[转载]无模铸型制造工艺的应用-[保举度:0]

无模铸型制造工艺是将快速成形工艺与传统的树脂砂工艺相结合,是直接面向快速制造的一种新型工艺。该工艺突破了传统铸型制造工艺的许多障碍,使预设、制造的约束前提大大削减。满足对市场响应的快速性、矫捷性。

1引言

无模铸型制造(Patternless Casting Manufacturing,简称PCM)工艺是一种与传统树脂自硬砂工艺相结合的新型快速成形工艺。其基来源根基理是:利用RP技术的离散/聚集成形原理,接纳大概轮廓扫描、喷射固化工艺,使成为事实铸型的快速直接成形而无需模样,基来源根基理如下图所示:

图1PCM原理图

首先从零件CAD模子患上到铸型CAD模子。由铸型CAD模子的STL文件分层,患上到剖面大概轮廓信息,再以层面信息孕育发生控制信息。造型时,熬头个喷头在每层铺好的原砂上由计算机控制精确地喷射粘结剂,第二个喷头再沿同样的路径喷射催化剂,或者接纳双喷头一次复合喷射技术按照剖面大概轮廓信息同时喷射粘结剂和催化剂。两者发生胶联反应,一层层固化型砂而聚集成形。粘结剂和催化剂共同作用地方的原砂被固化在一起,其它地方原砂仍为颗粒态之干砂。固化完一层后再粘接下一层,所有的层粘接完之后就患上到一个空间实体。原砂在粘结剂没有喷射的地方仍是干砂,比力容易清除。清理出中间未固化的干砂就可以患上到一个有一定壁厚的铸型,在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇注金属。

2PCM工艺的特点

同传统铸型制造技术相比,PCM工艺具备无可比拟的优越性,它不仅使铸造过程高度自动化、火速化,降低工人劳动强度,并且在技术上突破了传统工艺的许多障碍,使预设、制造的约束前提大大削减。具体表现在以下方面:

2.1造型时间短

利用传统的方法制造铸型必须先加工模样,无论是普通加工还是数控加工,模样的制造周期都比力长。对大中型铸件来说,铸型的制造周期一般以月为单元计算。由于接纳计算机自动处置惩罚,PCM工艺的信息处置惩罚过程一般只需花费几个钟头至几十个钟头。所以从制造时间上来看,该工艺具备传统造型方法无法比拟的优越性。

2.2制造成本低

PCM工艺的自动化程度高,其装备一次性投资较大,其它出产前提如原砂、树脂等原材料的筹办过程与传统的自硬树脂砂造型工艺不异。然而又由于它造型无需模样,对一些大型、复杂铸件,模具的成本又较高,所以其收益是明显的。

2.3一体化制造

由于传统造型需要起模,因此一般要求沿铸件最大剖面处(分型面)将其分开,也就是接纳分型造型。这样往往限制了铸件预设的自由度,某些表面和内腔复杂的铸型不患上不接纳多个分型面,使造型、合箱装配过程的难度大大增加,分型造型使铸件孕育发生"飞边",引起机加工量增大。

PCM工艺接纳离散/聚集成形原理,没有起模过程,所以分型面的预设并不是首要障碍。分型面的预设甚至可以根据需要不设置在铸件的最大剖面处,而是设在铸件的非关键部位,对某些铸件,完全可以接纳一体化制造方法,即上下型同时成形。一体化造型最显著的优点是省去了合箱装配的定位过程,削减了预设约束和机加工量,使铸件的尺寸精密度更容易控制。

2.4型、芯同时成形

传统工艺出于起模的考虑,型腔内部一些布局预设成芯,型、芯分开制造,然后再将二者装配起来,装配过程需要准确的定位,还必须考虑芯子的不变性。PCM工艺制造的铸型,型和芯是同时聚集而成,无需装配,位置精密度更易保证。

2.5便于制造含自由曲面的铸型

传统工艺中,接纳普通加工方法制造模样的精密度难以保证;数控加工编程复杂,另外关于刀具干预干与等问题。所以传统工艺不适合制造含自由曲面或曲线的铸件。而基于离散/聚集成形原理的PCM工艺,不存在成形的几何约束,因而能够很容易地使成为事实任意复杂外形的造型。

2.6造型材料廉价易患上

PCM工艺所使用的造型材料是普通的铸造用砂,价格低价,来源广泛;而粘结剂和催化剂也是非常普通的化学材料,成本不高。因此,对国内外众多的树脂砂铸造厂家来说,该工艺不仅成本低价、并且容易推广,因而具备很强的魔力。

综上所述,PCM工艺在技术上的优势是相当明显的,无需模具,能够快速、柔性、准确地制造内腔、表面较为复杂的铸件,特别适合单件、小批量、外形复杂的大中型铸件的出产以及新产品的试制。但是它也有缺点,首要是装备投资大,不适合大批量出产。最能适于出产柔性很高的小批量或单件出产。

3PCM工艺装备

装备是工艺研究和使成为事实的物质基础与基本前提。PCM装备是一个由机械、电子、材料、计算机软硬件等技术高度集成的复杂的机械电子学产品。机械电子学产品是电子技术(控制技术、计算机技术)与机械领域紧密结合的产物,是在机械电子学技术基础上发展起来的一类产品。一般认为机械电子学产品是指在机构的主功能、信息处置惩罚功能和控制功能上引进了电子技术,并将机械装置和电子装备以及软体等有机结合起来构成系统的总称。

图2 PCM装备预设流程图

按照工艺流程可以将PCM技术划分为四个顺序基簿本过程:信息处置惩罚过程、造型过程、后处置惩罚过程和浇注过程(如图2)。其中,信息处置惩罚过程是为造型过程筹办好相应的控制程序(数控代码)文件;造型过程利用信息处置惩罚过程所天生的数控代码,驱动造型装备,完成铸型的数控加工;后处置惩罚过程旨在提高铸型表面质量和浇注工艺性能,为浇注过程创造前提;浇注过程则是把完成后处置惩罚的铸型运往浇注厂房,将高温熔融的液态金属灌注铸型的浇注系统和型腔内部,最终凝固形成具备一定表面质量、精密度和复杂程度的及格铸件。

PCM工艺商品化装备为PCM-1200型,见图3。

图3PCM-1200型装备外形图

PCM-1200型装备的首要技术参数见表1。

表1PCM-1200技术参数

4、典型案例

图3PCM工艺制造的铸形和铸件

图3叶轮铸型及叶轮产的实例,它是用于渤海某海上钻井平台上的水泵叶轮的铸型和铸件。由于该叶轮是异型叶轮,所以需要重新预设。使用传统工艺,包括制模、造型和铸造,需要两个月。接纳PCM工艺,从预设到铸件完成,只用了2个礼拜,大大快于传统工艺,分层厚度为0.3mm。据测量,铸件尺寸精密度到达CT9~CT8级,表面粗拙度到达Ra25~12.5μm(表面大概轮廓算术平均偏差),完全可以满足实际出产要求。

参考文献:

1.杨伟东,檀润华,颜永年,徐安平.基于微滴喷射技术的快速铸造方法探讨.铸造技术,2005,26(1)1-4 2.杨伟东,檀润华,颜永年,徐安平.无模铸型制造工艺装备的开发.机床与液压,2005,No.205,42-44