專利名稱：帶散熱片的制造球磨機(jī)磨球的金屬型鑄造模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一項(xiàng)金屬型鑄造模具，具體是帶散熱片的制造 球磨機(jī)磨球的金屬型鑄造模具。二、背景技術(shù)改革開放以前，磨球用的較少，生產(chǎn)分散，磨球質(zhì)量參差不齊，對其生產(chǎn)技術(shù)少有研究。1988年，安徽寧國的企業(yè)看準(zhǔn)了這個(gè)市場， 聯(lián)合一些專家、學(xué)者、大專院校、科研單位下大力氣進(jìn)行研究，經(jīng)過 數(shù)年的努力，摸索出一整套生產(chǎn)磨球和球模的生產(chǎn)方法和工藝。寧國 因此成了我國的磨球及球模生產(chǎn)基地和研發(fā)中心，參與制定了相關(guān)的 國家標(biāo)準(zhǔn)，寧國設(shè)計(jì)的金屬型鑄造磨球模具因此也成為國內(nèi)磨球生產(chǎn) 的首選。寧國的磨球金屬型鑄造模具采用圓柱形設(shè)計(jì)，上下分型。澆道設(shè) 在中心，球模分布在周圍，球的數(shù)量因球徑不同而異。如直徑為110 咖的球，球模為4個(gè)，即一付球模一次鑄磨球4個(gè)，圖1為其示意圖。模具采用灰鑄鐵毛坯經(jīng)機(jī)加工而成。為了確保磨球的表面硬度與球心的硬度差小于3度(洛氏硬度)， 要求金屬型鑄造模具與澆注到該模具的全部金屬液(包括球重和澆、 冒口、內(nèi)澆道)的重量比為5—7 (寧國人將這個(gè)比值定義為"模比")，
因此，模具的重量很大。例如，當(dāng)磨球的直徑為IIO咖時(shí)，取"模比" 為5時(shí)，上、下模的總重為128kg，可保證硬度差可小于3度；"模 比"為7時(shí)，重量為156 kg。模具采用定位銷定位，定位銷設(shè)在分型面上。模具的工作面，即球碗為"嵌入式"，可以更換一次，以提高使 用壽命。這種模具有如下不足之處(1) 只能采用易于加工的材料，使用壽命低。要提高模具的使 用壽命，必須采用耐磨、耐激冷激熱、耐高溫金屬液沖擊的材料，或 者采用鑄造方法直接成型，以保留鑄件表面的等軸細(xì)晶粒組織。但前 者加工難度大，加工成本將大幅度提高，甚至無法加工；后者則尺寸精度和表面光潔度達(dá)不到要求。(2) 模具外形設(shè)計(jì)為扁圓柱體，不能隨鑄件的外形而變化，造 成散熱不均。特別是下模直接放在地面上，無法通風(fēng)，散熱條件極差， 沒有創(chuàng)造良好的散熱條件，利用散熱以形成需要的冷卻強(qiáng)度。(3) 由于散熱不均勻，同一球面上的硬度不均勻。經(jīng)實(shí)測，表 面4個(gè)點(diǎn)(通過球心切開，在斷面圓周上選4個(gè)均勻分布的點(diǎn))分別 是47.5° 、 48° 、 49° 、 50° ，硬度差達(dá)到2.5度。這樣，工作中 的磨損也不同，圓整度逐漸破壞，使磨球不能滾動(dòng)，效率降低。(4) 模具重量太大，浪費(fèi)了資源，惡化了操作人員的勞動(dòng)條件。(5) 采用定位銷定位，使用中銷和銷孔都容易磨損，導(dǎo)致錯(cuò)箱， 影響磨球的圓整度；合模時(shí)只能從一個(gè)方向操作，而且，定位銷設(shè)在 分型面上，不便于觀察，操作起來很不方便，也增加了操作人員的勞 動(dòng)強(qiáng)度。(6)模具釆用機(jī)加工成型，不僅成本高，而且不可避免地出現(xiàn) 誤差，不同模具之間的上下模難以互換；而實(shí)際使用中下模的散熱通 風(fēng)最差，熱疲勞損傷比上模重，壽命比上模低，但由于互換性差，只 能整體報(bào)廢，增大了生產(chǎn)成本。三、發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種帶散熱片的制造球磨機(jī)磨球的金 屬型鑄造模具，以解決上述問題。本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案是:外型采用"帶散熱片的隨形"設(shè) 計(jì)，采用陶瓷型精密鑄造技術(shù)<或其他能滿足技術(shù)要求的精密鑄造技 術(shù))直接鑄造成型的生產(chǎn)方案，以解決上述問題。結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。具體發(fā)明是(1) 模具的上、下端面(即上、下模的外形)，對應(yīng)于球碗為四 個(gè)半球，半球面上分布著突出的"筋"，例如格筋、條筋、放射筋等， 它們高2—10咖、寬2—IO咖，以提高散熱表面。(2) 上、下模均有4條通過半球中心、呈輻射狀均布的"隨形 散熱片"，其厚度為5一25咖，高度為5—25咖，它們又是"加強(qiáng)筋", 這4條散熱片與半球的弧面保持等高。在每兩個(gè)半球之間另外有1條呈輻射狀的散熱片，共4條。 在上模中，不通過半球中心的4條散熱片在半球圓心構(gòu)成的圓周 內(nèi)與澆口持平，使模具翻轉(zhuǎn)時(shí)平穩(wěn)；在圓周以外可以與圓周內(nèi)等高，
也可以大倒圓(附圖中為等高)、大倒角或缺失。下模中，不通過半球中心的4條散熱片與上模相同，但高于保溫 底套約10—20咖，中間并不連通，以利于下模散熱。 調(diào)整散熱片的面積，就可以獲得需要的冷卻強(qiáng)度。(3) 模具的合模面為正八角形。對應(yīng)于兩球之間的八角形側(cè)面， 開有凹槽，用于定位，避免錯(cuò)箱。澆鑄操作時(shí)只要對準(zhǔn)定位凹槽，可 從四個(gè)方向準(zhǔn)確定位。模具邊還有斜度為5。 一10°的合模子扣，使 定位準(zhǔn)確。(4) 本實(shí)用新型采用精密鑄造方法制造，優(yōu)先采用陶瓷型精密 鑄造方法。在各種精鑄方法中，陶瓷型最適合生產(chǎn)模具，其尺寸精度(CT5)和表面粗糙度(一般可達(dá)到6.3Mm，最好的能達(dá)到1.6Mm)都 能滿足模具的荽求。而且，最容易上馬， 一般鑄造廠只要添置幾樣專 用設(shè)備即可生產(chǎn)。鑄成的金屬型鑄造模具的鑄件，只需切除澆、冒口、清砂、拋光， 即為成品。模具的工作面保留了鑄件的等軸細(xì)晶組織(這是鑄件中力 學(xué)性能最好的部分)，所以即便使用相同的材料，其耐熱、耐磨性能 也能大幅度提高。由于使用鑄造方法生產(chǎn)，可以選用耐磨、耐熱性能 好的材料，如蠕墨鑄鐵等，進(jìn)一步大幅度提高模具的壽命。如果已有其他精密鑄造條件，并且能滿足技術(shù)要求，也可使用已 有的精密鑄造方法。實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于就模具本身而言， (1)本實(shí)用新型由于增大了散熱面積，模具的"模比"可以降低，以改善工人的勞動(dòng)條件，降低消耗。(2) 模具的母模用數(shù)控機(jī)床加工，精度和光潔度高。由于使用 鑄造方法制造，用一幅母模造型，使互換性好；同時(shí)，具有生產(chǎn)周期 短、能大幅度降低成本，降低消耗的優(yōu)點(diǎn)。(3) 提高了模具的使用壽命。 采用本實(shí)用新型模具生產(chǎn)的磨球的產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命均大幅度提高。由于采用了"隨形"設(shè)計(jì)，使鑄件散熱均勻，降低了磨球表 面冷卻強(qiáng)度的不均勻性，同一球面上的硬度差大幅度減少(經(jīng)對試驗(yàn) 樣品實(shí)測，表面4點(diǎn)的的硬度差為0.5° );由于大大提高了模具的 散熱面積，加強(qiáng)了心部的冷卻強(qiáng)度，使表面平均硬度與球心的硬度差 大幅度減少(實(shí)測為0.25。)。

圖1是寧國模具的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1為定位銷。圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為A—A剖面，其中1為球碗；2為定位凹槽；3為錐形排氣 孔，設(shè)計(jì)為錐形，利于清理；4為澆口； 5為保溫底套孔，用于在澆 鑄時(shí)填充保溫材料，以使鐵水保溫；6為合模子扣，合模子扣的傾角 為5-10° ，角度大一點(diǎn)，合模更方便。7是"抬箱搭子"，用于使用 抬箱工具(鋼筋)移動(dòng)模具；8是散熱片；9是隨形散熱片；10為抬 箱孔，是與地面平行的。18X50的深孔，工人操作時(shí)，模具要保持 300'C左右的溫度，以免激熱炸模，并保持鐵水的流動(dòng)性，利于充型, 所以操作時(shí)，工人只能用兩根鋼筋插入抬箱孔移動(dòng)模具。
圖4為B向俯視圖。圖5為C向仰視圖，圖中l(wèi)l為散熱突筋。五、具體實(shí)施方案以陶瓷型精密鑄造為例進(jìn)行說明。將設(shè)計(jì)好的平面圖轉(zhuǎn)換為三維圖，在數(shù)控機(jī)床上加工成需要的母 模。配制好的硅酸乙脂水解液，加固化劑和耐火粉料調(diào)制成流動(dòng)性好 的陶瓷漿液，用陶瓷漿液對母模進(jìn)行澆注造型。陶瓷漿液固化后立即 脫模，并噴灑酒精點(diǎn)燃，同時(shí)，用噴燈噴燒。然后進(jìn)入焙燒爐焙燒。焙燒完畢，合箱澆鑄。打箱落砂后，切除澆、冒口，用高壓水槍 清砂，再用拋光機(jī)拋光，然后回火，即可使用。
權(quán)利要求1、一種帶散熱片的制造球磨機(jī)磨球的金屬型鑄造模具，其特征在于模具上、下端面對應(yīng)于磨球的部分為帶有散熱片的半球形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶散熱片的制造球磨機(jī)磨球的金 屬型鑄造模具，其特征在于模具上、下端面對應(yīng)于磨球的部分的半球面上，分布著高出表面的突筋，用于加強(qiáng)散熱。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶散熱片的制造球磨機(jī)磨球的金 屬型鑄造模具，其特征在于:模具上、下模各設(shè)有4條通過球心、 與半球弧面保持等高的散熱片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶散熱片的制造球磨機(jī)磨球的 金屬型鑄造模具，其特征在于:模具的上、下端面各設(shè)有4條散 熱片，它們位于兩球之間，它們在由4個(gè)半球構(gòu)成的圓周內(nèi)，與 合箱面平行。上模的散熱片與澆口持平；下模的散熱片高于模具 保溫底套表面，中心部分不相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶散熱片的制造球磨機(jī)磨球的 金屬型鑄造模具，其特征在于:模具的合箱面為正八角形，相對 球的側(cè)面為平面，兩半球之間的側(cè)面上有凹下的定位槽。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶散熱片的制造球磨機(jī)磨球的 金屬型鑄造模具，其特征在于:上下模用子扣合模，合模傾角為5 —10° 。
專利摘要一種帶散熱片的制造球磨機(jī)磨球的金屬型鑄造模具，合箱面為有定位凹槽的正八角形，對應(yīng)于磨球的模具表面為半球面，其上有凸起的筋，以加大散熱量；上、下模均有八條呈輻射狀的散熱片，其中通過球心的4條為隨形設(shè)計(jì)；不通過球心的4條散熱片，上模最高處與澆口平，下模的4條散熱片高于保溫底套，且不連通；模具采用精密鑄造方法鑄造成型，精整后即為成品，以保留鑄件表面的等軸細(xì)晶粒組織，還能采用硬度高的耐磨、耐熱材料生產(chǎn)，進(jìn)一步提高使用壽命，特別是可以使磨球的表面硬度與球心的硬度差大為降低，同一球面的硬度差也大為降低，提高了磨球的質(zhì)量和球磨效率。
文檔編號(hào)B22C9/00GK201042732SQ200720002499
公開日2008年4月2日 申請日期2007年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月24日
發(fā)明者立 張, 張祖臨, 蘇小洪 申請人:張祖臨;蘇小洪;張 立