一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法技術

本發明專利技術公開了一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，屬于鑄造、數控切削技術領域。所述方法的執行步驟是：根據鑄件圖，確定分型面、澆注系統，建立砂型和砂芯的ＣＡＤ結構圖；準備砂坯；由ＣＡＤ結構圖生成ＮＣ代碼并輸入到切削設備中；裝卡砂坯；開吹砂系統；確定走刀最大范圍；選擇刀具，加工出砂型或砂芯的型腔；清理修正砂型或砂芯；組裝成鑄型。所以本發明專利技術所述方法省去模具制造環節，減少加工工序，縮短生產周期，降低生產成本，減少鑄件重量，節省金屬材料，增加了制造柔性，提高了鑄型的加工精度，特別適用于單件小批量大型零件的快速制造和試制。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鑄造、數控切削
，特別涉及一種基于切削原理的砂型和砂芯制造 方法。
技術介紹
砂型和砂芯的制造是鑄造生產中重要的工序之一，鑄型的作用主要是成形，其質量的 好壞直接影響最終鑄件的性能指標。傳統的砂型制造是由木模或金屬模翻制而成，俗稱翻 砂。砂芯的制作需要芯盒，包括冷芯盒或熱芯盒，其制造都需要模具，因此，加工周期長， 成本高，靈活性小，不能適應單件小批量的大件零件的快速制造。隨著市場全球化以及競爭的不斷加劇，產品更新換代的速度不斷加快，新產品的開發、 研制、生產周期短、批量小、更新快成為制造業的必然趨勢。那么如何在短時間內低成本 的制造出精度高、合理的鑄型則成為鑄造工作者研究的熱點和重點問題之一。于是出現了 基于快速原形的砂型制造方法，其基于離散-堆積成形原理，基本過程是首先設計出所需零 件的計算機三維模型(數字模型、CAD模型)，然后根據工藝要求，按照一定的規律將該模 型離散為一系列有序的單元，通常在Z向將其按一定厚度進行離散(分層)，把原來的三維 CAD模型變成一系列的層片；再根據每個層片的輪廓信息，輸入加工參數，自動生成數控 代碼；最后由成形機成形一系列層片并自動將它們聯接起來，得到一個三維物理實體。主 要的工藝有FDM工藝、LOM工藝、SLS工藝、3DP工藝、DSPC工藝等，雖然該工藝可 以快速的制造出砂型，但仍然費時，受到各種條件的限制，如逐層加工，加工效率低，不 適于大型鑄型的加工；粘結劑或激光燒結將砂粒粘結在一起形成內表面密實的鑄型，透氣 性差，鑄件容易產生缺陷；分層加工，在加工一些復雜面時會產生臺階效應。。針對現有技術中.的砂型、砂芯制造方法的不足，本專利技術提出了一種砂型和砂芯的快速 制造方法，該方法具有制造周期短，成本低，解決了零件試制、單件小批量零件的快速制 造。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，該方法省去模具制 造環節，能夠減少加工時間、增加制造柔性，提高鑄型的加工精度。解決了單件小批量、大型鑄件的快速制造問題。一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，包括如下步驟a) 根據鑄件圖，確定鑄型并確定分型面及澆注系統，分解鑄型、分別建立砂型及砂芯 的CAD結構b) 準備包含有粘結劑組成的砂坯；c) 根據所述CAD圖轉化為NC數控代碼，并輸入相關切削設備，確定NC加工工藝，所 述輸入切削設備是將切削砂型或砂芯的刀具路徑文件傳輸給切削設備；d) 將砂坯裝卡在工作臺上；e) 打開吹砂系統并根據所加工砂型或砂芯的型腔形狀確定氣流量；f) 根據所加工砂坯的砂箱外圍尺寸確定走刀的最大范圍；g) 按照預設的NC加工工藝選擇刀具，加工出砂型或砂芯的型腔；h) 清理并修正砂型或砂芯；i) 將加工出的砂型及砂芯組裝成鑄型。所述切削設備包括普通多軸機床、加工中心、并聯機床、車床、銑床、磨床和/或鉆床。 所述砂坯是濕型砂、水玻璃砂、樹脂砂或油砂。 所述刀具是由金剛石、陶瓷、立方氮化硼、硬質合金或高速鋼制成。 本專利技術的有益效果可以概括為以下三點1. 相比現有技術，本專利技術具有減少加工周期，節省制造成本的優點，特別適用于單件 小批量、大型鑄件的快速制造；2. 相比傳統的鑄型制造方法，本專利技術省略拔模斜度、因而可以均勻設置鑄件的加工余 量，從而減少礙件重量，節省材料；3. 與現有技術中的快速成形制造方法相比，本專利技術生成計算機可讀的CAD文件后可以 直接用于CNC加工程序，從而減少了加工工序，縮短整個制造周期。本專利技術所述方法省去了模具制造環節，減少加工工序，縮短生產周期，降低生產成本， 減少鑄件重量，節省金屬材料，增加了制造柔性，提高了鑄型的加工精度，特別適用于單 件小批量大型零件的快速制造和試制。附圖說明圖1本專利技術所述一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法的流程圖； 圖2為使用本專利技術所述方法的并聯機床切削砂型的加工示意圖。具體實施例方式結合附圖對本專利技術做詳細的說明，但不作為對本專利技術的限定。 如圖1-2所示的一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，包括如下步驟-步驟10，根據鑄件圖，確定鑄型并確定分型面及澆注系統，分解鑄型、分別建立砂型 及砂芯的CAD結構圖。步驟20，準備包含有粘結劑組成的砂坯。本例中選用70/100目的水洗砂、新型水玻璃 及固化劑作為原材料，經過混制得到水玻璃砂坯。待其固化為能夠滿足切削加工要求的砂 坯3。所述砂坯還可以選用濕型砂、樹脂砂或油砂。步驟30，根據所述CAD圖轉化為NC數控代碼，并輸入到相關切削設備到并聯機床1中， 確定NC加工工藝。所述輸入切削設備是將切削砂型或砂芯的刀具路徑文件傳輸給切削設備。 所述切削設備包括普通多軸機床、加工中心、并聯機床、車床、銑床、磨床和/或鉆床，根 據需要單獨或組合使用。步驟40，使用墊塊5和壓板6，將已經固化在砂箱中的砂坯3，連帶砂箱裝卡在工作臺 上4。步驟50，打開吹砂系統并根據所加工砂型或砂芯的型腔形狀確定氣流量。 歩驟60，根據所加工砂坯的砂箱外圍尺寸確定走刀的最大范圍。步驟70，按照預設的NC加工工藝選擇刀具2，加工出所需要的砂型或砂芯的型腔。所 述刀具是由金剛石、陶瓷、立方氮化硼、硬質合金或高速鋼制成。 步驟80，清理并修正砂型或砂芯。 步驟90，將加工出的砂型及砂芯組裝成鑄型。本專利技術相比傳統的鑄型制造方法，省略拔模斜度、因而可以均勻設置鑄件的加工余量， 從而減少鑄件重量，節省材料。本專利技術與現有技術中的快速成形制造方法相比，生成計算 機可讀的CAD文件后可以直接用于CNC加工程序，從而減少了加工工序，縮短整個制造周 期。本專利技術相比現有技術中傳統的鑄型制造方法及快速成形制造方法，具有減少加工周期， 節省制造成本的優點。另外結合鑄件結構和切削特點，許多砂芯可以和砂型作為整體來制 造，無需單獨設置砂芯，具有節省砂芯制作的優點，特別適用于單件小批量、大型鑄件的 快速制造。以上所述的實施例，只是本專利技術較優選的具體實施方式的一種，本領域的技術人員在 本專利技術技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應包含在本專利技術的保護范圍內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，其特征在于，包括如下步驟：　ａ）根據鑄件圖，確定鑄型并確定分型面及澆注系統，分解鑄型、分別建立砂型及砂芯的ＣＡＤ結構圖；　ｂ）準備包含有粘結劑組成的砂坯；　ｃ）根據所述ＣＡＤ圖轉化為ＮＣ數控代碼，并輸入相關切削設備，確定ＮＣ加工工藝，所述輸入切削設備是將切削砂型或砂芯的刀具路徑文件傳輸給切削設備；　ｄ）將砂坯裝卡在工作臺上；　ｅ）打開吹砂系統并根據所加工砂型或砂芯的型腔形狀確定氣流量；　ｆ）根據所加工砂坯的砂箱外圍尺寸確定走刀的最大范圍；　ｇ）按照預設的ＮＣ加工工藝選擇刀具，加工出砂型或砂芯的型腔；　ｈ）清理并修正砂型或砂芯；　ｉ）將加工出的砂型及砂芯組裝成鑄型。

【技術特征摘要】
1.一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，其特征在于，包括如下步驟a)根據鑄件圖，確定鑄型并確定分型面及澆注系統，分解鑄型、分別建立砂型及砂芯的CAD結構圖；b)準備包含有粘結劑組成的砂坯；c)根據所述CAD圖轉化為NC數控代碼，并輸入相關切削設備，確定NC加工工藝，所述輸入切削設備是將切削砂型或砂芯的刀具路徑文件傳輸給切削設備； d)將砂坯裝卡在工作臺上； e)打開吹砂系統并根據所加工砂型或砂芯的型腔形狀確定氣流量； f)根據所加工砂坯的砂箱外圍尺寸確定走刀的最大范圍； g)按照預設的NC加工工藝選擇刀具，加...

【專利技術屬性】
技術研發人員：單忠德，李新亞，董曉麗，劉豐，
申請(專利權)人：機械科學研究總院先進制造技術研究中心，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]