一种金属件的复合成形制造方法
【专利摘要】本发明方法公开了一种金属件的复合成形制造方法,属于消失模铸造、砂形铸造和数控加工的交叉【技术领域】。本发明首先对铸件模型进行特定分析，将铸型分成不同部分，然后分别利用砂模和消失模制作铸型的不同部分，最后组装成复合铸型，其充分发挥砂型铸造和消失模铸造各自的优势，在保证铸件精度和表面质量的基础上，灵活地将二者结合，快速制作出高精度复杂结构金属铸件。
【专利说明】一种金属件的复合成形制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属零部件的铸造制作方法，特别涉及一种复合成形快速制作铸 型的方法，属于砂型铸造、消失模铸造和数控切削的交叉【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 无模砂型铸造工艺跨越了传统铸造工艺的许多障碍，具有精密化和柔性化特点， 可直接加工出复杂、精密的结构，但由于型砂由砂粒、固化剂等混合而成，型砂切削后的表 面质量主要由砂粒直径决定，故铸件表面质量较差，而且在制作大型件的铸型时，劳动强度 大。
[0003] 消失模铸造能实现含内部腔体及外形结构复杂、表面质量高的零件的铸造，但由 于泡沫刚度小，造型过程中因振实散砂动量冲击和重量压迫，铸型易变形，特别是薄壁件或 复杂结构件的边缘部分。
[0004] 目前，复杂精密铸件在航天航空、车辆发动机等方面的应用越来越多，生产需求迫 切，急需研发一种快速低成本的铸造成形加工技术，以解决现有研型铸造和消失模铸造的 工艺缺陷，进而获得高质量的复杂精密铸件。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种快速制造精密铸型的方法，特别是大型精密铸型。该 方法综合利用无模砂型铸造和消失模铸造工艺，提高了铸型的制作合格率和铸件精度、表 面质量，满足客户对高精密铸件特别是大型高精密铸件的需求。
[0006] 本发明提供的金属件复合成形制造方法，步骤如下： 1. 根据铸件工艺图，构造铸件的三维模型，确定铸件各几何特征的精度，并确立关键的 面、孔、尺寸； 2. 模型分块及铸型选择。依据第一步的分析，将模型分块，每块选用铸型原则如下 a. 精度要求高，包括关键面、孔、尺寸的块，采用砂型做铸型， b. 有内部腔体结构或大厚实体的块采用消失模做铸型， 在划分铸型时，尽可能提高砂模和消失模配合效果，如消失模外表面较大时，可采用与 之相配合砂模替代部分散砂(如开口箱式砂模)，这样可减少在振实过程中，散砂运动动量 对消失模型的冲击和本身重量对消失模型的挤压作用叠加，导致消失模型产生向内部的凹 陷形变，因而铸件也有相同的凹陷形变； 消失模内部腔体空间结构复杂时，可采用砂模做对应配合砂芯，解决散砂填充不到，或 填充不实，浇注时铸件发生向外扩张的凸起形变； c. 无a，b中特征的其它块，可依据工艺便捷性选择铸型； 3. 分块铸型制作。经第2步划分后，构建铸型的三维模型，加工各铸型 a. 砂模铸型可由砂块经加工得到，也可由金属铸件翻模获得， b. 消失模由泡沫塑料块加工得到，也可由发泡机发泡得到， 加工各分铸型前，将各分块铸型的定位、组装辅助结构设计出来，和铸型一同加工 4. 整理及检测各分块铸型 5. 组型，得到所需铸型，即复合铸型 6. 涂层、填砂、振实、浇注、脱模，得到铸件。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1为零件工艺图。
[0008] 图2为分块铸型示意图，图2中a为散砂，b为铸型内腔，c为消失模铸型，d为由 型砂加工得到的外围铸型。
[0009] 图3为工艺流程图
【具体实施方式】
[0010] 下面通过一个实施例对本发明做详细的说明，但不作为对本发明的限定。
[0011] 1.根据工艺图纸，如图1，凸台外表面A与带勾状盲孔道内腔的坚直内表面B的同 轴度为优先保证的精度，且凸台外表面A为关键面。
[0012] 2.按照【具体实施方式】1中的分析，将模型分块： a. 带勾状盲孔道为含内部腔体的结构，选用砂模做模型；为保证同轴度及凸台外表面 A的精度，凸台外围采用砂模做铸型； b. 其余均采用消失模做铸型。
[0013] 3.分块铸型制作。具体结果如图2 : 其中a为散砂； b为铸型内腔，可由成形机加工砂块得到，可五轴成形机一次成形，也可再次分块以便 于三轴成形机加工； c为消失模铸型，由图纸知，该模型120°轮换对称，故将模型分成对称的三块，三块的 组装定位点可设计成凸凹柱孔配合的简易结构，数量2个以上，依次重复加工得到三块铸 型； d为由型砂加工的外围铸型，虽结构较大，但很简单，容易加工； b、c、d的结构为自动组装定位，故不需要再次设计该结构。
[0014] 4.整理检测各分块铸型，是否加工正确如加工过程无破损现象发生，铸型完好。 如有问题重新加工，合格后进行下一步。
[0015] 5. b、c、d 组型。
[0016] 6.消失模顶面涂层，再将散砂覆盖在消失模模样上，振实，浇注，脱模，得到铸件。
[0017] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种金属件的复合成形制造方法，其特征在于： 包括以下步骤 a. 根据铸件工艺图，构造铸件及铸型的三维模型，确定铸件各几何特征的精度，并确立 关键的面、孔、尺寸； b. 模型分块及铸型选择，依据步骤a的分析，按照铸型选用原则将模型分块； c. 分块铸型制作，经步骤b划分后，对各分块模型加工铸型； d. 整理及检测各分块铸型； e. 组型，得到所需铸型，即复合铸型； f. 涂层、填砂、振实、浇注、脱模，得到铸件。
2. 根据权利1所述的一种金属件的复合成形制造方法，其特征在于，铸型选用原则是 a. 精度要求高，包括关键面、孔、尺寸的块，采用砂型做铸型； b. 有内部腔体结构或大厚实体的块采用消失模做铸型； c. 无 a，b中特征的其它块，可依据工艺便捷性选择铸型。
3. 根据权利1所述的一种金属件的复合成形制造方法，其特征在于，各分块铸型加工 时 a. 砂模铸型可由砂块经加工得到，也可由金属铸件翻模获得； b. 消失模由泡沫塑料块加工得到，也可由发泡机发泡得到； 加工各分铸型前，将各分块铸型的定位、组装辅助结构设计出来，和铸型一同加工。
【文档编号】B22C9/02GK104057024SQ201410207626
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】单忠德, 张志权, 刘丰, 战丽, 王祥磊 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心