阅读说明：本技术 活塞环砂型成型系统 (Piston ring sand mould forming system ) 是由 赵文飞 陈炜华 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于汽车零部件铸造技术领域,具体涉及一种活塞环砂型成型系统,本发明利用输送带和挡料板实现了型砂的自动上料,并利用震动挤压成型机实现了砂型的自动化成型,提高了砂型成型效率；本发明设计的开模组件能够在开模过程中将模框、延伸框和模板三者自动分离,便于操作人员取下砂型,进一步提高了生产效率；与传统卸料方式不同的是,本发明中的第一活塞缸和第二活塞缸无需采用高压气源驱动,而是利用模板本身的运动使其升降或停留在指定位置,一方面降低了设备成本,另一方面避免了冗余的控制过程,响应速度更快。(The invention belongs to the technical field of automobile part casting, and particularly relates to a piston ring sand mold forming system, which realizes automatic feeding of molding sand by utilizing a conveying belt and a baffle plate, realizes automatic forming of a sand mold by utilizing a vibration extrusion forming machine, and improves sand mold forming efficiency; the mold opening assembly designed by the invention can automatically separate the mold frame, the extension frame and the template in the mold opening process, so that an operator can take down the sand mold conveniently, and the production efficiency is further improved; different from the traditional discharging mode, the first piston cylinder and the second piston cylinder are driven by high-pressure air sources, and are lifted or stopped at a specified position by utilizing the movement of the template, so that the equipment cost is reduced, a redundant control process is avoided, and the response speed is higher.)

活塞环砂型成型系统

技术领域

本发明属于汽车零部件铸造技术领域，具体涉及一种活塞环砂型成型系统。

背景技术

活塞环这类小型零部件的制造为了提高生产效率一般采用叠模铸造的方式进行加工，即将多块砂型叠放在一起，并使各砂型的型腔通过浇道相互连通，从而实现一次浇注多个砂型的目的，这就要求工厂必须具有高效的砂型造型速度才能更上浇注生产需求。然而现有技术中的砂型造型过程基本采用人工操作，造型过程中需要人工将模框、延伸框等部件摆放在成型机的模板上，然后将型砂投放到模板上并将型砂表面刮平，再启动压机对型砂进行挤压，砂型成型后，还需要人工将延伸框、模框等部件拆除，生产效率较低，无法满足实际生产需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够有效提高砂型成型效率的活塞环砂型成型系统。

本发明采取的技术方案具体如下：

一种活塞环砂型成型系统，包括用于输送型砂的输送带、用于存放型砂的料斗、以及用于将型砂挤压成活塞环砂型的震动挤压成型机；所述输送带位于料斗上方，所述料斗上端敞口设置，料斗底部设有卸料门，所述输送带上与料斗对应位置处设有挡料板，所述挡料板翻转设置在机架上，机架上设有用于驱动挡料板翻转的气缸，气缸驱动挡料板在以下两工位间移动：工位一，挡料板底边与输送带带面贴合，且沿竖直方向看挡料板相对于输送带长度方向倾斜设置；以及工位二，挡料板与输送带带面分离；所述振动挤压成型机包括模板和压板，所述压板位于模板上方，所述压板和模板之间设有可拆卸式的模框，所述压板安装在一沿竖直轴线摆动的摆臂上，所述模板安装在一竖直液压缸的活塞杆上，所述模板与料斗的底部卸料口在竖直方向上正对设置。

所述输送带包括前后两段，其中前段输送带的带面高于后段输送带的带面，前段输送带的上方及尾端设有冷却风扇。

所述挡料板包括呈入字形布置的第一挡料板和第二挡料板，所述挡料板由弹性材料制成，所述挡料板安装在一入字形支架上，该入字形支架与机架铰接，所述气缸的缸体与机架铰接，气缸的活塞杆与入字形支架铰接。

所述卸料门包括两扇形侧壁和连接两扇形侧壁的弧形底壁，所述两扇形侧壁与料斗底部卸料口的外壁铰接，所述弧形底壁与卸料口相对设置，所述卸料门上设有卸料把手。

所述模框上方还设有延伸框，所述模板顶面上设有用于成型模腔和浇道的模芯，所述模框和延伸框分别沿竖直方向与膜板滑动连接，且模板、模框、延伸框三者自下而上依次挡接，常态下模框和延伸框在自身重力最用下与模板合拢，当液压缸驱动模板上行时能够带动模框和延伸框同步上行；还包括开模组件，所述开模组件被装配为当液压缸驱动模板下行时能够在自上而下顺序分割的以下四段行程中分别驱动模框和延伸框执行如下动作：第一行程，模框和延伸框在自身重力作用下与模板同步下行；第二行程，开模组件对延伸框产生阻挡使延伸框停止下行，而模框继续与膜板同步下行；第三行程，开模组件同时对延伸框和模框产生阻挡使延伸框和模框停止下行；第四行程，开模组件对延伸框和模框的阻挡解除，使延伸框和模框在自身重力作用下重新与膜板合拢。

所述开模组件包括竖直设置的第一活塞缸、第二活塞缸以及联动控制阀，所述第一活塞缸和第二活塞缸的缸体与液压缸缸体相对固接，第一活塞缸的活塞杆与延伸框边缘固接，第二活塞缸的活塞杆与模框边缘可拆卸式连接，所述联动控制阀包括阀壳以及沿竖直方向与阀壳构成滑动配合的圆柱形阀芯，所述阀芯的上下两端分别设有第二环槽和第一环槽，所述阀壳上设有第一进气孔、第二进气孔、第一出气孔和第二出气孔，所述第一进气孔与第一活塞缸的无杆腔连通，第二进气孔与第二活塞缸的无杆腔连通，第一出气孔和第二出气孔与大气连通；所述第一进气孔上设有第一进气支孔，第二进气孔上设有第二进气支孔；所述阀芯与模板相对固接，所述第一进气孔、第二进气孔、第一进气支孔、第二进气支孔、第一出气孔和第二出气孔被设置为：当模板处于第一行程时第一进气孔、第二进气孔以及第一出气孔均与第一环槽连通；当模板处于第二行程时第一进气孔与第一环槽断开，第二进气孔和第一出气孔与第一环槽连通；当模板处于第三行程时第一进气孔和第二进气孔与第一环槽断开；当模板处于第四行程时第一进气支孔、第二进气支孔和第二出气孔均与第二环槽连通；所述第一活塞缸和第二活塞缸的有杆腔均与大气连通，且第一活塞缸和第二活塞缸的无杆腔还设有进气管路，所述进气管路上设有能够使空气流入无杆腔且能够阻止空气从无杆腔流出的单向阀。

还包括用于成型砂型纵向浇道的芯柱，所述芯柱包括分体式设置的上芯柱和下芯柱，所述上芯柱与压板底面固接，所述下芯柱沿竖直方向与模板滑动连接，且下芯柱与模板之间设有弹性单元，常态下，下芯柱在弹性单元的作用下向上弹出，此时下芯柱的顶面与合拢状态的延伸框的顶面平齐，当模板与压板合拢时，下芯柱在上芯柱的挤压下向下收缩且此时上芯柱与下芯柱的抵接面与模框的水平中分面平齐。

所述下芯柱与模板之间设有锁紧装置，所述锁紧装置被装配为当下芯柱被上芯柱挤压至收缩状态时锁紧装置能够将下芯柱锁紧在该收缩状态；所述模板上还设有解锁装置，所述解锁装置被装配为能够将锁紧装置解除使下芯柱重新向上弹出。

所述锁紧装置包括下芯柱上设置的环形槽，以及沿水平方向滑动设置在模板内的卡板，所述卡板上设有供下芯柱穿过的通孔以及沿卡板滑动方向与通孔相接的卡槽，所述卡槽的宽度大于环形槽的直径且小于下芯柱的直径，所述卡板与模板之间设有水平压簧，所述水平压簧被装配为其弹力能够驱使卡板自卡槽所在端向通孔所在端滑动；当下芯柱被上芯柱挤压至收缩状态时所述环形槽与卡板水平对齐，此时卡板在压簧的作用下使卡槽***环形槽内；所述解锁装置包括与卡板固接的拉杆，所述拉杆沿水平方向与模板滑动连接，所述拉杆远离卡板的一端向所述第二活塞缸的活塞杆所在位置凸申设置，且该端设有楔形块，所述第二活塞缸的活塞杆上设有与楔形块相配合的楔形驱动块，所述楔形块和楔形驱动块被装配为当模板运动至第三行程末端时楔形驱动块能够驱动楔形块水平平移，楔形块带动拉杆和卡板滑动使卡板的通孔与下芯柱正对。

所述模板的顶面和压板的底面上分别沿下芯柱和上芯柱的根部边缘对称设置有上下两个圆台；所述第二活塞缸的活塞杆顶端设有卸料环，所述卸料环上设有销柱，所述模框边缘设有与销柱构成插接配合的定位孔；所述第一活塞缸沿模板周向对称设置两个，所述第二活塞缸沿模板周向均匀间隔设置至少三个，所述模框边缘对称设置有两个手柄；所述销柱顶端设有锥形头。

本发明取得的技术效果为：本发明利用输送带和挡料板实现了型砂的自动上料，并利用震动挤压成型机实现了砂型的自动化成型，提高了砂型成型效率；本发明设计的开模组件能够在开模过程中将模框、延伸框和模板三者自动分离，便于操作人员取下砂型，进一步提高了生产效率；与传统卸料方式不同的是，本发明中的第一活塞缸和第二活塞缸无需采用高压气源驱动，而是利用模板本身的运动使其升降或停留在指定位置，一方面降低了设备成本，另一方面避免了冗余的控制过程，响应速度更快。

附图说明

图1 是本发明的实施例所提供的活塞环砂型成型系统的立体图；

图2是本发明的实施例所提供的活塞环砂型成型系统的俯视图；

图3是本发明的实施例所提供的活塞环砂型成型系统的主视图；

图4是本发明的实施例所提供的活塞环砂型成型模具的立体图；

图5是本发明的实施例所提供的活塞环砂型成型模具的俯视图；

图6是图5的A-A剖视图；

图7是图6的Ⅰ局放大视图；

图8是图6的Ⅱ局部放大是图；

图9是图6的Ⅲ局部放大视图；

图10是本发明的实施例所提供的活塞环砂型成型模具合拢状态的立体图；

图11是图10所示状态的剖视图；

图12是图11的Ⅳ局部放大是图；

图13是图11的Ⅴ局部放大是图；

图14是本发明的实施例所提供的活塞环砂型成型模具位于第三行程时的立体图；

图15是图14所示状态的主视图；

图16是图14所示状态的剖视图；

图17是图16的Ⅵ局部放大视图；

图18是图16的Ⅶ局部放大是图；

图19是图16的Ⅷ局部放大视图；

图20是本发明的实施例所提供的卡板的俯视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

实施例1

如图1-3所示，一种活塞环砂型成型系统，包括用于输送型砂的输送带、用于存放型砂的料斗20、以及用于将型砂挤压成活塞环砂型的震动挤压成型机；所述输送带位于料斗20上方，所述料斗20上端敞口设置，料斗20底部设有卸料门21，所述输送带上与料斗20对应位置处设有挡料板13，所述挡料板13翻转设置在机架10上，机架10上设有用于驱动挡料板13翻转的气缸14，气缸14驱动挡料板13在以下两工位间移动：工位一，挡料板13底边与输送带带面贴合，且沿竖直方向看挡料板13相对于输送带长度方向倾斜设置；以及工位二，挡料板13与输送带带面分离；所述振动挤压成型机包括模板31和压板32，所述压板32位于模板31上方，所述压板32和模板31之间设有可拆卸式的模框33，所述压板32安装在一沿竖直轴线摆动的摆臂301上，所述模板31安装在一竖直液压缸30的活塞杆上，所述模板31与料斗20的底部卸料口在竖直方向上正对设置。本发明利用输送带和挡料板13实现了型砂的自动上料，并利用震动挤压成型机实现了砂型的自动化成型，提高了砂型成型效率。

进一步的，所述输送带包括前后两段，其中前段输送带111的带面高于后段输送带112的带面，前段输送带111的上方及尾端设有冷却风扇15。由于型砂中存在反复利用的旧沙，而旧沙温度较高，因此为了避免操作人员填砂时被烫伤，本实施例在型砂输送路径上设置了冷却风扇15，降低型砂温度的同时，提高了型砂流转效率。

优选的，如图3所示，所述挡料板13包括呈入字形布置的第一挡料板和第二挡料板，所述挡料板13由弹性材料制成，所述挡料板13安装在一入字形支架12上，该入字形支架12与机架10铰接，所述气缸14的缸体与机架10铰接，气缸14的活塞杆与入字形支架12铰接。单侧挡料板13在挡砂时容易出现端部磨损，而本实施例将两块挡料板13呈入字形布置，后侧挡料板13能够对前侧挡料板13前端遗漏的型砂进行补位引导，使型砂充分进入料斗20内，确保加砂效率。

优选的，所述卸料门21包括两扇形侧壁和连接两扇形侧壁的弧形底壁，所述两扇形侧壁与料斗20底部卸料口的外壁铰接，所述弧形底壁与卸料口相对设置，所述卸料门21上设有卸料把手22。

优选的，如图4-19所示，所述模框33上方还设有延伸框34，所述模板31顶面上设有用于成型模腔和浇道的模芯，所述模框33和延伸框34分别沿竖直方向与膜板滑动连接，且模板31、模框33、延伸框34三者自下而上依次挡接，常态下模框33和延伸框34在自身重力最用下与模板31合拢，当液压缸30驱动模板31上行时能够带动模框33和延伸框34同步上行；还包括开模组件，所述开模组件被装配为当液压缸30驱动模板31下行时能够在自上而下顺序分割的以下四段行程中分别驱动模框33和延伸框34执行如下动作：第一行程，模框33和延伸框34在自身重力作用下与模板31同步下行；第二行程，开模组件对延伸框34产生阻挡使延伸框34停止下行，而模框33继续与膜板同步下行；第三行程，开模组件同时对延伸框34和模框33产生阻挡使延伸框34和模框33停止下行；第四行程，开模组件对延伸框34和模框33的阻挡解除，使延伸框34和模框33在自身重力作用下重新与膜板合拢。型砂加压后存在一定压缩量，因此为了确保砂型成型后表面与模框33平齐，需要在填砂时使型砂高出模框33，延伸框34能够对高出部分的型砂进行围挡，避免型砂洒落，同时在加压时能够对压板32进行围护，不免型砂从压板32与模框33之间的缝隙中被挤出。本发明设计的开模组件能够在开模过程中将模框33、延伸框34和模板31三者自动分离，便于操作人员取下砂型，进一步提高了生产效率。

具体的，所述开模组件包括竖直设置的第一活塞缸35、第二活塞缸36以及联动控制阀37，所述第一活塞缸35和第二活塞缸36的缸体与液压缸30缸体相对固接，第一活塞缸35的活塞杆与延伸框34边缘固接，第二活塞缸36的活塞杆与模框33边缘可拆卸式连接，所述联动控制阀37包括阀壳371以及沿竖直方向与阀壳371构成滑动配合的圆柱形阀芯372，所述阀芯372的上下两端分别设有第二环槽377和第一环槽378，所述阀壳371上设有第一进气孔373、第二进气孔374、第一出气孔376和第二出气孔375，所述第一进气孔373与第一活塞缸35的无杆腔连通，第二进气孔374与第二活塞缸36的无杆腔连通，第一出气孔376和第二出气孔375与大气连通；所述第一进气孔373上设有第一进气支孔3731，第二进气孔374上设有第二进气支孔3741；所述阀芯372与模板31相对固接，所述第一进气孔373、第二进气孔374、第一进气支孔3731、第二进气支孔3741、第一出气孔376和第二出气孔375被设置为：当模板31处于第一行程时第一进气孔373、第二进气孔374以及第一出气孔376均与第一环槽378连通；当模板31处于第二行程时第一进气孔373与第一环槽378断开，第二进气孔374和第一出气孔376与第一环槽378连通；当模板31处于第三行程时第一进气孔373和第二进气孔374与第一环槽378断开；当模板31处于第四行程时第一进气支孔3731、第二进气支孔3741和第二出气孔375均与第二环槽377连通；所述第一活塞缸35和第二活塞缸36的有杆腔均与大气连通，且第一活塞缸35和第二活塞缸36的无杆腔还设有进气管路，所述进气管路上设有能够使空气流入无杆腔且能够阻止空气从无杆腔流出的单向阀351、361。与传统卸料方式不同的是，本发明中的第一活塞缸35和第二活塞缸36无需采用高压气源驱动，而是利用模板31本身的运动使其升降或停留在指定位置，一方面降低了设备成本，另一方面避免了冗余的控制过程，响应速度更快，其具体工作原理为：开模过程中当液压缸30开始驱动模板31下行时，联动控制阀37处于图12所示状态，此时第一进气孔373、第二进气孔374通过第一环槽378和第一出气孔376同时与大气连通，因此第一活塞缸35和第二活塞缸36的无杆腔能够正常泄压，随着模板31的下行，延伸框34和模框33靠自身重力以及砂型与模板31之间的结合力同步下行；而随着模板31的继续下行，第一进气孔373首先与阀芯372的第一环槽378错开，此时第一活塞缸35的无杆腔被密封，延伸框34无法继续下行；随着模板31的继续下行，第二进气孔374与阀芯372的第一环槽378错开，第二活塞缸36的无杆腔也被密封，模框33停止下行，模板31继续下行从而与模框33和砂型分离，此时模板31稍作停留，待操作人员将带有砂型的模框33取出并放上新的模框33，然后膜板再次下行，当第一进气支孔3731与第二进气支孔3741与阀芯372的第二环槽377连通时，第一活塞缸35和第二活塞缸36的无杆腔再次与大气连通，无杆腔泄压，延伸框34和新模框33在重力作用下与模板31合拢，等待下一次加砂。需要注意的是，本发明中模板31上行合模过程中第一活塞缸35和第二活塞缸36的无杆腔主要通过进气管路进气，进气管路直接与大气连通，而在模板31下行过程中进气管路在单向阀351、361的作用下关闭，因此无杆腔此时无法通过进气管路泄压。

进一步的，还包括用于成型砂型纵向浇道的芯柱，所述芯柱包括分体式设置的上芯柱321和下芯柱311，所述上芯柱321与压板32底面固接，所述下芯柱311沿竖直方向与模板31滑动连接，且下芯柱311与模板31之间设有弹性单元312，常态下，下芯柱311在弹性单元312的作用下向上弹出，此时下芯柱311的顶面与合拢状态的延伸框34的顶面平齐，当模板31与压板32合拢时，下芯柱311在上芯柱321的挤压下向下收缩且此时上芯柱321与下芯柱311的抵接面与模框33的水平中分面平齐。为了确保砂型成型后纵向浇道贯穿砂型上下两端，因此在填砂时需要确保芯柱上端至少与型砂表面平齐或高于型砂表面，而这样做的话会导致芯柱开模行程较大，不利于拔模，而本发明将芯柱设置为分体式结构，同时将下芯柱311设置为弹性伸缩结构，铺砂时下芯柱311与型砂表面平齐确保纵向浇道贯通，而在加压成型过程中，下芯柱311向下收缩，开模时上芯柱321和下芯柱311分别向上下两侧开模，减小了芯柱的开模行程，更利于拔模。

进一步的，所述下芯柱311与模板31之间设有锁紧装置，所述锁紧装置被装配为当下芯柱311被上芯柱321挤压至收缩状态时锁紧装置能够将下芯柱311锁紧在该收缩状态；所述模板31上还设有解锁装置，所述解锁装置被装配为能够将锁紧装置解除使下芯柱311重新向上弹出。锁紧装置能够避免下芯柱311与上芯柱321分离后立刻向上弹出而损坏浇道，解锁装置能够在砂型与模板31彻底分离后使下芯柱311向上弹出以便下一次造型。

具体的，如图8、13、18、20所示，所述锁紧装置包括下芯柱311上设置的环形槽3111，以及沿水平方向滑动设置在模板31内的卡板313，所述卡板313上设有供下芯柱311穿过的通孔3131以及沿卡板313滑动方向与通孔3131相接的卡槽3132，所述卡槽3132的宽度大于环形槽3111的直径且小于下芯柱311的直径，所述卡板313与模板31之间设有水平压簧314，所述水平压簧314被装配为其弹力能够驱使卡板313自卡槽3132所在端向通孔3131所在端滑动；当下芯柱311被上芯柱321挤压至收缩状态时所述环形槽3111与卡板313水平对齐，此时卡板313在压簧的作用下使卡槽3132***环形槽3111内，此时下芯柱311无法向上回弹；所述解锁装置包括与卡板313固接的拉杆315，所述拉杆315沿水平方向与模板31滑动连接，所述拉杆315远离卡板313的一端向所述第二活塞缸36的活塞杆所在位置凸申设置，且该端设有楔形块316，所述第二活塞缸36的活塞杆上设有与楔形块316相配合的楔形驱动块317，所述楔形块316和楔形驱动块317被装配为当模板31运动至第三行程末端时楔形驱动块317能够驱动楔形块316水平平移，楔形块316带动拉杆315和卡板313滑动使卡板313的通孔3131与下芯柱311正对，此时下芯柱311在弹性单元312作用下向上弹出。

优选的，所述模板31的顶面和压板32的底面上分别沿下芯柱311和上芯柱321的根部边缘对称设置有上下两个圆台；所述第二活塞缸36的活塞杆顶端设有卸料环38，各第二活塞缸36的活塞杆通过卸料环38连为一体，所述卸料环38上设有销柱362，所述模框33边缘设有与销柱362构成插接配合的定位孔；所述第一活塞缸35沿模板31周向对称设置两个，所述第二活塞缸36沿模板31周向均匀间隔设置至少三个，所述模框33边缘对称设置有两个手柄331；如图9所示，所述销柱362顶端设有锥形头。

实施例2

一种活塞环砂型成型方法，包括如下步骤：

1）型砂分配，采用输送装置将型砂投放至料斗20内；

2）型砂填充，将料斗20内的型砂投放到模板31上方的模框33内，并将型砂表面刮平；

3）将震动挤压成型机的压板32转移至膜板上方；

4）驱动模板31下方的液压缸30向上顶升，使压板32挤压模框33内的型砂；

5）驱动模板31下方的液压缸30下降，使模板31与压板32分离；

6）利用开模组件将模框33以及模框33内成型后的砂型与模板31分离；

7） 将砂型连同模框33从模板31上取下并转移至低模上；

8）重复上述步骤2）-7），将制得的多块砂型堆垛在一起，

9）制作带有浇注口的顶模，将顶模放置在各砂型的最上层，砂型制作完成。

所述步骤1）中当料斗20不需要投料时挡料板13处于所述工位二，当料斗20需要投料时，气缸14驱动挡料板13由工位二切换至工位一。

所述步骤2）中，模框33上方还设有延伸框34，刮平时确保型砂顶面与延伸框34顶面平齐。

在步骤3）中，所述压板32安装在一沿竖直轴线摆动的摆臂301上，将震动挤压成型机的压板32转移至膜板上方的具体方法为：驱动摆臂301摆动直至压板32与模板31沿竖直方向正对。

所述步骤4）-6）中，还包括纵向浇道的成型。

所述型砂由以下方法制备而成：将重量份为：原沙120-150、旧沙40-55、粘接剂4-6、水6-10、煤粉12-15的原料混合并搅拌均匀，所述粘接剂为粘土或合成树脂。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。