專利名稱：一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模具制造方法，尤其是涉及一種適用于遠洋科考船、深水鉆井船用船舶支架的一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法。
背景技術(shù)：
船舶支架空間復(fù)雜曲面完全屬于三維空間模型，其圈料制作難度極大，強度根本無法保證；而且由于船舶支架本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計，模具非常容易變形，尺寸精度也很難保證。 如果按照常規(guī)的制作方法，模具不但耗材嚴重，而且非常笨重，對填砂造型增加了很大的難度，砂型制造質(zhì)量也很低，合箱時損毀率非常高，對于后續(xù)所鑄造出的產(chǎn)品影響很大，廢品率也較高，最高達到了 90%以上；這種類型的模具制作技術(shù)在國內(nèi)尚沒有成功的制作方案，目前在國內(nèi)屬于一個技術(shù)盲點。在現(xiàn)有的制作與加工方式下，模具存在如下缺陷模具制作耗材嚴重、成本較高、 尺寸難保證、模具本體易變形、模具使用壽命低、制作效率也極低等，由此，對船舶支架批量化生產(chǎn)進程造成極大的制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝方法獨特、強度高、制作效率高、滿足顧客精度要求、提高模具質(zhì)量且適用于遠洋科考船、深水鉆井船用船舶支架的一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法。為了實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明通過如下方式實現(xiàn)
一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法，其特征是該方法包括如下步驟
a.選材采用木材制作支架模具本體，在本體外加20mm厚隨形鋼架進行承載加固；
b.建立模具三維空間模型利用UG軟件，采用逐點網(wǎng)格曲面法對模型進行三維空間建模，然后圍繞模型設(shè)計隨形鋼架，保證鋼架與支架模具本體完全吻合；
c.制作主承載鋼架按前序設(shè)計的模型尺寸及形狀，精確的焊接出隨形鋼架；
d.制作模具毛坯采用焊接好的主承載鋼架進行分段圈料，各段再分區(qū)域圈輞料，在各段圈輞料時按工藝要求，留大填砂臥料口 ；
e.加工模具運用先前建立好的三維模型，通過計算機編程形成標準的加工程序，然后在五軸CNC上進行產(chǎn)品制作，最后將加工成形的模具進行表面處理，保證表面質(zhì)量；
f.模具檢測采用精密的激光跟蹤儀對模具尺寸進行全面檢測，并與三維空間計算機模型進行對點檢測，保證模具本身尺寸及形位精度；
所述芯盒模具由鋼骨架、臥料、填砂口和模具本體構(gòu)成； 所述隨形鋼架為鋼板規(guī)格厚5-30mm、寬30-150mm、長度隨模型； 所述焊接隨形鋼架時鋼架分三段焊接；
所述的剛骨架采用厚5-30mm，寬30_150mm規(guī)格的鋼板進行IOmm滿焊焊接； 所述大填砂臥料口大小為300x500mm。
本發(fā)明有如下效果
1)模具選材巧妙、實施容易、制作簡便、生產(chǎn)周期短，鋼架有效地增強了模具強度，減小了變形量，延長了模具使用壽命；本發(fā)明采用鋼架做模具主骨架，在其骨架上分網(wǎng)格區(qū)域進行圈輞料做出模具本體，由此有效地增加了模具強度，而且節(jié)約了將近3/4的木材用量。2)制作方法新穎從船舶支架空間復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)特性上講，其三維扭曲度很大，最大扭曲度達到IOOOmm左右；按照現(xiàn)有的制作方法制作時，模具的整體圈料難度極大，所有沿周圈起的板料都很難找到一個有效的加固點，只能采用堆大量方料的方法加固，耗材嚴重，而且很易變形，復(fù)雜曲面處形狀很難保證；本發(fā)明就是從問題根源著手，分三段制作主承載鋼骨架，在各段骨架上打孔進行釘板圈料，將每一塊板料都與骨架進行有效連接，保證圈料形狀精度，這樣，用三段鋼架代替了大量方料，不僅使模具簡捷實用，更是成功的提高了模具強度，有效地解決了上述問題，保證了復(fù)雜曲面形狀。3)強度較高由于支架本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計屬于復(fù)雜曲面件，而現(xiàn)施行的方法在制作模具時，整體用料為純木料，易變性，本體設(shè)計時由于要保證曲面強度，所以整體用料較多， 因此在模具吊運時，由于本體自重的緣故，極易造成變形，導(dǎo)致模具質(zhì)量下降。為此，本發(fā)明采用在模具背部增加高強度隨形鋼架的辦法來解決這一問題，利用提前焊接好的隨形鋼架做主骨架，采用多層40mm厚，150mm寬的木料逐層圈料，進行合理搭接，將木料與鋼架有效連接，制作出模具本體，這樣制作出的模具便有了相當高的強度，不僅起到了造型時候抵抗變形的作用，而且在日常的吊運及存放上也對支架模具本體起到了有效的保護作用。4)毛坯制作簡單快捷、且尺寸形位精度高船舶支架空間復(fù)雜曲面模具為三維空間形狀，空間扭曲度大，最大扭曲度達到IOOOmm左右，在模具毛坯制作過程中很難控制曲面粘料的形狀及其穩(wěn)定性。為此，在三維設(shè)計過程中，我們將模具分為三段，分別在三段模型上橫向與縱向拉隨形鋼帶，將模具分為若干個圈料網(wǎng)格區(qū)域，在此網(wǎng)格區(qū)域上進行輞料圈制，這樣不僅成功的降低了圈料難度，銳減了 10天左右的生產(chǎn)周期，而且還有效的減少了支架模具制作過程中的形狀偏差，其中主要大扭度曲面的截面在此交叉網(wǎng)格矩陣的基礎(chǔ)上，圈料的尺寸穩(wěn)定性也得以保證；
5)成品模具的尺寸及使用效果由于應(yīng)用此發(fā)明制作出的毛坯模具形位精度及強度都比較高，所以經(jīng)過已編好加工程序的五軸CNC加工后，其尺寸精度及尺寸穩(wěn)定性都比較高， 表面質(zhì)量也非常好，光潔度可達Ral. 6-RaO. 8之間。在其使用效果上，由于有鋼骨架做支撐，將模具本體分為若干個網(wǎng)格矩陣，在其網(wǎng)格矩陣空檔處開300x500mm的大填砂口，做大塊臥料，有效的提高了流砂緊實工作的效率，不僅減少了超于1/3的制芯時間，而且更是有效提高了砂芯質(zhì)量，為澆注工作的順利進行打下了堅實的基礎(chǔ)。6)檢測可靠為了保證支架模具的三維空間扭曲度符合設(shè)計要求，對模具表面進行劃分網(wǎng)格矩陣，形成一定數(shù)量的檢測點，然后針對相應(yīng)的檢測點，用精密的激光跟蹤儀檢測，然后與三維空間計算機模型進行對點檢測，保證模具本身尺寸及形位精度。7)模具變形小、壽命長本發(fā)明通過模具背部的高強度隨形鋼架，有效的解決了模具的吊運及制芯時的變形問題；通過在鋼架上合理的分區(qū)域圈料，更是有效的將模具與鋼架合為了一體，有鋼架的強度做支撐，便成功的解決了木模本身的易氧化變形問題，保證了模具的質(zhì)量，從而提高了模具的使用壽命。


圖1為本發(fā)明芯盒模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法，其特征是該方法包括如下步驟
a.選材采用木材制作支架模具本體，在本體外加20mm厚隨形鋼架進行承載加固；
b.建立模具三維空間模型利用UG軟件，采用逐點網(wǎng)格曲面法對模型進行三維空間建模，然后圍繞模型設(shè)計隨形鋼架，保證鋼架與支架模具本體完全吻合；
c.制作主承載鋼架按前序設(shè)計的模型尺寸及形狀，精確的焊接出隨形鋼架；
d.制作模具毛坯采用焊接好的主承載鋼架進行分段圈料，各段再分區(qū)域圈輞料，在各段圈輞料時按工藝要求，留大填砂臥料口 ；
e.加工模具運用先前建立好的三維模型，通過計算機編程形成標準的加工程序，然后在五軸CNC上進行產(chǎn)品制作，最后將加工成形的模具進行表面處理，保證表面質(zhì)量；
f.模具檢測采用精密的激光跟蹤儀對模具尺寸進行全面檢測，并與三維空間計算機模型進行對點檢測，保證模具本身尺寸及形位精度。所述芯盒模具由鋼骨架1、臥料2、填砂口 3和模具本體4構(gòu)成， 所述隨形鋼架為鋼板規(guī)格厚5-30mm、寬30-150mm、長度隨模型。所述焊接隨形鋼架時鋼架分三段焊接。所述的剛骨架采用厚5-30mm，寬30_150mm規(guī)格的鋼板進行IOmm滿焊焊接。所述大填砂臥料口大小為300x500mm。
權(quán)利要求
1.一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法，其特征是該方法包括如下步驟a.選材采用木材制作支架模具本體，在本體外加20mm厚隨形鋼架進行承載加固；b.建立模具三維空間模型利用UG軟件，采用逐點網(wǎng)格曲面法對模型進行三維空間建模，然后圍繞模型設(shè)計隨形鋼架，保證鋼架與支架模具本體完全吻合；c.制作主承載鋼架按前序設(shè)計的模型尺寸及形狀，精確的焊接出隨形鋼架；d.制作模具毛坯采用焊接好的主承載鋼架進行分段圈料，各段再分區(qū)域圈輞料，在各段圈輞料時按工藝要求，留大填砂臥料口 ；e.加工模具運用先前建立好的三維模型，通過計算機編程形成標準的加工程序，然后在五軸CNC上進行產(chǎn)品制作，最后將加工成形的模具進行表面處理，保證表面質(zhì)量；f.模具檢測采用精密的激光跟蹤儀對模具尺寸進行全面檢測，并與三維空間計算機模型進行對點檢測，保證模具本身尺寸及形位精度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法，其特征是所述芯盒模具由鋼骨架、臥料、填砂口和模具本體構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法，其特征是所述隨形鋼架為鋼板規(guī)格厚5-30mm、寬30-150mm、長度隨模型。
4.如權(quán)利要求1所述的一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法，其特征是所述焊接隨形鋼架時鋼架分三段焊接。
5.如權(quán)利要求1所述的一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法，其特征是所述的剛骨架采用厚5-30mm，寬30-150mm規(guī)格的鋼板進行IOmm滿焊焊接。
6.如權(quán)利要求1所述的一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法，其特征是所述大填砂臥料口大小為300x500mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模具制造方法，尤其是涉及一種適用于遠洋科考船、深水鉆井船用船舶支架的一種空間復(fù)雜曲面芯盒模具的制造方法，其特征是該方法包括如下步驟選材、建立模具三維空間模型、制作主承載鋼架、制作模具毛坯、加工模具和模具檢測；本發(fā)明藝方法獨特、強度高、制作效率高、滿足顧客精度要求、提高模具質(zhì)量且適用于遠洋科考船、深水鉆井船用船舶支架。
文檔編號B22C7/06GK102430712SQ20111041452
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者年俊杰, 張娟, 撖俊虎, 納建虹, 羅永 , 閆小龍, 馬國華 申請人:寧夏共享模具有限公司, 寧夏共享集團有限責任公司