一种锥形工装的制作方法

本实用新型属于铸造技术领域，特别涉及一种用于砂型铸造的锥形工装。

背景技术：

随着3d打印技术的推广与应用，目前使用3d打印砂型进行铸造生产的方法已经在行业内逐渐流行，其铸造流程包括砂型打印、流涂烘干、砂型组装、埋箱、浇注，最终得到所需铸件。该方法不用制作模具，无需考虑传统工艺的起模和撤料问题，可实现各种复杂结构砂型的一次性高精度打印，非常适合于试验件或小批量铸件的铸造。

小型铸件的3d打印砂型生产过程中，通过装卡螺杆即能达到固定砂型作用；对于中大型铸件在浇注及凝固过程中，砂型要受到浮力、高温辐射、剪切力等导致砂型刚度大幅下降，单纯的依靠螺杆紧固已无法抵消砂型受到的各种内外力，砂型产生裂纹或者断裂漂浮造成铸件报废的概率增加。现有方案是生产时将组装完成的3d打印砂型放入砂箱中，外围填埋树脂砂，以获得足够的外围强度。但这种方法需要消耗大量的树脂砂和人力，生产成本提高。另一种方案是增加砂型各向吃砂量以提高砂型刚度，但此方案增加砂型吃砂量不能够完全消除浮力和剪切力，增加的吃砂量也会浪费大量打印资源。如何消除砂型的埋箱，同时保证砂型整体有足够刚度抵抗金属液充型过程中的浮力、剪切力以防止砂型因整体刚度不足而在浇注过程中产生涨型和漂芯，是技术的关键。

技术实现要素：

本实用新型提供一种锥形工装，主要用于砂型铸造，实现3d打印砂型在铸造生产过程中的无埋箱操作，减少卡箱工序，大幅提高砂型整体刚度，防止砂型在浇注过程中出现涨型和漂芯；降低铸件生产成本，提高生产效率和生产质量。

一种锥形工装，包括工装主体、工装托盘，所述工装主体的上、下为开口式结构，所述工装主体的内部轮廓呈自上而下扩大的锥形结构，所述工装托盘设置在所述工装主体的下方，所述工装主体的内部组装砂型，所述工装主体的内部轮廓与所述砂型的外部轮廓的锥度相同。

进一步地，所述工装主体的内部轮廓的锥形结构的锥度为3°～5°；所述锥度太小，所述工装主体与所述砂型装配时难度加大；所述锥度太大，所述工装主体与所述砂型装配后针对轴向的固定作用将减弱。

进一步地，所述工装主体的材质选用厚度20mm～30mm的钢板，且所述工装主体的内部轮廓的尺寸精度高于或等于ct12级，尺寸精度过低会影响砂芯跟工装的配合精度。

进一步地，所述工装主体的外侧壁固定连接有若干加强筋。

进一步地，所述加强筋包括横向加强筋和纵向加强筋，所述横向加强筋与纵向加强筋交叉设置。

进一步地，所述横向加强筋与所述纵向加强筋相互垂直。

进一步地，所述工装主体的内部轮廓的锥形结构为圆锥形或方锥形或三角锥形或随形锥形。

进一步地，所述工装托盘的底面开设有安装孔，用于采用低压铸造方法时安装升液管。

进一步地，所述工装主体的下端的截面积小于或等于所述砂型的下端的截面积。

进一步地，所述工装主体的上部设置有主体吊耳。

进一步地，所述工装托盘为平板式结构或敞口式箱型结构，且所述工装托盘周缘设置有托盘吊耳；所述工装托盘设置在所述工装主体和所述砂型的下方，可防止所述砂型浇注后溃散的砂子流出，且设置托盘吊耳方便砂型浇注后吊运。

一种使用上述所述的任意锥形工装的铸造方法，包括如下步骤:

s1，将工装托盘置于造型工位；

s2，在所述工装托盘上根据工艺设计要求组装成型砂型；

s3，将工装主体从步骤s2中的所述砂型的顶面缓慢下落，完成所述工装主体与所述砂型的组装。

本实用新型提供的锥形工装的有益效果：与现有技术相比，在3d打印砂型铸造生产过程中不用埋箱，采用本实用新型锥形工装可以有效避免金属液在浇注过程中对砂型质量产生的不利因素；其中铸造工艺方面，可以显著减少砂型吃砂量，降低制造成本；工装方面，减小采用多层砂箱由于装卡质量和效果对铸件质量影响；效率方面，由于使用锥形工装，不需要考虑组装方向和卡箱，仅需要将工装吊运装配好，利用锥度即可自行装配牢固。并且由于工装内轮廓为锥形结构，在浇注过程中利用工装锥度和砂芯内壁摩擦力，砂型和工装可以自锁，起到压铁的作用，防止砂芯在浇注过程中轴向运动。

附图说明

附图1是本实用新型其中一实施例锥形工装与砂型装配示意图；

图中:10-工装主体、20-工装托盘、30-砂型、40-加强筋、401-横向加强筋、402-纵向加强筋、50-主体吊耳、60-托盘吊耳。

具体实施方式

结合本实用新型的附图，对发明实施例的一个技术方案做进一步的详细阐述。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解术语在本实用新型中的具体含义。

请参见附图1所示，本实用新型提供一种锥形工装包括工装主体10、工装托盘20，工装主体10的上、下为开口式结构，工装主体10的内部轮廓呈自上而下扩大的锥形结构，工装托盘20设置在工装主体10的下方，工装主体10的内部组装砂型30，工装主体10的内部轮廓与砂型30的外部轮廓的锥度相同。

在本实施例中，工装主体10的内部轮廓的锥形结构为圆锥形，工装主体10的内部轮廓的锥形结构的锥度为3°～5°；锥度太小，工装主体10与砂型30装配时难度加大；锥度太大，工装主体10与砂型30装配后针对轴向的固定作用将减弱。

在本实施例中，工装主体10的材质选用厚度20mm～30mm的钢板，且工装主体10的内部轮廓的尺寸精度高于或等于ct12级，尺寸精度过低会影响砂芯跟工装的配合精度。

在本实施例中，工装主体10的外侧壁固定连接有若干加强筋40，可防止工装主体10变形；加强筋40包括横向加强筋401和纵向加强筋402，横向加强筋401与纵向加强筋402交叉设置，且横向加强筋401与纵向加强筋402相互垂直。加强筋40可采用厚度为20mm～30mm的钢板制成，加强筋40的宽度为40mm～50mm。

在本实施例中，工装主体10的下端的截面积小于或等于砂型30的下端的截面积，更优选的，锥形工装的内部轮廓的最大圆径比砂型30的外轮廓的最大圆径小10mm～15mm，防止工装尺寸配合不到位工装落到底造成装配不良。

在本实施例中，工装主体10的上部设置有主体吊耳50，用于工装主体10的吊运周转。

在本实施例中，工装托盘20敞口式箱型结构，且所述工装托盘20周缘设置有托盘吊耳60；所述工装托盘20设置在所述工装主体10和所述砂型30的下方，可防止所述砂型30浇注后溃散的砂子流出，且设置托盘吊耳60方便砂型30浇注后吊运。工装托盘20采用厚度为10mm厚度的钢板焊接制成，防止砂型30浇注过程中工装托盘20变形。

在本实施例中，使用上述锥形工装的铸造方法，包括如下步骤:

s1，将工装托盘20置于造型工位；

s2，在工装托盘20上根据工艺设计要求组装成型砂型30；

s3，将工装主体10从步骤s2中的砂型30的顶面缓慢下落，完成工装主体10与砂型30的组装。

其中步骤s2中，工艺设计成型砂型30时，要求砂型30的外部轮廓与所使用的锥形工装的内部轮廓的锥度相同。

步骤s3中，由于锥形工装的内部轮廓的最大圆径比砂型30的外轮廓的最大圆径小10mm～15mm，且由于砂型30的外部轮廓与所使用的锥形工装的内部轮廓的锥度相同，工装主体10安装过程中，当锥形工装的内部轮廓的最大圆径与砂型30的外部轮廓的圆径值相同时，砂型30与工装主体10匹配组装完成。

进一步需要说明的是，本实用新型提供的锥形工装的工装主体10的内部轮廓的锥形结构还可为方锥形或三角锥形或随形锥形；工装托盘20还可为平板式结构。采用低压铸造方法时需要安装升液管，使用锥形工装时需要在工装托盘20的底面开设安装孔，便于安装升液管，安装孔的孔径大于升液管的管径。

本实用新型提供的锥形工装主要应用在3d打印砂型30铸造生产过程中，砂型30可以采用3d打印整体打印出，也可以是3d打印出若干砂芯组装为整体的砂型30，均要求整体砂芯的外轮廓的结构为与锥形工装匹配的锥形结构；使用本实用新型提供的锥形工装可以有效避免金属液在浇注过程中对砂型30质量产生的不利因素；其中铸造工艺方面，可以显著减少砂型30吃砂量，降低制造成本；工装方面，减小采用多层砂箱由于装卡质量和效果对铸件质量影响；效率方面，由于使用锥形工装，不需要考虑组装方向和卡箱，仅需要将工装吊运装配好，利用锥度即可自行装配牢固。并且由于工装内轮廓为锥形结构，在浇注过程中利用工装锥度和砂芯内壁摩擦力，砂型30和工装可以自锁，起到压铁的作用，防止砂芯在浇注过程中轴向运动。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。