一種鬥齒覆膜砂模具的製作方法

2023-10-26 23:27:42

本發明屬於工程機械生產領域，特別涉及一種挖掘機或裝載機鬥齒覆膜砂模具。

背景技術：

鬥齒是挖掘機或裝載機上的重要易耗部件，類似於人的牙齒，是由齒尖和齒座組成的組合鬥齒，二者靠銷軸連接；如圖1，鬥齒的齒尖根部通常設置有銷軸孔，通過銷軸與位於鏟鬥上的齒座連接；由於鬥齒的形狀不規則，其生產方大多採用金屬鑄造的方法生產毛坯，然後在進行機械加工，以便獲得更好的穩定性和加工精度；現有的鬥齒毛坯大多採用鑄鐵進行鑄造，其鑄造方法是首先根據鬥齒設計圖紙，選擇合適的分型面，製作外形與鬥齒形狀相同的組合模型，這種組合模型大多以分型面為界限作為組合模型的結合面，這種模型大多為木質或者鋁製以便搬運和加工；第二，將模型放入砂箱，填入鑄造用砂並夯實，將砂箱分開取出模型，在砂箱內的砂子中間就形成了形狀與模型相同的空腔，再製作出澆鑄通道和冒口就完成了鑄造前的砂型製作；第三，將砂型進行適當的烘乾後，將砂箱合攏，將鑄造金屬液從澆鑄通道灌入；第四，冷卻後將砂箱取下，將砂型破碎，取出鑄件，取出澆口和冒口，就完成了鬥齒毛坯的製作；由於鐵水澆入砂型內時，鐵水對砂型存在脹力，而砂型相對鬆軟，就會使得砂型內腔的形狀產生變化，而這種變化是不確定的，就造成鑄造出的毛坯的外形尺寸不確定；由於以上工藝的特點，其鑄造方法存在工人操作勞動量大，對工人的熟練操作技能要求高，要求作業面積大，作業環境差，粉塵大，鑄件表面料粗糙度值高，預留加工量大，原材料浪費，易變型，合格成品率低等缺陷。。

技術實現要素：

針對現有鬥齒毛坯生產存在的上述問題，本發明提出一種鬥齒的毛坯製造方法，其特徵在於：包括以下步驟：一、根據鬥齒的設計圖紙，設計製造鬥齒覆膜砂模具；二、將鬥齒的覆膜砂模具放到自動成型機上製作出覆膜砂澆注砂殼模型和砂芯模型；三、澆注；四、取出鑄件並清理。

所述的步驟一中所述的鬥齒覆膜砂模具是指採用鋼鐵材料製成的用於製作砂殼和砂芯的模型的模具；其特徵在於：包括上模，下模，標誌塊，半澆注芯，內芯，氣缸；所述的上模與所述的下模的結合面是鬥齒的澆注分型面；所述的上模與所述的下模由定位銷固定相對位置；所述的上模與所述的下模內腔相對合攏後形成一套包括鬥齒上半部和鬥齒下半部的鬥齒砂殼外形，和一套包括砂芯上半部和砂芯下半部的完整鬥齒砂芯外形。

所述的上模，其特徵在於：包括上模板，上左型腔，左進砂口，安裝孔，上中型腔，中進砂口，上右型腔，右進砂口，定位孔，通氣孔；所述的上模板位於上型腔的外圍，由鋼鐵材料製成；所述的上左型腔位於上模板的內部左側；所述的上左型腔的形狀與砂芯的分型面上部分形狀相同；所述的上左型腔的尺寸等於砂芯的分型面上部的部分的外形尺寸加上砂芯的設計厚度；所述的左進砂口設置在上左型腔上部的上模板上，與上左型腔內部連通；所述的安裝孔設置在上模板上，與自動砂殼成型機的安裝板匹配；所述的上中型腔位於上模板的內部中部；所述的上中型腔的形狀與砂殼左半部分的上部形狀相同；所述的上中型腔的尺寸等於砂殼左半部分的上部的外形尺寸加上砂殼的設計厚度；所述的中進砂口設置在上中型腔上部的上模板上，與上中型腔內部連通；所述的上右型腔位於上模板的內部右側；所述的上右型腔的形狀與砂殼右半部分的上部形狀相同；所述的上右型腔的尺寸等於砂殼右半部分的上部的外形尺寸加上砂殼的設計厚度；所述的右進砂口設置在上右型腔上部的上模板上，與上右型腔內部連通；所述的定位孔位於上模板上，與下模板上的定位孔對準後，其內腔尺寸形成砂殼和砂芯尺寸加上砂殼和砂芯厚度尺寸；所述的通氣孔設置在上模板上，與上中型腔和上右型腔之間的溢流通道連通。

所述的下模，其特徵在於：包括下模板，下左型腔，左進砂口，安裝孔，下中型腔，中進砂口，下右型腔，右進砂口，定位孔，通氣孔；所述的下模板由鋼鐵材料製成，位於型腔的外圍；所述的下左型腔位於下模板的內部左側；所述的下左型腔的形狀與砂芯的分型面下部分形狀相同；所述的下左型腔的尺寸等於砂芯的分型面下部的部分的外形尺寸加上砂芯的設計厚度；所述的左進砂口設置在下左型腔下部的下模板上，與下左型腔內部連通；所述的安裝孔設置在上模板上，與自動砂殼成型機的模板安裝板匹配；所述的下中型腔位於下模板的內部中部；所述的下中型腔的形狀與砂殼左半部分的下部形狀相同；所述的下中型腔的尺寸等於砂殼左半部分的下部的外形尺寸加上砂殼的設計厚度；所述的中進砂口設置在下中型腔下部的下模板上，與下中型腔內部連通；所述的下右型腔位於下模板的內部右側；所述的下右型腔的形狀與砂殼右半部分的下部形狀相同；所述的下右型腔的尺寸等於砂殼右半部分的下部的外形尺寸加上砂殼的設計厚度；所述的右進砂口設置在下右型腔下部的下模板上，與下右型腔內部連通；所述的定位孔位於下模板上，與上模板上的定位孔對準後，其內腔尺寸形成砂殼和砂芯尺寸加上砂殼和砂芯厚度尺寸；所述的通氣孔設置在下模板上，與下中型腔和下右型腔之間的溢流通道連通。

所述的標誌塊，其特徵在於：包括塊體，標誌；所述的塊體設置在所述的下模上；所述的標誌設置在所述的塊體的上表面上。

所述的半澆注芯，其特徵在於：包括澆口端，溢流段，固定端；所述的澆口端為半漏鬥狀，與溢流段的一端固定連接；所述的溢流段為半圓柱狀，一端與澆口端固定連接，另一端與固定端固定連接；所述的固定端設置有兩個安裝卡位，固定在所述的下模上。

所述的內芯，其特徵在於：包括端面，芯體；所述的端面與所述的氣缸的軸端固定連接；所述的芯體的形狀尺寸與砂芯的空腔的形狀尺寸相匹配。

所述的氣缸安裝在所述的下模上，其軸端與所述的內芯固定連接。

所述的步驟二中的砂殼的製作是指將覆膜砂模具放置在砂殼成型機上，在其內部注入覆膜砂加壓加熱定型固化，形成制鬥齒澆注用的帶有一定厚度的左半部形狀尺寸與鬥齒上半部外形尺寸相同、右半部形狀尺寸與鬥齒下半部外形尺寸相同的空腔體。

所述的步驟二中的砂芯製作是指將覆膜砂模具放置在砂芯成型機上，在其內部注入覆膜砂加壓加熱定型固化，形成鬥齒澆注用的與鬥齒內部尺寸形狀相同的型芯。

所述的步驟二中的砂殼或砂芯自動成型機是一種雙工位覆膜砂砂殼自動成型機，其特徵在於：包括右模架，機架，液壓系統，模架移動裝置，模架板，壓縮空氣系統，控制系統，砂箱，砂鬥，左模架；所述的右模架安裝在模架移動裝置右端，包括模架板，模具板，導向支撐杆；所述的機架包括底座，支架，所述的底座安裝在雙工位覆膜砂砂殼自動成型機的下部；所述的支架安裝在底座上；所述的液壓系統包括液壓站，控制元件，液壓缸；所述的模架移動裝置安裝在底座上，包括移動工作檯；所述的移動工作檯能夠在底座上橫向移動；所述的模架板安裝在左模架和右模架的兩端，分別與導向支撐杆兩端連接；所述的壓縮空氣系統包括氣源，儲氣罐，氣缸；所述的控制系統包括控制器，傳感器，編程裝置，參數設定裝置；所述的砂箱安裝在機架上；所述的砂鬥安裝在左模架和右模架的上方；所述的左模架安裝在模架移動裝置的左端與右模架對稱分布。

所述的步驟三是指將製作好的覆膜砂砂殼和砂芯組合，在其內腔澆注進入配比符合鬥齒材質組分要求的熔化的鐵水。

所述的步驟四是將澆注好鐵水的覆膜砂砂殼冷卻後自然潰散，取出內部鑄件，清理澆口，冒口，和殘留雜質，進入下一道工序進行熱處理和機械加工。

有益效果

本發明的有益效果在於，能夠高效實現鬥齒毛坯的生產，節省材料和人工，減少機械加工量，減少鑄造缺陷，提高成品率，易實現自動化生產。

附圖說明

圖1是本發明中鬥齒的結構示意圖

a.齒尖；b.銷軸孔。

圖2是鬥齒覆膜砂模具的結構示意圖

1.上模；2.下模；3.標誌塊；4.半澆注芯；5.內芯；6.氣缸。

圖3是上模的結構示意圖

10.上模板；11.上左型腔；12.左進砂口；13.安裝孔；14.上中型腔；15.中進砂口；16.上右型腔；17.右進砂口；18.定位孔；19.通氣孔。

圖4是下模的結構示意圖

20.下模板；21.下左型腔；22.左進砂口；23.安裝孔；24.下中型腔；25.中進砂口；26.下右型腔；27.右進砂口；28.定位孔；29.通氣孔。

圖5是標誌塊的結構示意圖

31.塊體；32.標誌。

圖6是半澆注芯的結構示意圖

41.澆口端；42.溢流段；43.固定端。

圖7是內芯的結構示意圖

51.端面；52.芯體。

圖8是砂殼和砂芯的結構示意圖

61.砂殼；62.砂芯。

具體實施方式

為了進一步說明本發明的技術方案，現結合附圖說明本發明的具體實施方式，如圖1到圖8，按照鬥齒的設計圖紙，本例中以360挖掘機用的鬥齒為例，將鬥齒的外形尺寸放大8-12毫米，製作鬥齒覆膜砂模具，本例中選用鬥齒的水平中心平面作為澆注分型面，以分型面為界，為了提高工作效率，本例中採用每套模具同時製作鬥齒的上半部和下半部的砂殼和整個砂芯；並將鬥齒覆膜砂模具以鬥齒的砂芯的分型面為中心分別製作出上模1和下模2，以及標誌塊3，半澆注芯4，內芯5；在上模1上本例中採用厚度50毫米的鋼板作為上模板10，在上模板10上分別製作出上左型腔11，左進砂口12，安裝孔13，上中型腔14，中進砂口15，上右型腔16，右進砂口17，定位孔18，通氣孔19，並與下模2相配合，同樣選用厚度50毫米的鋼板製作下模2的下模板20，並在下模板20上分別製作出下左型腔21，左進砂口22，安裝孔23，下中型腔24，中進砂口25，下右型腔26，右進砂口27，定位孔28，通氣孔29，將上模1和下模2型腔開口一面相對合攏，採用定位銷分別插入定位孔18和定位孔28，使其位置固定，組成鬥齒覆膜砂模具；應用時，將製作好的鬥齒覆膜砂模具安裝到砂殼自動成型機的模架上，本例中採用的是雙工位砂殼砂芯成型機，將鬥齒覆膜砂模具安裝在砂殼砂芯成型機的左側模架上；啟動砂殼砂芯成型機的控制系統，液壓系統的液壓缸推動模具安裝板移動使得鬥齒覆膜砂模具的上模3與下模4接近並壓緊；砂殼砂芯成型機的控制系統通過信息採集系統，指令壓縮空氣系統啟動並打開砂箱與砂鬥的通道，使得配比好的覆膜砂進入砂鬥並通過砂鬥的出砂口進入模具內腔，在壓力作用下覆膜砂被壓實，控制系統指令加熱系統對模具進行加熱，進而加熱模具內的覆膜砂，使之變性固化，溫度傳感器實時探測加熱溫度並反饋給控制元件，以控制加熱溫度的恆定；當砂殼和砂芯固化後，控制系統指令液壓系統的液壓缸將模具分開，取出砂殼和砂芯，就完成了砂殼和砂芯的製作過程。

將製作好的砂殼和砂芯放置在澆注場地，將砂芯按照鬥齒的結構放入砂殼內部，將配比好的熔化鐵水澆入砂殼內，冷卻後，打開砂殼，取出鑄件，將澆口和冒口去除，並清理鑄件毛坯上的雜質，就完成了鬥齒的毛坯的生產。

由於砂殼和砂芯的生產時自動化生產，能夠大批量生產，克服了粘土砂或樹脂砂造型的複雜性，節省大量造型用砂，降低了生產成本和勞動強度；同時砂殼和砂芯模具使用壽命長，克服了木模或鋁模不耐用的缺點。