机械翻转式下芯工艺以及所配套的工装设备
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，具体为一种机械翻转式下芯工艺以及所配套的工装设备。
背景技术
在目前的铸造有箱造型工艺中，当下砂型完成造型后，需要下芯时，大多数厂家还是延续沿用老办法，将芯子通过芯头定位，用人工手提芯子，放入铸型内，这样下芯时，芯头很容易磕碰铸型边缘，导致掉砂，或者芯子位置度不达标现象，使铸造的毛坯件，沙眼、偏壁的几率增加，操作的员工需要成熟的工作经验，还需充沛的体力。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种机械翻转式下芯工艺以及所配套的工装设备。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种机械翻转式下芯所配套的工装设备，其特征在于：包括芯盒、砂箱、轨道、翻转机、夹紧装置；
芯盒包括一芯盒主体，芯盒主体下表面向下凸起形成导轨，芯盒主体上表面开设一个或多个凹腔，凹腔内装填铸造用砂芯；
砂箱包括一砂箱主体，砂箱主体两侧表面水平向外凸起形成导轨，砂箱主体在造完的砂型表面开设一个或多个型腔；
轨道沿水平固定于地面上，用于输送砂箱及芯盒，包括第一段轨道及第二段轨道，第一段轨道与第二段轨道的结构相同，翻转机设于第一段轨道与第二段轨道之间；
翻转机包括两个法兰环、两个横梁、可转动地设于横梁的多个第一转轴、对应固定在第一转轴上且用于承载芯盒导轨的多对芯盒侧轨道轮、可转动地设于横梁的多对第二转轴及对应固定在第二转轴上且用于承载砂箱导轨的多对砂箱侧轨道轮，法兰环上设有驱动机构，在驱动机构的驱动作用下可发生旋转，每个横梁两端分别与两个法兰环连接固定；
法兰环处于初始状态未发生旋转时，两个横梁垂直于水平面，此时芯盒侧轨道轮在下方，砂箱侧轨道轮在上方，位于前侧的法兰环与第一段轨道对接；当法兰环转动180度后，此时砂箱侧轨道轮在下方，芯盒侧轨道轮在上方，砂箱侧轨道轮托起砂箱的导轨，位于后侧的法兰环与第二段轨道对接；
所述夹紧装置安装于翻转机的两个横梁上，由夹紧装置输出压力将砂箱两侧的导轨向下压紧进而将上述砂箱芯盒组及承载芯盒的芯盒侧轨道轮夹紧。
进一步地，所述芯盒在形成凹腔的一侧表面设有定位销孔及定位销杆，砂箱在形成型腔的一侧表面设有定位销孔及定位销杆，芯盒的定位销杆用于插入砂箱的定位销孔中配合固定，砂箱的定位销杆用于插入芯盒的定位销孔中配合固定。
进一步地，每段轨道包括两条纵长的轨道支架、多个轨道转轴及多对轨道轮，两条轨道支架相互平行且水平放置，每个轨道转轴两端分别可自由转动地连接于两条轨道支架上，各轨道转轴沿轨道支架等间隔设置，每对轨道轮对应连接固定于其中一个轨道转轴上，每个轨道轮包括一支撑部及一抵靠部，支撑部的截面直径小于抵靠部的截面直径，支撑部用于托起芯盒及砂箱的导轨，抵靠部对导轨扶正。
进一步地，所述第一段轨道每一轨道转轴上的两个轨道轮之间的距离小于第二段轨道每一轨道转轴上的两个轨道轮之间的距离，第一段轨道的支撑部用于托起芯盒的导轨，第二段轨道的支撑部用于托起砂箱的导轨。
进一步地，所述驱动机构包括设置于每个法兰环底部且与法兰环传动配合的两个支撑驱动轮及与支撑驱动轮传动连接的电机，通过设置支撑驱动轮便于对法兰环旋转的角度进行调节，通过电机运转时驱动支撑驱动轮转动。
进一步地，每个芯盒侧轨道轮包括一支撑部及一抵靠部，支撑部及抵靠部均呈圆柱状，支撑部的截面直径小于抵靠部的截面直径，支撑部用于托起芯盒的导轨，抵靠部对芯盒的导轨扶正；每个砂箱侧轨道轮包括一支撑部及一抵靠部，支撑部及抵靠部均呈圆柱状，支撑部的截面直径小于抵靠部的截面直径。支撑部用于托起砂箱的导轨，抵靠部对砂箱的导轨扶正。
进一步地，所述夹紧装置包括两个蜗轮蜗杆传动组及多对偏心凸轮，两个蜗轮蜗杆传动组对应设置在两个横梁上，每个蜗轮蜗杆传动组包括一蜗杆、与该蜗杆配合的多个蜗轮及对应与该多个蜗轮连接的多个传动轴，该多个传动轴可转动地设于两个横梁，传动轴与第二转轴彼此交错设置，每个蜗轮通过传动轴与其中一偏心凸轮连接，每个偏心凸轮外圆标记一高点，蜗杆转动时能够驱动上述多个蜗轮同步转动，进而带动上述多个偏心凸轮同步转动，当各偏心凸轮的高点挤压到砂箱两侧的导轨时，上述砂箱芯盒组及承载芯盒的多个芯盒侧轨道轮一起呈夹紧状态；当蜗杆反向转动时，各偏心凸轮松开，使偏心凸轮外圆与砂箱的导轨之间留有间隙，解除砂箱与芯盒的夹紧力。
进一步地，所述夹紧装置包括固定于两个横梁内侧表面的多个凸起的螺母块、对应与该多个螺母块螺合的多个螺杆及对应连接于每个螺杆下端的抵压部，该多个螺母块与砂箱侧轨道轮彼此交错间隔设置，通过旋拧螺杆，使螺杆下端的抵压部向下压紧砂箱两侧的导轨，砂箱、芯盒随着翻转机旋转180度后，再反方向旋拧螺杆即可解除砂箱与芯盒的夹紧力，使砂箱与芯盒之间呈自由叠压状态。
进一步地，所述夹紧装置包括固定于两个横梁内侧表面的多个凸起的定位块及对应与该多个定位块配合的多个楔形滑块，该多个定位块与砂箱侧轨道轮彼此交错间隔设置，通过将楔形滑块塞入砂箱导轨与定位块之间的间隙将砂箱芯、盒组及承载芯盒的芯盒侧轨道轮夹紧；砂箱、芯盒随着翻转机旋转180度后，再反方向松开楔形滑块，使砂箱导轨与定位块之间留有间隙，即可解除砂箱与芯盒的夹紧力，使砂箱与芯盒之间呈自由叠压状态。
一种依靠上述工装设备实现的机械翻转式下芯工艺，包括如下制作步骤：
步骤一、将芯盒放在第一段轨道上，此时凹腔敞口朝上，装有一个或多个铸造用砂芯，再将造完砂型的砂箱垂直下移、叠压在芯盒的上平面上，此时砂箱的型腔敞口朝下，砂芯上端容置于型腔内，然后将砂箱与芯盒组装在一起，形成砂箱芯盒组；
步骤二、将砂箱芯盒组沿第一段轨道水平移动推入到翻转机的芯盒侧轨道轮上，通过夹紧装置输出压力将砂箱两侧的导轨向下压紧，进而将上述砂箱芯盒组及承载芯盒的芯盒侧轨道轮夹紧；
步骤三、将翻转机旋转180度，使砂箱芯盒组随着翻转机旋转180度，再反方向松开夹紧装置解除砂箱与芯盒的夹紧力，使砂箱与芯盒之间呈自由叠压状态，此时砂箱的导轨落在砂箱侧轨道轮上；
步骤四、沿水平方向将砂箱芯盒组推离翻转机至第二段轨道上，将芯盒1沿垂直方向向上取出，此时砂芯在重力作用下落在砂箱内，下芯完成。
与现有技术相比，本发明提供的上述机械翻转式下芯工艺以及所配套的工装设备节省了人力，无论铸造机械造型流水线，还是带砂芯的人工造型，使用本发明机械式翻转下芯工艺以及所配套的工装设备能轻松的解决有箱造型下芯难题。工人只要通过简单培训，即可满足该下芯工序的工艺要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明第一实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备中芯盒的结构示意图；
图2是本发明第一实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备中砂箱的结构示意图；
图3是本发明第一实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备中轨道的结构示意图；
图4是本发明第一实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备中翻转机的结构示意图；
图5是本发明第一实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备中翻转机的横截面示意图；
图6是图4中法兰环和横梁相配合的结构示意图；
图7是图4中横梁、芯盒侧轨道轮、砂箱侧轨道轮的结构示意图；
图8是本发明第一实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备中翻转机与夹紧装置的结构示意图；
图9是图8中的翻转机与夹紧装置的横截面示意图；
图10是图8中的蜗轮蜗杆传动组的结构示意图；
图11是本发明第一实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备中翻转机与夹紧装置的局部结构示意图；
图12是本发明第二实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备中翻转机与夹紧装置的局部结构示意图；
图13是本发明第三实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备中翻转机与夹紧装置的局部结构示意图；
图14-19是本发明的机械翻转式下芯工艺各步骤示意图；
图中：芯盒1；导轨11；凹腔12；芯盒主体13；定位销孔132；定位销杆134；砂芯14；砂箱2；导轨21；型腔22；砂箱主体23；定位销孔232；定位销杆234；轨道3；轨道支架32；轨道转轴34；轨道轮36；支撑部362；抵靠部364；翻转机5；法兰环52；支撑驱动轮522；横梁54；转轴孔542；第一转轴55；芯盒侧轨道轮56；支撑部562；抵靠部564；第二转轴57；砂箱侧轨道轮58；支撑部582；抵靠部584；夹紧装置6；蜗杆62；蜗轮64；传动轴65；偏心凸轮66；夹紧装置6a；螺母块62a；螺杆64a；抵压部66a；夹紧装置6b；定位块62b；楔形滑块64b。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图13所示，本发明第一实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备，包括芯盒1、砂箱2、轨道3、翻转机5、夹紧装置6。
芯盒1也称芯托，装有一个或多个铸造用砂芯14，砂芯由粘土砂或树脂类砂制成。芯盒1包括一芯盒主体13，芯盒主体13下表面向下凸起形成导轨11。
芯盒1敞口向上，芯盒主体13上表面开设一个或多个与砂芯14下端轮廓尺寸一致的凹腔12，凹腔12用于装填型砂，并压实成型制得铸造用的大型粘土砂芯，满足砂芯14在芯盒1的凹腔12内定位。
芯盒1在形成凹腔12的一侧表面设有定位销孔132及定位销杆134；具体地，芯盒1的芯盒主体13上表面在凹腔12外围处设有两个定位销孔132及两个定位销杆134，定位销杆134用于插入砂箱2的定位销孔232中配合固定。
砂箱2包括一砂箱主体23，砂箱主体23两侧表面水平向外凸起形成导轨21。
砂箱2造完砂型后，砂箱2敞口向下，砂箱主体23在造完的砂型下表面开设一个或多个与砂芯14上端轮廓一致的型腔22，砂芯14上端容置于型腔22内。
砂箱2在形成型腔22的一侧表面设有定位销孔232及定位销杆234；具体地，砂箱2的砂箱主体23下表面在型腔22外围处设有两个定位销孔232及两个定位销杆234，定位销杆234用于插入芯盒1的定位销孔132中配合固定。
砂箱2上的定位销孔232、定位销杆234分别对准芯盒1上的定位销杆134、定位销孔132，将砂箱2垂直下移、叠压在芯盒1的上平面上，此时砂箱2的定位销杆234插入芯盒1的定位销孔132中，芯盒1的定位销杆134插入砂箱2的定位销孔232中，从而将砂箱2与芯盒1组装完成，形成砂箱芯盒组。在砂箱芯盒组中，砂芯14上端与砂箱2的型腔22表面之间留有缝隙，用于往缝隙里浇注铁水形成铸件。
轨道3沿水平固定于地面上，用于输送上述砂箱芯盒组，包括两段轨道，即第一段轨道及第二段轨道，翻转机5设于第一段轨道与第二段轨道之间。两段轨道的结构相同，每段轨道包括两条纵长的轨道支架32、多个轨道转轴34及多对轨道轮36。
两条轨道支架32相互平行且水平放置，每个轨道转轴34两端分别可自由转动地连接于两条轨道支架32上，各轨道转轴34沿轨道支架32等间隔设置，每对轨道轮36对应连接固定于其中一个轨道转轴34上。每个轨道轮36包括一支撑部362及一抵靠部364，支撑部362的截面直径小于抵靠部364的截面直径，支撑部362用于托起导轨，抵靠部364对导轨扶正，防止导轨偏离轨道。
第一段轨道每一轨道转轴34上的两个轨道轮36之间的距离小于第二段轨道每一轨道转轴34上的两个轨道轮36之间的距离，第一段轨道的支撑部362用于托起芯盒1的导轨11，第二段轨道的支撑部362用于托起砂箱2的导轨21。
翻转机5包括两个法兰环52、两个横梁54、多个第一转轴55、对应固定在第一转轴55上且用于承载芯盒1导轨11的多对芯盒侧轨道轮56、多对第二转轴57及对应固定在第二转轴57上且用于承载砂箱2导轨21的多对砂箱侧轨道轮58。
可选地，每个法兰环52底部设置两个与法兰环52传动配合的支撑驱动轮522，通过设置支撑驱动轮522便于对法兰环52旋转的角度进行调节。具体地，支撑驱动轮522与电机传动连接，通过电机运转时驱动支撑驱动轮522转动。
两个法兰环52一前一后平行设置，位于前侧的法兰环52靠近所述第一段轨道设置，位于后侧的法兰环52靠近所述第二段轨道设置；两个横梁54一左一右平行设置在两个法兰环52之间，每个横梁54两端分别与两个法兰环52连接固定；具体地，每个横梁54两端可通过焊接分别与两个法兰环52连接固定。每个横梁54开设上、下两排转轴孔542，每排转轴孔542包括多个等距间隔设置的转轴孔542。所述多个第一转轴55两端对应插入两个横梁54的下排转轴孔542内，每对芯盒侧轨道轮56一左一右对应套置在其中一第一转轴55上；所述多对第二转轴57一端对应插入两个横梁54的上排转轴孔542内，每对砂箱侧轨道轮58一左一右对应套置在其中一对第二转轴57另一端上。
每个芯盒侧轨道轮56包括一支撑部562及一抵靠部564。支撑部562及抵靠部564均呈圆柱状，支撑部562的截面直径小于抵靠部564的截面直径。支撑部562用于托起芯盒1的导轨11，抵靠部564对芯盒1的导轨11扶正，防止导轨11出现偏离。
每个砂箱侧轨道轮58包括一支撑部582及一抵靠部584。支撑部582及抵靠部584均呈圆柱状，支撑部582的截面直径小于抵靠部584的截面直径。支撑部582用于托起砂箱2的导轨21，抵靠部584对砂箱2的导轨21扶正，防止导轨21出现偏离。
法兰环52处于初始状态未发生旋转时，两个横梁54垂直于水平面，此时芯盒侧轨道轮56在下方，砂箱侧轨道轮58在上方，位于前侧的法兰环52与第一段轨道对接，上述砂箱芯盒组可沿着第一段轨道被直接推入翻转机的芯盒侧轨道轮56上；当法兰环52在电机的驱动作用下转动180度后，此时砂箱侧轨道轮58在下方，芯盒侧轨道轮56在上方，砂箱侧轨道轮58托起砂箱2的导轨21，位于后侧的法兰环52与第二段轨道对接，上述砂箱芯盒组可直接被推出翻转机5进入到第二段轨道上。
所述夹紧装置6安装于翻转机5一左一右两个横梁54上，由夹紧装置6输出压力将上述砂箱芯盒组及承载芯盒1的芯盒侧轨道轮56夹紧。
通过夹紧装置6将砂箱2两侧的导轨21向下压紧，驱动翻转机5下面的四个支撑驱动轮522使砂箱芯盒组随着翻转机5旋转180度后，再反方向松开夹紧装置6解除砂箱2与芯盒1的夹紧力，使砂箱2与芯盒1之间呈自由叠压状态，此时砂箱2的导轨21落在砂箱侧轨道轮58上，通过启动推送装置（图未示），沿水平方向将砂箱芯盒组推离翻转机5至第二段轨道上，将芯盒1沿垂直方向向上取出，此时砂芯14在重力作用下落在砂箱2内，下芯完成。
夹紧装置6包括两个蜗轮蜗杆传动组及多对偏心凸轮66。两个蜗轮蜗杆传动组一左一右对应设置在两个横梁54上，每个蜗轮蜗杆传动组包括一蜗杆62、与该蜗杆62配合的多个蜗轮64及对应与该多个蜗轮64连接的多个传动轴65。该多个传动轴65对应插入两个横梁54的上排转轴孔542内，传动轴65与第二转轴57彼此交错设置，即每个传动轴65位于两个第二转轴57之间。每个蜗轮64通过一传动轴65与其中一偏心凸轮66连接，这样偏心凸轮66与砂箱侧轨道轮58也彼此交错间隔设置，每个偏心凸轮66也位于两个砂箱侧轨道轮58之间。每个偏心凸轮66外圆标记一高点，该高点距离传动轴65的距离最远。
蜗杆62表面沿其长度方向设有螺旋齿，蜗轮64外周面设有与蜗杆62的螺旋齿啮合的齿部，从而蜗杆62转动时能够驱动上述多个蜗轮64同步转动，进而带动上述多个偏心凸轮66同步转动，当各偏心凸轮66的高点挤压到砂箱2两侧的导轨21时，上述砂箱芯盒组及承载芯盒1的多个芯盒侧轨道轮56一起呈夹紧状态；当蜗杆62反向转动时，各偏心凸轮66松开，使偏心凸轮66外圆与砂箱2的导轨21之间留有间隙，解除砂箱2与芯盒1的夹紧力。
优选地，芯盒1的芯盒主体13的长度为960mm，宽度为880mm，厚度为145mm。导轨11侧面到芯盒主体13侧面的距离为40mm；砂箱2的砂箱主体23的长度为960mm，宽度为880mm，厚度为210mm，砂箱2导轨21的厚度为70 mm。
如图8所示为本发明第二实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备，包括芯盒1、砂箱2、轨道3、翻转机5、夹紧装置6a，第二实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备与第一实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备的区别仅在于：第二实施例中的夹紧装置6a的结构不同于第一实施例的夹紧装置6的结构，该夹紧装置6a包括固定于两个横梁54内侧表面的多个凸起的螺母块62a、对应与该多个螺母块62a螺合的多个螺杆64a及对应连接于每个螺杆64a下端的抵压部66a。本实施例中，该多个螺母块62a通过焊接固定于两个横梁54内侧表面且与砂箱侧轨道轮58彼此交错间隔设置，每个螺母块62a位于两个砂箱侧轨道轮58之间。每个螺母块62a开设一螺孔，螺杆对应穿过螺母块62a的螺孔螺接于螺母块62a，通过旋拧螺杆64a，使螺杆64a下端的抵压部66a向下压紧砂箱2两侧的导轨21，驱动翻转机5下面的四个支撑驱动轮522使砂箱芯盒组随着翻转机5旋转180度后，再反方向旋拧螺杆64a即可解除砂箱2与芯盒1的夹紧力，使砂箱2与芯盒1之间呈自由叠压状态。
如图9所示为本发明第三实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备，包括芯盒1、砂箱2、轨道3、翻转机5、夹紧装置6b，第三实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备与第一实施例的机械翻转式下芯所配套的工装设备的区别仅在于：第三实施例中的夹紧装置6b的结构不同于第一实施例的夹紧装置6的结构，该夹紧装置6b包括固定于两个横梁54内侧表面的多个凸起的定位块62b及对应与该多个定位块62b配合的多个楔形滑块64b。本实施例中，该多个定位块62b通过焊接固定于两个横梁54内侧表面且与砂箱侧轨道轮58彼此交错间隔设置，每个定位块62b位于两个砂箱侧轨道轮58之间。通过将楔形滑块64b塞入砂箱2导轨21与定位块62b之间的间隙，也可以将上述砂箱芯盒组及承载芯盒1的芯盒侧轨道轮56夹紧；驱动翻转机5下面的四个支撑驱动轮522使砂箱芯盒组随着翻转机5旋转180度后，再反方向松开楔形滑块64b，使砂箱2导轨21与定位块62b之间留有间隙，即可解除砂箱2与芯盒1的夹紧力，使砂箱2与芯盒1之间呈自由叠压状态。
如图14-19所示，本发明还提供一种依靠上述工装设备实现的机械翻转式下芯工艺，包括如下制作步骤：
步骤一、将芯盒1放在第一段轨道上，此时凹腔12敞口朝上，装有一个或多个铸造用砂芯14，再将造完砂型的砂箱2垂直下移、叠压在芯盒1的上平面上，此时砂箱2的型腔22敞口朝下，砂芯14上端容置于型腔22内，然后将砂箱2与芯盒1组装在一起，形成砂箱芯盒组；
步骤二、将砂箱芯盒组沿第一段轨道水平移动推入到翻转机5的芯盒侧轨道轮56上（如图14所示），通过夹紧装置6输出压力将砂箱2两侧的导轨21向下压紧，进而将上述砂箱芯盒组及承载芯盒1的芯盒侧轨道轮56夹紧（如图15所示）；
步骤三、将翻转机5旋转180度，使砂箱芯盒组随着翻转机5旋转180度（如图16所示），再反方向松开夹紧装置6解除砂箱2与芯盒1的夹紧力，使砂箱2与芯盒1之间呈自由叠压状态，此时砂箱2的导轨21落在砂箱侧轨道轮58上（如图17所示）；
步骤四、沿水平方向将砂箱芯盒组推离翻转机5至第二段轨道上（如图18所示），将芯盒1沿垂直方向向上取出，此时砂芯14在重力作用下落在砂箱2内（如图19所示），下芯完成。
以上本发明的具体实施方式中凡未涉及到的说明属于本领域的公知技术，可参考公知技术加以实施。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
