專(zhuān)利名稱：一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鑄造、數(shù)控切削技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于切削原理的砂型和砂芯制造 方法。
背景技術(shù)：
砂型和砂芯的制造是鑄造生產(chǎn)中重要的工序之一，鑄型的作用主要是成形，其質(zhì)量的 好壞直接影響最終鑄件的性能指標(biāo)。傳統(tǒng)的砂型制造是由木?；蚪饘倌７贫?，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(zhǎng)， 成本高，靈活性小，不能適應(yīng)單件小批量的大件零件的快速制造。
隨著市場(chǎng)全球化以及競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、 研制、生產(chǎn)周期短、批量小、更新快成為制造業(yè)的必然趨勢(shì)。那么如何在短時(shí)間內(nèi)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(diǎn)和重點(diǎn)問(wèn)題之一。于是出現(xiàn)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(guò)程是首先設(shè)計(jì)出所需零 件的計(jì)算機(jī)三維模型(數(shù)字模型、CAD模型)，然后根據(jù)工藝要求，按照一定的規(guī)律將該模 型離散為一系列有序的單元，通常在Z向?qū)⑵浒匆欢ê穸冗M(jìn)行離散(分層)，把原來(lái)的三維 CAD模型變成一系列的層片；再根據(jù)每個(gè)層片的輪廓信息，輸入加工參數(shù)，自動(dòng)生成數(shù)控 代碼；最后由成形機(jī)成形一系列層片并自動(dòng)將它們聯(lián)接起來(lái)，得到一個(gè)三維物理實(shí)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(fèi)時(shí)，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(jié)劑或激光燒結(jié)將砂粒粘結(jié)在一起形成內(nèi)表面密實(shí)的鑄型，透氣 性差，鑄件容易產(chǎn)生缺陷；分層加工，在加工一些復(fù)雜面時(shí)會(huì)產(chǎn)生臺(tái)階效應(yīng)。。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中.的砂型、砂芯制造方法的不足，本發(fā)明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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明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(huán)節(jié)，能夠減少加工時(shí)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(wèn)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(jù)鑄件圖，確定鑄型并確定分型面及澆注系統(tǒng)，分解鑄型、分別建立砂型及砂芯 的CAD結(jié)構(gòu)b) 準(zhǔn)備包含有粘結(jié)劑組成的砂坯；
c) 根據(jù)所述CAD圖轉(zhuǎn)化為NC數(shù)控代碼，并輸入相關(guān)切削設(shè)備，確定NC加工工藝，所 述輸入切削設(shè)備是將切削砂型或砂芯的刀具路徑文件傳輸給切削設(shè)備；
d) 將砂坯裝卡在工作臺(tái)上；
e) 打開(kāi)吹砂系統(tǒng)并根據(jù)所加工砂型或砂芯的型腔形狀確定氣流量；
f) 根據(jù)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(yù)設(shè)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(shè)備包括普通多軸機(jī)床、加工中心、并聯(lián)機(jī)床、車(chē)床、銑床、磨床和/或鉆床。 所述砂坯是濕型砂、水玻璃砂、樹(shù)脂砂或油砂。 所述刀具是由金剛石、陶瓷、立方氮化硼、硬質(zhì)合金或高速鋼制成。 本發(fā)明的有益效果可以概括為以下三點(diǎn)
1. 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有減少加工周期，節(jié)省制造成本的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于單件 小批量、大型鑄件的快速制造；
2. 相比傳統(tǒng)的鑄型制造方法，本發(fā)明省略拔模斜度、因而可以均勻設(shè)置鑄件的加工余 量，從而減少礙件重量，節(jié)省材料；
3. 與現(xiàn)有技術(shù)中的快速成形制造方法相比，本發(fā)明生成計(jì)算機(jī)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(gè)制造周期。
本發(fā)明所述方法省去了模具制造環(huán)節(jié)，減少加工工序，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本， 減少鑄件重量，節(jié)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。


圖1本發(fā)明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為使用本發(fā)明所述方法的并聯(lián)機(jī)床切削砂型的加工示意圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。 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(jù)鑄件圖，確定鑄型并確定分型面及澆注系統(tǒng)，分解鑄型、分別建立砂型 及砂芯的CAD結(jié)構(gòu)圖。
步驟20，準(zhǔn)備包含有粘結(jié)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(jīng)過(guò)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(shù)脂砂或油砂。
步驟30，根據(jù)所述CAD圖轉(zhuǎn)化為NC數(shù)控代碼，并輸入到相關(guān)切削設(shè)備到并聯(lián)機(jī)床1中， 確定NC加工工藝。所述輸入切削設(shè)備是將切削砂型或砂芯的刀具路徑文件傳輸給切削設(shè)備。 所述切削設(shè)備包括普通多軸機(jī)床、加工中心、并聯(lián)機(jī)床、車(chē)床、銑床、磨床和/或鉆床，根 據(jù)需要單獨(dú)或組合使用。
步驟40，使用墊塊5和壓板6，將已經(jīng)固化在砂箱中的砂坯3，連帶砂箱裝卡在工作臺(tái) 上4。
步驟50，打開(kāi)吹砂系統(tǒng)并根據(jù)所加工砂型或砂芯的型腔形狀確定氣流量。 歩驟60，根據(jù)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(yù)設(shè)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(zhì)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。
本發(fā)明相比傳統(tǒng)的鑄型制造方法，省略拔模斜度、因而可以均勻設(shè)置鑄件的加工余量， 從而減少鑄件重量，節(jié)省材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)中的快速成形制造方法相比，生成計(jì)算 機(jī)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(gè)制造周 期。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)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(jié)省制造成本的優(yōu)點(diǎn)。另外結(jié)合鑄件結(jié)構(gòu)和切削特點(diǎn)，許多砂芯可以和砂型作為整體來(lái)制 造，無(wú)需單獨(dú)設(shè)置砂芯，具有節(jié)省砂芯制作的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在 本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
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(jù)鑄件圖，確定鑄型并確定分型面及澆注系統(tǒng)，分解鑄型、分別建立砂型及砂芯的CAD結(jié)構(gòu)圖；b)準(zhǔn)備包含有粘結(jié)劑組成的砂坯；c)根據(jù)所述CAD圖轉(zhuǎn)化為NC數(shù)控代碼，并輸入相關(guān)切削設(shè)備，確定NC加工工藝，所述輸入切削設(shè)備是將切削砂型或砂芯的刀具路徑文件傳輸給切削設(shè)備； d)將砂坯裝卡在工作臺(tái)上； e)打開(kāi)吹砂系統(tǒng)并根據(jù)所加工砂型或砂芯的型腔形狀確定氣流量； f)根據(jù)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(yù)設(shè)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。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，其特征在于，所 述切削設(shè)備包括普通多軸機(jī)床、加工中心、并聯(lián)機(jī)床、車(chē)床、銑床、磨床和/或鉆床。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，其特征在于，所 述砂坯是濕型砂、水玻璃砂、樹(shù)脂砂或油砂。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述所述的一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方 法，其特征在于，所述刀具是由金剛石、陶瓷、立方氮化硼、硬質(zhì)合金或高速鋼制成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，屬于鑄造、數(shù)控切削技術(shù)領(lǐng)域。所述方法的執(zhí)行步驟是根據(jù)鑄件圖，確定分型面、澆注系統(tǒng)，建立砂型和砂芯的CAD結(jié)構(gòu)圖；準(zhǔn)備砂坯；由CAD結(jié)構(gòu)圖生成NC代碼并輸入到切削設(shè)備中；裝卡砂坯；開(kāi)吹砂系統(tǒng)；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(fā)明所述方法省去模具制造環(huán)節(jié)，減少加工工序，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，減少鑄件重量，節(jié)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。
文檔編號(hào)B22C9/10GK101362185SQ20081022276
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者豐 劉, 單忠德, 李新亞, 董曉麗 申請(qǐng)人:機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心