CN108817316A - 一种变速箱壳体铸件的砂型分型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铸造用砂型设计技术领域内一种由3D打印成型的变速箱壳体铸件的砂型分型方法，所述变速箱壳体铸件的砂型采用3D打印成型，砂型设置时，铸件轴体的中心轴呈水平方向设置，铸件砂型从上向下分为上砂型、中砂型和下砂型，所述中砂型和下砂型对应铸件轴体和座体之间的两侧分别嵌设有镶块结构的左砂型和右砂型，所述左砂型和右砂型分别用于成形轴体与座体过渡连接处的外形轮廓，所述中砂型包括形成铸件轴体内腔的整体轴芯和轴体两端的法兰端的内外轮廓及法兰端水平方向的内凹结构的轮廓，所述上砂型用于形成分型面一以上的轴体的外轮廓，所述下砂型用于形成座体底部轮廓及底部竖直方向的内凹轮廓结构。
Description
技术领域
本发明涉及铸造用砂型设计技术领域，特别涉及一种由3D打印成型的变速箱壳体铸件的砂型分型方法。
背景技术
本公司生产和一种变速箱壳体如图1—图3所示，是用以安装和支撑变速箱全部零件和存放润滑油的重要结构，其外型结构和内部结构非常复杂，壁厚差异大，尺寸精度、同轴度、形状公差及表面粗糙度等要求高，制造难度大、生产过程繁杂。该变速箱壳本铸件主体结构包括一轴体1和座体2，轴体1与座体2连接部位的内部有两处连通口，并且轴体与座体的过渡连接处3分别设有若干凸凹的细部结构，轴体沿轴向的两端为重要的法兰端1A，轴体1内部还有一道内凸的轴肩1B，也是关键部位，轴体1和座体2的内外表面分别有诸多不规则的凸凹部位，座体沿轴向的两端分别设有若干不规则形状盲孔结构，座体底端2A也设有若干向下开口的孔壳结构。
上述变速箱壳体铸件对内部质量要求高，尺寸和外观要求严格，所以此类铸件主要以压力铸造为主，而在传统砂型铸造时，由于结构复杂，中心轴内部凸凹结构诸多，因此，中心轴芯不能设计成同一砂芯，铸件的中心轴孔同轴度无法保证，制芯和组型操作难度大、过程复杂，生产操作要求繁琐，错型机率高，铸件外观质量差，铸件的重要加工面和轴体两端的法兰端等关键部位的质量也无法得到保证。同时由于铸件结构复杂，在分型设计时存在较多的分型面，部分砂型结构薄弱、无法很好地固定、定位及在进行不埋箱浇注时容易发生涨型、跑火等问题。
发明内容
本发明针对现有技术中变速箱壳体铸件结构复杂，传统的铸造工艺中砂型及砂芯数量多，分型复杂，各砂型固定难度大，容易发生涨型、跑火及各类铸造缺陷的问题，提供一种变速箱壳体铸件的分型方法，以设计出一种用于3D打印成型的铸造砂型，以减少砂型数量，以简化组型操作过程，提高组型精度，简化组型后的装卡过程，有效避免涨型、跑火等发生机率。
为实现上述目的，本发明提供一种变速箱壳体铸件的分型方法，所述变速箱壳体铸件的砂型采用3D打印成型，砂型设置时，铸件轴体的中心轴呈水平方向设置，铸件砂型从上向下分为上砂型、中砂型和下砂型，所述上砂型与中砂型的分型面一沿轴体的中心轴所在的水平方向设置，所述下砂型与中砂型的分型面二沿座体底面设置；所述中砂型包括形成铸件轴体内腔的整体轴芯和轴体两端的法兰端的内外轮廓及法兰端水平方向的内凹结构的轮廓，所述上砂型用于形成分型面一以上的轴体的外轮廓，所述上砂型上部设有冒口、排气口和浇注口，所述下砂型用于形成座体底部轮廓及底部竖直方向的内凹轮廓结构，所述中砂型和下砂型对应铸件轴体和座体之间的两侧分别嵌设有镶块结构的左砂型和右砂型，所述左砂型和右砂型分别用于成形轴体与座体过渡连接处的外形轮廓。
本发明的变速箱壳体铸件的分型方法，将铸件砂型通过3D打印成型，将砂型集成分型为上砂型、中下砂型、下砂型、左砂型和右砂型共五大砂型结构，大大减少了砂型数量，同一个砂型中集成了诸多复杂结构的砂型和砂芯结构，各砂型分型时无需考虑起模和撤料问题，根据铸件的结构，将形成铸件轴体中心孔的轴芯、轴芯两端的法兰结构的复杂砂型集成在中砂型上，将分型面一以上的轴体的外轮廓结构集中在上砂型中，将座体底部的复杂结构的轮廓砂型集中在下砂型中，实现一个砂型中集成成形多个砂型结构，上述砂型结构中主体砂型的分型面只有分型面一和分型面二两个，分别沿中心轴孔所在的水平面和座体底平面所在的水平面，大大减少了分型面的数量，减小涨型、跑火的发生机率，并且通过上述分型方法，结合浇注时铸水中心轴孔水平设置，座体底端向下设置，轴体顶部合理设置冒口和排气结构，有利于浇注时金属液的补缩，气体、杂质等的上浮和排出，从而保证铸件内部的质量，同时，上述分型方法也有利于砂型内的各轮廓部位的清理，避免流涂时涂料发生堆积；由于铸件结构中，轴体和座壳过渡连接部位的两侧有若干不规则凸凹的细部结构，为便上该部位对应砂型内腔的清理和流涂，将该部位从中砂型中分型出左砂型和右砂型，用于形成轴体和座壳过渡连接部位两侧的外部结构。因此，通过本发明的上述分型方法，将复杂的铸件结构的砂型分型为上述五大砂型结构，每个砂型结构集成多个部位的砂型结构。
为便于左砂型和右砂型与中砂型的配合安装，所述左砂型和右砂型分别从中砂型的下方向上嵌入中砂型的对应部位，左砂型和右砂型下部嵌入与下砂型内，与下砂型之间形成分型面三，左砂型与右砂型的上侧与分型面一平齐，左砂型和右砂型的外侧下部设有嵌入中砂型外侧下部的头芯，所述中砂型对应头芯的部位配合设有上凹的嵌入槽，所述左砂型和右砂型向上嵌入部位还形成部分对应的轴体部位的外轮廓。本发明的左砂型和右砂型中，向上嵌入配合安装至中砂型中，并且嵌入式芯头配合结构，实现左砂型和右砂型与中砂型配合安装后即可实现固定安装，简单合型过程，提高合型精度。
为提高合型精确，有效防止各分型面部位跑火，所述上砂型与中砂型的分型部位设有防跑火结构的凸凹配合的子母扣一，中砂型与下砂型的分型部位也设有防跑火结构的凸凹配合的子母扣二， 所述左砂型和右砂型与下砂型的分型部位也设有凸凹配合的子母扣三，所述左砂型和右砂型与下砂型之间的分型面三位于同一水平面。
作为本发明的一种优选方式，所述中砂型上侧对应的分型面一处设有形成子母扣一的下凹部，所述上砂型下侧对应的分型面一处设有形成子母扣一的下凸部；所述中砂型下侧对应分型面二处设有组成子母扣二的下凸部，所述下砂型上侧对应分型面二处设有组成子母扣二的下凹部；所述分型面三与子母扣二的下凹部的底部平齐，并且左砂型和右砂型沿分型面三设有向下凸的组成子母扣三的下凸部，下砂型的对应位置设有与子母扣三的下凸部配合的下凹部。
本发明中，所述上砂型、中砂型、下砂砂型、左砂型和右砂型合型后形成具有一定吃砂量砂型整体，本发明中，合型后装卡牢固的砂型整体，无需再填箱，可以直接进行浇注。
为便于砂型合型后的装卡固定，所述上砂型、中砂型和下砂型合型后对应的吃砂部位的四周分别设有若干贯穿各砂型的竖直方向的拉杆孔，所述拉杆孔用于贯穿拉杆以固定各砂型。
为便于砂型的吊运，所述上砂型、中砂型和下砂型对称方向的外周分别设有便于砂型吊运的吊把。
附图说明
图1为变速箱壳体铸件的立体图一（从斜上方投影）。
图2为变速箱壳体铸件的立体图二（从斜下方投影）。
图3为变速箱壳体铸件的沿法兰端方向的主视图。
图4本发明的变速箱壳体铸件的砂型结构合型后的立体图示意图。
图5为本发明的变速箱壳体铸件的砂型结构合型后的爆炸示意图一。
图6为本发明的变速箱壳体铸件的砂型结构合型后的爆炸示意图二。
图7为上砂型的立体示意图。
图8为中砂型的立体示意图一（从斜上方投影）。
图9为中砂型的立体示意图二（从斜下方投影）。
图10为中砂型的主视图。
图11为中砂型的俯视图。
图12为右砂型的立体图（从斜上方投影）。
图13为右砂型的主视图。
图14为下砂型的立体图（从斜上方投影）。
图15为下砂型的主视图。
其中，1 轴体；1A法兰端；1B轴肩；2座壳；2A座体底端；3轴体与座壳的过渡连接处；4上砂型；4A排气口，4B冒口；4C浇注口；4D下凸部；4E吊把；5中砂型；5A下凹部；5B轴芯5C吊把；5D下凸部；5E嵌入槽； 6下砂型；6A下凹部；6B吊把；6C砂芯；7左砂型，8右砂型；8A下凸部；8B芯头；9分型面一；10分型面二； 11分型面三。
具体实施方式
如图4—图15所示，为本发明的变速箱壳体铸件的分型方法中的砂型结构，变速箱壳体铸件的砂型采用3D打印成型，砂型设置时，铸件轴体1的中心轴呈水平方向设置，铸件砂型从上向下分为上砂型4、中砂型5和下砂型6，上砂型4与中砂型5的分型面一9沿轴体1的中心轴所在的水平方向设置，下砂型6与中砂型5的分型面二10沿座体2底平面设置；本实施例中，中砂型5包括形成铸件轴体1内腔轮廓的整体轴芯5B和轴体两端的法兰端1A的内外轮廓及法兰端水平方向的内凹结构的轮廓，上砂型4用于形成分型面一9以上的轴体的外轮廓，上砂型4的上部还主凤有冒口4B、排气口4A和浇注口4C，注浇口向下对应的各砂型竖直方向还设有浇注系统的各浇道，下砂型6用于形成座体2底部的轮廓及底部竖直方向的内凹轮廓结构，中砂型5和下砂型6对应铸件的轴体与座体的过渡连接处3的部位的两侧分别嵌设有镶块结构的左砂型7和右砂型8，左砂型7和右砂型8分别用于成形铸件的轴体与座体的过渡连接处3的外形轮廓。
为便于左砂型7和右砂型8与中砂型5的配合安装，本发明中，左砂型7和右砂型8分别从中砂型5的下方向上嵌入中砂型5的对应部位，左砂型7和右砂型8的下部部分嵌入下砂型6内，左砂型7和右砂型8的外侧下部设有嵌入中砂型外侧下部的头芯7B和芯头8B，中砂型5对应头芯的部位配合设有上凹的嵌入槽5E，下砂型6对应部位设有下凹的嵌入槽6D，并且嵌入槽6D底平面形成型面三11，左砂型7与右砂型8的上侧与分型面一9平齐，左砂型7与右砂型8向上嵌入部位还形成部分对应的轴体部位的外轮廓。本实施例的左砂型7和右砂型8中，向上台阶时嵌入中砂型5中，向下部分嵌入下砂型6中，使左砂型和右砂型与中砂型7和下砂型8配合安装后可实现各砂型的固定安装，简化合型过程，提高合型精度。
为提高合型精确，有效防止各分型面部位跑火，本发明中，上砂型4与中砂型5的分型面上设有防跑火结构的凸凹配合的子母扣一，中砂型5与下砂型6的分型面上也设有防跑火结构的凸凹配合的子母扣二， 左砂型7和右砂型8与下砂型6的分型部位也设有凸凹配合的子母扣三，左砂型7和右砂型8与下砂型6之间的分型面三位于同一水平面。具体到本实施例中，中砂型5上侧对应的分型面一9处设有组成子母扣一的下凹部5A，上砂型4下侧对应的分型面一9处设有组成子母扣一的下凸部4D；中砂型5下侧对应分型面二处设有组成子母扣二的下凸部5D，下砂型6上侧对应分型面二处设有组成子母扣二的下凹部6a；分型面三与子母扣二的下凸部5D的底部平齐，并且左砂型7和右砂型8沿分型面三设有向下凸的组成子母扣三的下凸部8A(或下凸部7A，)，下砂型6的对应位置设有与子母扣三的下凸部配合的下凹部。
本发明的分型方法的砂型结构中，上砂型4、中砂型5、下砂型6、左砂型7和右砂型8合型后形成具有一定吃砂量砂型整体，为便于砂型合型后的装卡固定，上砂型4、中砂型5和下砂型6合型后对应的吃砂部位的四周分别设有若干贯穿各砂型的竖直方向的拉杆孔，拉杆孔用于贯穿拉杆以固定各砂型。合型后各分型面处分别设置的子母扣配合结构，配合上述拉杆装卡结构，整体砂型牢固可靠，无需再添砂填箱，可以直接进行浇注。
另外，为便于砂型的吊运，本实施例中，上砂型4、中砂型5和下砂型6对称方向的外周侧分别设有便于砂型吊运的吊把4E、吊把4E、吊把5C 和 6B。
本发明的变速箱壳体铸件的分型方法，将铸件砂型通过3D打印成型，将砂型集成分型为上砂型4、中砂型5、下砂型6、左砂型7和右砂型8共五大砂型结构，每个砂型结构中分别集成多个复杂的砂型和砂芯结构，大大减少了砂型数量，各砂型分型时无需考虑起模和撤料问题，根据铸件的结构，将形成铸件轴体中心孔的轴芯、轴芯两端的法兰端结构的复杂砂型集成在中砂型5上，将分型面一9以上的轴体1的外轮廓结构集中在上砂型中，将座体2底部的复杂结构的砂型和砂芯集中在下砂型中，实现一个砂型中集成成形多个砂型及砂芯结构，上述砂型结构中主体砂型的分型面只有分型面一9和分型面二9两个，分别沿中心轴孔所在的水平面和座体底平面所在的水平面，大大减少了分型面的数量，减小涨型、跑火的发生机率，并且通过上述分型方法，结合浇注时铸件中心轴孔水平设置，座体底端向下设置，并在轴体顶部合理设置冒口和排气结构，有利于浇注时金属液的补缩，气体、杂质等的上浮和排出，从而保证铸件内部的质量，同时，上述分型方法也有利于砂型内的各轮廓部位的清理，避免流涂时涂料发生堆积；由于铸件结构中，轴体和座壳过渡连接部位的两侧有若干不规则凸凹的细部结构，为便于该部位对应砂型内腔的清理和流涂，将该部位从中砂型5中分型出左砂型7和右砂型8，用于形成轴体和座壳过渡连接部位两侧的外部结构，以便于该部位中复杂腔体轮廓面的涂流和清砂操作。因此，通过本发明的上述分型方法，将复杂的铸件结构的砂型分型为上述五大砂型结构，每个砂型结构集成多个部位的砂型结构。
Claims (7)
1.一种变速箱壳体铸件的砂型分型方法，其特征在于，所述变速箱壳体铸件的砂型采用3D打印成型，砂型设置时，铸件轴体的中心轴呈水平方向设置，铸件砂型从上向下分为上砂型、中砂型和下砂型，所述上砂型与中砂型的分型面一沿轴体的中心轴所在的水平方向设置，所述下砂型与中砂型的分型面二沿座体底面设置；所述中砂型包括形成铸件轴体内腔的整体轴芯和轴体两端的法兰端的内外轮廓及法兰端水平方向的内凹结构的轮廓，所述上砂型用于形成分型面一以上的轴体的外轮廓，所述上砂型上部设有冒口、排气口和浇注口，所述下砂型用于形成座体底部轮廓及底部竖直方向的内凹轮廓结构，所述中砂型和下砂型对应铸件轴体和座体之间的两侧分别嵌设有镶块结构的左砂型和右砂型，所述左砂型和右砂型分别用于成形轴体与座体过渡连接处的外形轮廓。
2.根据权利要求1所述的变速箱壳体铸件的砂型分型方法，其特征在于，所述左砂型和右砂型分别从中砂型的下方向上嵌入中砂型的对应部位，左砂型和右砂型下部嵌入与下砂型内，与下砂型之间形成分型面三，左砂型与右砂型的上侧与分型面一平齐，左砂型和右砂型的外侧下部设有嵌入中砂型外侧下部的头芯，所述中砂型对应头芯的部位配合设有上凹的嵌入槽，所述左砂型和右砂型向上嵌入部位还形成部分对应的轴体部位的外轮廓。
3.根据权利要求2所述的变速箱壳体铸件的砂型分型方法，其特征在于，所述上砂型与中砂型的分型部位设有防跑火结构的凸凹配合的子母扣一，中砂型与下砂型的分型部位也设有防跑火结构的凸凹配合的子母扣二， 所述左砂型和右砂型与下砂型的分型部位也设有凸凹配合的子母扣三，所述左砂型与右砂型与下砂型之间的分型面三位于同一水平面。
4.根据权利要求3所述的变速箱壳体铸件的砂型分型方法，其特征在于，所述中砂型上侧对应的分型面一处设有形成子母扣一的下凹部，所述上砂型下侧对应的分型面一处设有形成子母扣一的下凸部；所述中砂型下侧对应分型面二处设有组成子母扣二的下凸部，所述下砂型上侧对应分型面二处设有组成子母扣二的下凹部；所述分型面三与子母扣二的下凹部的底部平齐，并且左砂型和右砂型沿分型面三设有向下凸的组成子母扣三的下凸部，下砂型的对应位置设有与子母扣三的下凸部配合的下凹部。
5.根据权利要求1—4任一项所述的变速箱壳体铸件的砂型分型方法，其特征在于，所述上砂型、中砂型、下砂型、左砂型和右砂型合型后形成具有一定吃砂量砂型整体，无需添砂埋箱直接浇注。
6.根据权利要求1—4所述的变速箱壳体铸件的分型方法，其特征在于，所述上砂型、中砂型和下砂型合型后对应的吃砂部位的四周分别设有若干贯穿各砂型的竖直方向的拉杆孔，所述拉杆孔用于贯穿拉杆以固定各砂型。
7.根据权利要求1—4所述的变速箱壳体铸件的砂型分型方法，其特征在于，所述上砂型、中砂型和下砂型对称方向的外周侧向分别设有便于砂型吊运的吊把。
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