УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Полезная модель относится к области литейного производства, а именно к устройствам для изготовления литейных моделей, предназначенных для получения литейных форм для металлических отливок. При этом металлические отливки (литые заготовки) по размерам и конфигурации в наибольшей мере приближаются к готовым деталям машин и агрегатов, что позволяет быстро и с небольшими затратами получать детали различных размеров, геометрических форм и развесов с высокими механическими и эксплуатационными свойствами. Качество выполнения литых заготовок, точность и чистота поверхности, а также технико-экономические показатели их производства во многом зависят от качества литейной модели, материала и устройств для их изготовления.
В настоящее время для получения отливки (заготовки) требуется изготовление индивидуальных моделей (литейных форм), а также специальное место для сборки, заливки, выбивки, транспортировки и выполнения других операций, не предусмотренных серийным техпроцессом, что в свою очередь создает повышенную трудоемкость, а иногда и отсутствие возможности изготовления разовых изделий. В связи с этим возникает необходимость использовать существующие формовочные мощности предприятия, чтобы производить сборку и изготовление разовых изделий в серийном производстве или на серийном оборудовании.
Из уровня техники известно устройство для изготовления литейных моделей из полимерного материала (В.В. Васильев, Б.П. Машков и др. Прогрессивные способы производства моделей, Донецк: изд. Донбасс, 973, с. 18-2), включающее координатную плиту с сеткой отверстий и установленными в нее отдельными элементами. Отдельные элементы изготавливают из древесины или гипса максимально приближенными по размерам к литейной модели; они практически воспроизводят фрагменты модели (ее поверхности) в отдельных последовательно расположенных точках объема модели; при изготовлении крупногабаритных моделей требуется соединение отдельных элементов механически гвоздями, шурупами, скобами и др. В дальнейшем получение по мастер-модели формы для отливки модели (предпочтительно форму изготавливают из гипса), заливку в полученную форму полимерного материала модельного компаунда на основе эпоксидной смолы в сочетании с наполнителями, отверждение эпоксидного компаунда при комнатной температуре в течение 16-24 ч, извлечение отверждаемой модели из формы, отделку поверхности модели (зачистка, исправление дефектов) и термическую обработку модели в течение примерно 60 ч, с предварительной выдержкой при температуре 50°C в течение 24 ч.
Модели, полученные из эпоксидных компаундов, обладают по сравнению с деревянными моделями более высокой износостойкостью, имеют более высокую точность и не нуждаются в механической обработке. Они не подвержены короблению, разбуханию, гниению, сравнительно легко ремонтируются. Число съемов полуформ с эпоксидных моделей составляет порядка 2000 при ручной формовке.
Недостатками данного способа и устройства, является то, что изготовленные модели невозможно применять для нескольких отливок. Модель, изготовленная с его применением, не является разборной, и поэтому невозможен повторный монтаж элементов, а применение деревянных материалов делает ее недолговечной.
Также из уровня техники известен Способ изготовления литейной формы [заявка на изобретение RU 2011117804 от 2011.05.03, Опубликовано: 2011.08.10, МПК B22C 11/00], включающий установку модели на плиту, формирование съемных кусков со знаками, сопрягаемых между собой смежными плоскостями, припыливание поверхности модели, модельной плиты и кусков разделительным порошком, съем кусков и извлечение модели, повторную сборку кусков в литейную форму с установкой внутри нее стержня, подготовку к заливке металлом, отличающийся тем, что в модельной плите устанавливают закладные элементы, а перед заливкой литейной формы металлом вокруг нее устанавливают ячеистый пространственный каркас, выполненный из элементов, жестко связанных между собой и закладными элементами плиты.
Основными недостатками данного способа и устройства является то, что изготовленная модель предназначена для единичного производства, тогда как заявляемое техническое решение может быть использовано в серийном производстве без изготовления индивидуальной модельной оснастки.
Кроме этого из уровня техники известен «Способ изготовления литейных моделей» [патент RU 2090297, по заявке 95120635/02, 30.11.1995, Опубликовано: 20.09.1997, B22C 7/00], включающий формование материала модели путем изготовления отдельных элементов, склеивание отдельных элементов до получения заготовки, и механическую обработку склеенной заготовки до заданных размеров литейной модели, отличающийся тем, что в качестве материала модели используют термопластный полимер на основе стирола или его производных или его смесь с порошкообразным наполнителем с содержанием последнего до 50 об., а отдельные элементы изготовляют в виде типовых элементов, одинаковых по форме и размерам, путем прессования, при этом пресс-форму предварительно нагревают, а материал модели в процессе прессования используют подогретым до температур, соответственно в 1,8 2,1 и 1,8 1,9 превышающих температуру размягчения по шкале Вика используемого термопластичного полимера.
Недостатки способа и устройства для изготовления литейной формы (модели), является то, что литейные формы предназначены для изготовления только одного типа отливки и не меняются в процессе эксплуатации при этом увеличивается время изготовления модели, которое необходимо для затвердевания полимера и высыхания клеящего состава.
Данное техническое решение принято авторами заявляемой полезной модели в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции устройства для изготовления литейной формы, обеспечивающего повышение качества рабочей поверхности литейной формы (модели), снижении затрат и времени на подготовку производства для получения изделия (заготовки) с одновременным повышением качества собираемой литейной формы.
Технический результат от использования заявленной полезной модели заключается в повышение эффективности производства, за счет возможности  производить сборку литейной формы необходимых размеров с наименьшими трудозатратами на изготовление оснастки для изготовления литейных форм, с одновременным повешением качества рабочей поверхности литейной формы (модели).
Поставленная задача решается, а указанный технический результат достигается тем, что устройство для изготовления литейных форм, включающее координатную плиту с сеткой отверстий с последовательно установленными в отверстиях координатной плиты, отдельными типовыми элементами и вставками-заполнителями до получения заданных размеров литейной формы, отличается тем, что отдельные типовые элементы выполнены с многогранными основаниями, верхними поверхностями и наклонными поверхностями, при этом на наклонных поверхностях отдельных типовых элементов выполнены пазы по системе паз-выступ, предназначенные для соединения отдельных типовых элементов с ответными наклонными поверхностями вставок-заполнителей, а вставки-заполнители, предназначенные для установки между отдельными типовыми элементами, выполнены с многогранными основаниями, верхними поверхностями и наклонными поверхностями с выполненными на них выступами по системе паз-выступ, а в пазы наклонных поверхностей крайних отдельных типовых элементов установлены соответствующие вставки-заполнители.
Отдельные типовые элементы выполнены с квадратным основанием.
Отдельные типовые элементы выполнены с шестигранным основанием.
Отдельные типовые элементы выполнены с треугольным основанием.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется графическим материалом:
Фиг. 1 - устройство для изготовления литейной формы (общий вид);
Фиг. 2 - устройство для изготовления литейной формы (вид А Фиг. 1);
Фиг.3 - устройство для изготовления литейной формы (однотипный типовой элемент с квадратным основанием);
Фиг. 4 - устройство для изготовления литейной формы (вставка-заполнитель);
Фиг. 5 - устройство для изготовления литейной формы (вставка-заполнитель);
Фиг. 6 - устройство для изготовления литейной формы (общий вид);
Фиг. 7 - устройство для изготовления литейной формы (вид А Фиг. 6);
Фиг. 8 - устройство для изготовления литейной формы (однотипный типовой элемент с шестигранным основанием);
Фиг. 9 - устройство для изготовления литейной формы (вставка-заполнитель);
Фиг. 10 - устройство для изготовления литейной формы (вставка-заполнитель);
Фиг. 11 - устройство для изготовления литейной формы (общий вид);
Фиг. 12 - устройство для изготовления литейной формы (вид А Фиг. 11);
Фиг. 13 - устройство для изготовления литейной формы (вставка-заполнитель);
Фиг. 14 - устройство для изготовления литейной формы (однотипный типовой элемент с треугольным основанием);
Фиг. 15 - устройство для изготовления литейной формы (однотипный типовой элемент с треугольным основанием);
Фиг. 16 - устройство для изготовления литейной формы (вставка-заполнитель);
Фиг. 17 - устройство для изготовления литейной формы (вставка-заполнитель);
Фиг. 18 - устройство для изготовления литейной формы (вставка-заполнитель).
Устройство для изготовления литейных форм содержит подмодельную (координатную) плиту 1 с сеткой отверстий 2, необходимых для монтажа, отдельных типовых элементов 3 и вставок-заполнителей 4 и 5.
На основании отдельных типовых элементов 3 предусмотрены крепёжные отверстия для фиксации однотипных элементов 3 на подмодельной плите 1. Сетка отверстий 2 предназначена для размещения, закрепления и центрирования отдельных типовых элементов 3 собираемой литейной формы (модели) относительно системы координат подмодельной плиты 1.
Отдельные типовые элементы 3 литейной формы (модели)  выполнены с многогранным основанием (не обозначено на чертежах), верхней поверхностью 3.1 и наклонных поверхностей 3.2. На наклонных поверхностях 3.2 отдельных типовых элементов 3 выполнены пазы 3.3, предназначенные для соединения отдельных типовых элементов 3 с ответными наклонными поверхностями 4.2 вставок-заполнителей 4, по системе паз-выступ.
Вставка-заполнитель 4 состоит из многогранного основания (не обозначено на чертежах), верхней поверхности 4.1 и наклонных поверхностей 4.2, с выполненными на наклонных поверхностях выступами 4.3. Вставки-заполнители 4 предназначены для заполнения пустоты, образующейся между установленными на подмодельную плиту 1 отдельными типовыми элементами 3.
Так, например, две усеченные пирамиды образованные, стоящими рядом отдельными типовыми элементами 3 с многогранными основаниями (например, квадратными) образуют своими наклонными поверхностями 3.2 впадину, которую необходимо заглушить для получения сплошной формообразующей поверхности литейной формы (модели).
Вставка-заполнитель 5 состоит из многогранного основания (не обозначено на чертежах), верхней поверхности 5.1 и наклонных поверхностей 5.2. Вставки-заполнители 5 предназначены для установки в пазы 3.3 наклонных поверхностей 3.2 крайних отдельных типовых элементов 3, установленных на подмодельную плиту 1.
На наклонных поверхностях 4.2 вставок-заполнителей 4  сформированы выступы 4.3, предназначенные для крепления и стыкования между собой вставок-заполнителей 4 и отдельных типовых элементов 3 устройства за счет наличия пазов 3.3, выполненных по системе паз-выступ.
Наклонные поверхности 3.2 отдельных типовых элементов 3, наклонные поверхности 4.2 вставок-заполнителей 4 и наклонные поверхности 5.2 вставок-заполнителей 5 предназначены для выполнения формообразующих поверхностей с литейным уклоном и стыкуются с ответной частью наклонных поверхностей других элементов устройства.
Верхние поверхности 3.1 отдельных типовых элементов 3, верхние  поверхности 4.1 вставок-заполнителей 4 и верхние поверхности 5.1, совместно с наклонными поверхностями 5.2, вставок-заполнителей 5 образуют формообразующую поверхность литейной формы.
Примером реализации заявляемой полезной модели устройства для изготовления литейных форм может быть устройство для изготовления литейной формы с отдельных типовых элементов, выполненными с квадратным основанием (см. фиг. 3, 4, 5), содержащее подмодельную (координатную плиту) 1 с сеткой отверстий 2, предназначенных для монтажа однотипных элементов 3 с квадратными основаниями и вставок-заполнителей 4 и 5.
Отдельный типовой элемент 3 модели выполнен с квадратным основанием (не обозначено на чертежах), с верхней поверхностью 3.1 и наклонными поверхностями 3.2. На наклонных поверхностях 3.2 однотипных элементов 3 выполнены пазы 3.3, предназначенные для соединения отдельных типовых элементов 3 с ответными наклонными поверхностями 4.2 вставок-заполнителей 4, по системе паз-выступ.
Вставка-заполнитель 4 состоит из многогранного основания (не обозначено на чертежах), верхней поверхности 4.1 и наклонных поверхностей 4.2, с выполненными на них выступами 4.3. Вставки-заполнители 4 установлены в пустоты, образующиеся между установленными на подмодельную плиту 1 отдельными типовыми элементами 3.
Вставки-заполнители 5 состоят из многогранного основания (не обозначено на чертежах), верхней поверхности 5.1 и наклонных поверхностей 5.2. Вставки-заполнители 5 установлены в пазы 3.3, расположенных на крайних наклонных поверхностях 3.2 отдельных типовых элементов 3, установленных на подмодельную плиту 1.
Отдельный типовой элемент 3 со сформированными на их наклонных поверхностях 3.2 пазами 3.3, вставки-заполнители 4 со сформированными на их наклонных поверхностях 4.2 выступами 4.3 соединяются между собой по системе паз-выступ.
Для сборки литейной модели с целью получения формы технолог передает мастеру модельного участка схему монтажа отдельных типовых элементов 3 литейной формы (модели) и вставок-заполнителей 4 на подмодельной плите 1. Модельщик размещает на подмодельной плите 1 в соответствии со схемой сборки отдельные типовые элементы 3 модели, вставки-заполнители 4 и фиксирует их при помощи крепёжных элементов.
Выступы 3.3 крайних наклонных поверхностей 3.2 отдельных типовых элементов 3, заглушаются вставками-заполнителями 5.
С целью формирования необходимых размеров модели, а, следовательно, литейной формы предлагается использовать отдельные типовые элементы 3, с многогранным основанием. Многогранное основание отдельных типовых элементов 3 может представляющие из себя усеченную пирамиду с основанием в виде квадрата (фиг. 3) с соответствующими вставками заполнителями 4 и 5 (фиг. 4, 5), равностороннего треугольника (фиг. 14, 15) с соответствующими вставками заполнителями 4 и 5 (фиг. 13, 16, 17, 18) или шестиугольника (фиг. 8) с соответствующими вставками заполнителями 4 и 5 (фиг. 9, 10), что позволяет использовать, наборы отдельных типовых элементов и создавать модели необходимых форм и габаритов.
Отдельные типовые элементы 3, вставки-заполнители 4 и 5 могут быть изготовлены из следующих материалов: сталь, чугун, алюминий, пластик, дерево, при этом предпочтительным материалом для их изготовления является пластик. Обработка отдельных типовых элементов 3, вставки-заполнители 4 и 5 осуществляется на станке ЧПУ или универсальных фрезерных станках.
В результате использования заявляемого устройства для изготовления литейной формы получается сплошная модель, с формообразующей поверхностью необходимых габаритов. Неиспользованные отверстия на сетки отверстий 2 подмодельной плиты 1 могут быть закрыты специально изготовленными заглушками (не обозначены на чертежах).
Устройство для изготовления литейных форм внедрено в технологическом производстве в АО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» и подтвердила свою технико-экономическую эффективность по сравнению с ранее используемыми устройствами.