一种冷射芯模及其模块化制作的设计方法

摘要

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种冷射芯模模块化制作设计方法。该模块化冷射芯模包括：主体构件、板类结构和附件类结构，其中，上模和下模分别由外梆和内芯两个部分组成，射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板都均匀分布有安装孔，外梆、底架、射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板为尺寸固定的标准构件，上顶芯杆、下顶芯杆、射砂嘴、内芯为根据不同产品可调节的互换构件。由此，通过杆件互换，避免每件模具都新制4个板类部件，优化、改变射芯模设计与制作形式，导致其模具制作材料使用量下降50%，从而，节约了材料，降低了冷射芯模的制作费用60%以上，拓宽了射芯模应用范围，尤其是中小批量产品可以使用。

说明书

技术领域

本发明属于铸造用冷射芯模领域，尤其是涉及一种铸造用冷射芯模模块化制作的设计。

背景技术

冷射砂快速成型作为一种砂型的制作方法，不仅提升了砂型生产效率，同时也提升了铸件表面质量。在人力成本日益增长的趋势下，射芯模投入将大大降低人工劳动强度，改善了恶劣的造型环境，并且能够在一定程度上缓解中小批量铸件造型过度依赖人工局面。然而，冷射芯模需要根据不同的砂型进行更换，费用较高，一般只在大批量铸件模具中投入使用，其费用是木模的5.7倍、手工金属模的2.4倍，中小批量产品因价格因素不能普遍推广，严重影响了其应用范围。因此，如何制作设计出一种成本低、并能够适用于不同砂型的通用冷射芯模，成为目前急需解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种冷射芯模模块化制作设计方法，通过优化、改变射芯模设计与制作形式，导致其模具制作材料使用量下降50%，从而，节约了材料，降低了冷射芯模的制作费用60%以上，拓宽了射芯模应用范围，尤其是中小批量产品可以使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种模块化冷射芯模，其特征在于，包括：主体构件、板类结构和附件类结构，其中，主体构件包括上模、下模和底架，上模和下模分别由外梆和内芯两个部分组成，板类结构包括射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板，所述射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板上都均匀分布有安装孔，附件类结构包括上顶芯杆、下顶芯杆和射砂嘴；外梆、底架、射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板为尺寸固定的标准构件，上顶芯杆、下顶芯杆、射砂嘴、内芯为根据不同产品可调节的互换构件；下顶芯板固定安装在底架的下板上；下顶芯杆的一端固定在下顶芯板的安装孔内，另一端穿过底架的上板并穿入下模；下模固定安装在底架的上板上，上模和下模的四周整齐密封，中部形成一个中空的型腔；在射砂过程中，射砂板设置在上模上面，射砂嘴为上宽下窄的结构，宽的一端安装在射砂板上，窄的部分安装到上模的内芯里面；在砂子固化成型和卸成型砂过程中，吹气板设置在上模上面，上顶芯杆的一端穿过射砂板的安装孔并穿入射砂嘴中，另一端固定安装在上顶芯板的安装孔。

进一步的，安装孔为在板类结构上呈正六边形设置的标准孔。

进一步的，安装孔的大小和分布密度是可调节的。

进一步的，上顶芯杆、下顶芯杆和射砂嘴根据不同产品的形状和结构来调节其安装数量和插入安装孔的具体位置，所述内芯的尺寸和形状根据不同冷射砂芯的形状和结构来调节。

进一步的，还包括限位顶杆，限位顶杆包括上杆和下杆，上杆一端固定安装在上芯顶板上，另一端安装在吹气板上，下杆安装在上模内芯。

同时，本发明还提供了一种模块化冷射芯模的制作设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）设计：将上模和下模分成标准外梆与互换内芯分开设计制作，按照标准设计上模外梆、下模外梆、底架、射砂板、吹气板、上顶芯板、下顶芯板、上顶芯杆、下顶芯杆、限位顶杆和射砂嘴的尺寸与结构；将射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板上设计安装孔，根据不同产品设计射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板的安装孔的大小和分布密度，使安装孔以正六边形的方式均匀分布在整个板材结构上；根据不同产品设计上模内芯和下模内芯的尺寸和形状；

（2）制作：首先，将下模外梆和下模内芯组合成下模，将下顶芯板固定在底架的上板上，根据不同产品的需要选择不同数量的下顶芯杆，并根据不同产品的需要选择不同的分布密度固定安装在下顶芯板的安装孔上，下顶芯杆穿过底架的下板并穿入下模内芯直至于下模内芯的上表面保持齐平的位置；然后，将上模外梆和上模内芯组合成上模，根据不同产品的需要选择不同数量和不同分布密度的射砂嘴安装在射砂板上，待上模和下模整体密封后，将设有射砂嘴的射砂板放置到上模上，同时将射砂嘴插入上模内芯中，用于完成射砂过程；最后，根据不同产品的需要选择不同数量的上顶芯杆，并根据不同产品的需要选择不同的分布密度固定安装在上顶芯板的安装孔上，上顶芯杆穿过吹气板上相应的安装孔，限位顶杆的上杆一端固定安装在上芯顶板上，另一端安装在吹气板上，限位顶杆的下杆安装在上模内芯，待射砂板和射砂嘴完成射砂过程移出上模后，将吹气板放置到射砂板移出上模的相应位置上，上顶芯杆插入射砂嘴移出上模的相应位置，用于完成砂子固化成型和卸成型砂过程。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明通过将冷射芯模进行模块化设计，降低射芯模费用60%以上。

（2）本发明通过将冷射芯模进行模块化设计，拓宽射芯模应用范围（中小批量产品可以使用）。

（3）本发明通过将冷射芯模进行模块化设计，节约材料，模具制作材料使用量下降50%。

（4）本发明通过将冷射芯模进行模块化设计，成功地通过杆件互换，避免了每件模具都新制4个板类部件的情况，优化、改变射芯模设计与制作形式。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的板类结构的示意图。

其中，1、标准上顶芯板，2、标准射砂板/吹气板，3、标准上模外梆，4、互换上模内芯，5、互换下模内芯，6、标准下模外梆，7、标准下顶芯板，8、标准底架，9、互换上顶芯杆，10、互换下顶芯杆，11、射砂嘴，12、安装孔。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供了一种模块化冷射芯模，如图1所示，该模块化冷射芯模包括：主体构件、板类结构和附件类结构，其中，主体构件包括上模、下模和底架8，上模和下模分别由外梆和内芯两个部分组成，板类结构包括射砂板、吹气板、上顶芯板1和下顶芯板7，射砂板2、吹气板2、上顶芯板和下顶芯板都均匀分布有安装孔12，附件类结构包括上顶芯杆9、下顶芯杆10和射砂嘴11；外梆、底架、射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板为尺寸固定的标准构件，上顶芯杆、下顶芯杆、射砂嘴、内芯为根据不同产品可调节的互换构件。下顶芯板固定安装在底架的下板上；下顶芯杆的一端固定在下顶芯板的安装孔内，另一端穿过底架的上板并穿入下模；下模固定安装在底架的上板上，上模和下模的四周整齐密封，中部形成一个中空的型腔；在射砂过程中，射砂板设置在上模上面，射砂嘴为上宽下窄的结构，宽的一端安装在射砂板上，窄的部分安装到上模的内芯里面；在砂子固化成型和卸成型砂过程中，吹气板设置在上模上面，上顶芯杆的一端穿过射砂板的安装孔并穿入射砂嘴中，另一端固定安装在上顶芯板的安装孔。

根据本发明的具体实施例，本发明提供的模块化冷射芯模包括主体构件，如图1所示，其具体由上模、下模和底架组成。上模和下模分别由外梆和内芯两个部分组成，外梆为尺寸固定的标准外梆，内芯为可互换的专用内芯；也就是说上模是由标准上模外梆3和互换上模内芯4两部分组成，下模是由互换下模内芯5和标准下模外梆6两部分组成。根据本发明具体的一些实施例，互换上模内芯和互换下模内芯的尺寸和形状可以根据不同冷射砂芯的形状和结构来调节。从而，优化、改变射芯模设计与制作形式，节约材料，模具制作材料使用量下降50%。进一步的，外梆分别在侧表面围绕着内芯对内芯进行固定。底架8为尺寸固定的标准底架8，标准底架包括上板和下板，其中，上板用于固定下模，下板用于固定下顶芯板。

根据本发明的具体实施例，本发明提供的模块化冷射芯模包括板类结构，如图1所示，该板类结构包括射砂板2、吹气板2、上顶芯板1和下顶芯板7。根据本发明的具体实施例，射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板为尺寸固定的标准构件，即分别为标准射砂板2、标准吹气板2、标准上顶芯板1、标准下顶芯板7。根据本发明的具体实施例，如图2所示，射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板上都均匀分布有安装孔12，上述四种板类结构的安装孔的设置位置均上下相互对应，即射砂板为均布有安装孔的标准射砂板，吹气板为均布有安装孔的标准吹气板，上顶芯板为均布有安装孔的标准上顶芯板，下顶芯板为均布有安装孔的标准下顶芯板；优选的，安装孔的大小和分布密度是可以根据需要调节的，即随着安装孔的直径变大时，安装孔的数量逐渐减少，导致安装孔的分布密度降低。根据本发明具体的一些实施例，安装孔为在板类结构上呈正六边形设置的标准孔，以便于使得数量相同的该标准孔在板件结构上的间距最短；进一步的，安装孔的分布密度越大，即安装孔之间的间距越小，越有利于互换构件的布置，从而，有利于射砂嘴、上顶芯杆和下顶芯杆在不同砂型中能很好通用与选取，使得射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板保准固化，从而不再每件模具都新制4个板类部件，优化、改变射芯模设计与制作形式，节约材料，模具制作材料使用量下降50%，降低射芯模费用60%以上。

根据本发明的具体实施例，本发明提供的模块化冷射芯模包括附件类结构包括上顶芯杆9、下顶芯杆10和射砂嘴11，上顶芯杆9为可互换的专用上顶芯杆9（即为互换上顶芯杆9），下顶芯杆10为可互换的专用下顶芯杆10（即为互换下顶芯杆10），射砂嘴11可互换的专用射砂嘴11。根据本发明的具体实施例，上顶芯杆9为尺寸固定的标准件，只要保证上顶芯杆的一端能够固定安装在上顶芯板的安装孔内，上顶芯杆的另一端能够穿过射砂板的安装孔并穿入射砂嘴中即可；下顶芯杆10为尺寸固定的标准件，只要保证下顶芯杆的一端能够固定安装在下顶芯板的安装孔内，下顶芯杆的另一端能够穿过底架的上板并穿入下模即可；射砂嘴11为尺寸固定的标准件，只要保证射砂嘴的一端能够安装在射砂板上，另一端的部分结构能够插入上模即可。进一步的，射砂板和吹气板不在同一时间内设置在上模的上面；也就是说，在射砂过程中，射砂板设置在上模上面，射砂嘴为上宽下窄的结构，宽的一端安装在射砂板上，窄的部分安装到上模的内芯里面；在砂子固化成型和卸成型砂过程中，吹气板设置在上模上面，上顶芯杆的一端穿过射砂板的安装孔并穿入射砂嘴中，另一端固定安装在上顶芯板的安装孔。优选的，根据不同产品的需要选择不同数量的下顶芯杆，并根据不同产品的需要选择不同的分布密度固定安装在下顶芯板的安装孔上；根据不同产品的需要选择不同数量和不同分布密度的射砂嘴安装在射砂板上；根据不同产品的需要选择不同数量的上顶芯杆，并根据不同产品的需要选择不同的分布密度固定安装在上顶芯板的安装孔上。根据本发明的具体实施例，该附件类结构还包括限位顶杆，用于对上顶芯杆进行限位，限位顶杆包括上杆和下杆，上杆一端固定安装在上芯顶板上，另一端安装在吹气板上，下杆安装在上模内芯。

同时，本发明还提供了一种模块化冷射芯模的制作设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）设计：将上模和下模分成标准外梆与互换内芯分开设计制作，按照标准设计上模外梆、下模外梆、底架、射砂板、吹气板、上顶芯板、下顶芯板、上顶芯杆、下顶芯杆、限位顶杆和射砂嘴的尺寸与结构；将射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板上设计安装孔，根据不同产品设计射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板的安装孔的大小和分布密度，使安装孔以正六边形的方式均匀分布在整个板材结构上；根据不同产品设计上模内芯和下模内芯的尺寸和形状。

根据本发明的具体实施例，如表1所示，上模和下模分别由外梆和内芯两个部分组成，外梆为尺寸固定的标准外梆，内芯为可互换的专用内芯；下顶芯由下顶芯板和下顶芯杆组成，下顶芯板为尺寸固定、并且均布有安装孔的标准下顶芯板，下顶芯杆10为可互换的专用下顶芯杆10（即为互换下顶芯杆10）；上顶芯由上顶芯板和上顶芯杆组成，上顶芯板为尺寸固定、并且均布有安装孔的标准上顶芯板，上顶芯杆9为可互换的专用上顶芯杆9（即为互换上顶芯杆9）；吹气总成由吹气板、上顶芯杆、上顶芯板和限位顶杆构成，吹气板为尺寸固定、并且均布有安装孔的标准吹气板，限位顶杆为尺寸固定的标准限位顶杆；射砂总成由射砂嘴和射砂板构成，射砂板为尺寸固定、并且均布有安装孔的标准射砂板，射砂嘴可互换的专用射砂嘴；底架为尺寸固定的标准底架。也就是说，外梆、底架、限位顶杆、射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板为尺寸固定的标准构件，上顶芯杆、下顶芯杆、射砂嘴、内芯为根据不同产品可调节的互换构件，同时，射砂板、吹气板、上顶芯板和下顶芯板均布有安装孔。根据本发明具体的一些实施例，上模和下模的外梆模块化，通过内芯结构的互换来满足不同产品的使用要求，也就是说，互换上模内芯和互换下模内芯的尺寸和形状可以根据不同冷射砂芯的形状和结构来调节；上述四种板类结构都设置有均匀分布的、位置呈上下相互对应的安装孔，安装孔的大小和分布密度是可以根据需要调节的，即随着安装孔的直径变大时，安装孔的数量逐渐减少，导致安装孔的分布密度降低；优选的，安装孔为在板类结构上呈正六边形设置的标准孔，以便于使得数量相同的该标准孔在板件结构上的间距最短，并且随着安装孔的分布密度越大，即安装孔之间的间距越小，从而越有利于互换构件的布置。根据本发明的具体实施例，上顶芯杆9为尺寸固定的标准件，只要保证上顶芯杆的一端能够固定安装在上顶芯板的安装孔内，上顶芯杆的另一端能够穿过射砂板的安装孔并穿入射砂嘴中即可；下顶芯杆10为尺寸固定的标准件，只要保证下顶芯杆的一端能够固定安装在下顶芯板的安装孔内，下顶芯杆的另一端能够穿过底架的上板并穿入下模即可；射砂嘴11为尺寸固定的标准件，只要保证射砂嘴的一端能够安装在射砂板上，另一端的部分结构能够插入上模即可；限位顶杆，限位顶杆包括上杆和下杆，上杆一端固定安装在上芯顶板上，另一端安装在吹气板上，下杆安装在上模内芯，只要能够用于对上顶芯杆进行限位即可。从而，不再每件模具都新制4个板类部件，优化、改变射芯模设计与制作形式，节约材料，模具制作材料使用量下降50%，降低射芯模费用60%以上。

表1 模块化冷射芯模的标准设计的大体方案

（2）制作：首先，将下模外梆和下模内芯组合成下模，将下顶芯板固定在底架的上板上，根据不同产品的需要选择不同数量的下顶芯杆，并根据不同产品的需要选择不同的分布密度固定安装在下顶芯板的安装孔上，下顶芯杆穿过底架的下板并穿入下模内芯直至于下模内芯的上表面保持齐平的位置；然后，将上模外梆和上模内芯组合成上模，根据不同产品的需要选择不同数量和不同分布密度的射砂嘴安装在射砂板上，待上模和下模整体密封后，将设有射砂嘴的射砂板放置到上模上，同时将射砂嘴插入上模内芯中，用于完成射砂过程；最后，根据不同产品的需要选择不同数量的上顶芯杆，并根据不同产品的需要选择不同的分布密度固定安装在上顶芯板的安装孔上，上顶芯杆穿过吹气板上相应的安装孔，限位顶杆的上杆一端固定安装在上芯顶板上，另一端安装在吹气板上，限位顶杆的下杆安装在上模内芯，待射砂板和射砂嘴完成射砂过程移出上模后，将吹气板放置到射砂板移出上模的相应位置上，上顶芯杆插入射砂嘴移出上模的相应位置，用于完成砂子固化成型和卸成型砂过程。

根据本发明的具体实施例，如图1所示，下顶芯板固定安装在底架的下板上；下顶芯杆的一端固定在下顶芯板的安装孔内，另一端穿过底架的上板并穿入下模；下模固定安装在底架的上板上，上模和下模的四周整齐密封，中部形成一个中空的型腔；射砂板和吹气板不在同一时间内设置在上模的上面。进一步的，在射砂过程中，射砂板设置在上模上面，射砂嘴为上宽下窄的结构，宽的一端安装在射砂板上，窄的部分安装到上模的内芯里面；在砂子固化成型和卸成型砂过程中，吹气板设置在上模上面，上顶芯杆的一端穿过射砂板的安装孔并穿入射砂嘴中，另一端固定安装在上顶芯板的安装孔，同时，还包括限位顶杆，限位顶杆包括上杆和下杆，上杆一端固定安装在上芯顶板上，另一端安装在吹气板上，下杆安装在上模内芯。如表1所示，根据不同产品的需要选择不同数量的下顶芯杆，并根据不同产品的需要选择不同的分布密度固定安装在下顶芯板的安装孔上；根据不同产品的需要选择不同数量和不同分布密度的射砂嘴安装在射砂板上；根据不同产品的需要选择不同数量的上顶芯杆，并根据不同产品的需要选择不同的分布密度固定安装在上顶芯板的安装孔上。根据本发明的具体实施例，该附件类结构还包括限位顶杆，用于对上顶芯杆进行限位，限位顶杆包括上杆和下杆，上杆一端固定安装在上芯顶板上，另一端安装在吹气板上，下杆安装在上模内芯。从而，通过杆件互换，避免了每件模具都新制4个板类部件的情况，实现了优化、改变射芯模设计与制作形式，节约材料，模具制作材料使用量下降50%，降低射芯模费用60%以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。