КОКИЛЬНАЯ МАШИНА
CHILL CASTING MACHINE

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении крупных отливок, имеющих внутреннюю полость сложной формы, например корпусов люков смотровых колодцев.
Известны кокильные машины с горизонтальной плоскостью разъема, нижняя часть у которых неподвижна, верхняя является съемной, а отливка выпадает из нижней половины кокиля под действием собственного веса при повороте нижней половины на 180° (Дубинин Н.П. и др. Кокильное литье. М., Машиностроение, 1967, стр.144). Данная конструкция требует достаточных для выталкивания отливки уклонов или системы толкателей и применима только для простых по форме отливок.
Известна кокильная машина (авторское свидетельство №727323), содержащая станину, поворотный стол с направляющими отверстиями и нижними полукокилями, верхний полукокиль с приводом перемещения, каждый нижний полукокиль которой выполнен разъемным, состоящим из неподвижной части, жестко закрепленной на поворотном столе, и подвижной части, расположенной внутри неподвижной части с возможностью осевого перемещения, при этом подвижные части нижних полукокилей жестко связаны между собой посредством тяг, проходящих через направляющие отверстия в поворотном столе.
Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому по назначению и технической сущности и поэтому выбрано заявителем в качестве прототипа.
Недостатком данной машины является то, что при повороте стола при помощи механизма периодического поворота с остановками возможно заклинивание тяг, так как они проходят через направляющие отверстия в поворотном столе, а сама плита выполнена сплошной, что значительно повышает усилия, необходимые для поворота, кроме того, не обеспечивается центрирование отдельных частей кокиля после поворота. Наличие направляющих отверстий приводит к необходимости подгонки подвижной части кокиля к этим отверстиям, что усложняет конструкцию подвижной части кокиля. Опускание верхней части кокиля при помощи двух пневмоцилиндров не обеспечивает равномерность срабатывания и, как следствие, приводит к перекосу верхней части кокиля относительно нижней и возникновению разностенности отливаемых изделий.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы кокильной машины, упрощение ее конструкции, повышение удобства монтажа и обслуживания с возможностью быстрой замены отдельных частей кокильной оснастки, обеспечение их надежного центрирования между собой, уменьшение расходов на техническое обслуживание.
Для достижения поставленной задачи в кокильной машине, содержащей сварную раму, верхний полукокиль с приводом перемещения, поворотную плиту с нижними полукокилями, каждый из которых выполнен разъемным, состоящим из неподвижной части, жестко закрепленной на поворотной плите, и подвижного кольца, расположенного внутри неподвижной части с возможностью осевого перемещения, согласно изобретению, поворотная плита выполнена с центральным отверстием большого диаметра, неподвижная часть нижнего полукокиля выполнена разъемной, состоящей из корпуса и неподвижного кольца, установленного в отверстии корпуса, неподвижные кольца жестко соединены между собой болтами, а подвижные стяжками, проходящими через центральное отверстие в поворотной плите, при этом поверхности сопряжения колец между собой и верхнего полукокиля и подвижного кольца являются конусными.
Выполнение поворотной плиты с центральным отверстием большого диаметра значительно облегчает плиту, уменьшая усилие, необходимое для ее поворота. Кроме того, это позволяет разместить стяжки, соединяющие подвижные кольца, внутри этого отверстия, при этом исключается необходимость привязывания стяжек к направляющим отверстиям в поворотной плите, что создает благоприятные условия для поворота плиты, исключая заклинивание и поломку стяжек, тем самым повышая надежность работы машины.
Выполнение неподвижной части нижнего полукокиля разъемной, состоящей из корпуса и неподвижного кольца, обеспечивает возможность быстрой замены неподвижных колец, часто выгорающих в процессе работы машины, а не всей неподвижной части нижнего полукокиля, что способствует значительной экономии металла, а также повышению удобства обслуживания машины. Кроме того, простая форма колец обеспечивает простоту их изготовления, удобный и быстрый монтаж кокильной оснастки при ремонте, что также способствует снижению расходов на техническое обслуживание.
Выполнение поверхностей сопряжения колец между собой и верхнего полукокиля с подвижным кольцом конусными (угол 30-33°) обеспечивает удобный и быстрый монтаж кокильной оснастки, а также центрирование отдельных частей кокиля относительно друг друга при установке и, особенно, после поворота плиты.
Патентные исследования не выявили технических решений, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что указанное техническое решение соответствует понятию «новизна».
Использование совокупности отличительных признаков также не известно, что говорит о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Кроме того, предлагаемое техническое решение может быть изготовлено в промышленных масштабах и найдет применение в литейном производстве, в частности, при изготовлении крупных чугунных отливок, например корпусов люков смотровых колодцев, т.е. характеризуется критерием «промышленная применимость».
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид кокильной машины, на фиг.2 - разрез кокильной оснастки в рабочем состоянии.
Кокильная машина состоит из сварной рамы 1, установленной на ней в цапфах 2 поворотной плиты 3, управляемой при помощи механизма поворота 4, траверсы 5, на которой закреплен главный пневмоцилиндр 6 со штоком 7.
Нижний полукокиль установлен на поворотной плите и состоит из корпуса 8, неподвижного кольца 9, установленного в отверстии корпуса, и подвижного кольца 10, установленного с возможностью осевого перемещения внутри неподвижного кольца по конической поверхности (угол 30-33 градуса). Соединение неподвижного и подвижного кольца по конической поверхности облегчает центрирование их относительно друг друга.
После поворота поворотной плиты 3 с противоположной стороны устанавливается второй нижний полукокиль, аналогичный первому, состоящий из корпуса 11, неподвижного кольца 12, установленного в отверстии корпуса, и подвижного кольца 13, установленного с возможностью осевого перемещения внутри неподвижного.
Неподвижные кольца 9 и 12, расположенные сверху и снизу поворотной плиты 3, соединены между собой равномерно расположенными по окружности болтами 14, проходящими через центральное отверстие в поворотной плите 3. А подвижные кольца 10 и 13 - равномерно расположенными по окружности стяжками 15, проходящими через центральное отверстие в поворотной плите 3. Длина стяжек 15 больше, чем расстояние между подвижными кольцами, за счет этого подвижные кольца могут свободно перемещаться в вертикальном направлении.
Верхний полукокиль 16 закреплен на штоке 7 пневмоцилиндра 6 и является общим для двух комплектов нижних полукокилей. Верхний полукокиль имеет направляющую конусную часть, контактирующую с подвижным кольцом при его опускании в рабочее положение для дополнительного центрирования верхнего полукокиля относительно нижнего.
Кокильная машина работает следующим образом.
Верхний полукокиль 16 под действием пневмоцилиндра 6 опускается вниз до упора в подвижное кольцо 10, смыкая все части кокильной оснастки, прижимая их друг к другу и образуя тем самым полость кокиля, которая соответствует получаемой отливке. Производится заливка металла. После кристаллизации отливки осуществляют разъем формы, верхний полукокиль 16 поднимается вверх, при этом отливка остается в нижней части кокиля.
Поворотная плита 3 при помощи механизма поворота 4, состоящего из зубчатого зацепления, соединенного с отдельным пневмоцилиндром, поворачивается на 180°.
После поворота подвижные кольца 10 и 13, соединенные стяжками 15, упираясь в отливку по поверхности, образующей кольцо, начинают давить на отливку, и отливка под действием собственного веса опускается вниз (падает) на расстояние, определенное длиной стяжек 15. Окончательное выталкивание отливки производится при опускании верхнего полукокиля для следующей заливки. Верхний полукокиль 16 воздействует на подвижное кольцо 13, усилие выталкивания через стяжки 15 и подвижное кольцо 10 передается на готовую отливку 17, и отливка выталкивается из нижнего полукокиля. Такая система выталкивания отливок не требует установки дополнительной плиты толкателей. Кроме того, выталкивание отливки по поверхности, образующей кольцо, происходит более равномерно, чем при выталкивании при помощи толкателей.
Второй комплект нижнего полукокиля готов к работе. Цикл повторяется. Использование двух комплектов нижних полукокилей уменьшает простой машины, увеличивает ее производительность.
Расположение главного пневмоцилиндра сверху на раме и использование штока пневмоцилиндра в качестве направляющей для перемещения верхнего полукокиля значительно упрощает конструкцию кокильной машины и устраняет возможный перекос верхнего полукокиля относительно нижнего в рабочем состоянии.
Выполнение нижнего полукокиля разъемным, состоящим из трех частей, обеспечивает возможность быстрой замены наиболее часто выгорающих частей - неподвижного и подвижного колец, простая форма колец обеспечивает простоту их изготовления и упрощение механической обработки посадочных и формообразующих поверхностей отливки, к которым предъявляются разные требования по качеству поверхности. Например, к опорной поверхности корпуса люка смотрового колодца предъявляются повышенные требования по плоскостности, которую можно обеспечить только той частью кокиля, которая механически обработана. Однако при механической обработке снижается стойкость колец, требуется их частая замена. Предлагаемая конструкция кокильной оснастки обеспечивает удобный и быстрый монтаж при замене колец. Для дополнительного увеличения срока службы неподвижного и подвижного колец возможно их изготовление из высокопрочного чугуна.
Формообразующие поверхности корпусов 8 и 11 и верхнего полукокиля 16 имеют сложные поверхности (например, образующие наружную поверхность корпуса люка и внутреннюю полость), не обрабатываются механически, имеют повышенную стойкость и меняются в процессе работы значительно реже. Общая металлоемкость кокильной оснастки значительно снижается за счет возможности замены отдельных частей кокильной оснастки при выгорании, а не всего кокиля в целом, т.к. отдельные части кокиля служат разное время.
Конструкция предлагаемой кокильной машины надежна, проста и удобна в обслуживании, обеспечивает возможность быстрой замены отдельных частей кокильной оснастки при ремонте и надежное центрирование отдельных частей кокильной оснастки между собой.
Кроме того, результаты проведенных испытаний на литейно-механическом заводе при производстве корпусов люков колодцев подтверждают значительное снижение затрат на изготовление отдельных частей кокильной оснастки, монтаж и обслуживание.