专利名称：无砂箱式铸模方法
技术领域：
本发明涉及一种铸模方法，特别涉及一种将成型模具从砂箱中移出的无 砂箱式铸模方法。
背景技术：
日本专利早期公布的N0.62[1987年]-16736公开了一种无砂箱式铸模来 铸造叠箱铸型的装置，包括两对上下砂箱，其中一个上砂箱和一个下砂箱为 一对。在该装置中，装置上部设有一个压挤造模机，从水平面的方向看，该 压挤造模机从水平方向挤压模型。此外，在下部或者接近底部处设有一个起 模机，用于铸造模具以及以相对于水平面方向垂直地将模具从砂箱中移出。 两对砂箱上箱和下箱在压挤造模机和起模机间交替间隔地往复运动。在此过 程中，由于一个夹在上砂箱和下砂箱之间的可替换的双面模板能够在地面附 近被替换，故必要劳动力减少。
然而，该先前技术的装置存在着问题。型砂不足可能会影响到砂箱，甚 至导致模具缺少预期的硬度。因此，需要一种无砂箱铸模方法来稳定容易地 生产出具有预期要求硬度的模具。
发明内容
本发明利用无砂箱式铸造装置铸造叠箱式上模具和下模具，该装置包括 一个上砂箱和一个下砂箱。每一个砂箱都设有一个开口和至少一个型砂填入 口用于注入型砂， 一个在上表面和下表面有符合上下砂箱式样的双面模板， 以及上下的压铸部件，每个压铸部件从相应砂箱的相应铸型空间插入和縮 回，挤压型砂成模具。
其中一种方法包含的步骤是通过插入上下挤压部件至各自砂箱上中对 着双面模板相应式样的铸型空间，确定由上砂箱，双面模板上表面以及上压 铸部件组成的上铸模空间，确定由下砂箱，双面模板下表面以及下压铸部件 组成的下铸模空间，其中，每个铸模空间都有个初始体积；第一次注入阶段， 从型砂填入口注入型砂到每个具有一定初始体积的铸模空间，在初始体积基 础上，通过縮回上下挤压部件达一个预设距离，增加每个铸模空间的体积； 第二次注入阶段，从型砂填入口向己经增大体积的铸模空间注入型砂；在第 二次注入型砂后，推进上下挤压部件，压挤在上下铸模空间内的型砂铸造叠 箱铸造的上下模具；然后将成型的上下模具从上下砂箱中取出。
本发明的一个实施例中，在第一次和第二次注入型砂的过程中，上砂箱 和下砂箱在其垂直位置，但是在取出模具的过程中他们处在水平位置。在这 种情况下，当上砂箱和下砂箱从水平位置回复到垂直位置的时候完成铸模空 间的确定，在此过程的同时，起模完成移动至垂直位置。
本发明的另一个方法包括，在上下砂箱处于水平位置时，将双面模板夹 紧于其间；通过插入上下挤压部件至各自砂箱上中对着双面模板相应式样的 铸型空间，确定由上砂箱，双面模板上表面以及上压铸部件组成的上铸模空 间，确定由下砂箱，双面模板下表面以及下压铸部件组成的下铸模空间，其 中，每个铸模空间都有个初始体积；同步旋转上下砂箱以及双面模板至其垂 直位置；第一次注入阶段，从型砂填入口注入型砂到每个具有一定初始体积 的铸模空间；在初始体积基础上，通过縮回上下挤压部件达一个预设距离， 增加每个铸模空间的体积；第二次注入阶段，从型砂填入口向已经增大体积 的铸模空间注入型砂；当上下砂箱以及双面模板一致回复到其水平位置时， 利用上下压挤部件压挤在上下铸模空间内的型砂；从上下砂箱取出双面模 板，其中每个砂箱包括一个模具；叠放上砂箱和下砂箱；然后从上下砂箱中 取出模具。
如果需要，该方法可以包括在上砂箱和下砂箱叠放之前在每个模具中设
置砂芯的步骤。
在本发明的一个实施例中，当上下砂箱以及双面模板处在水平位置时确 定铸模空间。在一起旋转上下砂箱以及双面模板至其垂直位置时，型砂填入 口移动至向上的位置。
在本发明的每个方法中，可以当每个铸模空间到达预期体积并且体积增 加完成后开始第二次注入。做为选择，在增加每个铸模空间时，也可以当上 下压挤部件仍然在收縮的同时就开始第二次注入，即第二次注入可以在每个 铸模空间增加到预期体积之前就开始。
在本发明的每个方法中，每个上下压挤部件可以是压挤板或者压挤底座。
图1为适用于本无砂箱铸模装置的一个实施例的正视图，部分截面图。
图2为图1沿A-A剖面线的截面图，图示为被夹于上砂箱和下砂箱间的 双面模板。
图3为图1所示的本铸模装置的俯视图。
图4为图1中的铸模装置将型砂注入至上砂箱和下砂箱中的动作顺序图。
具体实施例方式
如图1至4所示，通过无砂箱式铸模装置实现本发明的铸模方法。该铸 模装置包括一个矩形机器装置，其内室包括用于确定铸模空间的装置P， 一 个型砂提供装置S，以及一个设置砂芯/起模装置W。
该装置P，其作用是确定铸模空间，设有两组上砂箱2和下砂箱3。每 个砂箱设有一个开口以及至少一个设于侧壁的用于提供型砂的型砂填入口。 虽然在本实施例中一个砂箱只有一个型砂填入口，但是每个砂箱可以设置一 个甚至更多型砂填入口。装置P包括一个用于放进和移出双面模板5的往复移送装置4。其上下表面都设有模型，在一组上砂箱2和下砂箱3,以及一 个压挤机构9之间。该压挤机构9包括一个上压挤板6和下压挤板7。当双 面模板5被夹紧于一组上下砂箱之间时，压挤装置9可以从上下砂型对着双 面模板5的开口里插入或移出。该压挤机构9枢接于安装在装置上的支撑轴 8上，使得压挤机构9可在垂直平面内围绕着支撑轴8双向转动。压挤机构 的旋转或枢接运动的范围在垂直位置和水平位置之间。在垂直位置时， 一组 被夹住的上砂箱2和下砂箱3支撑着双面模板5均处于其垂直位置。即当压 挤机构9在旋转运动的水平位置时它们均位于水平位置。该用于确定铸模空 间的装置P，还设有一个用于可逆地旋转压挤装置9的横向汽缸10。
该型砂提供装置S包括一个利用伸展至型砂填入口的汽缸10向一组处 于垂直位置的上砂箱2和下砂箱3内填入型砂的型砂提供设备11。
该设置砂芯/起模装置W包括一个用于分别从成对的上砂箱2和下砂箱 3起模上半模具和下半模具的起模设备12，其中砂箱处于水平位置并且叠箱 放置使之形成上半模和下半模。该设置砂芯/起模装置W还包括一个用于在 水平状态可选择间断旋转两组叠箱式上砂箱2和下砂箱3的旋转装置13，其 中一组砂箱和另一组砂箱在水平面上平行放置，旋转位于压挤机构9和起模 设备12之间，且一次旋转一组砂箱。该旋转装置13还能控制每个上砂箱2 完成上下运动。
在每组上砂箱2和下砂箱3中，如图1所示， 一对垂直可移式连杆14 从上砂箱2的前侧和后侧悬挂出来。该连杆14的下端啮合下砂箱3。
啮合件2a连接在上砂箱2反面的中心位置，同时，当位于压挤机构9 内时啮合件3a连接在下砂箱3反面的底部，使得一组上砂箱2和下砂箱3 能被旋转装置13支撑。例如，每个啮合件2a或啮合件3a为凸形，并具有 一个用来接受销的孔(图中没有标示)用于连接旋转装置13的配套上啮合 件37或配套下啮合件39 (在以下讨论)。由于每个啮合件2a和啮合件3a的 外廓能被塑造成适于连接或可拆卸连接于配套啮合件37或39的任何形状。
它可以是，例如， 一个凹面。
如图1所示，移动双面模板5的往复移送装置4包括一个设于压挤机构 9的支撑轴8上的环形件15，以及用于枢接型砂提供设备11的汽缸16。汽 缸16的活塞杆末端枢接于环形件15的某一部分。该往复移送装置4还包括 一对悬臂17，其末端底部连接于环形件15。该往复移送装置4还包括一个 悬挂搬运车45，当双面模板5被放于其上时该装置能够侧向移动。当气缸 16伸縮运动时，成对的悬臂17做枢接式的上下运动，使得悬臂17能够啮合 于悬挂搬运车45上或从其上松脱，同时悬挂搬运车45通过下砂箱2被降低 预定的极短距离。该搬运车45在设置在上砂箱2和下砂箱3的轨道上运行 (图中没有标示)，用于放置和移出压挤装置9中位于水平的上砂箱2和下 砂箱3之间的双面模板5。
为了移动悬臂17，汽缸16可以被替代，例如，马达等。 如图4所示，在该压挤机构9中一个旋转框架18枢接于支撑轴8的接 近中心的部分，该支撑轴设置于机械l上表面的中心。由此，该旋转框架18 可在垂直平面内可逆地转动。该旋转框架18的右侧设有一对上下方向延伸 的导航臂19，该对导航臂19在前后方向上以预定的间隔放置。利用夹具将 一个倒L型上垂直移动框架20和一个L型下垂直移动框架21垂直可移动地 安装并穿过各自导航臂19的上部和下部，其每个都整体地具备有相应框架 20或21。上垂直移动框架20和下垂直移动框架21能够通过向上的汽缸22 和向下的汽缸23的伸縮运动彼此靠近和远离。汽缸22， 23设于旋转框架18 上。
该上垂直移动框架20设有多个汽缸24用于伸縮上压挤板6，同时下垂 直移动框架21设有多个汽缸25用于伸縮下压挤板7。每个压挤板6或7的 水平面都设有一个足够挤压相应上下砂箱2和3的断面。
在本实施例中，用于驱动压挤板6和7的多个汽缸与旋转框架18协同 运动。或者，该汽缸也可以被固定设置。此外，也可以使压挤板6或7的汽
缸与旋转框架协同移动，另一组调节压挤板的汽缸被固定设置。
在本实施例中，设于机械l顶部的型砂提供设备ll (靠近图的左侧)，
包括两个充气风箱27，其作用是当填入的型砂是漂浮或流动(充气注入过程) 于低压压縮空气中时，把型砂分别运输到上砂箱2和下砂箱3。然而，具有 代表性的，可以只用一个充气风箱向每个上砂箱2和下砂箱3填入型砂。
利用低压压縮空气使得型砂漂浮流动来填砂的方法，在例如U.S.专利 NO.6，749，003B2,中被公布，并在此申请中被采用。低压空气较适宜的气压值 在0.05Mpa到0.18Mpa。然而，本发明适用的填砂方式并不仅限于此流动填砂 法。例如， 一个用较高气压压縮空气的吹砂注入法也同样适用于本发明。或 者，型砂提供设备11可与一减压设备连接以便与低压空气一起使用(图中没 有标示)，例如，流动填砂法或吹砂注入法中采用低于大气压的空气。
该起模设备12包括一个起模板28，该起模板可从在水平方向上重叠的 上砂箱2和下砂箱3插入或縮回。该起模板28连接在设于机器1顶部的向 下的汽缸29的连杆末端。该起模板28能通过汽缸29的伸縮移动做垂直移 动。在该起模板28下放置接收台30，用于接受各自从上砂箱2和下砂箱3 取出的上半模具和下半模具。更好的是，利用可以通过气缸31的伸缩运动 来伸縮的电杆架32使得接收台30可垂直移动。该电杆架32可以用一个通 过合适的汽缸控制的常用升降台替代。然而，在本实施例中，利用电杆架32 驱动接收装置30正向移动，不需要在安装机器的水平面上为接收驱动器设 置凹坑(如图2)。
在旋转装置13上，设有一个垂直狭长的旋转轴33，该轴水平地枢接于 机器1上。该旋转轴33的顶端连接于马达34的输出轴，该马达设于机器l 的顶部。该旋转轴33通过马达34控制能够在180度范围内可逆地旋转。该 马达34可以用适合的汽缸代替。
旋转轴33旋转180度的旋转范围只是一个用于将成型模具从铸模位置 通过旋转装置13转移到起模设备12的可旋转角度的例子。因为该旋转范围
是在起模设备12安装位置的基础上确定的，所以其不局限于180度。设备 12可以装配在任何位置以使得轴达到理想的旋转角度。
旋转轴33的上端有一个支撑部件35，两对导向杆36从其上悬出。导向 杆前后设置以在彼此之间形成一个预设距离，两者相对放置，穿过位于中间 的旋转轴33。上啮合件37垂直并且可移动地安装于每对导航杆36上用于啮 合啮合件2a。上啮合件37设置在位于旋转轴33上的汽缸38的活塞杆末梢。 上啮合件37能够通过汽缸38的伸縮运动的驱动做垂直运动。两组导航杆36 的末端与下啮合件39连接，其中啮合件39能够啮合两个下砂箱3的啮合件 3a。
模具顶出器40的其中一个作用是从接收台30推出从上砂箱2和下砂箱 3中取出的上模具和下模具。
在本发明的铸模方法中，首先，双面模板5是通过伸展往复移送装置4 的汽缸16被移入水平的上下砂箱2和3之间。
然后上砂箱2和下砂箱3通过上下垂直移动框架20和21的驱动彼此靠 近，其中通过縮回压挤装置9的向上的汽缸22和向下的汽缸23移动上下垂 直移动框架。当汽缸组24和25被伸展到预定长度，上砂箱2和下砂箱3夹 紧并且固定住之间的双面模板5。这引起上压挤板6和下压挤板7被插入至 上砂箱2和下砂箱3的铸型空间到预定长度，用于确定上铸模空间和下铸模 空间。正如此时的状态，在这个状态下每个铸模空间的体积即为初始体积。 砂箱组24和25的预定伸展长度以及由此引起的上压挤板6或下压挤板7的 预定伸入长度即定义了铸型空间的初始体积。此外，汽缸组24和25可以只 用一个大直径汽缸和导航销的组合代替。
当每个上下铸模空间都确定了初始体积，汽缸10伸展使压挤装置9绕 着支撑轴8顺时针旋转，故成组的上砂箱2和下砂箱3，以及双面模板5处 于垂直位置，此时型砂填入口抬起。被抬起的型砂填入口毗邻于型砂提供设 备11的两个风箱27的末端(如图4)。
如果上砂箱2的高度和下砂箱3的高度一样，则铸模空间可被同时确定。 或者，如果上砂箱2和下砂箱3高度不同，两个铸模空间可在不同时间分别 确定。
型砂提供系统S中，型砂提供设备11将型砂通过型砂填入口 (第一次 填入)向上下两个铸模空间填入型砂，可用任何适合的填入方法，例如用低 压(低于大气压强)压縮空气通风注入。
汽缸组24和25縮回预期长度使得上下压挤板6和7能够立即縮回靠近 上砂箱6和下砂箱7对应的开口。所以，每个铸模空间的体积都从初始体积 开始增加。
型砂提供设备11通过型砂填入口重新注入型砂至已增大体积的上下铸 模空间(第二次填入)。成对的上砂箱2和下砂箱3，以及双面模板5回到其 水平位置。在此运动过程中，汽缸组24， 25伸展，故上压挤板6和下压挤 板7移动进相应砂箱，对两个铸模空间中的型砂进行挤压。
相应地，型砂被挤压后，接着进行两步骤的型砂注入过程。当各个铸模 空间处在初始体积时第一次注砂。第二次注砂针对于增加了体积的铸模空间 进行。两次注砂可提高模具特别是上砂箱2和下砂箱3的开口处的硬度。在 本实施例两次注砂过程中，第一次注砂适用于每个铸模空间处在初始体积 时。第二次注砂适用于上下压挤板6和7后退并完成铸模体积的增加之后。 然而在第二次注入过程开始时，不需要等到原先空间体积完成增加。例如， 在第一次注模之后，当上下压挤板6和7正在后退(故铸模空间正被增加) 时，就可以开始第二次注入。所以，型砂的第一次和第二次注入过程能不被 干扰地持续进行。
在两次注砂过程之后，向上的汽缸22和向下的汽缸23伸展，故上垂直 移动框架20和下垂直移动框架21彼此分开。
在设置砂芯/起模装置W中，含有型砂制造的半模具的上砂箱2通过旋 转机构13上的气缸38的伸展，利用上啮合件37与双面模板分离。同时，
下砂箱3被放置于旋转机构13的下啮合件39上。通过气缸16的后退，利 用成对的臂17将双面模板5从上砂箱2和下砂箱3之间移出。
旋转机构13的马达34驱动旋转轴33在预定范围内转动，使得成对的 包含有模具的上砂箱2和下砂箱3，被移到起模设备12。如果需要，每一个 砂箱可包含一个砂芯。通过啮合件37，汽缸38縮回以降低含有模具的上砂 箱2的位置，使得上砂箱2和下砂箱3叠加。
通过起模设备12的汽缸31的伸展抬起接收台30，使得含有模具的上砂 箱2和下砂箱3都位于接收台上。起模设备12的汽缸29伸展，故起模板28 接触到上砂箱2中的半模具。然后汽缸31縮回，以相应地降低起模板28和 接收台30，以从成对的上砂箱2和下砂箱3中取出半模具。汽缸31然后縮 回至半模具将被顶出的高度，故顶出器40把上下半模具从接收台40上推出。
在上述过程中，如果需要，砂芯可被置于每个成模中。如果放置砂芯， 则应该在包含有新铸成半模具的上砂箱2和下砂箱3被旋转并移至起模设备 12之前，将砂芯放入到已成型模具中。如前面所述，包含有半模具的上砂箱 2和下砂箱3叠加，并推出半模具。
虽然结合实例对本发明进行了说明，但是这些实例并不限制本发明。正 如权利要求中所述，在不脱离本发明的精神的前提下可做多种修改。
例如，虽然将压挤装置描述为上下压挤板6和7，但其可以用压挤底座 代替，该底座可通过限制性液压汽缸控制，并具有相应的排列方式。
权利要求
1、一种无砂箱式铸模装置铸造叠箱式上模具和下模具的方法，该装置包括一个上砂箱和一个下砂箱。每一个砂箱都设有一个开口和至少一个型砂填入口用于注入型砂，一个在上表面和下表面有符合上下砂箱式样的双面模板，以及上下的压铸部件，每个压铸部件从相应砂箱铸型空间插入和缩回，挤压型砂成模具，上述方法其特征在于通过插入上下挤压部件至各自砂箱上中对着双面模板相应式样的铸型空间，确定由上砂箱，双面模板上表面以及上压铸部件组成的上铸模空间，确定由下砂箱，双面模板下表面以及下压铸部件组成的下铸模空间，其中，每个铸模空间都有个初始体积；第一次注入阶段，从型砂填入口注入型砂到每个具有一定初始体积的铸型空间；在初始体积基础上，通过缩回上下挤压部件达一个预设距离，增加每个铸模空间的体积；第二次注入阶段，从型砂填入口向已经增大体积的铸型空间注入型砂；在第二次注入型砂后，推进上下挤压部件，压挤在上下铸模空间内的型砂铸造叠箱铸造的上下模具；然后将成型的上下模具从上下砂箱中取出。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，在完成每个铸模空间的体积增 加，并达到理想体积之后开始第二次注入型砂。
3、 根据权利要求1所述的方法，其中，在上下挤压部件仍在后退以增 加加工空间的同时第二次注入型砂，故在增加体积至达到预期体积值之前第 二次注入型砂的步骤就已开始。
4、 根据权利要求l， 2和3中的任意一项权利要求所述的方法，其中， 在上述第一次和第二次型砂注入过程中，上砂箱和下砂箱处在垂直位置，然 而，在将成模从中取出的时候，其处在水平位置。
5、 根据权利要求4所述的方法，其中当上下砂箱从水平位置回复到其 垂直位置，确定铸模空间时，成型模具己被取出。
6、 根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的方法，每个上下挤 压部件都是压挤板或者压挤底座。
7、 一种无砂箱式铸模装置铸造叠箱式上模具和下模具的方法，该装置 包括一个上砂箱和一个下砂箱，每一个砂箱都设有一个开口和至少一个型砂 填入口用于注入型砂， 一个在上表面和下表面有符合上下砂箱式样的双面模 板，以及上下的压铸部件，每个压铸部件从相应砂箱铸型空间插入和縮回， 挤压型砂成模具，上述方法其特征在于在上下砂箱处于水平位置时，将双面模板夹紧并于其间； 通过插入上下挤压部件至各自砂箱中对着双面模板相应式样的铸型空 间，确定由上砂箱，双面模板上表面以及上压铸部件组成的上铸模空间，确 定由下砂箱，双面模板下表面以及下压铸部件组成的下铸模空间，其中，每 个铸模空间都有个初始体积；将上下砂箱和双面模板一起旋转到垂直位置；第一次注入阶段，从型砂填入口注入型砂到每个具有初始体积的铸型空间；在初始体积基础上，通过縮回上下挤压部件达一个预设距离，增加每个 铸模空间的体积；第二次注入阶段，从型砂填入口向已经增大体积的铸型空间注入型砂； 在上下砂箱和双面模板一起旋转回水平位置的同时，推进上下挤压部件，压 挤在上下铸模空间内的型砂；将双面模板从上下砂箱中取出，其中每个砂箱中都有成型模具；将上下砂箱叠放；将成型模具从上下砂箱中取出。
8、 根据权利要求7所述的方法，还包括在叠放上下砂箱前预设砂芯。
9、 根据权利要求7或8所述的方法，其中，在完成每个铸模空间的体 积增加，并达到理想体积之后开始第二次注入型砂。
10、 根据权利要求7或8所述的方法，其中，在上下挤压部件仍在后退 以增加加工空间的同时第二次注入模砂，故在增加体积至达到预期体积值之 前第二次注入型砂的步骤就己开始。
11、 根据权利要求7至10任意一项权利要求所述的方法，当上下砂箱 以及双面模板在其水平位置的时候确定铸模空间；其中，当上下砂箱及双面模板一起被旋转至垂直位置，使得填砂口被移 动到开口向上的位置。
12、 根据权利要求7至11任意一项权利要求所述的方法，每个上下压 挤部件可以是压挤板或者压挤底座。
全文摘要
一种无砂箱铸模方法，包括一个双面模板(5)，其位于一个上砂箱(2)和一个下砂箱(3)之间，以及插入上砂箱(2)和下砂箱(3)开口处的压挤板(6)和(7)，用于形成带初始体积的上加工空间和一个下加工空间。型砂通过砂箱(2)和(3)上的注入口按初始容量被填入到上下加工空间(第一次注入)。然后，压挤板(6)和(7)收缩以扩张上下加工空间到大于其初始容量。型砂通过注入口再次被填入已扩张的上下加工空间(第二次注入)。第二次注入完成后，压挤板(6)和(7)挤压上下加工空间内的型砂用来铸造上下砂箱的叠箱模型。
文档编号B22C15/28GK101175589SQ200680016108
公开日2008年5月7日 申请日期2006年5月10日 优先权日2005年5月10日
发明者小宫山贵之, 平田实 申请人:新东工业株式会社