壳芯机制芯自动加工用机械装置及操作方法与流程

本发明涉及制造与自动化技术领域，也属于汽车及轨道车辆相关技术，也属于车用发动机及其相关技术，也属于汽车发动机零部件技术，更具体的，是一种壳芯机制芯自动加工用机械装置及操作方法。

背景技术：

铸造过程中使用的覆膜砂壳芯，比较脆，抓取、磕碰时很容易断裂。因此在制造作业过程中，普遍采用人工作业。

但是，人工作业时普遍存在以下缺点：

缺点1：人工成本高，效率低：由于生产节拍快，每个工人只能同时操作一台设备，不可以同时操作多台，使用工人多。

缺点2：砂芯用人工从模具取出时，工件较大如长1米多，重量较重如大于10公斤的壳芯，人工从模具搬出砂芯时，容易碰断。搬运放置时，消耗大量体力。

缺点3：人工在清理模具射砂部及分型面残砂时，容易造成遗漏及清理不彻底的问题，造成下一次制芯合模不到位，工件报废。

基于此，有必要设计一款壳芯机制芯自动加工用机械装置解决上述技术问题。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中人工作业时普遍存在的缺点，本发明提供一种壳芯机制芯自动加工用机械装置及操作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：壳芯机制芯自动加工用机械装置，包括有取件机构a、自动刮砂机构b、自动吹扫机构c和传送装置。取件机构a包括有第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3、第四夹具4、第一夹具放置台5和第二夹具放置台6。自动刮砂机构b包括有设置于砂芯机上的长刮板7和短刮板8。自动吹扫机构c包括有第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3、第四夹具4、第一夹具放置台5、第二夹具放置台6和自动吹扫装置9。

第一夹具1包括有夹具主体a101，夹具主体a101的右侧设置有夹持盘a102，夹具主体a101的左侧设置有可调节气压块a103，其中，夹持盘a102可与第二夹具2、第三夹具3或第四夹具4配合连接；可调节气压块a103上设置有可调节气缸和气压报警装置。

第二夹具2包括有夹具主体b201，夹具主体b201的右侧设置有夹持盘b202，夹具主体b201的左端、中间和右端均设置有可调节气压块b203，可调节气压块b203的下部连接于机械手b204；其中，夹持盘b202可与夹持盘a102配合连接；可调节气压块b203上设置有可调节气缸和气压报警装置。

第三夹具3包括有夹具主体c301，夹具主体c301的中间设置有夹持盘c302，夹具主体c301的左端和右端均设置有可调节气压块c303，可调节气压块c303的下部连接于机械手c304；其中，夹持盘c302可与夹持盘a102配合连接；可调节气压块c303上设置有可调节气缸和气压报警装置。

第四夹具4包括有夹具主体d401，夹具主体d401的中间设置有夹持盘d402，夹具主体d401的左端和右端均设置有可调节气压块d403，可调节气压块d403的下部连接于机械手d404；其中，夹持盘d402可与夹持盘a102配合连接；可调节气压块d403上设置有可调节气缸和气压报警装置。

第一夹具放置台5包括有呈框架结构的放置台主体a501，放置台主体a501的顶部安装有升降机构a502，升降机构a502的顶部安装有横梁板a503，横梁板a503的左端和右端均设置有夹持盘a102，夹持盘a102的下部配合连接第三夹具3。

第二夹具放置台6包括有呈框架结构的放置台主体b601，放置台主体b601的顶部安装有升降机构b602，升降机构b602的顶部安装有横梁板b603，横梁板b603的左端和右端均设置有第一夹具1，其中，右侧第一夹具1的下端配合连接第二夹具2，左侧第一夹具1的下端配合连接第四夹具4.

长刮板7包括有固定板a701，固定板a701的中部安装有滑轨a702，滑轨a702的下端安装有滑块a703，滑块a703的右侧安装有刮板a704。

短刮板8包括有固定板b801，固定板b801的右侧安装有滑轨b802，滑轨b802的右侧安装有滑块b803，滑块b803的右侧安装有刮板b804。

壳芯机制芯自动加工用机械装置的操作方法，包括有准备步骤、合模步骤、清扫步骤、射砂步骤、刮砂步骤、翻转步骤、震砂步骤、复位步骤、覆膜砂固化步骤、开模步骤、取件步骤、检测流转步骤、放夹具步骤。

准备步骤：模具安装到砂芯机上后，加热管加热模具到240-290℃。

合模步骤：合模，传感器检测到合模到位后，射砂筒移动到模具上方，气缸将射砂筒压紧到模具上。

清扫步骤：合模过程中，清扫装置的出气管a902和出气管b903对准模具的分模面吹气清扫，清扫残留的毛刺；其中，可根据实际情况设置吹气清扫时间和吹气清扫部位。

射砂步骤：plc控制电磁阀，打开储压罐，储压罐内的空气压力为0.4-0.5mpa；在压力的作用下，射砂筒内的覆膜砂被高压吹入模具型腔内，可根据实际模具型腔的大小设置射入时间；小型模具型腔射入时间为2-5秒，大工模具型腔射入时间为5-15秒；射砂结束后射砂筒排气阀打开，释放掉多余的压力；压砂头抬起，与模具上端分离。

刮砂步骤：模具合模后，射砂机进行射砂，残留在模具上端的砂被长刮板7和短刮板8自动刮除；砂筒在后移的过程中，长刮板7和短刮板8把落在模具上的多余的沙子刮掉；

翻转步骤：模具内的覆膜砂被模具加热后，开始结壳，当结壳厚度在5-10mm之间时，模具跟随设备进行180度翻转，上端的射砂口倒出多余的没有结壳的砂。

震砂步骤：同时，设备震砂器进行震动，使得模具内残留的覆膜砂振出；震动时间可根据实际情况设置，至没有覆膜砂继续掉落流出为止。

复位步骤：模具跟随设备再次进行180度翻转复位。

覆膜砂固化步骤：覆膜砂被加热后持续硬化并形成砂芯；依据颜色判断固化时间的长短，砂芯硬化厚度越厚，砂芯硬化强度越大，则砂芯被加热固化的时间就越长。

开模步骤：模具打开，在顶杆的作用下，工件被顶出。

取件步骤：机械手进入模具取件，将制作好的砂芯夹取出，放置在工作台上。

检测流转步骤：开模取件后，机械手加持工件，放到光电感应出，进行产品完整性的光电检测；检测成功取出后，放置在传送带上，传送带接受信号，送出工件到工人处；工人将工件装车周转下一工序，与此同时，模具合模进行工作。

放夹具步骤：工件取出后，机械手将夹具放置到原来的夹具台上，等待下一次开模取件。

本发明还具有以下附加技术特征：

作为本发明技术方案进一步具体优化的：第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3和第四夹具4均采用耐高温铁氟龙材料，并按照壳芯形状，进行加工装夹。

作为本发明技术方案进一步具体优化的：夹持盘a102包括有气压接头1021、机械手安装孔1022、探针连接器1023、限位开关1024、pcd盘1025，其中，pcd盘1025的圆周表面设置有气压接头1021，pcd盘1025的圆周外侧设置有机械手安装孔1022和探针连接器1023，pcd盘1025的圆周底侧设置有限位开关1024；通过气压接头1021通气驱动第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3和第四夹具4。

作为本发明技术方案进一步具体优化的：夹持盘b202包括有气压接头b2021、夹具安装孔2022、探针连接器b2023、定位销安装孔2024、pcd盘b2025；其中，pcd盘b2025的圆周表面设置有气压接头b2021，pcd盘b2025的圆周外侧设置有探针连接器b2023，pcd盘b2025的表面还设置有夹具安装孔2022和定位销安装孔2024；夹持盘c302、夹持盘d402和夹持盘b202的结构相同；夹持盘c302、夹持盘d402和夹持盘b202均与夹持盘a102相互配合，合体后通过电磁阀控制气体压力使内部滚珠闭合锁紧及张开。

作为本发明技术方案进一步具体优化的：气压报警装置包括有数值向上键a、设定确认键b、数值向下键c、压力数值显示区d、设定气压值显示区e、输出1指示灯f、输出2指示灯g、电源及输出信号h和压力输入气孔j。

作为本发明技术方案进一步具体优化的：自动吹扫装置9包括有进气管901，进气管901通过分气件连接于上下两端的出气管a902和出气管b903，同时，分气件的左右两端还设置有堵头904；进气管901由4v的210电磁阀控制，出气管a902和出气管b903分别对模具两侧进行吹净处理。

作为本发明技术方案进一步具体优化的：传送装置为传送带。

本发明和现有技术相比，其优点在于：

优点1：使用一台壳芯机制芯自动加工用机械装置可以与多台设备联动，代替工人操作。一人管理多台设备，提高产量，降低人工成本。两台砂芯机，同时工作。模具开模前，提前给机械手信号，机械手拿好夹具，等待开模到位后，工件顶出模具，机械手进入模具内，夹取工件。两台设备节拍不一致也可以同时工作，机械手自动判断设备工作时间，根据完成时间，开模取件。也可以单独一台设备独立工作，另一条设备进行维护和更换模具等操作。

优点2：使用第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3和第四夹具4取件，在夹取时，不损坏壳芯，壳芯与设备无磕碰。且保证砂芯完好的基础上，实现自动化。用壳芯机制芯自动加工用机械装置替代人工操作，减少人工搬运磕碰，减轻工人劳动强度。保持产量不变的同时，节省一半人工成本。

优点3：第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3和第四夹具4均采用防烫耐高温铁氟龙材料制成，针对不同产品形状设计壳芯形状，进行加工装夹，而且几秒钟之内换取夹具；并设定不同的取件和换装夹具程序，对应不同形状的产品，可以快速更换夹具。第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3和第四夹具4均设置有可调节气缸和气压报警装置，防止夹碎砂芯。

优点4：第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3和第四夹具4均使用6轴机械手加持夹具取壳芯，与制芯设备进行联动。

优点5：模具射砂部位采用刮砂机械装置，代替人工铲砂，刮砂机械装置为长刮板7和短刮板8，对模具上表面残留的覆膜砂进行刮取。长刮板7和短刮板8保证模具顶面残砂去除干净，保证工件质量。

优点6：对于模具分型面内部毛刺，采用专用的吹管装置进行吹扫，代替人工吹扫，保证模具残留飞边清扫干净，保证模具清理效果，提高工件质量，从而提高成品率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的第一夹具1结构示意图；

图2为本发明的第二夹具2结构示意图；

图3为本发明的第三夹具3结构示意图；

图4为本发明的第四夹具4结构示意图；

图5为本发明的第一夹具放置台5结构示意图；

图6为本发明的第一夹具放置台5结构示意图；

图7为本发明的第二夹具放置台6结构示意图；

图8为本发明的第二夹具放置台6结构示意图；

图9为本发明的长刮板7结构示意图；

图10为本发明的短刮板8结构示意图；

图11为本发明的气压报警装置的结构示意图；

图12为本发明的气压报警装置的结构示意图；

图13为本发明的气压报警装置的输出原理示意图；

图14为本发明的自动吹扫装置9结构示意图；

图15为本发明的夹持盘a102结构示意图；

图16为本发明的夹持盘a102结构示意图；

图17为本发明的夹持盘a102结构示意图；

图18为本发明的夹持盘b202结构示意图；

图19为本发明的夹持盘b202结构示意图；

图20为本发明的夹持盘b202结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明公开的示例性实施例，这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。虽然附图中显示了本发明公开的示例性实施例，然而应当理解，本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，也非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。同时，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

壳芯机制芯自动加工用机械装置，包括有取件机构a、自动刮砂机构b、自动吹扫机构c和传送装置；传送装置为传送带。

取件机构a包括有第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3、第四夹具4、第一夹具放置台5和第二夹具放置台6。

自动刮砂机构b包括有设置于砂芯机上的长刮板7和短刮板8。

自动吹扫机构c包括有第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3、第四夹具4、第一夹具放置台5、第二夹具放置台6和自动吹扫装置9。

图1为本发明的第一夹具1结构示意图，第一夹具1包括有夹具主体a101，夹具主体a101的右侧设置有夹持盘a102，夹具主体a101的左侧设置有可调节气压块a103，其中，夹持盘a102可与第二夹具2、第三夹具3或第四夹具4配合连接；可调节气压块a103上设置有可调节气缸和气压报警装置。

图2为本发明的第二夹具2结构示意图，第二夹具2包括有夹具主体b201，夹具主体b201的右侧设置有夹持盘b202，夹具主体b201的左端、中间和右端均设置有可调节气压块b203，可调节气压块b203的下部连接于机械手b204；其中，夹持盘b202可与夹持盘a102配合连接；可调节气压块b203上设置有可调节气缸和气压报警装置；

图3为本发明的第三夹具3结构示意图，第三夹具3包括有夹具主体c301，夹具主体c301的中间设置有夹持盘c302，夹具主体c301的左端和右端均设置有可调节气压块c303，可调节气压块c303的下部连接于机械手c304；其中，夹持盘c302可与夹持盘a102配合连接；可调节气压块c303上设置有可调节气缸和气压报警装置。

图4为本发明的第四夹具4结构示意图，第四夹具4包括有夹具主体d401，夹具主体d401的中间设置有夹持盘d402，夹具主体d401的左端和右端均设置有可调节气压块d403，可调节气压块d403的下部连接于机械手d404；其中，夹持盘d402可与夹持盘a102配合连接；可调节气压块d403上设置有可调节气缸和气压报警装置。

图5-图6为本发明的第一夹具放置台5结构示意图，第一夹具放置台5包括有呈框架结构的放置台主体a501，放置台主体a501的顶部安装有升降机构a502，升降机构a502的顶部安装有横梁板a503，横梁板a503的左端和右端均设置有夹持盘a102，夹持盘a102的下部配合连接第三夹具3。

图7-图8为本发明的第二夹具放置台6结构示意图，第二夹具放置台6包括有呈框架结构的放置台主体b601，放置台主体b601的顶部安装有升降机构b602，升降机构b602的顶部安装有横梁板b603，横梁板b603的左端和右端均设置有第一夹具1，其中，右侧第一夹具1的下端配合连接第二夹具2，左侧第一夹具1的下端配合连接第四夹具4。

图9为本发明的长刮板7结构示意图，长刮板7包括有固定板a701，固定板a701的中部安装有滑轨a702，滑轨a702的下端安装有滑块a703，滑块a703的右侧安装有刮板a704。

图10为本发明的短刮板8结构示意图，短刮板8包括有固定板b801，固定板b801的右侧安装有滑轨b802，滑轨b802的右侧安装有滑块b803，滑块b803的右侧安装有刮板b804。

第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3和第四夹具4均采用耐高温铁氟龙材料，并按照壳芯形状，进行加工装夹。

图15-图17为本发明的夹持盘a102结构示意图，夹持盘a102包括有气压接头1021、机械手安装孔1022、探针连接器1023、限位开关1024、pcd盘1025，其中，pcd盘1025的圆周表面设置有气压接头1021，pcd盘1025的圆周外侧设置有机械手安装孔1022和探针连接器1023，pcd盘1025的圆周底侧设置有限位开关1024；通过气压接头1021通气驱动第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3和第四夹具4。

图18-图20为本发明的夹持盘b202结构示意图，夹持盘b202包括有气压接头b2021、夹具安装孔2022、探针连接器b2023、定位销安装孔2024、pcd盘b2025；其中，pcd盘b2025的圆周表面设置有气压接头b2021，pcd盘b2025的圆周外侧设置有探针连接器b2023，pcd盘b2025的表面还设置有夹具安装孔2022和定位销安装孔2024；夹持盘c302、夹持盘d402和夹持盘b202的结构相同；夹持盘c302、夹持盘d402和夹持盘b202均与夹持盘a102相互配合，合体后通过电磁阀控制气体压力使内部滚珠闭合锁紧及张开。

图11-图12为本发明的气压报警装置的结构示意图，气压报警装置包括有数值向上键a、设定确认键b、数值向下键c、压力数值显示区d、设定气压值显示区e、输出1指示灯f、输出2指示灯g、电源及输出信号h和压力输入气孔j。气压设定值p，气压在大于设定值p+迟待值时输出为no；气压小于设定值p时输出为off。

图13为本发明的气压报警装置的输出原理示意图。

图14为本发明的自动吹扫装置9结构示意图，自动吹扫装置9包括有进气管901，进气管901通过分气件连接于上下两端的出气管a902和出气管b903，同时，分气件的左右两端还设置有堵头904；进气管901由4v的210电磁阀控制，出气管a902和出气管b903分别对模具两侧进行吹净处理。

壳芯机制芯自动加工用机械装置的操作方法，包括有准备步骤、合模步骤、清扫步骤、射砂步骤、刮砂步骤、翻转步骤、震砂步骤、复位步骤、覆膜砂固化步骤、开模步骤、取件步骤、检测流转步骤、放夹具步骤。

准备步骤：模具安装到砂芯机上后，加热管加热模具到240-290℃。

合模步骤：合模，传感器检测到合模到位后，射砂筒移动到模具上方，气缸将射砂筒压紧到模具上。

清扫步骤：合模过程中，清扫装置的出气管a902和出气管b903对准模具的分模面吹气清扫，清扫残留的毛刺；其中，可根据实际情况设置吹气清扫时间和吹气清扫部位。

射砂步骤：plc控制电磁阀，打开储压罐，储压罐内的空气压力为0.4-0.5mpa；在压力的作用下，射砂筒内的覆膜砂被高压吹入模具型腔内，可根据实际模具型腔的大小设置射入时间；小型模具型腔射入时间为2-5秒，大型模具型腔射入时间为5-15秒；射砂结束后射砂筒排气阀打开，释放掉多余的压力；压砂头抬起，与模具上端分离。

刮砂步骤：模具合模后，射砂机进行射砂，残留在模具上端的砂被长刮板7和短刮板8自动刮除；砂筒在后移的过程中，长刮板7和短刮板8把落在模具上的多余的沙子刮掉。

翻转步骤：模具内的覆膜砂被模具加热后，开始结壳，当结壳厚度在5-10mm之间时，模具跟随设备进行180度翻转，上端的射砂口倒出多余的没有结壳的砂。

震砂步骤：同时，设备震砂器进行震动，使得模具内残留的覆膜砂振出；震动时间可根据实际情况设置，至没有覆膜砂继续掉落流出为止。

复位步骤：模具跟随设备再次进行180度翻转复位。

覆膜砂固化步骤：覆膜砂被加热后持续硬化并形成砂芯；依据颜色判断固化时间的长短，砂芯硬化厚度越厚，砂芯硬化强度越大，则砂芯被加热固化的时间就越长。

开模步骤：模具打开，在顶杆的作用下，工件被顶出。

取件步骤：机械手进入模具取件，将制作好的砂芯夹取出，放置在工作台上。

检测流转步骤：开模取件后，机械手夹持工件，放到光电感应处，进行产品完整性的光电检测；检测成功取出后，放置在传送带上，传送带接受信号，送出工件到工人处；工人将工件装车周转下一工序，与此同时，模具合模进行工作。

放夹具步骤：工件取出后，机械手将夹具放置到原来的夹具台上，等待下一次开模取件。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。