專利名稱：無模鑄造成形機的制作方法
技術領域：
本發明涉及鑄造技術領域，更具體地，涉及一種無模鑄造成形機。
背景技術：
傳統鑄件制造工藝存在制造周期長、生產成本高、資源消耗大等問題，無模鑄型數控加工成形技術解決了這些問題。無模鑄型數控加工成形技術是CAD技術、鑄造技術、數控技術、切削技術等技術的系統集成，是一種全新的快速鑄型制造技術。采用該技術的無模鑄造成形機可以完全不用模具，通過對砂坯進行加工制造出各種形狀的鑄件砂型，為解決鑄件的單件、小批量的生產試制提供了新的載體。使用該設備還可以縮短生產周期、提高生產率，尤其適用于小批量、 形狀復雜的鑄型加工。現有的無模鑄型成形機由含有多軸(三軸及以上)運動系統、通用或專用砂型切削刀具系統及排砂系統的主體部分和與砂型切削工藝相配套的專用控制軟件組成，該成形機的砂坯固定后僅能單面加工，想要多面加工必須多次翻轉砂坯然后再固定，這樣多次定位必定產生誤差，最終嚴重影響鑄件砂型的加工質量。另外，該設備的三軸運動系統置于加工工作平臺上方，設備切削產生的小部分砂屑無法被擋板遮擋并容易進入運動系統內部， 從而導致廢砂污染問題，甚或導致故障停機，降低了機床的使用壽命。

發明內容
本發明目的在于提供一種能夠對砂坯進行多面加工的無模鑄造成形機。為此，本發明提供了一種無模鑄造成形機，包括多軸運動系統；切削系統，切削系統與多軸運動系統相連接；驅動系統，帶動多軸運動系統運動；加工底座部；加工底座部包括固定支座和翻轉機構，翻轉機構可旋轉地與固定支座相連接。進一步地，無模鑄造成形機還包括成形機底座部，成形機底座部包括底板和底座， 底板設置在固定支座下端，底板傾斜地設置在底座上。進一步地，底板包括設置在固定支座下端的安裝板以及分別位于安裝板兩側的前安裝板和后安裝板。進一步地，無模鑄造成形機還包括外罩，外罩固定連接在底板上，外罩內部形成封閉的空腔，多軸運動系統、切削系統和驅動系統均設置在空腔中。進一步地，翻轉機構包括翻轉板和翻轉夾具，翻轉夾具的一端與翻轉板相連接，其另一端可旋轉地與固定支座相連接。進一步地，固定支座包括第一支座和第二支座，翻轉夾具包括主動圓盤夾頭，主動圓盤夾頭的第一端與翻轉板固定連接，其第二端可旋轉地嵌入第一支座的第一圓盤安裝孔中。進一步地，主動圓盤夾頭的第二端上設置有手柄部。進一步地，固定支座包括第一支座和第二支座，翻轉夾具包括被動圓盤夾頭，其第一端與翻轉板固定連接，其第二端可旋轉地嵌入第二支座的第二圓盤安裝孔中。進一步地，翻轉夾具還包括定位件，定位件將被動圓盤夾頭固定在第二支座上。進一步地，定位件包括端蓋，端蓋通過固定件與被動圓盤夾頭可拆卸地相連接，端蓋的一端抵壓在第二支座上。進一步地，定位件還包括定位銷，被動圓盤夾頭上設置有定位銷孔，定位銷可插拔地設置在定位銷孔中。進一步地，定位銷孔為多個，多個定位銷孔之間具有夾角。進一步地，翻轉機構上設置有砂坯固定夾具，砂坯通過砂坯固定夾具固定設置在翻轉機構上。進一步地，翻轉板為一側具有開口的C字形板，砂坯固定設置在C字形板的開口內。采用本發明的無模鑄造成形機，砂坯固定于翻轉機構上，并可以與翻轉機構一起相對固定支座做多角度翻轉，這樣就實現了砂坯的兩面加工或者多面加工。因此當砂坯進行兩面或者多面加工時，無需再拆卸砂坯而重新定位，因此不會產生加工誤差。


構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據本發明的無模鑄造成形機的結構示意圖；圖2是根據本發明的無模鑄造成形機的翻轉機構的結構示意圖；圖3是根據本發明的無模鑄造成形機的主動圓盤夾頭的結構示意圖；圖4是根據本發明的無模鑄造成形機的翻轉機構的側視結構的局部放大示意圖；圖5是圖4的局部剖視結構示意圖；圖6是圖2的局部放大結構示意圖；圖7是圖1的局部放大結構示意圖；以及圖8是根據本發明的無模鑄造成形機的外部結構示意圖。
具體實施例方式下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。如圖1和圖2所示，根據本發明的無模鑄造型芯成形機，包括多軸運動系統30，多軸運動系統30包括X軸運動系統31、Y軸運動系統32和Z軸運動系統33 ；切削系統80，切削系統80與多軸運動系統30相連接；驅動系統70，帶動多軸運動系統30運動；加工底座部；加工底座部包括固定支座10和翻轉機構20，翻轉機構20可旋轉地與固定支座10相連接。如圖1和圖2所示，本實施例中的無模鑄造型芯成形機為三軸運動系統，即多軸運動系統30分別包括X軸運動系統31、Υ軸運動系統32和Z軸運動系統33。驅動系統70帶動多軸運動系統30運動，并最終帶動與多軸運動系統30相連接的切削系統80運動并對砂坯進行切削加工，以得到各種形狀的鑄件砂型。采用本發明的無模鑄造成形機，砂坯40固定于翻轉機構20上，并可以與翻轉機構20 一起相對固定支座10做多角度翻轉，這樣能夠實現砂坯70的兩面加工或者多面加工。 由此可知，因此當砂坯40進行兩面或者多面加工時，無需再拆卸砂坯40并且無須對砂坯40 重新定位，因此不會產生加工誤差。具體地，參見圖1和圖2，示意性示出了根據本發明提供的無模鑄造成形機的一個實施例，X軸運動系統包括平行設置的第一 X軸運動系統和第二 X軸運動系統，Y軸運動系統的兩端分別與第一 X軸運動系統和第二 X軸運動系統可滑動地連接，Z軸運動系統與Y軸運動系統可滑動地連接。在本實施例中，驅動系統70包括分別安置于第一 X軸運動系統和第二 X軸運動系統一端的第一 X軸驅動單元和第二 X軸驅動單元；安置于Y軸運動系統一端的Y軸驅動單元；安置于Z軸運動系統一端的Z軸驅動單元。所有驅動單元都是由伺服電機和減速機構成，分別帶動這幾個運動系統運動。其中，雙X軸運動系統采用兩個伺服電機通過控制系統實現對雙X軸運動系統的同步驅動。為了防止砂屑進入多軸運動系統，在第一 X軸運動系統、第二 X軸運動系統、Y軸運動系統和Z軸運動系統上都安裝柔性防塵罩，完全將多軸運動系統的主體包裹在內，可以有效防止廢砂和灰塵的進入，提高了無模鑄造成形機的精度和使用壽命。如圖8所示，無模鑄造成形機還包括成形機底座部80，成形機底座部80包括底板 81和底座82，底板81設置在固定支座10下端，底板81傾斜地設置在底座82上。無模鑄造成形機還包括排砂裝置，排砂裝置包括設置在底板81上的貫通的排砂口以及設置在排砂口下方的落砂槽86。成形機底座部80的底座82結構采用傾斜式。底板81包括設置在固定支座10下端的安裝板84以及分別位于安裝板84兩側的前安裝板87和后安裝板83。安裝板84相對于地面成一定傾斜角度，第一底座11和第二底座12各自通過螺栓固定于安裝板84上，前安裝板87和后安裝板83分別通過螺栓固定在第一底座11和第二底座12上。落砂槽86放置于固定支座10的下方，并對應設置于排砂口下方。由于被加工件為砂坯，不同于金屬工件，其廢屑容易飛揚污染加工操作環境，而且在重力作用下更容易下滑。因此，本實施例中的無模鑄造成形機由于沒有整體工作臺面，使用了具有開口的C字形翻轉板，因此沒有阻擋，加之整個機床與地面傾斜一定角度，所以加工產生的廢砂屑會在重力作用下沿底板81 的上端面下滑，并自由下落到底部的落砂槽86中，方便工人清理，防止砂塵飛揚，改善了加工操作環境。無模鑄造成形機還包括外罩90，外罩90固定連接在底板81上，外罩90內部形成封閉的空腔，多軸運動系統30、切削系統80和驅動系統70均設置在空腔中。機床的外罩90固定在前安裝板87和后安裝板83上。外罩90內部形成封閉的空腔，多軸運動系統30、驅動系統70、加工底座部均設置于空腔中。外罩90采用封閉形式，使得加工過程在完全封閉的環境下進行，切削加工過程中產生的砂屑全部被阻隔在無模鑄型成形機的內部，因而不會造成車間砂屑粉塵的污染，改善了工人的工作環境。如圖2所示，固定支座10包括第一支座11和第二支座12，翻轉機構20包括翻轉板21和翻轉夾具，翻轉夾具的一端與翻轉板21相連接，其另一端可旋轉地與固定支座10 相連接。具體地，翻轉夾具包括主動圓盤夾頭23，主動圓盤夾頭23的第一端與翻轉板21固定連接，其第二端可旋轉地嵌入第一支座11的第一圓盤安裝孔中。主動圓盤夾頭23的結構如圖3所示。主動圓盤夾頭23的朝向翻轉板21的一端設置有兩個突出的連接塊，兩個連接塊之間具有凹槽，翻轉板21嵌入凹槽中，翻轉板21與主動圓盤夾頭23螺紋連接。優選地，主動圓盤夾頭23的第二端上設置有手柄部M。操作者通過手柄部M帶動主動圓盤夾頭23 轉動，主動圓盤夾頭23帶動翻轉板21轉動，從而帶動設置在翻轉板21上的砂坯40轉動， 從而可以在不拆卸砂坯40的前提下對砂坯40進行兩面或者多面加工，提高對砂坯40的加工精度。手柄部M設置在主動圓盤夾頭23的靠近外周的一側，操作起來更加省力。如圖2和圖5所示，翻轉夾具還包括被動圓盤夾頭沈，其第一端與翻轉板21固定連接，其第二端可旋轉地嵌入第二支座12的第二圓盤安裝孔中。被動圓盤夾頭沈朝向翻轉板21的一端設置有兩個突出的連接塊，兩個連接塊之間具有凹槽，翻轉板21嵌入凹槽中并通過螺栓與被動圓盤夾頭沈相連接，翻轉板21帶動被動圓盤夾頭23在第二支座12中轉動。翻轉夾具還包括定位件，定位件將被動圓盤夾頭沈固定在第二支座12上。定位件包括端蓋27，端蓋27通過固定件四與被動圓盤夾頭沈可拆卸地相連接，端蓋27的一端抵壓在第二支座12上。根據本發明的一個實施例，在被動圓盤夾頭沈的一端通過螺釘四固定端蓋27，在翻轉板21時，松開螺釘四，使得翻轉板21能夠帶動被動圓盤夾頭沈自由旋轉任意角度。 當達到預定角度時，通過擰緊螺釘四，將端蓋27與被動圓盤夾頭沈相連接并使端蓋27的一端緊緊抵壓在第二支座12上，從而使得被動圓盤夾頭沈相對第二支座12固定，也即使得翻轉板21以及固定在其上的砂坯40固定。優選地，在本實施例中，定位件還包括定位銷觀，被動圓盤夾頭26上設置有定位銷孔，定位銷觀可插拔地設置在定位銷孔中。定位銷孔為多個，多個定位銷孔之間具有夾角。如圖4所示，在本實施例中，端蓋27上設置有3個定位銷孔觀，其中第一定位銷孔和第二定位銷孔之間呈180度并左右對稱，第三定位銷孔與被動圓盤夾頭沈中心線間角度和機床傾斜角度一致。當砂坯40需要反面加工時，可以通過搖動手柄部M帶動主動圓盤夾頭23旋轉，在被動圓盤夾頭沈上的第一定位銷孔和第二定位銷孔完全重合時，各插上定位銷觀，此時正好旋轉180度，即翻轉板21也旋轉180度，故此實現了一次定位，兩面加工，減少了兩次定位而無法避免的誤差。當需要裝卸砂坯40時，搖動手柄部M旋轉帶動主動圓盤夾頭23，在被動圓盤夾頭沈上的第二定位銷孔轉到第三定位銷孔的位置時插上定位銷觀，此時翻轉板21剛好與地面平行，方便叉車裝卸砂坯40。根據本發明的其他實施例，端蓋27始終與被動圓盤夾頭沈固定連接，在端蓋27 和第二支座12上設置多個銷孔，從而在端蓋27旋轉一定角度后，用銷軸插入端蓋27和第二支座12上的銷孔中，從而對端蓋27和第二支座12進行定位。為了方便砂坯沈的定位，翻轉板21設計為一側具有作為開口的通槽的C字形板。 翻轉機構20上設置有砂坯固定夾具，砂坯40通過砂坯固定夾具固定設置在翻轉機構20 上。具體地，砂坯40通過砂坯固定夾具設置在C字形板的開口內。由于翻轉板21的一側具有中空部分，砂坯加工后產生的廢砂屑會在重力作用下直接由此中空部分下落到底板81 上，廢砂屑不會在翻轉板21上堆積，有利于提高加工精度，并防止砂屑飛揚產生污染。如圖2和圖6所示，翻轉板21上面設置有滑道，滑板M可以在滑道上直線滑動。翻轉板21的一側通過螺栓固定有端部連接板53，將砂坯固定夾具固定在翻轉機構20的翻轉板21上。如圖6所示，端部連接板53中間設置有絲桿51和螺母52，絲桿51 —端穿過端部連接板53并通過螺母52制動，絲桿51的另一端直接固定在滑板M上。砂坯40隨絲桿51 的轉動而牢固壓緊于滑板討和翻轉板21之間，砂坯40的兩側上下各自設置有兩塊壓板 55，壓板55與滑板M以及壓板55與翻轉板21之間放置有壓塊56，壓板55通過螺栓連接機構57分別固定于滑板M和翻轉板21上。當砂坯40通過叉車抬升到翻轉板21的中間位置時，首先轉動絲桿51使滑板M移動到砂坯40正好卡在滑板M與翻轉板21之間，然后固定制動螺母52。隨后在砂坯40兩側上下各自裝好壓板55和壓塊56并用螺栓連接機構57固定。這樣保證了整個砂坯40的安裝與定位。本實施例中，滑板M、壓板55均為平板，其在固定砂坯的同時，能夠起到保護砂坯邊緣及邊角的作用，從而防止砂坯開裂或者被損壞。如圖1和圖7所示，切削系統60包括設置在Z軸運動系統10下端的加工主軸35 和設置在加工主軸35下端的切削刀具36。加工主軸35采用螺栓固定安裝在Z軸運動系統33下端，切削刀具36固定安裝在加工主軸35的下端，加工主軸35在Z軸運動系統10的帶動下實現快速定位。本實施例中， 加工主軸35為電主軸，可以帶動固定在其下端的切削刀具36高速旋轉，實現對砂坯沈的切削加工。優選地，無模鑄造成形機還包括吹砂噴嘴34，吹砂噴嘴34設置在Z軸運動系統33 的下端，并位于加工主軸35的一側或兩側。吹砂噴嘴34固定在Z軸運動系統10的下端，并與加工主軸35設置在同一端面上， 吹砂噴嘴34為一個或為多個。本實施例中，設置兩個吹砂噴嘴34，并將其固定在加工主軸 35的軸端的兩側。當加工主軸35在Z軸運動系統10的帶動下運動到待加工位置時，吹砂噴嘴34也隨Z軸運動系統10同步運動到該位置，并在切削刀具36對砂坯沈進行加工時將產生的砂屑吹離加工位置，有利于對砂坯的加工。從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果本發明無模鑄造成形機的采用傾斜式，并且無需工作臺面，從而使得切削產生的廢砂屑絕大部分會自由下落到位于固定支座下方的落砂槽中，不會飛散到多軸運動系統內部，也就不會引起停機故障，從而提高了無模鑄造成形機的精度和使用壽命。同時，由于采用翻轉機構，實現了砂坯的兩面或者多面加工，很好地解決了現有技術中砂坯若要多面加工必將多次定位而產生誤差的問題。以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種無模鑄造成形機，包括多軸運動系統(30)；切削系統(60)，所述切削系統(80)與所述多軸運動系統(30)相連接；驅動系統(70)，帶動所述多軸運動系統(30)運動；加工底座部；其特征在于，所述加工底座部包括固定支座(10)和翻轉機構(20)，所述翻轉機構00) 可旋轉地與所述固定支座(10)相連接。
2.根據權利要求1所述的無模鑄造成形機，其特征在于，還包括成形機底座部(80)，所述成形機底座部(80)包括底板(81)和底座(82)，所述底板(81)設置在所述固定支座(10) 下端，所述底板(81)傾斜地設置在所述底座(8 上。
3.根據權利要求2所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述底板(81)包括設置在所述固定支座(10)下端的安裝板(84)以及分別位于所述安裝板(84)兩側的前安裝板(87) 和后安裝板(83)。
4.根據權利要求2所述的無模鑄造成形機，其特征在于，還包括外罩(90)，所述外罩 (90)固定連接在所述底板(81)上，所述外罩(90)內部形成封閉的空腔，所述多軸運動系統 (30)、所述切削系統(80)和所述驅動系統(70)均設置在所述空腔中。
5.根據權利要求1所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述翻轉機構00)包括翻轉板和翻轉夾具，所述翻轉夾具的一端與所述翻轉板相連接，其另一端可旋轉地與所述固定支座(10)相連接。
6.根據權利要求5所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述固定支座(10)包括第一支座(11)和第二支座(12)，所述翻轉夾具包括主動圓盤夾頭(23)，所述主動圓盤夾頭03) 的第一端與所述翻轉板固定連接，其第二端可旋轉地嵌入所述第一支座(11)的第一圓盤安裝孔中。
7.根據權利要求6所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述主動圓盤夾頭的第二端上設置有手柄部04)。
8.根據權利要求5所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述固定支座(10)包括第一支座(11)和第二支座(12)，所述翻轉夾具包括被動圓盤夾頭( )，其第一端與所述翻轉板 (21)固定連接，其第二端可旋轉地嵌入所述第二支座(1 的第二圓盤安裝孔中。
9.根據權利要求8所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述翻轉夾具還包括定位件， 所述定位件將所述被動圓盤夾頭06)固定在所述第二支座(1 上。
10.根據權利要求9所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述定位件包括端蓋(27)， 所述端蓋(XT)通過固定件09)與所述被動圓盤夾頭06)可拆卸地相連接，所述端蓋(XT) 的一端抵壓在所述第二支座(1 上。
11.根據權利要求10所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述定位件還包括定位銷 ( )，所述被動圓盤夾頭06)上設置有定位銷孔，所述定位銷08)可插拔地設置在所述定位銷孔中。
12.根據權利要求11所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述定位銷孔為多個，多個所述定位銷孔之間具有夾角。
13.根據權利要求5所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述翻轉機構OO)上設置有砂坯固定夾具，所述砂坯GO)通過所述砂坯固定夾具固定設置在所述翻轉機構O0)上。
14.根據權利要求5所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述翻轉板Cl)為一側具有開口的C字形板，所述砂坯GO)固定設置在所述C字形板的開口內。
全文摘要
本發明提供了一種無模鑄造成形機，包括多軸運動系統；切削系統，切削系統與多軸運動系統相連接；驅動系統，帶動多軸運動系統運動；加工底座部；加工底座部包括固定支座和翻轉機構，翻轉機構可旋轉地與固定支座相連接。本發明無模鑄造成形機的采用傾斜式，從而使得切削產生的廢砂屑絕大部分會自由下落到位于固定支座下方的落砂槽中，不會飛散到多軸運動系統內部，也就不會引起停機故障，從而提高了無模鑄造成形機的精度和使用壽命。同時，由于采用翻轉機構，實現了砂坯的兩面或者多面加工，很好地解決了現有技術中砂坯若要多面加工必將多次定位而產生誤差的問題。
文檔編號B22C23/00GK102489675SQ20111035980
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者劉豐, 劉麗敏, 單忠德 申請人:機械科學研究總院先進制造技術研究中心