一種高精度回轉體砂芯的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種高精度回轉體砂芯，屬于金屬砂型鑄造技術領域。
【背景技術】
[0002]在金屬鑄造領域，直徑超過0.5m、高度超過1.5m以上的結構件稱為大型結構件。對于大型的多內腔回轉體結構件，傳統制造方法為先按內腔的制作難度進行分段，再分別完成各段的鑄造、加工，最后采用螺栓連接的方案實現整體結構件的裝配。為保證螺栓連接處有足夠強度，一般連接法蘭盤厚度是回轉體壁厚的倍數，導致結構方案迀就了工藝狀況，增加了零件重量。
[0003]隨著產品的不斷升級，對結構件越來越提出了更高的輕量化要求，部分結構件甚至采用高強鎂合金替代高強鋁合金。大型多內腔回轉體結構件采用傳統螺栓連接的工藝方案已難以滿足新型產品的要求，采用整體一次鑄造成形的工藝方案已成為新型產品研制生產過程中必須解決的工藝問題之一。
[0004]用外模制造鑄型型腔以形成鑄件的外表面稱為造型，用芯盒制造型芯以形成鑄件的內表面稱為造芯。無論是高強鋁合金，還是高強鎂合金材料，在大型多段回轉體鑄件制定鑄造工藝方案過程中，中間型芯的工藝方案是決定整體一次鑄造成形能否實現的重要因素。
[0005]分體鑄造內腔結構尺寸完全由中間芯盒的尺寸精度保證，而整體鑄造內腔結構尺寸由多套芯盒和組芯共同保證，整體鑄造單個鑄件內腔尺寸工藝控制點是分體鑄造單個鑄件的幾倍，甚至十幾倍，其內腔尺寸的控制難度增幅較大。分體砂型鑄造再多段組裝成產品的方案，由于芯盒模型首先存在一定的誤差，從芯盒模型到砂型又存在一定的誤差，從砂型到澆鑄再形成一定的誤差，最后由砂型形成的凹凸結構進行裝配仍然存在一定的誤差，因此砂型鑄造的精度一般只能達到《GB/T6414 -1999國標鑄件公差標準》中CTll等級的要求，如果達到CT9等級的要求即為優等。在鑄造領域CT9等級以上的精度稱為高精度，高精度結構件的鑄造必須采用精密鑄造工藝，傳統的砂型鑄造工藝已無法滿足。
[0006]此外，分體鑄造中間芯的高寬比一般在合理范圍內，而整體鑄造中間芯的高寬比接近甚至超過三倍，如何保證中間芯的垂直度是整體鑄造必須解決的問題。另外，在鑄件澆注、成形過程中，底部中間芯由于受到整體中間芯軸向的重力作用，其在徑向產生向外的應力應變，這將嚴重影響底部中間芯的徑向退讓性，容易導致鑄件相對位置徑向尺寸超差或產生裂紋。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的在于，克服現有技術中存在的問題，提供一種高精度回轉體砂芯，其芯軸可以承載砂芯的重量并將上方砂芯的重量傳遞至砂芯底座上。
[0008]為解決以上技術問題，本實用新型的一種高精度回轉體砂芯，包括芯砂和芯軸，所述芯砂的外形與鑄件的回轉體內腔的形狀相一致，所述芯軸位于所述芯砂的軸線上，所述芯軸的中部為芯軸主桿，所述芯軸主桿為管狀結構，所述芯軸主桿的上端設有主桿上導套，所述芯軸主桿的下端設有主桿下導套，所述主桿上導套上連接有芯軸凹端，所述主桿下導套上連接有芯軸凸端，所述芯軸凹端和芯軸凸端分別與所述芯軸主桿過盈配合；所述芯軸凹端的上端面中心設有向下凹陷的芯軸凹端錐形孔，所述芯軸凸端的下端設有芯軸凸端錐形頭，所述芯軸凸端錐形頭可以與所述芯軸凹端錐形孔過盈配合。
[0009]相對于現有技術，本實用新型取得了以下有益效果:由芯軸主桿、芯軸凹端和芯軸凸端組合而成的芯軸沿軸線貫穿芯砂，上方砂芯的芯軸凸端錐形頭插接在下方砂芯的芯軸凹端錐形孔中，且兩者過盈配合，可以保證對接砂芯之間的同軸度。各段芯軸既可以承受各自砂芯的重量，并且可以將上方砂芯的重量通過芯軸向砂芯底座傳遞，避免下方芯砂承受上方砂芯的重量在徑向產生向外的應力應變，使底部砂芯、中間砂芯和頂部砂芯的徑向退讓性都很好，多段砂芯之間通過芯軸形成剛性連接，避免鑄件相對位置徑向尺寸超差或產生裂紋。
[0010]作為本實用新型的改進，所述芯軸主桿的中部兩側沿高度方向對稱且均勻設有多道芯骨卡槽，各所述芯骨卡槽相互平行且沿水平方向延伸，各所述芯骨卡槽中分別插接有主芯骨且為間隙配合，每層主芯骨的上方分別搭接有與主芯骨相垂直的副芯骨，所述副芯骨對稱位于所述芯軸主桿的軸線兩側。芯軸主桿上的芯骨卡槽對主芯骨提供軸向支撐，主芯骨對副芯骨提供軸向支撐，主芯骨和副芯骨共同承托芯砂的重量，使砂芯具有足夠的強度和剛度，防止產生變形和斷裂；芯骨卡槽與主芯骨間隙配合保證了清砂過程中將芯軸和主芯骨從鑄件內部取出的可操作性。
[0011]作為本實用新型的改進，所述芯軸凹端的下端面設有芯軸凹端圓柱孔，所述芯軸凹端圓柱孔套裝在所述芯軸主桿的主桿上導套上，所述芯軸凹端圓柱孔的側壁設有貫通的芯軸凹端徑向銷孔，所述主桿上導套的側壁設有主桿上徑向銷孔，芯軸凹端徑向連接銷穿過所述芯軸凹端徑向銷孔和所述主桿上徑向銷孔將芯軸凹端與所述芯軸主桿相連接。芯軸凹端圓柱孔與主桿上導套通過過盈配合可以保證芯軸凹端與芯軸主桿的同軸度，芯軸凹端徑向連接銷使芯軸凹端與芯軸主桿之間形成剛性連接，既保證了軸向及徑向尺寸的精度和穩定性，又保證了整體結構吊裝需要的強度。
[0012]作為本實用新型的改進，所述芯軸凸端的上端面設有芯軸凸端圓柱孔，所述芯軸凸端圓柱孔套裝在所述芯軸主桿的主桿下導套上，所述芯軸凸端圓柱孔的側壁設有貫通的芯軸凸端徑向銷孔，所述主桿下導套的側壁設有主桿下徑向銷孔，芯軸凸端徑向連接銷穿過所述芯軸凸端徑向銷孔和所述主桿下徑向銷孔將芯軸凸端與所述芯軸主桿相連接。芯軸凸端圓柱孔與主桿下導套通過過盈配合可以保證芯軸凸端與芯軸主桿的同軸度，芯軸凸端徑向連接銷使芯軸凸端與芯軸主桿之間形成剛性連接，既保證了軸向及徑向尺寸的精度和穩定性，又保證了整體結構吊裝需要的強度。
[0013]作為本實用新型的改進，所述芯軸凹端的上端面設有芯軸凹端軸向銷孔，所述芯軸凸端的下端面設有芯軸凸端軸向銷孔，所述芯軸凸端軸向銷孔中插接有芯軸軸向定位銷，所述芯軸軸向定位銷的下端插接在下一層的芯軸凹端軸向銷孔中。芯軸軸向定位銷的過盈配合可以防止芯軸凹端與插接的芯軸凸端之間發生相對轉動，保證芯軸凹端與插接的芯軸凸端之間在圓周方向定位的精度及穩定性。
[0014]作為本實用新型的改進，所述芯軸凹端的軸向中部設有沿軸線延伸的芯軸凹端螺紋孔，所述芯軸凹端螺紋孔位于所述芯軸凹端圓柱孔與所述芯軸凹端錐形孔之間；所述芯軸凸端的芯軸凸端錐形頭設有沿軸線向內延伸的芯軸凸端螺紋孔。芯軸凹端螺紋孔和芯軸凸端螺紋孔可分別旋接吊耳，使砂芯從兩端都可以起吊，便于砂芯轉運及翻轉；為制芯、修芯、涂裝以及砂芯整體組裝提供了吊裝接口，保證了以上工序有較強的可操作性。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明，附圖僅提供參考與說明用，非用以限制本實用新型。
[0016]圖1為高精度回轉體砂芯的立體圖。
[0017]圖2為砂芯內部結構件的立體圖。
[0018]圖3為本實用新型的砂芯中芯軸主桿的主視圖。
[0019]圖4為圖3的立體圖。
[0020