本體2的自重完成砂芯的頂出過程。取走砂芯9后，抬起空的芯盒，放回定距塊，進行新一輪的砂芯制作過程。

綜上，該階梯式砂芯模具既能夠避免手工芯盒的翻轉、拆裝等繁瑣過程；又能夠實現復雜的階梯式砂芯的整體制作，省去砂芯的分開制作、拼接過程。不僅能夠增加砂芯的強度，減輕工人的勞動強度，而且有效的提高了制芯、組芯的效率，極大的滿足了現在大型船用柴油機批量生產的需求。

前述對本發明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據上述教導，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的技術人員能夠實現并利用本發明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發明的范圍意在由權利要求書及其等同形式所限定。