尤其用於發動機氣缸蓋的拉床、鑄模和鑄造工藝的製作方法

2023-05-20 12:26:01

專利名稱：尤其用於發動機氣缸蓋的拉床、鑄模和鑄造工藝的製作方法
技術領域：
本發明大體涉及鋁鑄造工藝以及重力鑄模鑄造和低壓鑄造工藝，這些工藝使用安裝在鑄造拉床(bench)和低壓鑄造設備上的專用鑄模，鑄造拉床和低壓鑄造設備分別用於兩個不同工藝。
這些工藝的典型例子是用來，但不僅僅用來鑄造發動機氣缸蓋。
通常，對於中等規模生產和大規模生產，所有發動機氣缸蓋的鋁鑄件都是利用重力鑄模工藝(gravity technology mold)或低壓衝模工藝(low-pressure technology die)生產的，由於其必須利用內型芯來形成鑄件內的空間，而這不能利用其他任何工藝完成。型芯往往部分地使用在外部，以獲得底切輪廓，這些底切輪廓不能通過金屬部件獲得。
在重力鑄模中形成的發動機氣缸蓋的鋁鑄造需要有鑄造拉床，在其上安裝鑄模。這些拉床用來移動鑄模和頭部的滑塊，並利用裝有排出器的板從鑄模擠出鑄件，目前大的鑄造車間採用的工藝是把重要的工藝功能大量地賦予了鑄模本身。就利用低壓鑄造工藝製造發動機氣缸蓋鑄件而言，由於與採用重力鑄造工藝同樣的理由，大的鑄造車間也使用將大多數工藝功能賦予衝模的工藝。
在這種情況下，除移動衝模之外，低壓鑄造設備的特點也是利用一現代系統從衝模下部執行鑄造操作。由於工具機的下部被保溫或維持熔爐(maintenance furnace)佔有，鑄件擠出區域總是在上部。利用垂直滑動排出器板進行擠出，該排出器板最好懸掛，因為它排除了從垂直上方直接操作在衝模軸上的可能性，尤其排除了影響型芯製造裝置使它成為很複雜的裝置的可能性，型芯製造裝置只能橫向操作。
一般來說，當鑄件的上部分利用砂型芯獲得時，從來不使用上部擠出，因為如果鑄件的上部已經利用一鋼製插入件形成，鑄件只能向上提升，鑄件夾緊在鋼製插入件內，以及因為型芯破碎而離開鑄模內的鑄件。為此，就重力鑄造工藝而言，當在鑄件的上部分有砂型芯的時候，該工藝幾乎總是發生的是，從不從上部擠出而總是從下部擠出。
同時，在所有的鑄造車間，使用的鑄模或衝模總是專用的，或者用於重力鑄造或者用於低壓鑄造，而這兩個工藝完全是不能並存的。用於低壓鑄造的鑄造拉床或工具機也是完全不同的。
就大規模生產而言，利用一由鑄造機器人操作的杆將熔融金屬從上面導入到鑄模內，而不是利用重力鑄造工藝的金屬鑄造中通常採用的手動杆，鑄造機器人通常懸掛於一懸臂梁上，該鑄造機器人通常也用於型芯製造裝置和鑄件拾取裝置的自動操作。
由機器人從附近的熔爐取出熔融金屬，通過熔池灌入鑄模內垂直和水平的鑄造通道澆口內，直到輪廓和打開的進料冒口充滿。
冒口吸收熔融金屬中的任何熔渣，熔渣浮進冒口中，冒口用來隨著金屬冷卻收縮用來進料給鑄件和釋放含在熔融金屬內的氣體，與金屬接觸到型芯時產生的其他氣體一樣，使得鑄件在機械特性方面可能達到最好，儘管有一些間接的不利。
在發動機氣缸蓋的重力鑄造中，鑄模和鑄造拉床通常成對或成多對地放置在地面上，以有利於操作的自動化。作為選擇，僅就重力鑄造與非低壓鑄造而言，整個系統可以安裝在大型的、緩慢移動的轉車上，以便澆鑄點相對於旋轉運動保持穩定，該轉車稱為迴轉車進料裝置。所有的鑄模被單個機器人注滿，該機器人放置在迴轉車的固定臺上，在該固定臺上安裝有拉床和鑄模。
在低壓工藝中，衝模進入並與熔爐直接接觸，為了接觸衝模，位於工具機下面的熔爐被抬高。熔爐的蓋安裝有一個或多個豎立的管，這些管浸入熔融金屬的″熔池″內。這些管的頂端與施加於衝模的底箱的注射進口直接接觸。在熔融金屬的表面和熔爐的蓋之間導入低壓的乾燥空氣，空氣的壓力施加於″熔池″，並迫使金屬通過浸入的管以及施加於鑄模的底箱的注射進口向上進入衝模，直到它被充滿。該衝模不需要任何的進料冒口，因為冒口的功能是通過施加在熔融金屬上的空氣壓力實現的。衝模的上部分由一金屬插入件封閉，除了確定鑄件輪廓外，該金屬插入件還防止受低壓力向上的金屬從鑄模出來。氣壓被保持較短的時間，直到熔融金屬開始凝固，由鑄模內尤其是注射進口上的冷卻器促進凝固，這有助於入口孔上部的金屬快速凝固，防止當氣壓被釋放時注入衝模中的熔融金屬由於重力倒流至熔爐內，並允許含在澆鑄管內的熔融金屬回到″熔池″內，避免其凝固。然後，注射進口上部分中凝固的金屬與鑄件一起被擠出。
從上述可以容易地推導出，在現有工藝，要獲得鑄件，首要的是確定是使用重力鑄造工藝還是使用低壓工藝，因為兩個工藝是很大不同的。除了鑄模或衝模之外，鑄造拉床或低壓鑄造設備必須適合於重力鑄造或低壓鑄造的選擇。一旦已經做出決定，必須根據最後的決定製造鑄模或衝模。該操作的設計和安裝階段是非常昂貴的，因此必須在繼續之前作出一個明確的決定。
決定選擇一個工藝或另一個工藝並不總是令人滿意的，尤其就低壓鑄造工藝而言，因為這種決定除了是根據顧客的特殊要求作出的以外，是基於鑄工的經驗或根據鑄造車間可利用的設備作出的。
所有現有的鑄造工藝都有它們的有利的方面和不利的方面。例如，低壓鑄造的好處是，熔融金屬通過浸入管進料到保溫爐的底部，避免了金屬中含有熔渣以及在″熔池″的頂部漂浮的熔化殘渣。由於整個澆鑄過程發生在閉合的系統中，且沒有與外面大氣接觸，可避免表面生鏽。如果發生了生鏽，也只保持在熔池的表面，絕不會像發生在重力鑄造時的那樣進入衝模內。
該工藝包括從鑄模附近的熔爐取出金屬，儘管採取了所有預防措施，但少量的浮渣還會被導入鑄模中。大多數熔渣聚集在冒口，不會導致鑄件的過度損壞。
避免熔爐表面生鏽是很難的，由於一切都與外面大氣接觸進行，杆和鑄造操作期間增加了這種生鏽。重力鑄造的另一個不利方面是金屬在澆鑄過程期間產生湍流，這可以導致鑄件的輕微破壞。
因為這樣的確切事實，即不可能將任何浮渣與含在金屬內的氣體以及金屬接觸到型芯時產生的氣體一起排入進料冒口，重力鑄造在質量方面表現出來的不利方面是不嚴重的，而且與低壓鑄造表現的不利方面相比，顯得不重要。而低壓鑄造表現的不利方面由於鑄件的多孔導致很高的廢品數。為了限制由此產生的經濟損失，許多鑄造車間已經使用完全自動化的矽酸鈉浸透工藝，低壓鑄造工藝可得到100％的產品。
儘管存在各種各樣的不利方面因素，但儘可能使用低壓工藝的事實，大大取決於它在製造成本上有相當大的節約的事實。這是因為，由於取消了進料冒口和垂直鑄造通道，每個單體鑄件所需要的金屬減少了。因而，從鑄件上分離冒口所需要的機加工也取消了，包含在這些冒口和垂直通道的重鑄中的成本也取消了。
如前述的，關於重力鑄造鑄模和低壓衝模，從工藝觀點來講，氣缸蓋鑄件的領先製造廠家完全可能做到這些。值得考慮的是，鑄造拉床和低壓鑄造設備總是運轉且是鑄造車間的固定機器資產。這樣，它們嚴格限制供應才能得到，而鑄模和衝模則以產品和各種不同需求的氣缸蓋所需的數量供給，結果是每個生產的鑄模和衝模都是高成本。
如上所述焦點在於選擇重力鑄造或低壓鑄造工藝時必須嚴謹，如果發現使用的工藝不能接受，也不能留有幹涉機會的空間，但是這所有的都可以通過本發明的目的和優點來避免。
本發明的主要目的是對已有的工藝添加一種新的鑄造工藝。新工藝將被稱為複合工藝，其能夠完全利用重力鑄造工藝和低壓鑄造工藝中存在的優點。
本發明的另一個目的是提出一種新的鑄造拉床，其能夠夾持鑄模或衝模，而且能夠實現從一個鑄造工藝到另一個鑄造工藝的簡單過渡。為此，決定鑄件的外部輪廓、根據使用的工藝目前稱為鑄模或衝模的工具在這裡將僅僅歸諸於鑄模。
本發明的另一個目的是，能使操作者在取出鑄件後能夠徹底清潔鑄模，以及在很短的生產間隔、在必要的地方快速地重塗拉床上的鑄模的部分輪廓，熱的鑄模有利於漆的凝固，鑄模離開生產線後不用預熱，由此延長生產時間。
本發明的另一個目的是，提出單個的標準鑄造拉床，就低壓鑄造或″複合″工藝來說，其總是能從鑄模的底部排出鑄件，即使是當保溫或維持熔爐放置在鑄模以下時。這消除了從鑄模的頂部排出鑄件的所有因素，即使當後者安裝有金屬上型箱或上部插入件的時候，釋放了上方的垂直空間，通過型芯組裝機器人和鑄件排出機器人可用於更合理的使用，不需要帶有垂直/水平的雙向運動的複雜裝置。
本發明的另一個目的是，提出一種支撐體，對所有鑄造工藝來說，其能夠用於所有鑄模的頂部，其配備有一真空室，用於連接到一真空系統，以在鑄造過程中從鑄模除去煙和氣體。
本發明的另一個目的是，轉移鑄模的一些部分，這些從鑄模到鑄造拉床的部分不形成鑄件的輪廓，稱之為框架，這樣，它們是標準化的，只需和拉床一起構造一次，不需要複製來提供產品和各種鑄件及鑄造工藝所需要的鑄模的個數。
本發明的另一個目的是，提出一種鑄造拉床，其配置有一下部結構，該結構的高度可以與使用的鑄造工藝相配。特別地，就重力鑄造而言，熔爐不在鑄模下面，拉床可以降下以安裝在迴轉車上。當使用傳統的重力鑄造系統的時候，在迴轉車上使用的同樣標準的拉床也可以直接放置在地面上，但鑄模是較小、較輕且較便宜的。
本發明的另一個目的是，允許用於重力鑄造工藝的的鑄模轉換成在低壓工藝上使用，構造有上部金屬插入件和相關的附件，其可替換通常形成冒口和上部輪廓的型芯；因此，鑄模沒有冒口。取消上部插入件而再使用型芯，就會容易地回復到利用″複合″工藝的重力鑄造。
本發明的又一個目的是提供一種鑄造拉床，其帶有分開且重疊的滑塊支架，在滑塊支架兩側(左/右)或僅僅在一側上用於型芯製造。滑塊支架的兩個半部分的打開和關閉動作獨立地根據液壓缸進行，或者當不需要分離運動的時候，同時進行(平行運動)。如果沒有型芯製造問題，滑塊支架將提供成單體單元。
本發明的結論是，當重力鑄造鑄模轉換到低壓鑄造或″複合″工藝的時候，取消用於重力鑄造鑄模的位於地面上的鑄造機器人。金屬從下面的熔爐進入鑄模，因而在橫梁上通常位於鑄模上方的鑄造機器人的運動也可被取消，在此處，橫梁已經被在鑄模中放置型芯的型芯製造裝置和鑄件拾取裝置佔用了，這有利於後者的運動。
本發明提供一種標準化的工具加工構造，該工具加工用於發動機氣缸蓋鑄件或其他兼容的鑄件的生產，其帶有用於上述所有鑄造工藝的、用於提供給這裡的新鑄模、或者已經存在但為此改進的鑄模的單個標準鑄造拉床，具有鑄件內部擠出裝置和傾斜臂，該傾斜臂用於移動位於上部分的鑄模的所有部分。用於下列工藝的鑄模將安裝在標準拉床上-用於低壓鑄造工藝的鑄模，其帶有上部金屬插入件；-用於″複合″工藝的鑄模，或帶有低壓鑄造和通過形成在上型芯中的冒口的重力進料；-用於″複合″工藝的鑄模，其帶有低壓鑄造和通過形成在金屬上型箱中的冒口的重力進料；-用於傳統的重力鑄造工藝的鑄模，其帶有上鑄造熔池和通過形成在上型芯中的冒口的重力進料；-用於傳統的重力鑄造工藝的鑄模，其帶有上鑄造熔池和通過形成在金屬上型箱中的冒口的重力進料。
依據本發明的鑄造工藝通過使用用於所有鑄造工藝的單個鑄造拉床以及同一保溫爐，在同一生產空間集中了所有的工具加工，依靠新的稱之為″複合″工藝的鑄造工藝，不僅用於重力鑄造鑄模和低壓鑄造鑄模，而且也用於通過冒口的重力進料。
為了簡化鑄模，使之對所有工藝標準化，以及降低它們的重量和成本，框架的相容部分已經從鑄模轉移到拉床，詳細見下文。
鑄模基本上如下形成底箱，滑塊，施加於底箱的固定頭部，在固定頭部安裝和滑動的可動頭部，下面的排出器板和取決於使用的工藝的插入件、上型箱或簡單的真空上部蓋板。插入件和上型箱也將固定在一真空板上，該真空板安裝在支撐體上。鑄造拉床具有滑塊支架、底板、所有的導軌和滑動懸臂。因此，鑄模製造較便宜、重量更輕、更小，能夠節約工廠內長距離運輸過程和存儲過程的成本。
鑄造拉床和鑄模通過同一計算機進行管理，目前該計算機也管理熔爐和低壓鑄造工藝工具機，所以拉床可替換工具機，對所有工藝都變成標準化的。拉床是堅固的、適當冷卻和絕緣，這樣它不會受熱膨脹的影響。鑄模能夠自由地根據需要進行膨脹，結合計算機控制的冷卻器能夠達到良好的熱平衡。夾緊底箱、鉤住鑄造拉床上的滑塊以及緊固排出器板的操作通過液壓缸(動力油缸)來快速進行。
被安裝的可動頭部，由液壓缸帶動，手動快速地通過一發射套筒吊起，該發射套筒與液壓缸一起阻塞了頭部的蘑菇狀物。
使用同一拉床，因而有可能獲得具有重力進料的鑄件，但是從下面進給熔融金屬，正如低壓鑄造狀況一樣。該工藝將被稱為″複合″工藝。在這種情況下，為防止熔融金屬通過冒口溢出，鑄模安裝有一帶有板的支撐體，該板覆蓋了冒口的全部區域，以抑制金屬的推力。該板還起到真空板的作用，該真空板安裝在帶有真空室的支撐體上。該支撐體通過一傾斜臂起作用和移動，該傾斜臂鉸接於拉床的頂部。
支撐體連接到一真空裝置上，該真空裝置吸收熔融金屬穿過板接觸型芯產生的煙和氣體。為此，帶有金屬插入件或上型箱的真空板將配置過濾器，該過濾器與上部型芯冒口或輪廓冒口成一條直線，以抽空堵塞熔融金屬的通道的煙和氣體。所以，支撐體和施加到其上的每個元件都是鑄模的組成部分。特別地-帶有真空板的支撐體，其在先前是不存在的，因而是新設計的一部分，用於新的″複合″工藝(低壓鑄造-通過冒口的重力進料)，不僅用來抽空煙和氣體，而且用來密封鑄模的上表面與形成進料冒口的型芯，以用來抵抗和阻擋鑄造進料冒口的金屬的推力，防止熔融金屬在鑄造階段溢出；-用於新″複合″工藝的上述帶有真空板的支撐體和被安裝的金屬上型箱，用來密封鑄模的上表面，且與冒口成一直線；上述的上型箱作為插入件，其形成鑄件的上部輪廓，冒口與滑塊一起利用重力工藝進料給鑄件；
-支撐體和施加有金屬插入件的真空板，該金屬插入件用在低壓鑄造工藝中以不通過冒口來形成鑄件的上部輪廓。
施加於三種工藝的帶有真空板的支撐體、帶有真空板和上型箱的支撐體以及帶有真空板和上部插入件的支撐體，都可以由一板構成，在該板上施加過濾器，且過濾器與冒口和輪廓成一直線。形成在支撐體內的這些過濾器匯流在煙和氣體的真空室內，該真空室連接於一真空裝置。該真空裝置用來改善使用所有工藝、包括低壓鑄造工藝在內的鑄件的質量，由於在插入件和內部通道的側面上帶有適當的排放槽，有可能接近型芯來抽空煙和氣體，大多數的煙和氣體當前殘留在鑄件內部，以形成分布廣泛的多孔性。
將新的煙和氣體真空系統引入到所有的工藝，包括低壓鑄造，會改善鑄件的質量和工作環境，而與使用的工藝無關。
在″複合″工藝工藝中使用的新鑄模，沒有鑄造熔池，沒有垂直鑄造通道，即使鑄模的新方案考慮到它們的存在，但沒有轉到製造的最後階段。通過利用一標準的裝置提取鑄件，該裝置插入到拉床的底板內，且由板夾持件組成，所有的鑄模上裝備的排出器板利用液壓缸(動力油缸)快速緊固在板夾持件上。為了復原已有的鑄模，下部分中的垂直鑄造通道將被堵住。
新的和已有的鑄模在底箱上都安裝有注射進口，使用在低壓工藝中的急冷工藝來使熔融金屬凝固，並且避免當氣壓切斷時，液態金屬由於重力而流回熔爐。
新的鑄造工藝消除了重力鑄造從熔爐取熔渣和生鏽引出的缺陷，保留了優點，例如在鑄造過程中同時排出熔渣和通過冒口產生的氣體和煙，而現在熔渣、氣體和煙由所示的和所要求的新裝置吸出。
對低壓鑄造的鑄模使用所示的金屬插入件，其在重力鑄造工藝中由型芯或金屬上型箱替代，所有這些是通過拉床上的同一傾斜臂進行的，有可能通過在底箱(鑄模的下部)上添加注射進口容易地將重力鑄造鑄模轉換為低壓鑄造鑄模，以及有可能通過去掉插入件並將其更換為型芯容易地從低壓鑄造鑄模轉換為重力鑄造鑄模。
當前類型的重力鑄造流水線的自動化利用型芯製造裝置、鑄造機器人和拾取鑄件的裝置來實現。所有的動作通常發生在同一橫梁上，三個裝置是很難管理的。由於取消了鑄造機器人，由三個減為兩個，動作的協調簡單化，節約了時間和金錢。緊挨著鑄模的熔爐也被取消，重新獲得了生產空間。
賦予了各種各樣的功能尤其是賦予了夾持低壓鑄造鑄模、重力鑄造鑄模以及″複合″工藝鑄模的功能的新設計的拉床，也被用來放置一部分組成部件，這些部件通常是同一鑄模的框架的部分。因此，這些部件只需製造一次，並且是拉床的組成部分，因而避免了對每個鑄模和對各種類型的氣缸蓋鑄件或其他鑄件所需要的變形製造新的部件的需要。這樣，鑄模的成本和重量會減少，也會變小。
如上所述，顯而易見，當選擇最適合於所製造的鑄件的鑄造工藝時，鑄工不再有目前工藝狀態中所述的工藝問題，因為，如果所作出的選擇證明是錯誤的，比較容易地作出改變，即通過對鑄模的稍微改變即可從一種鑄造工藝變成另一種工藝。
若採用新設計的拉床，由於帶有新設計的鑄模，有可能在投資以及在節省生產空間上獲得相當大的節約，藉助於″複合″的低壓/重力進料工藝，有可能獲得印象深刻的力學特徵的鑄件，廢品降低，在數量和質量上改善產品。通過簡單地重塗輪廓部分，鑄模可較長時間使用。
鑄模的滑塊支架具有一拉床臂，其可傾斜超過90度，而且，鑄模的滑塊支架也可向上旋轉超過45度，以允許操作者容易地重塗鑄模輪廓和容易地清洗鑄模。
如前述，當必須使用傳統的重力鑄造工藝時，新的拉床，不包括結構的下部在內，能被在迴轉車上或地面上使用，正如現在所出現的。設有鑄模的框架可容易地變化而將其標準化，以便用在新拉床上。新鑄模依照新方案製造，但是其仍然具有傳統的熔池和傳統的垂直鑄造通道。


通過附圖中描述和顯示的拉床和鑄模的一些範例，本發明的更多細節和特徵將變得更加明顯，這些例子純粹是象徵性的，絕非限定性的，其中圖1顯示了用於單一滑塊鑄模的拉床的垂直剖視圖，鑄模帶有抬起的傾斜臂和保溫或維持熔爐；圖1a顯示了圖1所示拉床的一部分的放大局部剖視圖；圖2顯示了拉床的俯視圖；圖3顯示了從側面看的拉床的垂直剖視圖；圖3a顯示了圖3所示拉床的一部分的放大局部剖視圖；圖4顯示了從下看的拉床；圖5顯示了在工作位置的拉床的透視圖，拉床帶有降下的傾斜臂，但是沒有鑄模；圖6顯示了從前面看的拉床的垂直剖視圖，其帶有滑塊支架，滑塊支架是傾斜的以用於鑄模輪廓部分的清洗和重塗；圖7顯示了類似於前面附圖所示的拉床的垂直剖視圖，但用於帶有兩個重疊的半滑塊的鑄模；圖8顯示了從側面看的圖7所示的拉床的剖視圖，其帶有傾斜的兩個半滑塊；圖9顯示了類似於圖1-6所示的鑄造拉床的透視圖，但是其帶有用於重力鑄造的降下的支撐框架，其處於工作位置，但沒有鑄模；圖10顯示了″複合″工藝的鑄模的俯視圖，帶有打開的滑塊，用於低壓鑄造但通過在上部型芯上形成重力冒口進料；圖11顯示了圖10所示的打開的鑄模的橫截面；圖12顯示了關閉的鑄模的縱截面；圖13顯示了關閉的鑄模的透視圖；圖14顯示了用於″複合″工藝的打開的鑄模的橫截面，帶有兩個滑塊和金屬上型箱；圖15顯示了圖14中所示的關閉的鑄模的縱截面；圖16顯示了同樣的鑄模的透視圖；
圖17顯示了專用於低壓鑄造工藝帶有上部金屬插入件的打開的鑄模的橫截面；圖18顯示了圖17中所示的鑄模關閉時的縱截面；圖19顯示了用於重力鑄造的已有鑄模的俯視圖，為適應本發明所述的拉床，做了改變，側面開口；圖20顯示了圖19所示的打開的鑄模的橫截面；圖21顯示了同樣的鑄模關閉時的縱截面；和圖22顯示了同樣的鑄模關閉時的透視圖。
發明的詳細說明參見附圖，圖1-6顯示了適合於單一滑塊鑄模的快速裝載和適合於低壓鑄造工藝或新的稱之為″複合″的工藝的拉床，該″複合″工藝利用重力工藝通過冒口進料的低壓鑄造工藝來實現，該冒口形成在至少一個型芯上或者鑄模的上型箱上。
為了更好地理解這裡所提出的新拉床的結構，適於裝載在該拉床上的鑄模的主要元件在下面描述。將描述鑄模的更多細節和其變形例。參見圖10-18，鑄模包括至少一個底箱35、一固定在底箱下的排出器板38、兩個滑塊40、40′，施加到底箱35上的前、後固定頭部42、42′、在固定頭部內安裝並滑動的前、後可動頭部44、44′。在底箱35上形成有進口36和通道36′，進口36用於連接從容納熔融金屬的熔爐中伸出的管，通道36′用於進料金屬至鑄模內。
回到圖1-6，鑄造拉床主要包括適合於放置一保溫或維持熔爐32的下部主結構30、安置在下部結構上的上部主結構31、安置在上部主結構31上的底板29、位於底板29上且在其上放置鑄模的底箱35的冷卻板16、冷卻板16下面的板夾持件17和由迴轉支撐體2支撐的兩個滑塊支架1，其中鑄模排出器板38鉤在所述板夾持件17上。冷卻板16設有一中心開口16′，鑄模排出器板38適於被裝配在該中心開口內以鉤在板夾持件17上。
熔爐32從另一個熔融爐內進給熔融金屬，熔爐32配置有兩個管32′，用於利用低壓工藝和″複合″工藝注射金屬至鑄模內。
在拉床的頂部，有一個鉸接的傾斜臂8，其承載缸10，缸10用於往返於鑄模的邊緣的垂直運動，鑄模的頂端鉤在其上，本文中將更進一步描述。
為了將鑄模排出器板38快速鉤到拉床的板夾持件17上，後者安裝有由缸21移動的滑塊19，該滑塊19用於鉤住從排出器板38伸出的蘑菇狀物39。同樣地，滑塊支架1安裝有由相應缸25移動的滑塊24，其用於鉤住鑄模滑塊40、40′上的蘑菇狀物41′，以快速緊固在滑塊支架1上。後者由缸4驅動，並沿著支柱5和滑動懸臂20運動。
圖2顯示了四個缸18和另外四個缸15，缸18牽引工作，移動板夾持件17以固定鑄件排出器板38，缸15用於快速夾緊鑄模的底箱35與冷卻板16。
圖3和3a顯示了用於移動傾斜臂8的缸11和安裝在滑塊支架1內用於對中鑄模的滑塊40、40′的基準鍵23。
在圖4中，可以看到，下面的鑄件擠壓裝置包括拉床的板夾持件17，該板夾持件17適於接收用於各種鑄造工藝的所有類型的排出器板38，排出器板38是鑄模的一部分。
圖5顯示了由缸4控制的滑塊支架1、用於滑塊支架1的迴轉支撐體2、臂8和相關的樞軸28，滑塊支架1沿著導向支柱5和滑動懸臂20(圖1a)滑動，迴轉支撐體2帶有相應的樞軸2′。在拉床的前部分，有一支撐體，在金屬鑄造階段以及從從鑄件取出上型箱或上部插入件的時候或在簡單地舉起鑄模的真空和夾緊板支撐體的時候，該支撐體用於利用液壓缸28′(動力油缸)來鎖定臂8。
圖6顯示了傾斜以清洗和重塗鑄模輪廓部分的滑塊支架1，相應的擺動缸7被固定到拉床的上部結構上，以及顯示了上部結構30和下部結構31之間的連接。
圖7和圖8顯示了用於低壓和″複合″工藝的鑄造拉床，與上面的附圖所述的一樣，但其適於接收兩個重疊的半-滑塊鑄模，該鑄模有時在型芯製造階段是必不可少的。根據所需條件，鑄模還可以同時操作即在平行位置上連接它們，以便使它們變成單個滑塊。半滑塊的側面還可以僅僅在一側上施加。拉床裝備有下半滑塊支架33和上半滑塊支架34，它們沿著導向懸臂20和導向支柱5滑動。可以看到用於移動半滑塊的兩個缸4。
圖9所示的拉床不同於前面圖示的那些拉床，其中，它具有低的結構，同樣結構的下部30已經被去掉。該拉床僅僅適於重力鑄造，並可安裝在迴轉車上或放在地面上。
圖10-13顯示了用於新″複合″工藝的鑄模，該鑄模用於使用重力工藝通過冒口進料的低壓鑄造，該冒口形成在上部型芯上(沒有示出)。設有進口36、通道36′、側緣43和蘑菇狀物41′，其中進口36和通道36′用於進料金屬至鑄模內，側緣43用於快速夾緊底箱35與拉床的基座，蘑菇狀物41′用於快速將滑塊40、40′鎖定到拉床的滑塊支架1上。鑄模還包括一支撐體46，用於連接缸10，缸10由傾斜臂承載，煙和氣體真空板45緊固於該支撐體46上。支撐體46還包括連通的真空腔46″，真空腔46″有一真空出口48。標號44″通常指的是型芯製造後將要被型芯佔據的空間。
圖13顯示了用於樞軸28″鉤在拉床的傾斜臂8(圖1)上的座46′，用於在滑塊支架1中對中滑塊40、40′的鍵座23′，以及用於在拉床的底板上對中底箱35的鍵座14′。
圖14-16顯示了用於新″複合″工藝的雙滑塊鑄模，該″複合″工藝在於以低壓灌澆金屬，利用重力工藝通過冒口51′進料給鑄件，冒口在金屬上型箱51上形成，上型箱51緊固於帶有真空板45′的支撐體46上。鑄模安裝有下半滑塊49、50和上半滑塊49′、50′，下半滑塊49、50使得能夠進行型芯製造，否則是不可能的，而上半滑塊49′、50′完成整個結構。該鑄模可以僅僅在圖7和圖8所示的重疊的雙滑塊拉床上安裝和移動。
就低壓鑄造而言，製造鑄件的上部輪廓的金屬上型箱51被替換為金屬插入件52，如圖17和圖18所示。該金屬插入件52也緊固於一真空板45″，且其安裝有真空孔或通道52′，在真空孔或通道52′的底部有一個過濾器，用於阻擋熔融金屬的通過。
圖19-22顯示了用於重力鑄造的已有鑄模的例子，該鑄模可適合用於新拉床。變化在於從鑄模去掉框架的一部分，用點劃線表示，使其依照新方案進行標準化，因為這些部分在新拉床上已經有了。通過在底箱35上添加鑄造進口36以低壓進料金屬並保持鑄造進料冒口，在已有的鑄模上使用″複合″工藝也是可能的。特別地，取消的部分是帶有相應附件的基座55和用於滑塊57的支撐體56。為標準化後者，可添加板58。鑄造熔池53可以通過關閉相應的鑄造通道54和54′而保持，即使未使用。
簡而言之，這裡所述的鑄造拉床的創新特徵在於-單一的標準拉床，用於傳統的重力鑄造工藝的鑄模和用於低壓鑄造工藝的鑄模，對於重力鑄造來說，唯一的改變是結構的類型為低水平的結構，因為該工藝不利用保溫爐，其結構的下部分被去掉了；-單一的標準拉床，用於″複合″工藝下部分(底箱)的鑄造，即用於通過冒口重力進料給鑄件的低壓鑄造鑄模；-單一的標準拉床，對所有的工藝，已經從該拉床上取消了上部排出，而是通過利用插入到底板內的一新的擠壓裝置把排出轉移到了下部分。同時，上部排出被用於低壓鑄造工藝的所有工具機。通過便利的自動化，上部排出的取消使得型芯的製造和鑄件的提取比較容易；-單一的標準拉床，就所有的鑄造工藝包括低壓鑄造工藝來說，通過插入在底板中的一新裝置，從下部實現鑄件的排出，即使它位於保溫爐的下部分；-單一的標準拉床，帶有傾斜臂，一支撐體施加於該傾斜臂，該支撐體帶有上型箱支撐板或一上部插入件支撐板或者甚至僅僅帶有一用於密閉冒口的板，所有這些都是鑄模的組成部分。使得所有的支撐體、板、上型箱和上部插入件特別允許煙和氣體的抽空。傾斜臂也適合於帶有兩個相同輪廓和兩個進料頭部上型箱或兩個插入件或一加大的密封板的鑄模，並使得允許煙和氣體從鑄件抽空；-單一的標準拉床，帶有框架的一部分，一般屬於鑄模內在的一部分，因而只需一次成型。對所有的工藝的鑄模在重量和製造成本上的節約是有效的；-單一的標準拉床，用於所有的鑄造工藝，帶有滑塊支架，該滑塊支架向上傾斜約45度以清洗鑄模的滑塊和重塗輪廓區域；-單一的標準拉床，可能分開安裝，用重疊的滑塊支架代替單一型式，在其上，鑄模的半滑塊可快速地利用由安裝在每個半側面上的氣壓缸控制的滑塊來安裝。或者一側或兩側可以是分開的。滑塊支架還可以相互平行操作，也可以回復到作為單一滑塊操作；-單一的標準拉床，安裝在迴轉車上，唯一的改變是，利用低的結構，因為，對於各種的操作理由，只有傳統的重力鑄造工藝的鑄模不需要下面的熔爐，可以在迴轉車上使用；-單一的標準拉床，像前段所述的，用於地面上，當必須使用帶有鑄造機器人的傳統的重力鑄造工藝，但帶有新構造的鑄模或帶有變形框架的已有鑄模的時候。
有關鑄模的工藝革新概括如下-用於重力工藝的鑄模，但利用低壓鑄造工藝從下部注射金屬，保留了帶有鑄造進料冒口的重力鑄造工藝的好的方面，採用″複合″工藝。這些鑄模沒有鑄造熔池和垂直鑄造通道，但像低壓鑄造工藝中使用的一樣，在底箱上備有注射進口；-像前段所描述的一樣的鑄模，用於″複合″工藝，在上部分施加一板，該板緊固於一支撐體上，該支撐體設置有真空室和出口，該出口用於連接到抽空煙和氣體的真空裝置。支撐體由拉床上的傾斜臂移動。支撐體上施加的板設置有過濾器，該過濾器聚集在支撐體腔內，覆蓋了冒口和上部型芯的全部區域，以防止金屬溢出。通過臂上的垂直的液壓缸，將板壓緊在鑄模的上表面上；-像前段所述的一樣的鑄模，其中，上部輪廓利用帶有鑄造進料冒口的金屬上型箱獲得。用於抽空煙和氣體的上型箱也被施加到一板上，該板也用來密封冒口的頂部；-用於低壓鑄造工藝的鑄模，其中，上部分利用金屬插入件獲得，該金屬插入件被緊固於一板上，該板上設有過濾器和排放口，該排放口用於抽空煙和氣體。利用連接於裝配有真空室的支撐體上的真空裝置，該板從形成在插入件一側的垂直排放槽和同一插入件中的通孔抽空氣體和煙。
-新設計和構造的鑄模，用於所有的鑄造工藝，其中，屬於拉床的框架的一部分已經去掉，由此獲得較小的鑄模，其重量和成本減少頗大。
-已有的用於當前的重力鑄造工藝和低壓鑄造工藝的鑄模，其改變為去掉框架的部分，該部分已經屬於新拉床，且依照新構造的鑄模，一些附件的構造標準化，供重力、低壓和″複合″工藝使用；-用於所有鑄造工藝的已有的或新的鑄模，其中，利用一新的擠壓裝置進行鑄件的排出，該擠壓裝置安裝於拉床，鑄模排出器板緊固在拉床上。
-已有的或新的鑄模，都裝備有″蘑菇狀物″，用於將排出器板、滑塊或半滑塊安裝和快速鎖定在新拉床上；-已有的或新的用於重力鑄造的鑄模，減少了框架和重量，以安裝在位於迴轉車或地面上的新拉床。
在拉床上組裝殼體的工作循環的描述1)把完成的鑄模放在拉床的底板29上，底箱35放置在定位鍵14上。
2)藉助於四個液壓缸15快速緊固，將底箱夾緊到底板上。
3)利用滑塊19和液壓缸21將下面的排出器板的蘑菇狀物39鉤到板夾持件17上。
4)將安裝有定位鍵23的拉床的滑塊支架1靠近鑄模滑塊，利用由液壓缸25控制的兩個滑塊24鉤住滑塊(鑄模輪廓插入)。
5)利用拉床上安裝的發射套筒，將鑄模的可動頭部44和44′手動鉤到相應的液壓缸上。
6)將傾斜臂8靠近拉床，並通過液壓缸28′將它鎖定在適當位置。將上型箱或插入件或板鉤到用於抽空煙和氣體的鑄模支撐體46上，放低缸10並利用拉床的鉤銷28″鉤住鑄模支撐體46。
7)將鑄模的任何可動插入件連接到由計算機控制的自動化系統上。
8)在存在的和需要使用的地方連接文丘裡管。
9)連接冷卻器。
10)把真空裝置連接到鑄模真空室支撐體進口上，其由拉床的臂支撐和移動以抽空煙和氣體。
11)測試所有的手動循環的運動，包括傾斜臂和排出器板夾持件的運動。
12)在連接計算機並選擇與使用的鑄造工藝相配的程序後，空轉自動循環。回到手動循環。
13)如果鑄模離開生產線後尚未預熱，加熱鑄模，為塗漆作準備。
14)手動控制打開和傾斜滑塊，旋轉臂至打開位置。
15)如果鑄模離開生產線尚未塗漆，塗漆鑄模底箱、滑塊、所有頭部、所有上型箱或上部插入件。
16)徹底地清潔，將滑塊放在垂直位置，執行手動循環，測試加熱和塗漆之後的所有運動。將所有部件放置在打開位置，排出器板放置在下面位置。
17)將所有的型芯放在鑄模內(型芯製造)，並清潔鑄模。
18)關閉可動頭部、滑塊、鑄模的所有插入件、傾斜臂、在帶有支撐體的支撐臂和施加的任何其他部件上的降下的液壓缸以鎖定鑄模的頂端。
19)提升保溫或維持熔爐，與用於低壓鑄造或″複合″工藝的熔融金屬進口接觸。
20)檢查鑄模和熔爐內的熔融金屬的溫度。
21)接通自動化生產循環。
當利用在一側帶有四個半滑塊或僅僅兩個半滑塊以及在相對的一側帶有單個滑塊的鑄模時候，記住，為型芯製造的目的，在循環的開始時，僅僅只有下半滑塊必須關閉。自動循環必須與工藝條件相配。
用於拉床和帶有兩個滑塊的鑄模的自動化生產循環的描述1)起動循環a-滑塊打開在垂直位置b-可動頭部打開c-排出器板在下面位置d-傾斜臂打開，所有的被支撐的部件在上升位置2)用型芯製造裝置進行自動化型芯製造。
3)在循環期間用空氣流清潔以去除任何沙粒，這些沙粒是在型芯製造期間脫離的。
4)以順序關閉鑄模上的頭部、滑塊和所有可動的插入件。
5)將臂旋轉到工作位置，依賴於鑄造工藝，使上部插入件或上型箱關閉，煙和氣體真空板連接。
6)通過臂上的液壓缸，降低上型箱或上部插入件以關閉煙和氣體真空板，將施加於臂上的這些置於工作位置。
7)打開煙和氣體真空系統。打開在安裝和必要的地方的文丘裡管。
8)根據用於選定的專用的鑄造工藝的所安裝的鑄模和專用的程序進行鑄造。
9)打開定時冷卻器。
10)定時凝固。
11)關閉定時冷卻器。
12)舉起上型箱或上部插入件以從鑄件上去掉它們，或者，如果上部分是利用型芯形成的，則舉起密封件和煙和氣體真空板。
13)旋轉上臂到打開位置。
14)打開(抽取)鑄模上的所有可動插入件。
15)打開和向上旋轉滑塊至大約45度。
16)打開可動頭部。
17)通過帶有排出器板的板夾持件將鑄件從底箱中排出。
18)定位鑄件拾取鉗。
19)鉤住鑄件。
20)從鑄模上取下鑄件。
21)降下帶有排出器板的板夾持件。
22)利用空氣循環清潔打開的鑄模。
23)開始新的生產循環。
權利要求
1.尤其用於發動機氣缸蓋的鑄造工藝，其中鑄造工藝為一個低壓鑄造，即通過在同一熔爐內的熔融金屬表面上施加壓力，將熔融金屬從熔爐導入位於其上方的鑄模或衝模，並與同一鑄模或衝模的重力進料裝置相連。
2.如權利要求1所述的鑄造工藝，其特徵在於，所述重力進料通過設置在鑄模或衝模上的敞開冒口進行，鑄模或衝模的頂端至少在冒口的高度上使用蓋密封，該蓋防止受壓導入的熔融金屬溢出。
3.如權利要求1或2所述的鑄造工藝，其特徵在於，在鑄模或衝模的下方從鑄模或衝模排出鑄件。
4.如上述權利要求任一所述的鑄造工藝，其特徵在於，至少鑄件輪廓的上部分是利用型芯獲得的。
5.如上述權利要求1-3任一所述的鑄造工藝，其特徵在於，至少鑄件輪廓的上部分是利用金屬上型箱獲得的。
6.一種鑄造拉床和鑄模組件，包括從鑄模的下部擠出鑄件的裝置，用於重力和低壓鑄造工藝以及如權利要求1-5所述的工藝。
7.如權利要求6所述的組件，其中每個鑄模安裝有一底箱(35)和一排出器板(38)，排出器板(38)從底箱向下延伸，其中拉床具有一板夾持件(17)，其固定於排出器板，並在停止的降低位置和擠出鑄件的升高位置之間垂直移動。
8.如權利要求7所述的組件，包括冷卻板(16)，鑄模的底箱放置在其上，該冷卻板(16)設有開口(16′)，用於排出器板(38)的通過，在冷卻板的下面，所述板夾持件接近和遠離冷卻板移動。
9.如權利要求7或8所述的組件，其特徵在於，鑄模的排出器板(38)和拉床的板夾持件(17)可利用自動快速鎖定系統緊固在一起。
10.如權利要求9所述的組件，其特徵在於，鑄模排出器板設有一對蘑菇狀物(39)，拉床的板夾持件設有一滑塊(19)，該滑塊(19)沿著板夾持件運動，且具有適合接收蘑菇狀物並隨著由液壓缸(21)控制的滑塊的運動將它們鎖定在適當位置的槽。
11.尤其用於發動機氣缸蓋的鑄造拉床，用以接收帶有兩側的鑄模，包括兩個滑塊支架(1)，其固定到鑄模的相應滑塊上，並通過液壓缸(4)沿著安裝於拉床上的導向支柱(5)和滑軌(20)滑動，以移動滑塊。
12.如權利要求11所述的鑄造拉床，其特徵在於，滑塊由自動快速鎖定裝置緊固於滑塊支架上。
13.如權利要求12所述的鑄造拉床，其特徵在於，每個滑塊支架設有一滑塊(24)，滑塊(24)帶有接收一對蘑菇狀物並隨著由液壓缸(25)控制的滑塊的運動將它們鎖定在適當位置的槽，蘑菇狀物從鑄模的滑塊突出。
14.如權利要求11，12或13所述的鑄造拉床，其特徵在於，滑塊支架(1)鉸接到拉床的側面，使得有可能藉助於固定在拉床上的振動液壓缸(7)向上旋轉，以使鑄模的滑塊的輪廓部分容易清洗和重塗。
15.如權利要求11-14任一所述的鑄造拉床，其特徵在於，鑄模的至少一個滑塊由至少兩個重疊部分製造，相應的滑塊支架由至少兩個對應部分組成，其中每個部分由一液壓缸(4)移動，所述的液壓缸可獨立控制或並行控制。
16.尤其用於發動機氣缸蓋的鑄造拉床，根據所使用的鑄造工藝，其帶有一鉸接到頂端的傾斜臂(8)，用於金屬上型箱的運動；一金屬插入件，用於低壓鑄造；和/或用於位於拉床上的鑄模上部的密封件。
17.如權利要求16所述的鑄造拉床，其中上型箱、金屬插入件和/或鑄模上部的密封件連接於一液壓缸(10)，以能夠垂直運動，該液壓缸(10)由傾斜臂攜帶。
18.如權利要求16或17所述的鑄造拉床，其特徵在於，在鑄造過程中，傾斜臂靠近拉床，並從與鉸接側相對的一側通過一鎖定裝置如動力油缸(28′)鎖定到拉床上。
19.如權利要求6-18任一所述的鑄造拉床，包括在其上安裝功能性元件的底板(29)和用於將該底板放置在地面或轉車上的支撐結構(31)。
20.如權利要求19所述的鑄造拉床，其特徵在於，底板支撐結構安裝有連接到下部結構(30)的連接裝置，以從地面提升它，使得熔爐的位置保持在所述底板以下。
21.用於獲得鑄件尤其是發動機氣缸蓋的鑄模，包括一底箱(35)和一通過型芯獲得的輪廓的上部分或金屬上型箱，其特徵在於，所述的底箱用來從保持或維持於鑄模下方的熔爐中接收熔融金屬，以及在所述型芯或所述上型箱上為鑄模的重力進料裝置提供冒口。
22.如權利要求21所述的鑄模，其特徵在於，在底箱內形成進口(36)，用於將底箱連接至裝有熔融金屬的熔爐上的管。
23.如權利要求21或22所述的鑄模，其特徵在於，輪廓的上部分由型芯獲得，該型芯包括一板(45)，在鑄造階段，板(45)被壓緊到鑄模的上表面上，以防止熔融金屬通過冒口溢出。
24.如權利要求21或22所述的鑄模，其特徵在於，輪廓的上部分由金屬上型箱(51)獲得，且上型箱固定到板(45′)上，在鑄造階段，板(45′)被壓緊到鑄模的上表面上，以防止熔融金屬通過冒口溢出。
25.如權利要求22-24中任一所述的鑄模，其特徵在於，該板由通道交叉，這些通道用於從鑄模抽空煙和氣體，且該板固定於一支撐體(46)上，在支撐體(46)上有一真空室(46″)，其與一外部的真空裝置相通，所述板的真空通道設置有過濾器，以防止熔融金屬的通過。
26.用於獲得鑄件尤其是發動機氣缸蓋的鑄模，其利用低壓鑄造工藝，其特徵在於，輪廓的上部分由一金屬插入件(52)限定，其特徵在於，所述金屬插入件由通道(52′)交叉，這些通道用於從鑄模抽空煙和氣體，且所述金屬插入件緊固於一支撐體(46)上，在支撐體(46)上有一真空室(46″)，其與一外部的真空裝置相通，所述金屬插入件的真空通道設置有過濾器，以防止熔融金屬的通過。
27.如權利要求23-26任一所述的鑄模，其特徵在於，只有帶有真空室的板或支撐體連接到如權利要求16-18任一所述的鑄造拉床上的傾斜臂(8)所攜帶的液壓缸(10)上。
全文摘要
本發明涉及一種尤其用於發動機氣缸蓋的拉床(1，16，17，29，30，31)、鑄模以及鑄造工藝，其以低壓鑄造為特徵，即通過在同一熔爐內的熔融金屬表面上施加壓力將熔融金屬從熔爐(32)導入位於其上方的鑄模，並與同一鑄模的重力進料裝置相連。通過形成在鑄模中的敞開冒口進行重力鑄造，鑄模頂端由蓋密封，且至少在這些冒口的高度上密封，蓋由連接於鑄造拉床的傾斜臂移動。
文檔編號B22D18/04GK1802227SQ03826754
公開日2006年7月12日 申請日期2003年9月29日 優先權日2003年7月7日
發明者B·巴錫 申請人:梅卡尼卡·巴錫股份公司