造型方法和具有造型机的造型系统

摘要

本发明涉及一种使用具有造型框架的造型机的造型方法和造型系统,由此从造型机中溢出以及必须从所制成的铸型中清除出的型砂数量最小化,并且由此制成的位于框架内的铸型密度基本均匀。型砂装填腔是由模板(2)、一个能放置在模板(2)上的造型框架(3)、一个能放置在造型框架(3)上的装填框架(4)以及一个覆盖装置(5)所限定出的,该覆盖装置具有若干压实脚(8),该压实脚能进入装填框架并且能被暂时固定在位于压实脚下端和正对压实脚下端的模板上的图案表面之间的一定距离处的确定位置上。为型砂装填腔装填型砂。随后,利用压实脚压制型砂。

说明书

发明领域

本发明涉及一种造型方法和具有造型机的造型系统。更确切地，本发明涉及这样一种造型方法和具有造型机的造型系统，其制成的铸型密度均匀，几乎没有型砂从造型机中流溢出，并且必须从铸型中清除出的型砂数量相比现有技术变得更少。

现有技术的描述

模板被造型机的造型框架所包围。通常，型砂利用重力从一个漏斗落入并填满造型机的造型框架。随后溢过造型框架的型砂会被一个适合的元件扫掉，这样型砂的上表面可变平。

传统的造型机会不论模板表面区域的不同高度而将型砂供应在模板的整个表面上。这样，型砂在装填时溢出造型框架。同样，在型砂被压制时，其密度会根据模板上图案的不同高度而在模板不同区域处发生变化。

同样，传统的造型机会在长时间内为造型框架供应一不变(常量)体积的型砂，这样，尽管给模板供应型砂必须根据模板的图案准确地进行变化，但是型砂的密度仍会在模板的不同位置发生变化。由此，当型砂被压制的情况下，所获得的铸型能从模板突出。这样，突出模板上部平面的铸型部分必须被清除，以便使铸型的上表面与造型框架的上边缘平齐。这样就浪费了很多数量的型砂。同样也需要一种用于清除型砂的装置。另外，型砂在清除时也会发生散布。

相应，本发明的主要目的是提供一种造型方法和具有造型框架的造型机的装置，通过该方法和装置，从造型框架中溢出以及必须从中清除出的型砂相比现有技术变得更少，并且在型砂压制后造型框架中的型砂密度很均匀。

发明概述

由此，上述目的是通过一种用于具有造型框架的造型机的造型方法而实现的。该方法包括如下步骤：利用一模板、一个能放置在模板上的造型框架、一个能放置在造型框架上的装填框架以及一个覆盖装置来限定一型砂装填腔，该覆盖装置具有若干压实脚，该压实脚能进入装填框架并且能被暂时固定在位于压实脚下端和正对压实脚下端的模板上的图案表面之间的一定距离处的确定位置上；为型砂装填腔装填型砂；利用压实脚压制型砂。

型砂装填腔的容积可通过上下移动各个压实脚而进行控制。

同样，上述目的是通过一种具有造型框架的造型机所使用的造型方法而实现的，其中型砂装填腔的容积是通过改变模板上的图案表面和所有压实脚之间的距离而进行控制的。

当检测到型砂的任何部分太多或太少时，控制各个压实脚的位置。当检测到型砂太多或太少时，控制模板上的图案表面和所有压实脚之间的距离。

探测型砂部分太多或太少或型砂太多或太少的步骤包括，当型砂在型砂装填腔内被压制时，检测型砂对压实脚的反作用力，根据反作用力的检测结果进行计算。

通过供应压缩空气来提供型砂。

通过若干喷嘴而提供型砂。

通过根据模板上图案形状而改变喷嘴的通气数量，从而改变型砂的输送。

在供应型砂结束后，起动高压空气或高压气流。

根据以往的造型数据，可以控制型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度中的任何一个。

以往的造型数据存储在具有造型框架的造型机的控制器存储装置中。在造型过程中利用具有造型框架的造型机进行相关操作之前，将型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度设定为最优值。

以往的造型数据通过具有造型框架的造型机的控制器而与存储着供另一造型机使用的造型数据的计算机相连。使用计算机的计算结果，以便来设定型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度等最优值。

同样，上述目的是通过如下的一个具有造型框架的造型系统而实现的，该造型系统包括一个模板；一个能放置在模板上的造型框架；一个能放置在造型框架上的装填框架以及一个覆盖装置，该覆盖装置具有若干压实脚，该压实脚能进入装填框架并且能被暂时固定在位于在压实脚下端和正对压实脚下端的模板上图案表面之间一定距离处的确定位置上；以及一个为型砂装填腔供应型砂的型砂供应装置，型砂装填腔是由模板、造型框架、装填框架和覆盖装置所限定出的，其特征在于，该系统包括若干传感器，用于检测对各自压实脚的反作用力；一个存储装置，用于存储基于检测反作用力的传感器基础的检测结果；一个距离计算装置，用于计算相对型砂装填腔的压实脚下端和正对压实脚下端的模板上图案之间的距离。

覆盖装置具有若干该覆盖装置具有若干压实脚，该压实脚能通过覆盖装置的板并上下运动，以便能组合形成型砂装填腔的一个上表面。

当一部分铸型的密度太高或太低时，即可检测到部分太多或太少的任何型砂。当检测到所有型砂的密度太高或太低时，即可检测到太多或太少的型砂。

当压制型砂时产生对若干压实脚的反作用力。这些反作用力能例如由各自的传感器所探测到。

以往的造型数据不仅包括前一个铸型的造型数据，而且包括以前的一些造型数据。当控制型砂装填腔的容积等时，使用前一个造型数据以及基于一些先前造型数据的造型数据。同样，这些以前的造型数据存储在一个数据库中，以便能根据这些数据，通过例如最小二乘法的方法和模糊控制的方法等传统方法来控制型砂装填腔等。

以往的造型数据通过例如互联网(INTERNET)和无线电等通信线路而与计算机相连，该计算机通过具有造型框架的造型机的控制器而存储着另一个造型机的造型数据。

附图的简要说明

图1为本发明第一实施例的流程图；

图2为本发明第一实施例的型砂装填腔主体的截面俯视图，其中尚未供应型砂；

图3为图2中主体的放大视图；

图4为本发明第一实施例的型砂装填腔的截面俯视图，其中型砂已被压实；

图5示出喷嘴和压实脚的一个位置和一个形状的实例；

图6为本发明第二实施例的流程图；

图7为本发明第二实施例的一个装置主体的截面俯视图；

图8为本发明第三实施例的型砂装填腔主体的截面俯视图，其中尚未供应型砂。

最佳实施例的描述

现在参考图1-4描述本发明的第一实施例。图1示出本发明用于具有造型框架的造型机的方法的流程图。该方法包括如下步骤：限定一个用于装填型砂的腔，为该腔供应型砂，以及利用若干压实脚压制型砂。其中限定上述腔的步骤是通过如下装置实现的：即一个模板、一个能放置在模板上的造型框架，一个能放置在造型框架上的装填框架以及一个具有若干压实脚的覆盖装置。这些压实脚能插进由装填框架所限定的空间中，这样它们能布置在模板上造型图案的相应对立位置。同样，这些压实脚能被暂时停止，以便在压实脚和造型图案的相应部分之间保持一定的距离。

图2为造型机主体的截面俯视图，其中该造型机包括为造型框架供应型砂的机构和压制装置。模板2放置在一个利用传统机构(未示出)间歇且水平地运动的运动台1上。造型框架3被一个框架传输装置(未示出)在整个模板2上水平且垂直地进行传输，这样在运动台1暂时停留在一定位置时能将框架3放置在模板2上。覆盖装置5放置在停留在一定位置的造型框架3上方。该覆盖装置5具有若干压实脚和一个装填框架4。该装填框架4从覆盖装置5悬挂下来。该装填框架4能在离覆盖装置5下端一定距离的范围内上下运动。该覆盖装置能利用一起动器(未示出)而上下运动。

上述若干压实脚8沿着覆盖装置5的中心而放置并进行压制操作。该覆盖装置5具有一个形状类似于倒置盒子的固定元件6，装填框架4即从该元件悬挂出。该装填框架4能沿固定元件6在一定距离内上下运动。一个四方的管状漏斗7设置在固定元件6的上表面上，用作型砂供应装置。该漏斗7在其下端具有若干喷嘴，以便供应型砂。若干压实脚8在一个由固定元件6所限定出的下部腔内排列成类似一个栅格。压实脚可以在下部腔内上下移动。每个压实脚8的形状为圆柱形。

如图3所示，每个压实脚8形状类似于一个圆柱体，以便使其上端被一个具有孔9的板所封闭的同时使其下部被一个板所封闭。这些板能通过螺栓固定在压实脚上。一个活塞杆11在穿过孔9后插进压实脚8中。一个活塞10与活塞杆11整体结合。活塞杆11的上端固定在固定元件6上。压实脚8能沿着活塞杆11可滑动地并且相对地上下运动。

在每个活塞杆11内沿该活塞杆形成有一个第一通道12，该通道穿过活塞10。同样，在每个活塞杆11内沿该活塞杆形成有一个第二通道13，但该通道不穿过活塞10。第一和第二通道12、13通过一个方向控制阀14与一个油压装置(未示出)相连。同样，一个压力传感器15和一个流量控制阀17连接在一个位于每个第一管道12和每个方向控制阀14之间的管道上。压力传感器15用作一个反作用力检测装置，用来检测当型砂装填腔内的型砂被压制时由覆盖装置的压实脚8所产生的反作用力。流量控制阀17控制流进第一管道12中的高压油的流速。一微型计算机18与压力传感器15和流量控制阀17电连接。一个安全阀可以与第一管道12和流量控制阀17之间的每个管道相连。微型计算机18用作一个距离计算装置。根据传感器15的检测结果，微型计算机计算出模板上图案表面与正对这些表面的压实脚下端之间的距离，以便用于在型砂装填腔中的下一个压制操作。

由此，如图2所示，压实脚被固定在一定位置，这样，模板上图案表面与压实脚下端之间的距离在压制操作进行前与进行后之间的比例能几乎完全相同。例如，如果在压制操作进行前模板上图案表面与压实脚下端之间的距离是A和B(如图2所示)，而如果在压制操作进行后该距离是a和b(如图4所示)，那么a对A的比例和b对B的比例被控制到能使其关系基本成为a/A＝b/B。

喷嘴16成型在由若干压实脚8包围的每个腔中，并被固定元件6所限定。每个喷嘴16成为漏斗状。每个喷嘴16的出口是可选择的。可以成形为圆形、螺旋形、矩形、方形等等。同样，这个形状可以是组合的形状。该喷嘴并不局限于具有漏斗的形状。也可以是其它形状(见图5)。通过使空气穿过喷嘴16而进行通气。该空气例如由一个压缩机(未示出)加压，以便进行通气。对每个喷嘴16进行通气。通气的程度因每个喷嘴而变化，以便使通过喷嘴供应给上述腔的型砂数量能根据模板上的图案而改变。例如，在图15中，穿过喷嘴16a和16b进行通气，或者穿过喷嘴16a的一部分进行通气，以便使通过这些喷嘴或喷嘴部分的型砂数量能相比现有技术得到增加。例如，可使用一个电磁阀来开启或关闭所有或一些的喷嘴或每个喷嘴的部分。

现在根据图2和图3解释如何利用上述装置在造型框架3内将铸型密度保持为基本一致的。

如图2所示，限定型砂装填腔的步骤允许利用模板2、一个能放置在模板2上的造型框架3、一个能放置在造型框架3上的装填框架4以及一个覆盖装置5来限定一型砂装填腔，该覆盖装置5具有若干压实脚8，该压实脚8能进入装填框架4。同样，该压实脚8能被暂时固定在一定位置，以便使压实脚下端和模板上的图案表面正对，并在上述压实脚下端和模板图案表面之间保持一定距离。

如图2所示，造型框架3放置在模板2上，随后装填框架4放置在造型框架3上，再后具有压实脚的覆盖装置5放置在装填框架4上。因为一些方向控制阀14必须被替换，所以高压油必须通过相关的第一通道12供应到由活塞10和压实脚8所限定出的空间内。这样就使压实脚8能如图2所示向下运动，从而使A和B的距离保持在压实脚8的下端和模板2的相应图案表面之间。A和B的距离选择成使其与所确定的距离基本保持相等。也就是，与模板上相对较高图案对置的压实脚8向下运动，这样相比现有技术而言，可减少需要被压制的型砂数量。相反，与模板上相对较低图案对置的压实脚8仅向下运动稍许，以便可以增加需要被压制的型砂数量。这样使得型砂装填腔能由模板2、造型框架3、装填框架4和若干压实脚8而限定出。

随后，型砂由型砂供应机构(未示出)供应给型砂漏斗7，该型砂漏斗7放置在具有若干压实脚8的覆盖装置5的上部，这样型砂能从型砂漏斗7经过若干喷嘴16而被供应到型砂装填腔。

随后，如图4所示，具有若干压实脚8的覆盖装置5通过一个起动器(未示出)而向下运动，这样型砂装填腔内的型砂被若干压实脚8压制。如果当压实脚8操作时型砂对压实脚8的反作用力增大到大于压实脚的向下力，那么压实脚将会在覆盖装置5向下的过程中相对向上运动到一个上部位置，这是因为安全阀会操作使油从第二通道13释放出。当覆盖装置5向下运动到一定位置时，所有的压实脚8都运动到上述上部位置，这样型砂的表面就是平的，并且型砂也被均匀地压制。

当压制操作完成时，型砂对压实脚8的反作用力(即型砂的密度)能被压力传感器15探测出，根据这个检测，为了调整压制型砂装填腔内的压实脚8的位置，微型计算机18产生出一个指令信号，以便合适地控制流量控制阀17，该流量控制阀17在型砂供应到型砂装填腔时被选择来用于前期的压制操作。同样，供应到型砂装填腔的型砂数量增加或减少，这样在压制操作进行时所确定的型砂密度变得均匀，或者在压制操作进行时所产生的反作用力变得一致。

在上述实施例中，油压用作使压实脚运动的驱动源。也可使用气压作为驱动源。同样，压实脚可以是电动的。在气压驱动的情况下，方向控制阀与例如为空气装置等的空气驱动源相连。同样在气压驱动的情况下，对与第一、第二通道12、13相连的两个空间内的压力进行控制，以便使压实脚8的相应位置能逐渐调整到上部、中部和下部位置等。同样，与压实脚相连的装填框架4的位置上下运动，以便使压实脚下端和模板上的图案表面之间的所有距离能同步调整。

现在描述本发明的第二实施例。图6示出第二实施例所进行的压制操作的流程图。该流程图不同于第一实施例的地方在于，在型砂漏斗填满型砂后，一高压气流或一高压空气作用在型砂上，随后型砂被压实脚8压实。

如图7所示，本发明第二实施例包括阀20，用于关闭喷嘴出口，以便防止在高压气流或高压空气作用时空气流入型砂腔，另外还包括一个空气供应装置。图7示出该装置的一半，用(a)表示。图中示出该阀20是开启着的，也示出该装置的一半，用(b)表示，该阀是关闭的。当阀20关闭时，能供应这种高压气流。如果高压气流的压力较低，该阀无需关闭。空气供应装置包括一个空气筒21和空气阀22。计算机与它们电连接，用于控制通过空气筒21所供应的空气的压力以及空气阀22的张角。

该第二实施例的装置允许型砂在供应到造型区后进行预压制。同样，高压气流能高度压制与模板上图案相接触的铸型表面。高压空气能高度压制铸型的后侧。

现在描述本发明的第三实施例。图8示出该实施例造型机的一个示意图。该造型机包括一个与存储装置32相连的控制器31。该存储装置存储着以往的造型数据。各种传感器与控制器31相连，以便使信号从这些传感器传递到控制器31，随后存储在存储装置32内。利用压力传感器获取例如铸型密度以及型砂装填腔容积等的造型数据。这些数据用于控制型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度。

在由具有造型框架的造型机进行相关步骤之前，计算以前的造型数据并传送给起动器。

同样，以往的造型数据能通过具有造型框架的造型机的控制器而传送到用于存储造型数据的另一造型机(未示出)的计算机内。中心计算机、数据服务器类型的计算机等都可用作这种计算机。由计算机计算出的结果传送到操作造型机的控制器，这样型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度能实现最优化。

同样，存储型砂混合和型砂处理数据的计算机能与具有造型框架的造型机的控制器相连，这样，根据这些数据，能将型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度设定为最优值。在此，型砂的可压缩性(表示在施加一定的试验载荷时多大比例的型砂能被压缩)和型砂的含水量可用作型砂混合数据。这些数据存储在一个与混合装置所具有的一个混合控制器保持电连接的计算机内。根据这些数据，能控制型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度。这样，造型数据能广泛地使用在计算机之间，从而确保实现更精确的控制。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，该方法包括如下步骤：利用一模板、一个能放置在模板上的造型框架、一个能放置在造型框架上的装填框架以及一个具有若干压实脚的覆盖装置来限定一型砂装填腔，上述压实脚能进入装填框架并且能被暂时固定在位于在压实脚下端和正对压实脚下端的模板上的图案表面之间的一定距离处的确定位置上；为型砂装填腔装填型砂；利用压实脚压制型砂。这样使得必须清除出的型砂最小化。同时，造型框架中的型砂密度能够很均匀。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中型砂装填腔的容积通过上下移动各个压实脚而进行控制的。这样使得必须清除出的型砂最小化。同时，造型框架中的型砂密度能够很均匀。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中型砂装填腔的容积是通过改变模板上的图案表面和所有压实脚之间的距离而进行控制的，从而型砂装填腔的容积被限定成能防止型砂在整个铸型中的任何减少。同时，造型框架中的型砂密度能够很均匀。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中当检测到型砂的任何部分太多或太少时，控制各个压实脚的位置，而当检测到型砂太多或太少时，控制模板上的图案表面和所有压实脚之间的距离，从而整个铸型能防止失去任何型砂。由此能精确地限定型砂装填腔。必须清除出的型砂最小化。同时，造型框架中的型砂密度能够很均匀。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中探测型砂部分太多或太少或整个型砂太多或太少的步骤包括，当型砂在型砂装填腔内被压制时，检测型砂对压实脚的反作用力，根据反作用力的检测结果进行计算，由此精确地限定出型砂装填腔。必须清除出的型砂最小化。同时，造型框架中的型砂密度能够很均匀。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中通过供应压缩空气来提供型砂，在型砂供应到造型框架中时从造型框架中溢出的型砂相比现有技术变得更少。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中通过若干喷嘴来提供型砂，这样能除去很难供应型砂的铸型部分。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中通过根据模板形状而改变喷嘴的通气数量，从而改变型砂的输送，根据模板形状能很容易地改变对型砂的输送。这样，因为能改变所供应的压缩气体的位置和强度，所以造型机能具有灵活性。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中在供应型砂结束后，起动高压空气或高压气流。这种预压制使得铸型更高度地压制，从而使其密度均匀。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中根据以往的造型数据，可以控制型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度中的任何一个，造型机变得稳定，由此使必须清除出的型砂最小化。同时，造型框架中的型砂密度能够很均匀。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中以往的造型数据存储在具有造型框架的造型机的控制器存储装置中，在造型过程中利用具有造型框架的造型机进行相关操作之前，将型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度设定为最优值，以往的数据能够有效地使用。该方法基本用作一个造型操作，在该操作中能造型具有可变要素的型砂。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中以往的造型数据通过具有造型框架的造型机的控制器而与存储着供另一造型机使用的造型数据的计算机相连，使用该计算机计算出的结果，以便来设定型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度等最优值，造型数据能够用于甚至具有不同尺寸、不同类型、不同的通气和高压气流位置和强度的各种造型机。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中以往的造型数据同样通过具有造型框架的造型机的控制器而连接到存储着型砂处理或型砂混合数据的计算机，通过参考上述型砂处理或型砂混合数据，来设定型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度等最优值，能够使用型砂处理和型砂混合数据，确保根据上述类型的型砂进行造型。

根据上述具有造型框架的造型机的造型方法，其中上述型砂混合数据与型砂的可压缩性和型砂的含水量有关，通过参考这些数据，能控制型砂装填腔的容积、通气的位置和强度以及高压空气或高压气流的强度，确保进行造型。

根据上述具有造型框架的造型系统，包括一个模板；一个能放置在模板上的造型框架；一个能放置在造型框架上的装填框架以及一个覆盖装置，该覆盖装置具有若干压实脚，该压实脚能进入装填框架并且能被暂时固定在位于在压实脚下端和正对压实脚下端的模板上图案表面之间一定距离处的确定位置上；以及一个为型砂装填腔供应型砂的型砂供应装置，型砂装填腔是由模板、造型框架、装填框架和覆盖装置所限定出的，其特征在于，该系统包括若干传感器，用于检测对各自压实脚的反作用力；一个存储装置，用于存储基于检测反作用力的传感器的检测结果；一个距离计算装置，用于计算相对型砂装填腔的压实脚下端和正对压实脚下端的模板上图案之间的距离，这样使得必须清除出的型砂最小化。同时，造型框架中的铸型密度能够很均匀。

根据上述造型系统，其中型砂供应装置具有若干喷嘴，其较难供应型砂的位置相比现有技术变得更少。

根据上述造型系统，其中能够在喷嘴下部分别进行通气，能够选择供应型砂的通气位置。同样，能克服型砂过多或缺少的缺点。

根据上述造型系统，其中该系统还包括一个用于关闭喷嘴下部的关闭元件，和一个用于在供应型砂后引导空气的空气供应装置，型砂能被防止反向流到空气供应装置中。

根据上述造型系统，其中存储在具有造型框架的造型机的控制器存储装置中的造型数据可用作以往的造型数据，存储在具有造型框架的造型机的控制器存储装置中的上述造型数据用作以往的造型数据，从而在控制造型机时可有效利用经验。

根据上述造型系统，其中以往的造型数据能通过具有造型框架的造型机的控制器而被其它造型机中存储造型数据的计算机广泛地使用，造型数据能够用于甚至具有不同尺寸、不同类型、不同的通气和高压气流位置和强度的各种造型机。

根据上述造型系统，其中以往的造型数据能通过具有造型框架的造型机的控制器而被存储型砂处理数据或型砂混合数据的计算机广泛地使用，使用型砂处理数据或型砂混合数据，从而能确保进行根据上述类型型砂的造型操作。