一种多内腔回转体结构件的型芯制造方法技术

本发明专利技术涉及一种多内腔回转体结构件的型芯制造方法，依次包括如下步骤：⑴制造及装配芯轴，芯轴主杆两端设有芯轴凹端和芯轴凸端；⑵将各芯轴翻转后依次在砂芯底座上进行试组装；⑶制造及装配芯盒，芯盒内腔形状与各回转内腔的形状相一致；先将芯轴固定在芯盒底板的中心，再将各瓦片合围组成芯盒侧板且固定在芯盒底板的外圆周上；⑷在芯盒中分别制造各砂芯，逐层先放置副芯骨，再将主芯骨搭接在副芯骨上方且嵌入芯轴主杆上的芯骨卡槽中；⑸拆除芯盒侧板和芯盒底板，得到各砂芯；⑹将砂芯底座放置到造型平台上进行下箱造型，然后将下箱整体翻转，再将各砂芯依次装配到砂芯底座上。本发明专利技术可实现大型多段高精度回转体铸件复杂内腔结构的成形。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，依次包括如下步骤：⑴制造及装配芯轴，芯轴主杆两端设有芯轴凹端和芯轴凸端；⑵将各芯轴翻转后依次在砂芯底座上进行试组装；⑶制造及装配芯盒，芯盒内腔形状与各回转内腔的形状相一致；先将芯轴固定在芯盒底板的中心，再将各瓦片合围组成芯盒侧板且固定在芯盒底板的外圆周上；⑷在芯盒中分别制造各砂芯，逐层先放置副芯骨，再将主芯骨搭接在副芯骨上方且嵌入芯轴主杆上的芯骨卡槽中；⑸拆除芯盒侧板和芯盒底板，得到各砂芯；⑹将砂芯底座放置到造型平台上进行下箱造型，然后将下箱整体翻转，再将各砂芯依次装配到砂芯底座上。本专利技术可实现大型多段高精度回转体铸件复杂内腔结构的成形。【专利说明】
本专利技术涉及，属于金属铸造
。
技术介绍
在金属铸造领域，直径超过0.50、高度超过1.50以上的结构件称为大型结构件。对于大型的多内腔回转体结构件，传统制造方法为先按内腔的制作难度进行分段，再分别完成各段的铸造、加工，最后采用螺栓连接的方案实现整体结构件的装配。为保证螺栓连接处有足够强度，一般连接法兰盘厚度是回转体壁厚的倍数，导致结构方案迀就了工艺状况，增加了零件重量。 随着产品的不断升级，对结构件越来越提出了更高的轻量化要求，部分结构件甚至采用高强镁合金替代高强铝合金。大型多内腔回转体结构件采用传统螺栓连接的工艺方案已难以满足新型产品的要求，采用整体一次铸造成形的工艺方案已成为新型产品研制生产过程中必须解决的工艺问题之一。 用外模制造铸型型腔以形成铸件的外表面称为造型，用芯盒制造型芯以形成铸件的内表面称为造芯。无论是高强铝合金，还是高强镁合金材料，在大型多段回转体铸件制定铸造工艺方案过程中，中间型芯的工艺方案是决定整体一次铸造成形能否实现的重要因素。 分体铸造内腔结构尺寸完全由中间芯盒的尺寸精度保证，而整体铸造内腔结构尺寸由多套芯盒和组芯共同保证，整体铸造单个铸件内腔尺寸工艺控制点是分体铸造单个铸件的几倍，甚至十几倍，其内腔尺寸的控制难度增幅较大。分体砂型铸造再多段组装成产品的方案，由于芯盒模型首先存在一定的误差，从芯盒模型到砂型又存在一定的误差，从砂型到浇铸再形成一定的误差，最后由砂型形成的凹凸结构进行装配仍然存在一定的误差，因此砂型铸造的精度一般只能达到《⑶/16414 -1999国标铸件公差标准》中0111等级的要求，如果达到019等级的要求即为优等。在铸造领域019等级以上的精度称为高精度，高精度结构件的铸造必须采用精密铸造工艺，传统的砂型铸造工艺已无法满足。 此外，分体铸造中间芯的高宽比一般在合理范围内，而整体铸造中间芯的高宽比接近甚至超过三倍，如何保证中间芯的垂直度是整体铸造必须解决的问题。另外，在铸件浇注、成形过程中，底部中间芯由于受到整体中间芯轴向的重力作用，其在径向产生向外的应力应变，这将严重影响底部中间芯的径向退让性，容易导致铸件相对位置径向尺寸超差或产生裂纹。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供，可以实现大型多段高精度回转体铸件复杂内腔结构的成形。 为解决以上技术问题，本专利技术的，依次包括如下步骤:⑴制造及装配芯轴，所述芯轴包括芯轴主杆，所述芯轴主杆为管状结构，所述芯轴主杆的上端设有上导套，所述芯轴主杆的下端设有下导套，在上导套上套装芯轴凹端，在下导套上套装芯轴凸端，所述芯轴凹端和芯轴凸端分别与所述芯轴主杆过盈配合；所述芯轴凹端的上端面设有向下凹陷的芯轴凹端锥形孔，所述芯轴凸端的下端设有芯轴凸端锥形头，所述芯轴凸端锥形头可以与所述芯轴凹端锥形孔过盈配合；⑵将制造好的各段芯轴翻转180。后依次在砂芯底座上进行试组装，在所述砂芯底座的上端面中心装配底部砂芯芯轴，在所述底部砂芯芯轴的上方装配中间砂芯芯轴，在所述中间砂芯芯轴的上方装配顶部砂芯芯轴；确认芯轴的整体高度以及整体芯轴与砂芯底座的垂直度符合工艺要求后拆卸心)制造及装配芯盒，底部砂芯的芯盒内腔形状与结构件的下回转内腔的形状相一致，中间砂芯的芯盒内腔形状与结构件的中间回转内腔的形状相一致，顶部砂芯的芯盒内腔形状与结构件的上回转内腔的形状相一致；各芯盒分别包括圆形的芯盒底板和筒状的芯盒侧板，芯盒侧板包括至少两个瓦片，先将上述芯轴固定在芯盒底板的中心且所述芯轴凹端锥形孔的开口向下，再将各瓦片合围组成所述芯盒侧板，将芯盒侧板的下端固定在芯盒底板的外圆周上；⑷在确认上述芯盒及芯轴的装配尺寸符合工艺要求后，在芯盒中分别制造底部砂芯、中间砂芯和顶部砂芯，在制芯过程中，随着在芯盒底板上填砂高度的不断增加，逐层先放置副芯骨，再将主芯骨搭接在副芯骨上方并且将主芯骨嵌入所述芯轴主杆上相应的芯骨卡槽中，芯骨卡槽与主芯骨均为间隙配合，所述副芯骨与主芯骨相垂直，且副芯骨与主芯骨均对称位于所述芯轴主杆的轴线两侧；填砂完毕后，所述芯轴凸端锥形头伸出芯砂外；⑶拆除芯盒侧板和芯盒底板，得到预制完毕的底部砂芯、中间砂芯和顶部砂芯，在芯轴凸端螺纹孔中旋接吊耳，将上述砂芯吊装到修芯和喷涂工位进行后处理；在芯轴凹端螺纹孔中旋接吊耳，然后利用上下吊耳将底部砂芯、中间砂芯和顶部砂芯翻转180°办)将上述砂芯底座放置到造型平台上进行下箱造型，待下箱造型完成后将下箱整体翻转，使砂芯底座位于下箱造型砂的顶部，再将上述底部砂芯、中间砂芯和顶部砂芯依次吊运并装配到下箱中的砂芯底座上。 相对于现有技术，本专利技术取得了以下有益效果:①相对于传统砂型铸造的分段铸造，再螺栓连接；本专利技术采用叠置的底部砂芯、中间砂芯和顶部砂芯整体形成结构件的内表面，使多内腔回转体结构件一次浇铸成型，铸造而成的结构件整体性好，重量轻。②由芯轴主杆、芯轴凹端和芯轴凸端组合而成的芯轴沿轴线贯穿各砂芯，上方砂芯的芯轴凸端锥形头插接在下方砂芯的芯轴凹端锥形孔中，且两者过盈配合，可以保证对接砂芯之间的同轴度。③各段芯轴既可以承受各自砂芯的重量，并且可以将上方砂芯的重量通过芯轴向砂芯底座传递，避免下方芯砂承受上方砂芯的重量在径向产生向外的应力应变，使底部砂芯、中间砂芯和顶部砂芯的径向退让性都很好，避免铸件相对位置径向尺寸超差或产生裂纹。④多段砂芯之间通过芯轴形成刚性连接并设计了稳定的砂芯底座，内腔非加工尺寸精度可达到部/16414中016?018等级，利用低压浇铸实现了大型多段高精度回转体铸件复杂内腔结构的成形。⑤芯轴主杆上的芯骨卡槽对主芯骨提供轴向支撑，主芯骨对副芯骨提供轴向支撑，主芯骨和副芯骨共同承托芯砂的重量，使砂芯具有足够的强度和刚度，防止产生变形和断裂；芯骨卡槽与主芯骨间隙配合保证了清砂过程中将芯轴和主芯骨从铸件内部取出的可操作性。⑥本专利技术的芯轴主杆、芯轴凹端、芯轴凸端、砂芯底座、芯盒底板、芯盒侧板和各连接销均为金属件精加工而成，由以上精加工部件的高精度保证成型后结构件的高精度，而不是依靠芯砂的配合决定精度。利用砂芯底座和多个芯轴之间的整体刚性连接，径向及轴向的连接稳定可靠，配合精密，保证了充型、成形过程中底部砂芯的尺寸变化满足工艺要求；型芯的重量由芯轴承担并传递，避免下方芯砂承受上方砂芯的重量在径向产生向外的应力应变，整个型芯的径向退让性都很好。本专利技术工装虽多，但工艺性好、加工及操作简单，对于直径超过0.51高度超过1.50以上的大型结构件，采用砂型铸造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多内腔回转体结构件的型芯制造方法，其特征在于，依次包括如下步骤：⑴制造及装配芯轴，所述芯轴包括芯轴主杆，所述芯轴主杆为管状结构，所述芯轴主杆的上端设有上导套，所述芯轴主杆的下端设有下导套，在上导套上套装芯轴凹端，在下导套上套装芯轴凸端，所述芯轴凹端和芯轴凸端分别与所述芯轴主杆过盈配合；所述芯轴凹端的上端面设有向下凹陷的芯轴凹端锥形孔，所述芯轴凸端的下端设有芯轴凸端锥形头，所述芯轴凸端锥形头可以与所述芯轴凹端锥形孔过盈配合；⑵将制造好的各段芯轴翻转180°后依次在砂芯底座上进行试组装，在所述砂芯底座的上端面中心装配底部砂芯芯轴，在所述底部砂芯芯轴的上方装配中间砂芯芯轴，在所述中间砂芯芯轴的上方装配顶部砂芯芯轴；确认芯轴的整体高度以及整体芯轴与砂芯底座的垂直度符合工艺要求后拆卸；⑶制造及装配芯盒，底部砂芯的芯盒内腔形状与结构件的下回转内腔的形状相一致，中间砂芯的芯盒内腔形状与结构件的中间回转内腔的形状相一致，顶部砂芯的芯盒内腔形状与结构件的上回转内腔的形状相一致；各芯盒分别包括圆形的芯盒底板和筒状的芯盒侧板，芯盒侧板包括至少两个瓦片，先将上述芯轴固定在芯盒底板的中心且所述芯轴凹端锥形孔的开口向下，再将各瓦片合围组成所述芯盒侧板，将芯盒侧板的下端固定在芯盒底板的外圆周上；⑷在确认上述芯盒及芯轴的装配尺寸符合工艺要求后，在芯盒中分别制造底部砂芯、中间砂芯和顶部砂芯，在制芯过程中，随着在芯盒底板上填砂高度的不断增加，逐层先放置副芯骨，再将主芯骨搭接在副芯骨上方并且将主芯骨嵌入所述芯轴主杆上相应的芯骨卡槽中，芯骨卡槽与主芯骨均为间隙配合，所述副芯骨与主芯骨相垂直，且副芯骨与主芯骨均对称位于所述芯轴主杆的轴线两侧；填砂完毕后，所述芯轴凸端锥形头伸出芯砂外；⑸拆除芯盒侧板和芯盒底板，得到预制完毕的底部砂芯、中间砂芯和顶部砂芯，在芯轴凸端螺纹孔中旋接吊耳，将上述砂芯吊装到修芯和喷涂工位进行后处理；在芯轴凹端螺纹孔中旋接吊耳，然后利用上下吊耳将底部砂芯、中间砂芯和顶部砂芯翻转180°；⑹将上述砂芯底座放置到造型平台上进行下箱造型，待下箱造型完成后将下箱整体翻转，使砂芯底座位于下箱造型砂的顶部，再将上述底部砂芯、中间砂芯和顶部砂芯依次吊运并装配到下箱中的砂芯底座上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：眭怀明，王伟成，王永刚，陈冬梅，蔡鑫梅，
申请(专利权)人：扬州峰明金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32