一种铸钢件垂直串铸模具及其串铸方法与流程

本发明涉及金属件铸造领域，更具体地说，涉及一种铸钢件垂直串铸模具及其串铸方法。

背景技术：

齿套类耐磨铸件，是单重在1-10公斤之间的小型铸钢件，现有技术大都是采用精密铸造法(失蜡法)生产的。此种方法虽然有尺寸精度高、外表美观的优点，但生产周期长，环境污染严重，成本高，工人劳动强度大。精密铸造(失蜡法)是采用天然蜡料或合成蜡料，在模具中压制成铸件形状，再组装成树，然后将树侵入涂料中润湿后挂砂，浸入固化剂中固化，如此反复挂上11-17道砂，铸件越大，挂砂层数越多；挂壳达到工艺要求的层数后，需要将树浸入沸水中脱蜡；脱完蜡后还必须将模壳放入电炉在高温下烘烤和灼烧，以获得足够的模壳强度和干燥程度，然后用于浇注。此种工艺生产工序繁多，且固化剂一般以氯化铵为主，此溶液极易挥发氨气，严重污染操作环境。

现有的砂型铸造一般采用水平分型和浇注，一箱两件或四件或八件，在生产小型铸件时存在以下缺点：(1)单箱生产效率低，每箱只有数十公斤铸件；(2)由于铸件重量小，浇注次数增多，每包钢水浇注时间过长导致钢水降温下降明显，很容易出现冷隔、水纹、浇不足等缺陷；(3)需要投入较复杂的模具，投入大量的砂箱及砂型定位销等工装，固定投资较大；(4)由于模具装配误差、砂型定位销的定位间隙较大等原因，导致砂型铸造的尺寸精度比精密铸造要低2-3个等级。

中国专利申请，申请号201310735518.5，公开日2014年4月23日，公开了一种小型铸钢件的组芯造型串铸立浇方法，本发明公开了一种小型铸钢件的组芯造型串铸立浇方法，包括以下步骤：(1)将欲浇铸的铸件模样设计为左右分型，安放在左、右模板中，模板自带砂箱；(2)造型时，在模样表面覆盖一层面砂；(3)在左、右砂箱内填满背砂并将其压紧实；(4)将型砂硬化；(5)取出左、右砂型，并做好内腔砂芯和浇口杯；(6)将内腔砂芯分别和左、右砂型装配在一起形成铸型，左右砂型采用凹凸定位；(7)将多个铸型放入专用锁紧工装中组合成串，锁紧铸型并安装浇口杯；(8)通过所述浇口杯浇铸钢水，冷却后开箱取出铸件即可。此发明提高了生产效率，降低了劳动强度和生产成本。但本方案浇注数量少，效率低，且匹配性差。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的工序多、周期长、生产率低、成本高、产品质量稳定性差、产品合格率低问题，本发明提供了一种铸钢件垂直串铸模具及其串铸方法。它可以实现工序少、周期短、生产率高、成本低、产品质量稳定、产品合格率高。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种铸钢件垂直串铸模具，包括底板、盖板，底板和盖板通过螺栓进行固定，构成浇铸腔，浇铸腔内设置有，浇铸模块。

更进一步的，所述的浇铸模块包括底型块、中型块、上型块，所述的底型块设置于浇铸腔最底层，上型块设置于浇铸腔最顶层，若干块中型块设置于底型块和上型块之间。

更进一步的，所述的底型块中间为凹槽，四周对应设置有铸造结构，中型块中部为通孔，四周设置有若干铸造结构，每一个铸造结构上设置有一通孔，上型块中间设置有通孔，四周对应设置有铸造结构。

更进一步的，所述的底型块、中型块、上型块为砂型。砂型的铸造公差等级一般取ct8～ct12。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，成本低，铸造小结构件快捷方便。底型块、中型块、上型块的具体铸造结构，根据铸件几何形状和铸造工艺确定种类。模具加工采用加工中心，保证模具尺寸精度达到ct8～ct12级；设计专用锁芯工装，采用螺母5锁定。通过采取这3个综合措施，保证铸件外形尺寸满足高精度的要求。

更进一步的，所述的底型块、中型块、上型块为每一个上设置有若干个相同的铸件结构。设置若干结构，围绕中间浇道中心对称设置，保证整个型腔的稳定和一致性。一型多件是根据铸件尺寸和铸造工艺确定每型数量

更进一步的，所述的盖板为方形钢板，两端设置有折边，边缘处设置有与螺栓匹配的安装孔。钢板需求表面光滑，防止因为不平整造成的安装不稳定，导致整体浇铸腔内发生倾斜，导致误差发生。

更进一步的，所述的底板为方形钢板，边缘处设置有与螺栓匹配的安装孔。便于安装稳定性好，使用q235的钢板，价格便宜，且铸造性能好。

更进一步的，所述的盖板顶部中央设置有浇口杯，浇口杯为上大下小的圆台形状，中部中空。耐高温，耐冲击，硬度高，强度好。

所述的底型块、中型块、上型块根据需求，远离中央位置，即越靠近边缘位置的铸造结构，尺寸在所需尺寸上逐渐加大，根据不同铸造件的铸造特征，选取不同的加大系数，增加系数在原有尺寸基础的0.05％-0.3％之间，也可以对铸造时候覆砂的厚度逐渐降低，降低系数在原有尺寸基础的0.05％-0.3％之间。因为远离中央位置，所流入的浇铸物质流入更缓慢，且受到的压力减小，逐步放大对应尺寸，有效保证了其端面水平的一致性。优良品率上升，优良比率可以上升20％以上。

一种铸钢件垂直串铸模具串铸方法，包括如下步骤：

一、制作一型多件底型块、中型块、上型块；

二、放置底板；

三、放置底型块于底板上；

四、依次垂直叠加放置多层中型块；

五、放置上型块于中型块顶部；

六、放置盖板于上型块顶部；

七、用螺栓紧固；

八、放置浇口杯于盖板上部；

九、浇注，所述的浇注使用人工浇注或机器浇铸，浇注速度越快越好，满足浇道可以下降的最快速率进行浇铸；

更进一步的，所述的底型块、中型块、上型块安装时采用凹凸定位。；芯块采用凹凸定位，定位间隙为0.2毫米之内，避免采用工装定位，工装定位会造成相应的误差，进而引入二次误差，更加大了产品的误差程度，本方案保证产品精度高。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案结构简单，由专用盖板，上型块，中型块，底型块，专用底板，螺栓和螺母连接，结构稳定；

(2)本方案的模具结构，操作便捷，工序少、周期短、生产率高，成本低；

(3)本方案采用高精度的砂型设计，精度高、耐磨，不易损坏；

(4)本方案采用一模多件结构解决了常规造型浇注的操作复杂，浇注数量少等问题；

(5)本方案中央的浇口杯外部有螺纹，盖板开口内部有螺纹，两个螺纹相匹配，浇口杯通过螺纹安装在盖板上，安装方便快捷；

(6)垂直浇道的浇道口由上到下直径逐渐增大，由于越向下，浇料收到的内外压差越大，较大的直径可以使得压强减小，上下的内外压差保证平衡，浇料向下过程中浇铸增加顺利，效率更好，速度更快，保证产品精度和浇铸效率。这样底型块的凹槽大于上型块通孔，中型块从上到下的通孔逐渐增大；在产品浇铸完成时候，也可以保证底部连接更加厚实，不易造成由于下部取出浇铸产品时候连接件支撑不住，发生断裂损坏产品；

(7)底型块、中型块、上型块根据需求，远离中央位置，即越靠近边缘位置的铸造结构，尺寸在所需尺寸上逐渐加大，根据不同铸造件的铸造特征，选取不同的加大系数，增加系数在原有尺寸基础的0.05％-0.3％之间，也可以对铸造时候覆砂的厚度逐渐降低，降低系数在原有尺寸基础的0.05％-0.3％之间。因为远离中央位置，所流入的浇铸物质流入更缓慢，且受到的压力减小，逐步放大对应尺寸，有效保证了其端面水平的一致性。优良品率上升，优良比率可以上升20％以上。

附图说明

图1是本发明的主体结构示意图；

图2是本发明的主体结构剖视图；

图3是底型块结构示意图；

图4是中型块结构示意图；

图5是上型块结构示意图；

图6是盖板平面结构示意图；

图7是盖板侧面结构示意图；

图8是底板平面结构示意图；

图9是底板侧面结构示意图；

图10是浇口杯俯视示意图；

图11是浇口杯侧视示意图。

图中标号说明：

1、底板；2、底型块；3、中型块；4、上型块；5、螺栓；6、盖板；7、浇口杯。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

如图1-11所示，一种铸钢件垂直串铸模具，包括底板1、盖板6，底板1和盖板6通过螺栓5进行固定，构成浇铸腔，浇铸腔内设置有，浇铸模块。

所述的浇铸模块包括底型块2、中型块3、上型块4，所述的底型块2设置于浇铸腔最底层，上型块4设置于浇铸腔最顶层，若干块中型块3设置于底型块2和上型块4之间。所述的底型块2中间为凹槽，四周对应设置有铸造结构，中型块3中部为通孔，四周设置有若干铸造结构，每一个铸造结构上设置有一通孔，上型块4中间设置有通孔，四周对应设置有铸造结构。

所述的底型块2、中型块3、上型块4为砂型。所述的底型块2、中型块3、上型块4为每一个上设置有若干个相同的铸件结构。所述的盖板6为方形钢板，两端设置有折边，边缘处设置有与螺栓5匹配的安装孔。所述的底板1为方形钢板，边缘处设置有与螺栓5匹配的安装孔。

所述的盖板6顶部中央设置有浇口杯7，浇口杯7为上大下小的圆台形状，中部中空。中央的浇口杯7外部有螺纹，盖板6开口内部有螺纹，两个螺纹相匹配，浇口杯7通过螺纹安装在盖板6上，安装方便快捷。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于，形成的底型块、中型块、上型块串型的浇铸模型，中间有垂直浇道，可以设计垂直浇道的浇道口由上到下直径逐渐增大，由于越向下，浇料收到的内外压差越大，较大的直径可以使得压强减小，上下的内外压差保证平衡，浇料向下过程中浇铸增加顺利，效率更好，速度更快，保证产品精度和浇铸效率。这样底型块的凹槽大于上型块通孔，中型块从上到下的通孔逐渐增大；在产品浇铸完成时候，也可以保证底部连接更加厚实，不易造成由于下部取出浇铸产品时候连接件支撑不住，发生断裂损坏产品。

实施例3

实施例3与实施例1或2基本相同，不同之处在于，所述的底型块、中型块、上型块根据需求，远离中央位置，即越靠近边缘位置的铸造结构，尺寸在所需尺寸上逐渐加大，根据不同铸造件的铸造特征，选取不同的加大系数，增加系数在原有尺寸基础的0.05％-0.3％之间，也可以对铸造时候覆砂的厚度逐渐降低，降低系数在原有尺寸基础的0.05％-0.3％之间。因为远离中央位置，所流入的浇铸物质流入更缓慢，且受到的压力减小，逐步放大对应尺寸，有效保证了其端面水平的一致性。优良品率上升，优良比率可以上升20％以上。

实施例4

一种铸钢件垂直串铸模具串铸方法，包括如下步骤：

一、制作一型多件底型块2、中型块3、上型块4；

二、放置底板1；

三、放置底型块2于底板1上；

四、依次垂直叠加放置多层中型块3；

五、放置上型块4于中型块3顶部；

六、放置盖板6于上型块4顶部；

七、用螺栓5紧固；

八、放置浇口杯7于盖板6上部；

九、浇注。

上述安装时候，所述的底型块2、中型块3、上型块4安装时采用凹凸定位。

本发明采取了组芯造型串铸立浇的方法，根据现有浇包容量，合理确定每组铸型的铸件数量，合理设置每包钢水浇注次数，确保浇注温度符合浇注方法要求，使铸件质量得到有效保障，并且省去了制作大量砂箱、工装的费用。由于缩短了生产周期，提高了生产效率，降低了劳动强度，每片砂型重量不超过12公斤，同时也降低了生产成本。

综上所述，采用本方案加工小型铸钢件，可以一次浇注出多件小型铸钢件，工序少、周期短、生产率高、成本低、产品质量稳定、产品合格率高。

以上所述仅是本发明的优先实施方式，所述一型多件是根据铸件尺寸和铸造工艺确定每型数量。所述底型块、中型块、上型块是高精度砂型。综上所述，采用本发明加工小型铸钢件，一次浇注出多件小型铸钢件，工序少、周期短、生产率高、成本低、产品质量稳定、产品合格率高。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。