一种铸造芯子防变形托的制作方法

本发明涉及铸造辅助工装，具体涉及一种铸造芯子防变形托，主要用于砂芯在制芯后搬运、转运、烘干及存放过程中的支撑与防变形保护。

背景技术：

1、在铸造生产中，砂芯（型芯）是形成铸件内腔和孔洞的关键部件。砂芯在制芯完成后，需要经过搬运、转运、烘干和存放等多个环节才能进入合箱浇注工序。在这些环节中，砂芯由于自身重量、结构复杂性和材料强度的限制，容易产生弯曲变形、塌陷和裂纹等缺陷，尤其是一些大型、薄壁、悬臂结构的砂芯，变形问题更为突出。

2、目前，铸造行业用于砂芯支撑和防变形的技术手段主要包括以下几种：

3、第一种是传统型芯撑，又称泥芯撑、芯卡子等，是铸造过程中用于支撑砂芯的金属构件。其形态包括双柱芯撑、单柱芯撑和薄片芯撑等，通过一定厚度和形状维持砂芯位置。但传统型芯撑主要在浇注过程中起定位和支撑作用，在制芯后搬运和烘干阶段无法使用；且型芯撑为刚性结构，与砂芯接触面积小、应力集中明显，容易在砂芯表面造成压痕或损伤。

4、第二种是砂芯托架，如中国专利cn221848573u公开的"用于射制外壳砂芯的砂芯防跌落托架"，通过电机驱动蜗杆蜗轮机构调节托架高度，适应不同砂芯的支撑需求。但该方案中托板为整体平面结构，无法适应砂芯底面的不规则形状，各支撑点之间缺乏独立浮动能力，当砂芯底面存在局部凸起或凹陷时，局部受力集中反而加剧变形风险；且电机驱动机构增加了设备成本和维护复杂度。

5、第三种是砂芯支撑座，如中国专利cn94225665.4公开的"新型铸造砂芯支撑"，采用上下圆柱形支撑端和中柱构成，支撑端内侧面为锥形凹面形成环形燕尾槽结构。该方案虽然改善了支撑端与砂芯的贴合度，但仍然属于刚性支撑，不具备缓冲减振功能，在搬运转运过程中无法吸收振动冲击，砂芯因振动产生的微裂纹问题依然存在。

6、此外，现有砂芯托具在烘干环节存在排气不足的问题。砂芯在烘干过程中需要排出内部水分和气体，现有托板通常开设简单的排气孔，但这些排气孔的截面积固定不变，无法根据砂芯重量和烘干程度调节排气效率，导致重型砂芯烘干不充分或轻型砂芯过度烘干。

7、综上，现有技术存在以下不足：

8、（1）支撑面为刚性整体平面或固定形状，无法自适应贴合砂芯底面的不规则形状；

9、（2）各支撑点独立无联动，局部过载无法自动分散；

10、（3）缺乏缓冲减振能力，搬运过程中振动冲击直接传递至砂芯；

11、（4）排气结构固定不变，无法根据砂芯重量自适应调节排气效率；

12、（5）支撑高度和缓冲刚度调节需要额外的电机驱动机构，成本高且维护复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中砂芯托具无法自适应贴合砂芯底面、缺乏缓冲减振能力、各支撑点无联动、排气效率不可调节的缺陷，提供一种铸造芯子防变形托。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种铸造芯子防变形托，包括底座、支撑柱和托板。底座上端面固定设有导向套筒，支撑柱下端滑动设置于导向套筒内，支撑柱下端面与导向套筒内底面之间设有弹性缓冲件。托板固定设置于支撑柱上端，托板上端面设有多个支撑单元安装孔。每个支撑单元安装孔内设有独立浮动支撑组件，浮动支撑组件包括支撑头、导向杆和压缩弹簧。导向杆上端与支撑头底部连接，导向杆下端滑动穿设于支撑单元安装孔内。压缩弹簧套设于导向杆外侧且位于支撑头底部与托板上端面之间。支撑头底部设有球面连接部，导向杆上端设有与球面连接部球面配合的球面凹槽，支撑头通过球面连接部与导向杆万向铰接。托板上还开设有若干减重排气孔，减重排气孔贯穿托板上下端面且分布于相邻浮动支撑组件之间。

4、球面连接部外侧套设有波纹弹簧套，波纹弹簧套上端与支撑头底部固定连接，下端与导向杆上端固定连接。当支撑头受砂芯底面压迫而发生倾斜时，波纹弹簧套产生弹性恢复力矩驱使支撑头回正，并在支撑头与砂芯底面贴合后维持稳定支撑姿态。

5、导向杆为中空管状结构，导向杆内部设有排气通道，支撑头顶部开设有与排气通道上端连通的顶部排气孔。导向杆侧壁下部沿轴向开设有至少一条侧向排气沟槽，侧向排气沟槽上端与排气通道连通，下端延伸至导向杆下端面。当支撑头未受压时，侧向排气沟槽下端位于支撑单元安装孔内，排气通道处于封闭状态。当支撑头受压带动导向杆下移时，侧向排气沟槽下端逐渐露出支撑单元安装孔下端口，与减重排气孔形成连通的排气回路，且导向杆下移量越大，排气回路的截面积越大。

6、浮动支撑组件的数量为4～16个，呈矩阵式均匀排布于托板上端面。托板内部设有均压气腔，均压气腔位于支撑单元安装孔下方且连通各支撑单元安装孔的下端。每个导向杆下端外壁与支撑单元安装孔内壁之间设有密封圈。当某一浮动支撑组件受压下移量大于相邻组件时，该处压缩弹簧下方均压气腔内的气压通过均压气腔传递至相邻支撑组件下方，驱使相邻支撑组件的支撑力增大，形成多点均压补偿。

7、弹性缓冲件为碟形弹簧组，碟形弹簧组由多片碟形弹簧叠合组成。导向套筒内壁设有环形凸台，碟形弹簧组支撑于环形凸台与支撑柱下端面之间。导向套筒侧壁上部设有锁紧螺栓，锁紧螺栓沿径向旋入导向套筒侧壁。当锁紧螺栓旋入时，其内端顶推支撑柱向下移动，压缩碟形弹簧组增大其预紧力，实现支撑柱位置锁紧与弹性缓冲件缓冲刚度调节的联动。

8、本发明具有以下有益效果：

9、（1）球面万向自适应贴合。支撑头通过球面连接部与导向杆万向铰接，每个支撑头可独立倾斜以适应砂芯底面的不规则形状，实现多点自适应贴合。波纹弹簧套在支撑头倾斜贴合后产生恢复力矩，使支撑头在保持贴合姿态的同时不会过度偏转，兼顾了自适应性与支撑稳定性。现有技术的整体平面托板无法实现局部适应，本方案从根本上解决了砂芯底面不规则导致的局部应力集中问题。

10、（2）受压联动自适应排气。导向杆内部设有排气通道，侧壁下部开设侧向排气沟槽。砂芯越重，支撑头受压下移量越大，侧向排气沟槽露出安装孔的部分越多，排气回路的截面积越大，排气效率越高。这一联动机制使重型砂芯在烘干时获得更大的排气量，轻型砂芯获得较小的排气量，实现自适应排气调节，避免了重型砂芯烘干不充分或轻型砂芯过度烘干的问题。现有技术的固定排气孔无法实现此功能。

11、（3）均压气腔多点联动补偿。托板内部的均压气腔连通各支撑单元安装孔的下端，当某处支撑组件受压下移量大于相邻组件时，气压通过均压气腔传递至相邻组件，驱使其支撑力增大，实现自动均压补偿。这一机制将局部过载分散至周围支撑点，有效防止了砂芯局部塌陷。密封圈保证了气腔的气密性，使气压联动有效。现有技术的各支撑点相互独立，局部过载无法分散。

12、（4）锁紧-预紧联动调节。锁紧螺栓旋入时顶推支撑柱下移，同步压缩碟形弹簧组增大预紧力，在一个操作动作中同时完成位置锁紧和缓冲刚度调节。通过支撑柱侧壁的高度刻度线可直观读取调节量。这一联动设计简化了操作流程，无需额外的电机驱动机构即可实现支撑高度和缓冲刚度的精确调节，降低了设备成本和维护复杂度。

13、（5）缓冲减振保护。碟形弹簧组设置于支撑柱与导向套筒之间，在搬运转运过程中吸收振动冲击，防止振动直接传递至砂芯。底座下方的减震垫块进一步吸收底部振动，双重减振保护有效减少了砂芯因振动产生的微裂纹。碟形弹簧组具有承载能力强、缓冲行程可控、寿命长的特点，优于普通螺旋弹簧。