本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)砂型鑄造領(lǐng)域，特別涉及一種階梯式砂芯模具。

背景技術(shù)：

目前重型柴油機(jī)，特別是大型船用柴油機(jī)的制造，都是全砂型鑄造。其砂芯，由于其外型尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法通過模具設(shè)備進(jìn)行線上生產(chǎn)，而多數(shù)是通過設(shè)計(jì)一些鋁模、木模、塑料模等手工芯盒來人工制芯。

制造砂芯所用的手工芯盒，一般是由多個(gè)芯盒活塊拼接、固定在一起而組成。手工芯盒的制芯過程，通常是由工人往芯盒型腔里填滿自硬砂，刮平芯盒面；待芯盒里的自硬砂固化后，將芯盒活塊拆開，取出砂芯。

在手工芯盒制芯的過程中，有一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，就是刮平砂芯表面?，F(xiàn)有手工芯盒的制芯過程，都是在芯盒里填滿自硬砂，在自硬砂固化之前，工人利用刮板將高出芯盒部分的自硬砂，沿著芯盒的上表面刮平，刮平的表面即為砂芯最終的外表面。

砂芯固化后，工人需要將芯盒翻轉(zhuǎn)，把芯盒活塊按順序拆開，取出砂芯后，再將芯盒活塊拼裝起來，重新填砂，進(jìn)行新一輪的砂芯制作。

現(xiàn)有手工芯盒，雖然能滿足一般的重型柴油機(jī)鑄造所用砂芯的制作要求。但這種手工芯盒的模具結(jié)構(gòu)和制芯方法仍存在一定的缺陷和局限性，主要表現(xiàn)在：

1、模具芯盒是由多個(gè)活塊組成的鑲拼式芯盒，芯盒活塊在制芯過程中需要拆裝，操作繁瑣。

2、高出芯盒的砂需要刮平，這就給手工芯盒的制芯帶來了局限性：制作的砂芯外表面必須是的平面，否則無法進(jìn)行刮砂。對于一些復(fù)雜的階梯式砂芯，則無法通過手工芯盒一次完成整個(gè)砂芯的制作；而是要把砂芯沿著階梯面分成兩個(gè)砂芯或多個(gè)，分別制作，再將兩個(gè)或多個(gè)砂芯拼接起來形成所要的砂芯。拼接砂芯，影響組芯效率。

3、取芯過程，需要工人將芯盒翻轉(zhuǎn)，按一定的順序才能把芯盒活塊拆開。帶有砂芯的芯盒，外型尺寸大，重量比較重，芯盒的翻轉(zhuǎn)需要耗費(fèi)大量人力、物力。

從上述幾點(diǎn)可以看出，現(xiàn)有的手工芯盒，不僅增加了工人的勞動強(qiáng)度，而且嚴(yán)重影響到了砂芯制作、組裝的效率，不能滿足重型柴油機(jī)，特別是大型船用柴油機(jī)的批量生產(chǎn)需求。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理的階梯式砂芯模具，該階梯式砂芯模具既能夠避免手工芯盒的翻轉(zhuǎn)、拆裝等繁瑣過程；又能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的階梯式砂芯的整體制作，省去砂芯的分開制作、拼接過程。不僅能夠增加砂芯的強(qiáng)度，減輕工人的勞動強(qiáng)度，而且有效的提高了制芯、組芯的效率，極大的滿足了現(xiàn)在大型船用柴油機(jī)批量生產(chǎn)的需求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種階梯式砂芯模具，該階梯式砂芯模具包括：金屬外框，其包括：底板和側(cè)板，所述底板的中部開設(shè)有多個(gè)貫穿底板上下表面的第一頂芯桿孔，所述側(cè)板為四塊，固定設(shè)置在所述底板的上表面，各個(gè)所述側(cè)板的首尾連接形成芯盒本體容納腔；相對設(shè)置的其中兩塊側(cè)板的頂端中部分別對應(yīng)設(shè)置有向上延伸的砂芯凸起側(cè)板，所述砂芯凸起側(cè)板開設(shè)有直澆道模樣穿孔，并插設(shè)有直澆道模樣；芯盒本體，其采用塑料制作，中部開設(shè)有砂芯主體型腔，所述砂芯主體型腔里開設(shè)有與所述第一頂芯桿孔對應(yīng)的第二頂芯桿孔，該芯盒本體固定設(shè)置在所述金屬外框的芯盒本體容納腔內(nèi)；兩塊擋板，均為長條板狀，該兩塊擋板布設(shè)在所述金屬外框的砂芯凸起側(cè)板的兩側(cè)形成砂芯凸起型腔；以及頂出機(jī)構(gòu)，其包括：頂芯板和頂芯桿，所述頂芯桿為多根，所述頂出機(jī)構(gòu)布設(shè)在帶著芯盒本體的金屬外框的底板下方，多根所述頂芯桿分別與所述第一頂芯桿孔和第二頂芯桿孔對準(zhǔn)；所述金屬外框的底板與頂出機(jī)構(gòu)的頂芯板之間設(shè)置有多根定距塊。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，底板為矩形板狀，所述頂芯板為矩形板狀。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，芯盒本體通過銷釘定位、螺釘緊固的方式固定在所述金屬外框的底板上。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，擋板的兩端分別開設(shè)有螺桿卡口，通過鎖緊螺桿拉緊布設(shè)在所述金屬外框的砂芯凸起側(cè)板的兩側(cè)。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，定距塊為三根。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：該階梯式砂芯模具設(shè)計(jì)成帶框的整體芯盒，制芯過程不需要拆裝芯盒；設(shè)計(jì)砂芯頂出機(jī)構(gòu)，取芯過程不需要翻轉(zhuǎn)芯盒。這些不僅減輕工人的勞動強(qiáng)度，而且極大的提高了砂芯的制作效率。該階梯式砂芯模具設(shè)計(jì)擋板，使得兩次填砂完成砂芯的整體制作。砂芯不需要分段制作，不僅砂芯強(qiáng)度得到提高，而且解決了砂芯的拼接問題，避免了組芯時(shí)砂芯拼接的繁瑣過程，有效的提高了組芯效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的階梯式砂芯模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的階梯式砂芯模具的金屬外框結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的階梯式砂芯模具的芯盒本體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的階梯式砂芯模具的擋板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的階梯式砂芯模具的直澆道模樣結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明的階梯式砂芯模具的頂出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明的階梯式砂芯模具的一次填砂結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明的階梯式砂芯模具的二次填砂結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明的階梯式砂芯模具的拆開擋板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為本發(fā)明的階梯式砂芯模具的頂起砂芯結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

目前，重型柴油機(jī)，特別是大型船用柴油機(jī)機(jī)體的制造過程，基本還是處于人工為主，設(shè)備為輔的階段，制芯和組芯的效率，是大型柴油機(jī)制造過程一個(gè)很大的瓶頸。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式的階梯式砂芯模具能極大的減輕工人的勞動強(qiáng)度，有效的提高生產(chǎn)效率，這對于重型柴油機(jī)的批量生產(chǎn)具有重要的實(shí)際意義。

如圖1所示，該階梯式砂芯模具的具體結(jié)構(gòu)包括：金屬外框1、芯盒本體2、擋板3、直澆道模樣4、頂出機(jī)構(gòu)5和定距塊6。其中，該階梯式砂芯模具做成帶框的整體式芯盒，芯盒本體2采用工程塑料，型腔部分通過數(shù)控機(jī)床加工出來；為了加強(qiáng)芯盒強(qiáng)度，在塑料芯盒本體2的外圍設(shè)一個(gè)金屬外框1，這種外鐵內(nèi)塑的手工芯盒，即可降低制造成本，又可滿足塑料芯盒的整體強(qiáng)度。擋板3固定在金屬外框1上，用于制造砂芯凸起部分的形狀。對于階梯式砂芯的凸起部分，填完砂后，先將砂芯下端平整的部分刮平；再用擋板圍出砂芯凸起部分形狀，進(jìn)行二次填砂，刮平，完成最終的制芯過程，使得兩次填砂完成砂芯的整體制作。砂芯不需要分段制作，不僅砂芯強(qiáng)度得到提高，而且解決了砂芯的拼接問題，避免了組芯時(shí)砂芯拼接的繁瑣過程，有效的提高了組芯效率。在金屬外框1的底部與頂出機(jī)構(gòu)5的頂芯板之間放置定距塊6(即設(shè)頂出行程)。頂出機(jī)構(gòu)5的頂芯桿插入芯盒本體2的各頂芯桿孔能夠利用芯盒的自重完成砂芯的頂出過程，使得取芯過程不需要翻轉(zhuǎn)芯盒。這些不僅減輕工人的勞動強(qiáng)度，而且極大的提高了砂芯的制作效率。

具體來講，如圖2所示，金屬外框1包括：底板11和設(shè)置在該底板上表面的側(cè)板12，其中，底板11為矩形板狀，中部開設(shè)有多個(gè)貫穿底板上下表面的頂芯桿孔13，頂出機(jī)構(gòu)的頂芯桿插入帶著芯盒本體2的金屬外框1的各頂芯桿孔能夠利用芯盒的自重完成砂芯的頂出過程，使得取芯過程不需要翻轉(zhuǎn)芯盒。側(cè)板12為四塊，通過螺釘鎖緊固定設(shè)置在底板的上表面，各個(gè)側(cè)板12的首尾連接形成芯盒本體容納腔。相對設(shè)置的其中兩塊側(cè)板12的頂端中部分別對應(yīng)設(shè)置有向上延伸的砂芯凸起側(cè)板14，砂芯凸起側(cè)板14開設(shè)有直澆道模樣穿孔15，用于插入直澆道模樣4(如圖5所示)。

如圖3所示，芯盒本體2采用工程塑料制作，型腔里開設(shè)有與外框底板頂芯桿孔13對應(yīng)的頂芯桿孔21，固定設(shè)置在金屬外框1的芯盒本體容納腔內(nèi)，芯盒本體2的型腔部分通過數(shù)控機(jī)床加工出來。組裝模具芯盒時(shí)，先將芯盒本體通過銷釘定位、螺釘緊固的方式固定在金屬外框1的底板上；再裝上四塊側(cè)板，并用螺釘擰緊，形成芯盒的主體部分。在塑料芯盒本體2的外圍設(shè)一個(gè)金屬外框1能夠加強(qiáng)芯盒強(qiáng)度，這種外鐵內(nèi)塑的手工芯盒，即可降低制造成本，又可滿足塑料芯盒的整體強(qiáng)度。從側(cè)面插入直澆道模樣，裝上兩塊擋板，兩塊擋板通過鎖緊螺桿7拉緊，固定在金屬外框1上，形成砂芯凸起部分的形狀。對于階梯式砂芯的凸起部分，填完砂后，先將砂芯下端平整的部分刮平；再用擋板圍出砂芯凸起部分形狀，進(jìn)行二次填砂，刮平，完成最終的制芯過程，使得兩次填砂完成砂芯的整體制作。砂芯不需要分段制作，不僅砂芯強(qiáng)度得到提高，而且解決了砂芯的拼接問題，避免了組芯時(shí)砂芯拼接的繁瑣過程，有效的提高了組芯效率。

如圖4所示，擋板3為長條板狀，兩端分別開設(shè)有螺桿卡口，兩塊擋板3布設(shè)在金屬外框1的砂芯凸起側(cè)板14的兩側(cè)，并通過鎖緊螺桿7拉緊，形成砂芯凸起部分的形狀。對于階梯式砂芯的凸起部分，填完砂后，先將砂芯下端平整的部分刮平；再用擋板圍出砂芯凸起部分形狀，進(jìn)行二次填砂，刮平，完成最終的制芯過程，使得兩次填砂完成砂芯的整體制作。砂芯不需要分段制作，不僅砂芯強(qiáng)度得到提高，而且解決了砂芯的拼接問題，避免了組芯時(shí)砂芯拼接的繁瑣過程，有效的提高了組芯效率。

如圖6所示，頂出機(jī)構(gòu)5包括：頂芯板51和頂芯桿52，頂芯板51為矩形板狀，頂芯桿52為多根，插入在芯盒本體2相應(yīng)的頂芯桿孔21里，裝配時(shí)，頂芯板51布設(shè)在帶著芯盒本體2的金屬外框1的底板11下方，多根頂芯桿52分別與相應(yīng)的芯盒本體2上的頂芯桿孔21(這些孔與金屬外框1底板11上的頂芯桿孔13對應(yīng))對準(zhǔn)，從上方插入。金屬外框1的底板與頂出機(jī)構(gòu)5的頂芯板51之間設(shè)置有定距塊6(即設(shè)頂出行程)。頂出機(jī)構(gòu)5的頂芯桿插入芯盒本體2的各頂芯桿孔能夠利用芯盒的自重完成砂芯的頂出過程，使得取芯過程不需要翻轉(zhuǎn)芯盒。這些不僅減輕工人的勞動強(qiáng)度，而且極大的提高了砂芯的制作效率。

具體的制芯方法：

1、一次填砂，制作砂芯本體部分；

如圖7所示，制作砂芯時(shí)，開始階段，不需要裝上兩塊擋板，先在芯盒本體2的型腔部分填滿自硬砂8形成芯盒本體部分，并刮平；

2、二次填砂，制作砂芯凸起部分；

如圖8所示，刮平芯盒本體部分的砂芯后，裝上兩塊擋板，固定好，再往兩擋板間的型腔內(nèi)繼續(xù)填滿自硬砂8，刮平，完成整個(gè)砂芯的制作。待砂芯固化，拆開擋板，進(jìn)行頂芯操作。

3、頂出砂芯；

如圖9和圖10所示，砂芯制作完成后，拆開擋板，取出直澆道模樣；工人將帶砂芯9的金屬外框1及芯盒本體2撬起，移走定距塊，利用金屬外框1及芯盒本體2的自重完成砂芯的頂出過程。取走砂芯9后，抬起空的芯盒，放回定距塊，進(jìn)行新一輪的砂芯制作過程。

綜上，該階梯式砂芯模具既能夠避免手工芯盒的翻轉(zhuǎn)、拆裝等繁瑣過程；又能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的階梯式砂芯的整體制作，省去砂芯的分開制作、拼接過程。不僅能夠增加砂芯的強(qiáng)度，減輕工人的勞動強(qiáng)度，而且有效的提高了制芯、組芯的效率，極大的滿足了現(xiàn)在大型船用柴油機(jī)批量生產(chǎn)的需求。

前述對本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。