一種金屬件的複合成形製造方法
2023-06-15 00:16:36 1
一種金屬件的複合成形製造方法
【專利摘要】本發明方法公開了一種金屬件的複合成形製造方法,屬於消失模鑄造、砂形鑄造和數控加工的交叉【技術領域】。本發明首先對鑄件模型進行特定分析，將鑄型分成不同部分，然後分別利用砂模和消失模製作鑄型的不同部分，最後組裝成複合鑄型，其充分發揮砂型鑄造和消失模鑄造各自的優勢，在保證鑄件精度和表面質量的基礎上，靈活地將二者結合，快速製作出高精度複雜結構金屬鑄件。
【專利說明】一種金屬件的複合成形製造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種金屬零部件的鑄造製作方法，特別涉及一種複合成形快速製作鑄 型的方法，屬於砂型鑄造、消失模鑄造和數控切削的交叉【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 無模砂型鑄造工藝跨越了傳統鑄造工藝的許多障礙，具有精密化和柔性化特點， 可直接加工出複雜、精密的結構，但由於型砂由砂粒、固化劑等混合而成，型砂切削後的表 面質量主要由砂粒直徑決定，故鑄件表面質量較差，而且在製作大型件的鑄型時，勞動強度 大。
[0003] 消失模鑄造能實現含內部腔體及外形結構複雜、表面質量高的零件的鑄造，但由 於泡沫剛度小，造型過程中因振實散砂動量衝擊和重量壓迫，鑄型易變形，特別是薄壁件或 複雜結構件的邊緣部分。
[0004] 目前，複雜精密鑄件在航天航空、車輛發動機等方面的應用越來越多，生產需求迫 切，急需研發一種快速低成本的鑄造成形加工技術，以解決現有研型鑄造和消失模鑄造的 工藝缺陷，進而獲得高質量的複雜精密鑄件。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於提供一種快速製造精密鑄型的方法，特別是大型精密鑄型。該 方法綜合利用無模砂型鑄造和消失模鑄造工藝，提高了鑄型的製作合格率和鑄件精度、表 面質量，滿足客戶對高精密鑄件特別是大型高精密鑄件的需求。
[0006] 本發明提供的金屬件複合成形製造方法，步驟如下： 1. 根據鑄件工藝圖，構造鑄件的三維模型，確定鑄件各幾何特徵的精度，並確立關鍵的 面、孔、尺寸； 2. 模型分塊及鑄型選擇。依據第一步的分析，將模型分塊，每塊選用鑄型原則如下 a. 精度要求高，包括關鍵面、孔、尺寸的塊，採用砂型做鑄型， b. 有內部腔體結構或大厚實體的塊採用消失模做鑄型， 在劃分鑄型時，儘可能提高砂模和消失模配合效果，如消失模外表面較大時，可採用與 之相配合砂模替代部分散砂(如開口箱式砂模)，這樣可減少在振實過程中，散砂運動動量 對消失模型的衝擊和本身重量對消失模型的擠壓作用疊加，導致消失模型產生向內部的凹 陷形變，因而鑄件也有相同的凹陷形變； 消失模內部腔體空間結構複雜時，可採用砂模做對應配合砂芯，解決散砂填充不到，或 填充不實，澆注時鑄件發生向外擴張的凸起形變； c. 無a，b中特徵的其它塊，可依據工藝便捷性選擇鑄型； 3. 分塊鑄型製作。經第2步劃分後，構建鑄型的三維模型，加工各鑄型 a. 砂模鑄型可由砂塊經加工得到，也可由金屬鑄件翻模獲得， b. 消失模由泡沫塑料塊加工得到，也可由發泡機發泡得到， 加工各分鑄型前，將各分塊鑄型的定位、組裝輔助結構設計出來，和鑄型一同加工 4. 整理及檢測各分塊鑄型 5. 組型，得到所需鑄型，即複合鑄型 6. 塗層、填砂、振實、澆注、脫模，得到鑄件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 圖1為零件工藝圖。
[0008] 圖2為分塊鑄型示意圖，圖2中a為散砂，b為鑄型內腔，c為消失模鑄型，d為由 型砂加工得到的外圍鑄型。
[0009] 圖3為工藝流程圖
【具體實施方式】
[0010] 下面通過一個實施例對本發明做詳細的說明，但不作為對本發明的限定。
[0011] 1.根據工藝圖紙，如圖1，凸臺外表面A與帶勾狀盲孔道內腔的堅直內表面B的同 軸度為優先保證的精度，且凸臺外表面A為關鍵面。
[0012] 2.按照【具體實施方式】1中的分析，將模型分塊： a. 帶勾狀盲孔道為含內部腔體的結構，選用砂模做模型；為保證同軸度及凸臺外表面 A的精度，凸臺外圍採用砂模做鑄型； b. 其餘均採用消失模做鑄型。
[0013] 3.分塊鑄型製作。具體結果如圖2 : 其中a為散砂； b為鑄型內腔，可由成形機加工砂塊得到，可五軸成形機一次成形，也可再次分塊以便 於三軸成形機加工； c為消失模鑄型，由圖紙知，該模型120°輪換對稱，故將模型分成對稱的三塊，三塊的 組裝定位點可設計成凸凹柱孔配合的簡易結構，數量2個以上，依次重複加工得到三塊鑄 型； d為由型砂加工的外圍鑄型，雖結構較大，但很簡單，容易加工； b、c、d的結構為自動組裝定位，故不需要再次設計該結構。
[0014] 4.整理檢測各分塊鑄型，是否加工正確如加工過程無破損現象發生，鑄型完好。 如有問題重新加工，合格後進行下一步。
[0015] 5. b、c、d 組型。
[0016] 6.消失模頂面塗層，再將散砂覆蓋在消失模模樣上，振實，澆注，脫模，得到鑄件。
[0017] 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種金屬件的複合成形製造方法，其特徵在於： 包括以下步驟 a. 根據鑄件工藝圖，構造鑄件及鑄型的三維模型，確定鑄件各幾何特徵的精度，並確立 關鍵的面、孔、尺寸； b. 模型分塊及鑄型選擇，依據步驟a的分析，按照鑄型選用原則將模型分塊； c. 分塊鑄型製作，經步驟b劃分後，對各分塊模型加工鑄型； d. 整理及檢測各分塊鑄型； e. 組型，得到所需鑄型，即複合鑄型； f. 塗層、填砂、振實、澆注、脫模，得到鑄件。
2. 根據權利1所述的一種金屬件的複合成形製造方法，其特徵在於，鑄型選用原則是 a. 精度要求高，包括關鍵面、孔、尺寸的塊，採用砂型做鑄型； b. 有內部腔體結構或大厚實體的塊採用消失模做鑄型； c. 無 a，b中特徵的其它塊，可依據工藝便捷性選擇鑄型。
3. 根據權利1所述的一種金屬件的複合成形製造方法，其特徵在於，各分塊鑄型加工 時 a. 砂模鑄型可由砂塊經加工得到，也可由金屬鑄件翻模獲得； b. 消失模由泡沫塑料塊加工得到，也可由發泡機發泡得到； 加工各分鑄型前，將各分塊鑄型的定位、組裝輔助結構設計出來，和鑄型一同加工。
【文檔編號】B22C9/02GK104057024SQ201410207626
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】單忠德, 張志權, 劉豐, 戰麗, 王祥磊 申請人:機械科學研究總院先進位造技術研究中心