专利名称：一种基于切削原理的砂型和砂芯制造方法
技术领域：
本发明属于铸造、数控切削技术领域，特别涉及一种基于切削原理的砂型和砂芯制造 方法。
背景技术：
砂型和砂芯的制造是铸造生产中重要的工序之一，铸型的作用主要是成形，其质量的 好坏直接影响最终铸件的性能指标。传统的砂型制造是由木模或金属模翻制而成，俗称翻 砂。砂芯的制作需要芯盒，包括冷芯盒或热芯盒，其制造都需要模具，因此，加工周期长， 成本高，灵活性小，不能适应单件小批量的大件零件的快速制造。
随着市场全球化以及竞争的不断加剧，产品更新换代的速度不断加快，新产品的开发、 研制、生产周期短、批量小、更新快成为制造业的必然趋势。那么如何在短时间内低成本 的制造出精度高、合理的铸型则成为铸造工作者研究的热点和重点问题之一。于是出现了 基于快速原形的砂型制造方法，其基于离散-堆积成形原理，基本过程是首先设计出所需零 件的计算机三维模型(数字模型、CAD模型)，然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模 型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散(分层)，把原来的三维 CAD模型变成一系列的层片；再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控 代码；最后由成形机成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。主 要的工艺有FDM工艺、LOM工艺、SLS工艺、3DP工艺、DSPC工艺等，虽然该工艺可 以快速的制造出砂型，但仍然费时，受到各种条件的限制，如逐层加工，加工效率低，不 适于大型铸型的加工；粘结剂或激光烧结将砂粒粘结在一起形成内表面密实的铸型，透气 性差，铸件容易产生缺陷；分层加工，在加工一些复杂面时会产生台阶效应。。
针对现有技术中.的砂型、砂芯制造方法的不足，本发明提出了一种砂型和砂芯的快速 制造方法，该方法具有制造周期短，成本低，解决了零件试制、单件小批量零件的快速制 造。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，该方法省去模具制 造环节，能够减少加工时间、增加制造柔性，提高铸型的加工精度。解决了单件小批量、
大型铸件的快速制造问题。
一种基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，包括如下步骤
a) 根据铸件图，确定铸型并确定分型面及浇注系统，分解铸型、分别建立砂型及砂芯 的CAD结构b) 准备包含有粘结剂组成的砂坯；
c) 根据所述CAD图转化为NC数控代码，并输入相关切削设备，确定NC加工工艺，所 述输入切削设备是将切削砂型或砂芯的刀具路径文件传输给切削设备；
d) 将砂坯装卡在工作台上；
e) 打开吹砂系统并根据所加工砂型或砂芯的型腔形状确定气流量；
f) 根据所加工砂坯的砂箱外围尺寸确定走刀的最大范围；
g) 按照预设的NC加工工艺选择刀具，加工出砂型或砂芯的型腔；
h) 清理并修正砂型或砂芯；
i) 将加工出的砂型及砂芯组装成铸型。
所述切削设备包括普通多轴机床、加工中心、并联机床、车床、铣床、磨床和/或钻床。 所述砂坯是湿型砂、水玻璃砂、树脂砂或油砂。 所述刀具是由金刚石、陶瓷、立方氮化硼、硬质合金或高速钢制成。 本发明的有益效果可以概括为以下三点
1. 相比现有技术，本发明具有减少加工周期，节省制造成本的优点，特别适用于单件 小批量、大型铸件的快速制造；
2. 相比传统的铸型制造方法，本发明省略拔模斜度、因而可以均匀设置铸件的加工余 量，从而减少碍件重量，节省材料；
3. 与现有技术中的快速成形制造方法相比，本发明生成计算机可读的CAD文件后可以 直接用于CNC加工程序，从而减少了加工工序，缩短整个制造周期。
本发明所述方法省去了模具制造环节，减少加工工序，縮短生产周期，降低生产成本， 减少铸件重量，节省金属材料，增加了制造柔性，提高了铸型的加工精度，特别适用于单 件小批量大型零件的快速制造和试制。
图1本发明所述一种基于切削原理的砂型和砂芯制造方法的流程图； 图2为使用本发明所述方法的并联机床切削砂型的加工示意图。
具体实施例方式
结合附图对本发明做详细的说明，但不作为对本发明的限定。 如图1-2所示的一种基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，包括如下步骤-步骤10，根据铸件图，确定铸型并确定分型面及浇注系统，分解铸型、分别建立砂型 及砂芯的CAD结构图。
步骤20，准备包含有粘结剂组成的砂坯。本例中选用70/100目的水洗砂、新型水玻璃 及固化剂作为原材料，经过混制得到水玻璃砂坯。待其固化为能够满足切削加工要求的砂 坯3。所述砂坯还可以选用湿型砂、树脂砂或油砂。
步骤30，根据所述CAD图转化为NC数控代码，并输入到相关切削设备到并联机床1中， 确定NC加工工艺。所述输入切削设备是将切削砂型或砂芯的刀具路径文件传输给切削设备。 所述切削设备包括普通多轴机床、加工中心、并联机床、车床、铣床、磨床和/或钻床，根 据需要单独或组合使用。
步骤40，使用垫块5和压板6，将已经固化在砂箱中的砂坯3，连带砂箱装卡在工作台 上4。
步骤50，打开吹砂系统并根据所加工砂型或砂芯的型腔形状确定气流量。 歩骤60，根据所加工砂坯的砂箱外围尺寸确定走刀的最大范围。
步骤70，按照预设的NC加工工艺选择刀具2，加工出所需要的砂型或砂芯的型腔。所 述刀具是由金刚石、陶瓷、立方氮化硼、硬质合金或高速钢制成。 步骤80，清理并修正砂型或砂芯。 步骤90，将加工出的砂型及砂芯组装成铸型。
本发明相比传统的铸型制造方法，省略拔模斜度、因而可以均匀设置铸件的加工余量， 从而减少铸件重量，节省材料。本发明与现有技术中的快速成形制造方法相比，生成计算 机可读的CAD文件后可以直接用于CNC加工程序，从而减少了加工工序，縮短整个制造周 期。本发明相比现有技术中传统的铸型制造方法及快速成形制造方法，具有减少加工周期， 节省制造成本的优点。另外结合铸件结构和切削特点，许多砂芯可以和砂型作为整体来制 造，无需单独设置砂芯，具有节省砂芯制作的优点，特别适用于单件小批量、大型铸件的 快速制造。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技术人员在 本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，其特征在于，包括如下步骤a)根据铸件图，确定铸型并确定分型面及浇注系统，分解铸型、分别建立砂型及砂芯的CAD结构图；b)准备包含有粘结剂组成的砂坯；c)根据所述CAD图转化为NC数控代码，并输入相关切削设备，确定NC加工工艺，所述输入切削设备是将切削砂型或砂芯的刀具路径文件传输给切削设备； d)将砂坯装卡在工作台上； e)打开吹砂系统并根据所加工砂型或砂芯的型腔形状确定气流量； f)根据所加工砂坯的砂箱外围尺寸确定走刀的最大范围； g)按照预设的NC加工工艺选择刀具，加工出砂型或砂芯的型腔； h)清理并修正砂型或砂芯； i)将加工出的砂型及砂芯组装成铸型。
2. 根据权利要求1所述的一种基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，其特征在于，所 述切削设备包括普通多轴机床、加工中心、并联机床、车床、铣床、磨床和/或钻床。
3. 根据权利要求1所述的一种基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，其特征在于，所 述砂坯是湿型砂、水玻璃砂、树脂砂或油砂。
4. 根据权利要求1-3任一权利要求所述所述的一种基于切削原理的砂型和砂芯制造方 法，其特征在于，所述刀具是由金刚石、陶瓷、立方氮化硼、硬质合金或高速钢制成。
全文摘要
本发明公开了一种基于切削原理的砂型和砂芯制造方法，属于铸造、数控切削技术领域。所述方法的执行步骤是根据铸件图，确定分型面、浇注系统，建立砂型和砂芯的CAD结构图；准备砂坯；由CAD结构图生成NC代码并输入到切削设备中；装卡砂坯；开吹砂系统；确定走刀最大范围；选择刀具，加工出砂型或砂芯的型腔；清理修正砂型或砂芯；组装成铸型。所以本发明所述方法省去模具制造环节，减少加工工序，缩短生产周期，降低生产成本，减少铸件重量，节省金属材料，增加了制造柔性，提高了铸型的加工精度，特别适用于单件小批量大型零件的快速制造和试制。
文档编号B22C9/10GK101362185SQ20081022276
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月24日 优先权日2008年9月24日
发明者丰 刘, 单忠德, 李新亚, 董晓丽 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心