专利名称：一种基于分形结构的造型模具及其造型方法
技术领域：
本发明涉及一种基于分形结构的造型模具及其造型方法，属于铸造和快速制造的交叉技术领域。
背景技术：
砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料，制作铸型的传统铸造工艺，砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用，并且成本较低，一直以来都是铸造行业的基础工艺。
随着科学技术和国民经济的发展，各行业都对铸造生产提出了新的更高的要求，而影响铸件质量和成本的关键在于铸型的制造。对于砂型铸造来说，关键即是砂型的生产和制造工艺，因此，能有效提高砂型制造质量水平并降低制造成本的造型工艺越来越受到人们的重视。本发明提出一种基于分形结构的造型模具及其造型方法，该造型模具是由多个尺寸不一的长方体或正方体模块组成，磨损时只需更换个别磨损的模块，而避免了整体模具的淘汰，极大的节省了造型工艺中模具的制造成本，同时这些模块之间可实现自由组合以求最大限度的逼近砂型外轮廓形状，减少后期铣削加工时间，从而缩短造型工艺流程。尤其适用于小批量且形状复杂的砂型的制造。
发明内容
为了解决单件小批量砂型制造成本较高的问题，本发明提出了一种基于分形结构的造型模具及其造型方法。I. 一种具有分形结构模具的造型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤
a)根据砂型形状建立CAD模型；
b)根据CAD模型建立砂型的近似模型；
c)根据砂型的近似模型进行模块(3)尺寸、数量的选择和模块(3)组合的规划；
d)根据规划的组合方式将所选的各模块(3)进行组合安装在基座(4)上，生成砂型的近似形状；
e)根据砂型尺寸选择砂箱(2)并安装固定在工作台上；
f)将混合后的型砂和粘结剂导入砂箱，降下压台(I)进行造型；
g)造型后，拆卸砂箱(2)，得到砂型预成形件；
h)对砂型预成形件进行数字化铣削加工。2.所述的一种基于分形结构的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的具有分形结构的模具由模块(3 )和基座(4 )组成。3.所述的一种基于分形结构的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的将所选模块(3)组合并安装在基座(4)上是先将大尺寸的模块(3)安装在分形结构的根节点处，较小尺寸的模块(3)安装在子节点处，以此依次安装所选模块(3)形成砂型的近似轮廓形状。
4.所述的一种基于分形结构的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的将所选模块(3)组合并安装在基座(4)上是通过磁力作用实现紧密连接。5.所述的具有分形结构的模具，其特征在于，所述的所选模块(3)的各个面上均分布有螺纹孔，所述基座(4)底端分布有螺纹孔，模块(3)之间、模块(3)与基座(4)之间通过螺杆实现连接和定位。6.所述的基于分形结构的造型模具，其特征在于，所述的基座(4)可以是内置电磁铁也可以是采用永磁体材料制造。7.所述的基于分形结构的造型模具，其特征在于，所述的模块(3)尺寸规格有多种，可以是立方体也可以是长方体或梯形，模块(3 )材质选取铁磁质材料。本发明所述的一种基于分析机构的造型模具及其造型方法与传统造型模具和造型方法相比具有以下优点 ㈠避免了模具由于局部磨损而整体更换造成的成本增加，节省了砂型制造的成本；(二)模块按尺寸大小依次组合，尽量逼近砂型外轮廓形状，因此砂型的预成形件的后续铣削加工工序简单快捷，缩短了砂型制造的流程，节省了生产时间。
图I为砂型造型平台示意图2为砂型预成形件示意图3为砂型形状示意图4为一种基于分形结构的造型模具的造型方法流程附图标记
I-压台；2_砂箱；3_模块；4_基座。
具体实施例方式以下结合附图对本发明进行进一步的说明。本发明一种基于分形结构的造型模具及其造型方法的具体步骤如下
A、根据砂型形状建立CAD模型；
B、根据CAD模型建立砂型的近似模型；
C、根据砂型的近似模型编写挤压阵列控制代码；
D、根据砂型的近似模型进行模块(3)尺寸、数量的选择和模块(3)组合的规划；
E、根据规划的组合方式将所选的各模块(3)进行组合安装在基座(4)上，生成砂型的近似形状；
F、根据砂型尺寸选择砂箱(2)并安装固定在工作台上；
G、将混合后的型砂和粘结剂导入砂箱，降下压台(I)进行造型；
H、造型后，拆卸砂箱(2)，得到砂型预成形件；
I、对砂型预成形件进行数字化铣削加工。实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改和替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种基于分形结构的造型模具的造型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 a)根据砂型形状建立CAD模型； b)根据CAD模型建立砂型的近似模型； c)根据砂型的近似模型进行模块(3)尺寸、数量的选择和模块(3)组合的规划； d)根据规划的组合方式将所选的各模块(3)进行组合安装在基座(4)上，生成砂型的近似形状； e)根据砂型尺寸选择砂箱(2)并安装固定在工作台上； f)将混合后的型砂和粘结剂导入砂箱，降下压台(I)进行造型； g)造型后，拆卸砂箱(2)，得到砂型预成形件； h)对砂型预成形件进行数字化铣削加工。
2.根据权利要求I所述的一种基于分形结构的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的具有分形结构的模具由模块(3)和基座(4)组成。
3.根据权利要求I中所述的一种基于分形结构的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的将所选模块(3)组合并安装在基座(4)上是先将大尺寸的模块(3)安装在分形结构的根节点处，较小尺寸的模块(3)安装在子节点处，以此依次安装所选模块(3)形成砂型的近似轮廓形状。
4.根据权利要求I中所述的一种基于分形结构的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的将所选模块(3)组合并安装在基座(4)上是通过磁力作用实现紧密连接。
5.根据权利要求I中所述的具有分形结构的模具，其特征在于，所述的所选模块(3)的各个面上均分布有螺纹孔，所述基座(4)底端分布有螺纹孔，模块(3)之间、模块(3)与基座(4)之间通过螺杆实现连接和定位。
6.根据权利要求2中所述的基于分形结构的造型模具，其特征在于，所述的基座(4)可以是内置电磁铁也可以是采用永磁体材料制造。
7.根据权利要求2 6中所述的基于分形结构的造型模具，其特征在于，所述的模块(3)尺寸规格有多种，可以是立方体也可以是长方体或梯形，模块(3)材质选取铁磁质材料。
全文摘要
本发明涉及一种基于分形结构的造型模具及其造型方法，属于铸造和快速制造的交叉技术领域。具体步骤为根据砂型形状建立CAD模型；根据CAD模型建立砂型的近似模型；根据砂型的近似模型进行模块尺寸、数量的选择和模块组合的规划；根据规划的组合方式将所选的各模块进行组合安装在基座上，生成砂型的近似形状；根据砂型尺寸选择砂箱并安装固定在工作台上；导砂，进行造型；造型后，拆卸砂箱，得到砂型预成形件；对砂型预成形件进行数字化铣削加工。本发明提供的新型造型模具具有自适应性，且避免了因磨损而更换整体模具所造成的成本增加的问题，同时本发明提供的造型方法得到的砂型预成形件近形性好，后续铣削加工工序简单快捷，尤其适用于单件小批量的砂型的制造。
文档编号B22C7/00GK102794392SQ20121029623
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者单忠德, 刘丰, 吴晓川, 宋祥宇, 赵洪峰 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心