一种汽车零件生产铸造设备
技术领域
本发明涉及零件铸造技术领域,具体涉及一种汽车零件生产铸造设备。
背景技术
汽车零件是构成汽车整体各个单元以及服务于汽车的一系列产品,目前,发动机基体、变速箱壳体、气缸盖、离合器壳、驱动后桥等汽车零件结构通过铸造成型。铸造,即将金属熔炼成符合一定要求的液体、然后将液体浇至铸型模腔内,利用模具内腔的压力实现熔融态金属对于模具内腔的填充,最后经过冷却凝固、清整处理后得到具有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。
然而,由于整车空间限制以及零件功能模块、抗震动抗老化等性能的需求,部分汽车零件为具有较大壁厚差的复杂结构;在该复杂的汽车零件结构铸造过程中,由于对应的铸造模具型腔的不规则形状以及铸造液材料自身的冷却温度等影响,造成铸造液无法及时、快速、均匀的填充铸造型腔,从而导致铸造成型的零件表面出现气泡孔洞、裂纹等以及铸造成型的零件厚度精度低、力学性能下降(由于铸造过程中铸造液未能及时进行均匀填充、导致零件壁厚差异明显处出现应力梯度,进而造成零件整体的力学性能下降)等不良事件的产生,一是影响铸造效率、增加零件生产的耗时,二是增加铸造不良率、提升铸造成本。同时,在汽车零件铸造成型过程中,高温熔融态金属液易由合模的两个模具(即上模具与下模具)之间溅出或渗出模具,一是容易造成操作人员的烫伤、增加铸造的潜在安全风险,二是溅出或渗出的金属液易粘附在机械设备上、出现凝固,难于清理且易造成机械设备的卡滞,进而降低铸造及其相关配套设备的使用寿命,增加设备维护、保养成本,三是造成铸造原材料的浪费。
发明内容
针对以上现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种汽车零件生产铸造设备,该铸造设备能够在铸造过程中,通过对成型模具实时产生旋转、抖动,辅助铸造液快速、均匀填充成型模腔,从而确保铸造零件的整体精度以及均匀性;同时,该铸造设备还能在铸造过程中,对上模具与下模具进行有效密封,避免铸造过程中铸造液飞溅而导致的人员或设备损伤。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种汽车零件生产铸造设备,包括支撑台、支架、顶板、连接板、升降机构、上模具、振动机构、下模具及夹紧机构;支架为两根,它们分别固定设置在支撑台端面的左、右侧;两根支架远离支撑台的一端之间通过顶板连接,顶板下侧平行设置连接板且连接板两端分别与对应支架固定连接;升降机构设置在顶板与连接板之间且升降机构的输出端贯穿连接板、与位于连接板下侧的上模具转动连接;振动机构设置在支撑台端面中部且振动机构上侧设置下模具,下模具与上模具对应设置;夹紧机构为多组、它们绕下模具中线均匀分布在下模具外圈。
基于上述方案的进一步优化,所述支撑台底部设置支撑脚,用于整个铸造设备在地面上的支撑放置。
基于上述方案的进一步优化,所述振动机构包括环形导圈、旋转杆、升降滑块及复位弹簧,环形导圈固定设置在支撑台端面中部且环形导圈与下模具同轴设置,环形导圈端面(即远离支撑台的一端)设置为波浪形结构;下模具底面对应环形导圈且绕其自身(即下模具)中线均匀设置多个弧形卡块,弧形卡块滑动卡接在环形导圈对应段,从而实现下模具在支撑台上的支撑定位以及转动;旋转杆同轴设置在下模具下侧,旋转杆贯穿支撑台且与支撑台转动连接,升降滑块对应旋转杆设置在下模具底面且升降滑块底部开设弹簧槽,弹簧槽内壁与旋转杆位于支撑台端面上侧的外壁滑动连接且旋转杆顶端端部通过复位弹簧与弹簧槽顶面连接,从而实现下模具转动的驱动。
基于上述方案的进一步优化,所述旋转杆通过设置在支撑台底面下侧的第一驱动机构控制其转动,第一驱动机构包括电机支座、电机吊杆及转动电机,电机支座通过多根电机吊杆固定设置在支撑台底面,转动电机固定设置在电机支座端面且位于多根电机吊杆之间,转动电机输出轴与旋转杆下端固定连接。
基于上述方案的进一步优化,所述旋转杆位于支撑台端面上侧的外壁且绕其自身轴线均匀开设多根竖直滑槽,升降滑块底端内壁且对应竖直滑槽设置滑动卡块,滑动卡块滑动卡接在对应竖直滑槽内,从而实现旋转杆与升降滑块的同步转动以及升降滑块沿旋转杆轴线方向的滑动。
基于上述方案的进一步优化,所述夹紧机构包括驱动杆、连接块及夹紧块,驱动杆上、下两端分别贯穿连接板、支撑台,且连接板、支撑台对应驱动杆开设水平滑槽,驱动杆滑动设置在水平滑槽内;驱动杆靠近下模具的一侧端面通过连接块设置夹紧块且连接块滑动套接驱动杆外壁;夹紧块位于支撑台端面且夹紧块横截面为弧形结构,夹紧块竖向中部开设夹持凹槽且夹持凹槽的上、下端面分别设置弧形顶块,两个弧形顶块相对的侧面分别开设弧形轨道,下模具底面外圈且绕其自身中线、上模具顶面外圈且绕其自身中线分别均匀开设多个滚珠槽,滚珠槽与对应侧面的弧形轨道相对应且滚珠槽内转动设置滚珠;下模具端面中部开设成型凹槽、上模具底面中部对应设置成型凸模,下模具位于成型凹槽外圈的端面固定设置环形密封块且环形密封块中轴线与下模具中线共线,环形密封块端面中部开设环形槽,上模具位于成型凸模外圈的底面且对应环形槽设置环形密封圈;支撑台底面下侧、连接板顶面上侧分别设置与模具(即上模具或下模具)同轴的环形转板,环形转板分别与对应的支撑台或连接板转动连接且环形转板对应驱动杆开设弧形滑槽,驱动杆上、下端分别滑动设置在弧形滑槽内,从而利用环形转板的转动实现夹紧块的滑动。
基于上述方案的进一步优化,所述驱动杆的上、下两端端部分别设置限位块,用于避免驱动杆与环形转板发生脱离。
基于上述方案的进一步优化,所述驱动杆位于连接块上、下侧的外壁设置环形凸块,连接块上、下端分别通过伸缩弹簧与对应的环形凸块连接且伸缩弹簧位于驱动杆外圈,确保夹紧块与上模具、下模具同步进行振动,保证振动过程中的夹持力。
基于上述方案的进一步优化,所述上模具位于环形密封圈外圈的底面且绕上模具中线均匀设置多根定位销,下模具端面且对应定位销开设导向槽,通过定位销与导向槽的配合,一是用于上模具下移过程中的导向、避免上模具与下模具之间发生偏移,二是确保上模具与下模具同步转动、保证铸造过程中模腔的稳定性。
基于上述方案的进一步优化,所述环形转板通过设置在一侧支架上的第二驱动机构控制其转动,第二驱动机构包括驱动轴、定位支座及驱动齿轮,一侧支架内壁固定设置定位支座且定位支座被一根驱动轴贯穿,驱动轴与定位支座转动连接且驱动轴上、下两端分别贯穿连接板、支撑台,驱动轴与连接板、支撑台转动连接且驱动轴对应连接板上侧的环形转板外壁、驱动轴对应支撑台下侧的环形转板外壁分别固定套接驱动齿轮;两个环形转板外壁分别固定设置外齿环且外齿环与对应的驱动齿轮啮合。
以下是本发明具有的技术效果:
本申请通过驱动杆、连接块、夹紧块组成的夹紧机构以及环形转板的配合,实现上模具下移与下模具形成成型模腔后的夹紧,同时配合环形密封块与环形密封圈,实现对上模具与下模具之间成型模腔外圈的封闭,从而有效避免铸造过程中金属液溢出、飞溅而造成的人员或设备损伤。同时,本申请通过环形导圈、旋转杆、升降滑块及复位弹簧组成的振动机构,实现下模具的旋转以及其(即下模具)轴线方向上的振动,并利用定位销与导向槽带动上模具转动(避免转动过程中、上模具与下模具出现错位,从而影响成型模腔的尺寸精度)、通过夹紧机构确保上模具与下模具的同步振动(避免振动过程中、上模具与下模具出现分离),进而实现成型模腔内铸造液的快速流动、使得铸造液快速且均匀的填充成型模腔,有效避免成型模腔内的不规则形状或壁厚差异等造成的成型零件尺寸精度低、力学性能差、易出现气孔或裂纹等问题,从而减少铸造不合格率、提升铸造效率、降低铸造成本。
附图说明
图1为本发明实施例中生产铸造设备的整体结构示意图。
图2为图1的A-A向剖视图。
图3为图1的B-B向剖视图。
图4为图1的C-C向剖视图。
图5为图1中D的局部放大图。
图6为图1中E的局部放大图。
图7为图1中F的局部放大图。
图8为图1中G的局部放大图。
图9为图8的H-H向剖视图。
图10为本发明实施例中生产铸造设备的环形导圈的立体结构图。
图11为本发明实施例中生产铸造设备的使用状态图。
图12为图11的I-I向剖视图。
其中,10、支撑台;11、支撑脚;20、支架;30、顶板;40、连接板;50、升降机构;60、上模具;600、滚珠;61、环形密封圈;62、定位销;63、锥形通孔;630、连接咀;71、环形导圈;72、旋转杆;720、竖直滑槽;721、电机支座;722、电机吊杆;723、转动电机;73、升降滑块;730、滑动卡块;74、复位弹簧;80、下模具;81、环形密封块;810、环形槽;82、导向槽;83、弧形卡块;91、驱动杆;911、限位块;912、环形凸块;92、连接块;920、伸缩弹簧;93、夹紧块;930、弧形顶块;94、环形转板;940、弧形滑槽;941、驱动轴;942、定位支座;943、驱动齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例1:
一种汽车零件生产铸造设备,包括支撑台10、支架20、顶板30、连接板40、升降机构50、上模具60、振动机构、下模具80及夹紧机构;支撑台10底部设置支撑脚11,用于整个铸造设备在地面上的支撑放置(必要时,支撑脚11底端、即远离支撑台10的一端可设置防滑橡胶垫)。支架20为两根,它们分别固定设置在支撑台10端面的左、右侧(如图1所示);两根支架20远离支撑台10的一端之间通过顶板30连接(参照图1,顶板30与支撑台10平行),顶板30下侧平行设置连接板40且连接板40两端分别与对应支架20(即左、右两侧的支架20相对面)固定连接。
升降机构50设置在顶板30与连接板40之间且升降机构50的输出端贯穿连接板40、与位于连接板40下侧的上模具60转动连接;参照图1所示,升降机构50的驱动端(例如液压缸、气压缸等)固定设置在顶板30与连接板40之间,升降机构50的输出端(例如伸缩杆等)贯穿连接板40且与连接板40滑动连接、升降机构50的输出端底端位于连接板40下侧且与上模具60端面中部转动连接。
振动机构设置在支撑台10端面中部且振动机构上侧设置下模具80,下模具80与上模具60对应设置;具体为:振动机构包括环形导圈71、旋转杆72、升降滑块73及复位弹簧74,环形导圈71固定设置在支撑台10端面中部且环形导圈71与下模具80同轴设置,环形导圈71端面(即远离支撑台10的一端)设置为波浪形结构(环形导圈71的具体结构参见图10所示,其端面为关于其自身中轴线对称的波浪形结构);下模具80底面对应环形导圈71且绕其自身(即下模具80)中线均匀设置多个弧形卡块83(需要说明的是:弧形卡块83的数量根据实际情况进行设置,一般为2~8个,参见图3所示,本实施例的弧形卡块83数量为6个),弧形卡块83滑动卡接在环形导圈71对应段,从而实现下模具80在支撑台10上的支撑定位以及转动。旋转杆72同轴设置在下模具80下侧,旋转杆72贯穿支撑台10且与支撑台10转动连接,升降滑块73对应旋转杆72设置在下模具80底面(升降滑块73顶面与下模具80底面固定连接)且升降滑块73底部开设弹簧槽,参照图8所示,弹簧槽内壁与旋转杆72位于支撑台10端面上侧的外壁滑动连接且旋转杆72顶端端部通过复位弹簧74与弹簧槽顶面连接,从而实现下模具80转动的驱动;为确保旋转杆72与升降滑块73之间仅发生沿旋转杆72轴线方向的滑动、而不发生旋转杆72与升降滑块73之间的相对转动,旋转杆72位于支撑台10端面上侧的外壁且绕其自身轴线均匀开设多根竖直滑槽720,升降滑块73底端内壁且对应竖直滑槽720设置滑动卡块730,滑动卡块730滑动卡接在对应竖直滑槽720内(需要说明的是:竖直滑槽720或滑动卡块730的数量根据实际情况进行设置,一般为3~8个,参见图9所示,本实施例中滑动卡块730的数量为6个、对应的竖直滑槽720为6根)。旋转杆72通过设置在支撑台10底面下侧的第一驱动机构控制其转动,第一驱动机构包括电机支座721、电机吊杆722及转动电机723,电机支座721通过多根电机吊杆722固定设置在支撑台10底面(如图4所示,本实施例中的电机吊杆722为6根,电机吊杆722一是起到电机支座721在支撑台10底面固定设置的目的、二是用于保护转动电机723),转动电机723固定设置在电机支座721端面且位于多根电机吊杆722之间,转动电机723输出轴与旋转杆72下端通过联轴器固定连接。
夹紧机构为多组、它们绕下模具80中线均匀分布在下模具80外圈(需要说明的是,夹紧机构的数量根据实际情况进行设置,一般为3~6组,参见图2所示,本实施例中夹紧机构的数量为4组);具体为:夹紧机构包括驱动杆91、连接块92及夹紧块93,驱动杆91上、下两端分别贯穿连接板40、支撑台10,且连接板40、支撑台10对应驱动杆91开设水平滑槽(如图1所示),驱动杆91滑动设置在水平滑槽内(即驱动杆91对应水平滑槽段的外壁与水平滑槽内壁滑动连接);驱动杆91靠近下模具80的一侧端面通过连接块92设置夹紧块93且连接块92滑动套接驱动杆91外壁;夹紧块93位于支撑台10端面且夹紧块93横截面为弧形结构(如图2所示),夹紧块93竖向中部开设夹持凹槽且夹持凹槽的上、下端面分别设置弧形顶块930(结合图1与图2所示),两个弧形顶块930相对的侧面(即上侧的弧形顶块930底面、下侧的弧形顶块930端面)分别开设弧形轨道,下模具80底面外圈且绕其自身中线、上模具60顶面外圈且绕其自身中线分别均匀开设多个滚珠槽,滚珠槽与对应侧面的弧形轨道相对应且滚珠槽内转动设置滚珠600(结合图1、图5、图7所示,需要说明的是:同一上模具60端面或下模具80底面的滚珠槽的数量一般不少于6个,也可以为夹紧块93数量的倍数,本实施例中同一平面开设的滚珠槽为8个,对应的一个平面上滚珠600为8个)。下模具80端面中部开设成型凹槽、上模具60底面中部对应(成型凹槽)设置成型凸模(如图1所示),下模具80位于成型凹槽外圈的端面固定设置环形密封块81且环形密封块81中轴线与下模具80中线共线,环形密封块81端面中部开设环形槽810(结合图1与图6所示),上模具60位于成型凸模外圈的底面且对应环形槽810设置环形密封圈61(结合图1与图5所示,环形密封圈61采用具有一定弹性形变且耐高温的材料制成,例如:耐高温橡胶);上模具60位于环形密封圈61外圈的底面且绕上模具60中线均匀设置多根定位销62(参见图5所示,定位销62的数量根据实际情况进行设置,一般为4~8根,如图2所示,本实施例中采用6根定位销62),下模具80端面且对应定位销62开设导向槽82(结合和图1与图6所示),通过定位销62与导向槽82的配合,一是用于上模具60下移过程中的导向、避免上模具60与下模具80之间发生偏移,二是确保上模具60与下模具80同步转动、保证铸造过程中模腔的稳定性。支撑台10底面下侧、连接板40顶面上侧分别设置与模具(即上模具60或下模具80)同轴的环形转板94(如图1所示),环形转板94分别与对应的支撑台10或连接板40转动连接(即下侧的环形转板94与支撑台10底面转动连接,上侧的环形转板94与连接板40顶面转动连接;同时环形转板94的内径大于电机支座721或升降机构50外径、避免产生干涉,如图1所示)且环形转板94对应驱动杆91开设弧形滑槽940(如图4所示,由于本实施例中夹持机构的数量为4组、即驱动杆91的数量为4根,因此弧形滑槽940的数量为4根),驱动杆91上、下端分别滑动设置在弧形滑槽940内,从而利用环形转板94的转动实现夹紧块93的滑动。参见图1所示,驱动杆91的上、下两端端部分别设置限位块911,用于避免驱动杆91与环形转板94发生脱离;驱动杆91位于连接块92上、下侧的外壁设置环形凸块912,连接块92上、下端分别通过伸缩弹簧920与对应的环形凸块912连接且伸缩弹簧920位于驱动杆91外圈,确保夹紧块93与上模具60、下模具80同步进行振动,保证振动过程中的夹持力。
环形转板94通过设置在一侧支架20上的第二驱动机构控制其转动,第二驱动机构包括驱动轴941、定位支座942及驱动齿轮943,一侧支架20内壁固定设置定位支座942且定位支座942被一根驱动轴941贯穿(驱动轴941可通过设置在支架20上的驱动电机控制其转动),驱动轴941与定位支座942转动连接且驱动轴941上、下两端分别贯穿连接板40、支撑台10,驱动轴941与连接板40、支撑台10转动连接且驱动轴941对应连接板40上侧的环形转板94外壁、驱动轴941对应支撑台10下侧的环形转板94外壁分别固定套接驱动齿轮943;两个环形转板94外壁分别固定设置外齿环且外齿环与对应的驱动齿轮943啮合。
实施例2:
作为本发明方案的另一种优选实施例,在实施例1所述铸造设备的基础上,上模具60位于环形密封圈61与成型凸模之间开设至少两个上部直径大、 下部直径小的锥形通孔63(参照图1与图5所示),用于金属液的导入以及气体的排出;同时,锥形通孔63端面设置连接咀630,用于与导液管或排气管连通。
实施例3:
作为本发明方案的另一种优选实施例,在实施例1所述铸造设备的基础上,支撑台10端面且对应升降滑块73设置环形橡胶垫圈,用于对升降滑块73下移的缓冲、避免反复冲击造成支撑台10端面破损。
实施例4:
一种汽车零件铸造方法,采用如实施例1~3中任一种铸造设备,具体步骤为:
步骤一、铸造设备的初始状态如图1所示,铸造前,首先将导液管与排气管分别与上模具60上开设的端口连通(具体为连接咀630);之后,启动升降机构50,使其带动上模具60下移,从而使得上模具60与下模具80配合形成成型模腔(上模具60下移过程中,成型凸模与成型凹槽之间相互配合,同时,定位销62插入对应的导向槽82内,实现上模具60与下模具80之间的转动锁定、即上模具60与下模具80之间同步转动);最后,环形密封圈61卡在环形槽810内并被环形槽810底部顶住,停止升降机构50。
步骤二、启动驱动轴941正向转动,驱动轴941通过两个驱动齿轮943带动环形转板94转动,环形转板94通过弧形滑槽940带动驱动杆91向靠近下模具80的方向移动,从而通过连接块92推动夹紧块93向靠近下模具80的方向移动,实现上模具60与下模具80之间的夹持(具体参见图11与图12所示,多个夹紧块93、本实施例中为四个夹紧块93组成一个完整的圆环形,对应的弧形顶块930内的弧形轨道相互接合;此过程中,即夹紧块93向靠近下模具80方向移动的过程中,夹持凹槽上端面的弧形顶块930顶住上模具60端面的滚珠600、夹持凹槽下端面的弧形顶块930顶住下模具80底面的滚珠600,从而使得上模具60与下模具80向相互靠近的方向移动一小段距离,导致环形密封圈61进一步被挤压、实现环形槽810的进一步密封,确保上模具60与下模具80形成的成型模腔外圈的密封性以及成型模腔的稳定性)。
步骤三、通过导液管向成型模腔内倒入铸造液,同时通过转动电机723驱动旋转杆72进行正反向的反复转动、从而利用升降滑块73带动下模具80与上模具60绕其自身中线一同转动(上模具60与下模具80转动过程中,滚珠600在弧形顶块930的弧形轨道内转动,夹紧块93相互限制而不进行转动);下模具80绕其自身中线转动过程中,弧形卡块83在环形导圈71上且绕环形导圈71中轴线(即下模具80中线)转动,由于环形导圈71端面的波浪形结构以及复位弹簧74的弹力作用,使得下模具80与上模具60在转动过程中、同步进行上下往复抖动,进而使得成型模腔内的金属液进行均匀填充,避免成型后的零件出现瑕疵。
步骤四、铸造成型后,启动驱动轴941反向转动,从而使得夹紧块93向远离下模具80的方向运动、解除夹紧块93对上模具60与下模具80的限定;之后,启动升降机构50使得上模具60复位,零件留在下模具80的成型凹槽内;之后,从成型凹槽内取出零件、进行下一次零件铸造。