專利名稱：可伸縮式活動(dòng)砂箱鑄造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可伸縮式活動(dòng)砂箱鑄造裝置，屬機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。
目前，在鑄造工藝及其他所有顆粒態(tài)材料成形工藝中，砂箱(或料箱)都是整體結(jié)構(gòu)的，剛性不可伸縮式的(非活動(dòng)式)。例如在無(wú)模砂型制造(PCM，Patternless Casting Molding)工藝中，以前采用的是如圖1所示的砂箱結(jié)構(gòu)。圖1中，1是Z軸絲杠，2是砂箱，3是鑄型，4是松砂，5是活動(dòng)板。鑄型制造過(guò)程是在砂箱中進(jìn)行的，但這一砂箱與傳統(tǒng)鑄造所用的砂箱有很大區(qū)別。因?yàn)殍T型在砂箱中是一層層堆積而成的，所以在砂箱中一定要有一沿垂直方向運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)板，該活動(dòng)板與Z軸相連隨Z軸升降運(yùn)動(dòng)。由于鑄型的重量加載于活動(dòng)板上，所以要求活動(dòng)板及其與Z軸的連接件具有較大的剛度，保證造型過(guò)程中鑄型不會(huì)因活動(dòng)板變形而發(fā)生偏斜，因此設(shè)計(jì)這些裝置時(shí)，壁厚必須取值較大。這樣一來(lái)，不僅造成設(shè)備笨重，而且造型精度也不易保證。而且，當(dāng)造型尺寸增大時(shí)，砂型會(huì)很重，再加上其它部件的重量，Z軸負(fù)載很大，需要大功率電機(jī)和重載傳動(dòng)系統(tǒng)，從而使整個(gè)設(shè)備的成本上升。另外，砂箱Z向運(yùn)動(dòng)所造成的巨大慣性力會(huì)引起震動(dòng)，也會(huì)影響設(shè)備的穩(wěn)定性和造型的精度。
本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種可伸縮式活動(dòng)砂箱鑄造裝置，用可伸縮式活動(dòng)砂箱機(jī)構(gòu)代替過(guò)去那種不可伸縮式剛性砂箱(或料箱)結(jié)構(gòu)，使Z軸升降臺(tái)不承載或承載較小。這樣一來(lái)，已成形部分的重量總是落在砂箱底部(或間接作用在機(jī)床底座)上，而無(wú)需Z軸傳動(dòng)系統(tǒng)(或升降臺(tái))承擔(dān)，不僅可以使Z軸的設(shè)計(jì)載荷大大減小，并且承載大小不隨造型過(guò)程或成形件大小而變化。當(dāng)造型尺寸增大時(shí)，也毋需大功率電機(jī)和重載傳動(dòng)系統(tǒng)，從而使整個(gè)設(shè)備的成本大大降低。由此看來(lái)，這種結(jié)構(gòu)不僅完全克服了過(guò)去那種不可伸縮式剛性砂箱(或料箱)的諸多缺點(diǎn)，而且也使造型過(guò)程朝著大型化的方向發(fā)展成為可能。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的可伸縮式活動(dòng)砂箱鑄造裝置，包括底座、Z軸絲杠、立柱、固定橫梁、X軸導(dǎo)軌、可伸縮式砂箱、牽引機(jī)構(gòu)和活動(dòng)橫梁。立柱固定在底座上，固定橫梁固定在兩根立柱之間，活動(dòng)橫梁連接在Z軸絲杠上，并與Z軸絲杠相互聯(lián)動(dòng)?？缮炜s活動(dòng)砂箱由兩節(jié)或兩節(jié)以上組成，呈倒梯形，上一節(jié)的底邊沿與下節(jié)的上邊沿相互疊扣，可伸縮式砂箱置于底座上，牽引機(jī)構(gòu)的兩端分別與砂箱和活動(dòng)橫梁相對(duì)固定?；顒?dòng)橫梁上設(shè)有X軸導(dǎo)軌，X軸導(dǎo)軌上架有鋪砂盒、壓輥和Y軸絲杠導(dǎo)軌副，導(dǎo)軌副上設(shè)有噴頭。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的可伸縮式活動(dòng)砂箱(或料箱)機(jī)構(gòu)代替過(guò)去那種不可伸縮式剛性砂箱(或料箱)結(jié)構(gòu)，可以完全或部分消除Z軸傳動(dòng)系統(tǒng)(或升降臺(tái))的載荷。已成形部分的重量總是落在砂箱底部(或間接作用在機(jī)床底座)上，而無(wú)需Z軸傳動(dòng)系統(tǒng)(或升降臺(tái))承擔(dān)，不僅可以使Z軸的設(shè)計(jì)載荷大大減小，并且承載大小不隨造型過(guò)程或成形件大小而變化。當(dāng)造型尺寸增大時(shí)，也毋需大功率電機(jī)和重載傳動(dòng)系統(tǒng)，從而使整個(gè)設(shè)備的成本大大降低。因此，這種結(jié)構(gòu)不僅完全避免了過(guò)去那種不可伸縮式剛性砂箱(或料箱)的諸多缺點(diǎn)，而且也為造型過(guò)程大型化的實(shí)現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)。多次實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用都證明，這種機(jī)構(gòu)的效果非常好，有著巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。
以無(wú)模鑄型制造(PCM，Patternless Casting Molding)工藝為例通過(guò)分析PCM造型過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，已成型部分的砂型不用移動(dòng)，只要在最頂層上再鋪一層規(guī)定厚度的砂就可以進(jìn)行下一層造型，如此一層一層地增長(zhǎng)就能完成造型過(guò)程。這樣，已成形部分的鑄型重量總是落在砂箱底部(或間接作用在機(jī)床底座)上，而無(wú)需Z軸傳動(dòng)系統(tǒng)承擔(dān)，從而大大減小了Z軸的設(shè)計(jì)載荷，并且承載大小不隨造型過(guò)程或鑄型大小而變化。這種砂箱(或料箱)的效果隨著成形件的尺寸增大而愈加明顯。例如當(dāng)砂型尺寸大至2000X1600X1200mm時(shí)，最大鑄型已重達(dá)4噸！再加上其它部件的重量，Z軸負(fù)載很大，如果仍然采用過(guò)去那種不可伸縮式剛性砂箱(或料箱)結(jié)構(gòu)，則需要大功率電機(jī)和重載傳動(dòng)系統(tǒng)，這就使得設(shè)備成本大大增加。而這種可伸縮式活動(dòng)砂箱機(jī)構(gòu)則完全不存在這個(gè)問(wèn)題，因而不僅避免了設(shè)備成本上升，而且為大型成形件的生產(chǎn)提供了可能。
和以往那種不可伸縮式剛性砂箱(或料箱)相比，可伸縮式活動(dòng)砂箱(或料箱)機(jī)構(gòu)具有極大的優(yōu)越性。目前這種機(jī)構(gòu)已成功地應(yīng)用于實(shí)際的機(jī)器設(shè)備，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


圖1是已有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是可伸縮式活動(dòng)砂箱結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2中，6是牽引機(jī)構(gòu)，7是立柱，8是X軸導(dǎo)軌，9是Z軸絲杠，10是噴頭，11是固定橫梁，12是鋪砂盒，13是Y軸絲杠導(dǎo)軌副，14是壓輥，15是活動(dòng)橫梁，16是可伸縮式活動(dòng)砂箱，17是機(jī)床底座，18是砂型，19是松砂。
圖3中，20是上節(jié)，21是下節(jié)。
如圖2所示，可伸縮式活動(dòng)砂箱鑄造裝置，包括底座17、Z軸絲杠9、立柱7、固定橫梁11，X軸導(dǎo)軌8，可伸縮式砂箱16、牽引機(jī)構(gòu)6和活動(dòng)橫梁15，立柱7固定在底座17上，固定橫梁11固定在兩根立柱7之間，活動(dòng)橫梁15連接在Z軸絲杠9上，并與Z軸絲杠相互聯(lián)動(dòng)。可伸縮活動(dòng)砂箱由16由兩節(jié)或兩節(jié)以上組成，呈倒梯形，上一節(jié)20的底邊沿與下節(jié)21的上邊沿相互疊扣。可伸縮式砂箱置于底座上，牽引機(jī)構(gòu)6的兩端分別與砂箱和活動(dòng)橫梁相對(duì)固定，活動(dòng)橫梁上設(shè)有X軸導(dǎo)軌8，X軸導(dǎo)軌上架有鋪砂盒12、壓輥14和Y軸絲杠導(dǎo)軌副13，導(dǎo)軌副上設(shè)有噴頭10。
下面介紹本實(shí)用新型的工作過(guò)程造型開(kāi)始時(shí)，砂箱16各節(jié)完全折疊在一起。先由Y軸絲杠導(dǎo)軌副8牽引鋪砂盒7運(yùn)動(dòng)，在砂箱內(nèi)鋪好一層砂。同時(shí)，壓輥9將該層砂壓平緊實(shí)。隨后，由X軸和Y軸聯(lián)動(dòng)，帶動(dòng)噴頭10作二維平面掃描運(yùn)動(dòng)。噴頭10沿預(yù)定路徑均勻噴射粘接劑及催化劑，將該層粘結(jié)成形，此時(shí)砂箱16各節(jié)折疊在一起。
第一層掃描完畢之后，即由Z軸絲杠9帶動(dòng)活動(dòng)橫梁15及牽引機(jī)構(gòu)6向上運(yùn)動(dòng)一定距離，將活動(dòng)砂箱16抽出一定高度。
接下來(lái)再鋪砂，壓實(shí)，掃描，上升。
此后造型過(guò)程中的每一層成型都與第一層相類似。隨著造型高度的增加，固定在牽引機(jī)構(gòu)上的砂箱一節(jié)節(jié)被抽出。當(dāng)牽引機(jī)構(gòu)到達(dá)最大高度時(shí)，砂箱可折疊部分全部抽出，此時(shí)造型過(guò)程結(jié)束。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的鑄造裝置中，牽引機(jī)構(gòu)(或升降臺(tái)運(yùn)動(dòng))的實(shí)現(xiàn)可以是絲杠+電機(jī)，也可以是同步傳動(dòng)系統(tǒng)+電機(jī)，或者是鋼絲運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)+電機(jī)等直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的任何實(shí)現(xiàn)方式。砂箱(或料箱)的節(jié)數(shù)可以是兩個(gè)，也可以是三個(gè)或更多；同時(shí)，每節(jié)的高度和壁厚也沒(méi)有限制。砂箱(或料箱)的截面形狀沒(méi)有限制，可以是圓形，也可以是矩形或其它任何形狀。砂箱(或料箱)的材料沒(méi)有限制，可以是金屬材料，也可以是非金屬或其它任何固體材料。砂箱(或料箱)所容納(或傳輸)的材料可以是任何狀態(tài)的，如固態(tài)(包括粉末態(tài)、顆粒態(tài)等)、液態(tài)、氣態(tài)和半熔融態(tài)；也可以是任何形態(tài)的，如塊狀、絲狀、片狀、微粒狀等等；可以是有機(jī)物，也可以是無(wú)機(jī)物。砂箱(或料箱)的每節(jié)之間的密封方式也沒(méi)有限制。砂箱(或料箱)每節(jié)的制造工藝和零件種類也沒(méi)有限制，可以是焊接件，也可以是鑄件或其它任何種類。砂箱(或料箱)每?jī)晒?jié)之間的嵌套方式也沒(méi)有限制，可以任意組合。例如可以是這一節(jié)套在那一節(jié)外面，也可以是那一節(jié)套在這一節(jié)外面，或者是其它任何嵌套方式等。
權(quán)利要求1.一種可伸縮式活動(dòng)砂箱鑄造裝置，包括底座、Z軸絲杠、立柱、固定橫梁，X軸導(dǎo)軌，其特征在于，還包括可伸縮式砂箱、牽引機(jī)構(gòu)和活動(dòng)橫梁，所述的立柱固定在底座上，固定橫梁固定在兩根立柱之間，活動(dòng)橫梁連接在Z軸絲杠上，并與Z軸絲杠相互聯(lián)動(dòng)；所述的可伸縮活動(dòng)砂箱由兩節(jié)或兩節(jié)以上組成，呈倒梯形，上一節(jié)的底邊沿與下節(jié)的上邊沿相互疊扣，可伸縮式砂箱置于底座上，牽引機(jī)構(gòu)的兩端分別與砂箱和活動(dòng)橫梁相對(duì)固定，所述的活動(dòng)橫梁上設(shè)有X軸導(dǎo)軌，X軸導(dǎo)軌上架有鋪砂盒、壓輥和Y軸絲杠導(dǎo)軌副，導(dǎo)軌副上設(shè)有噴頭。
專利摘要本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種可伸縮式活動(dòng)砂箱鑄造裝置,包括底座、Z軸絲杠、立柱、固定橫梁、X軸導(dǎo)軌、可伸縮式砂箱、牽引機(jī)構(gòu)和活動(dòng)橫梁等部分。可伸縮活動(dòng)砂箱由兩節(jié)或兩節(jié)以上組成,呈倒梯形,上一節(jié)的底邊沿與下節(jié)的上邊沿相互疊扣。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的可伸縮式活動(dòng)砂箱可以消除Z軸傳動(dòng)系統(tǒng)(或升降臺(tái))的載荷,已成形部分的重量總是落在砂箱底部。當(dāng)造型尺寸增大時(shí),也毋需大功率電機(jī)和重載傳動(dòng)系統(tǒng),從而使整個(gè)設(shè)備的成本大大降低。
文檔編號(hào)B22C21/00GK2356780SQ9821911
公開(kāi)日2000年1月5日 申請(qǐng)日期1998年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月5日
發(fā)明者顏永年, 杜昭輝, 徐丹, 戴志煌 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 北京殷華激光快速成形與模具技術(shù)有限公司