金屬件鑄型數控加工制造技術應用探討

劉 睿

(廣東理工學院工業自動化系，廣東 肇慶 526114)

金屬件鑄型數控加工制造技術應用探討

劉 睿

(廣東理工學院工業自動化系，廣東 肇慶 526114)

鑄型是鑄造行業的主要內容，其質量好壞直接關乎產品質量，也會增加生產機器損耗。金屬件鑄型數控加工是一項專業性很強的工作，涉及諸多技術性內容，使加工過程比較復雜且技術難度較大，對生產企業提出了較高的要求。本文對無模化鑄型加工制造技術進行分析，并對金屬件鑄型數控加工方法進行論述，及時完成單件小批次金屬件快速制造工作，推進金屬件鑄型數控加工制造技術的發展。

金屬件；數控加工；制造技術

受外部市場環境影響，很多企業都認識到鑄型的重要性，并加大了對該工藝過程的重視度。采用無模鑄型數控加工制造技術，能夠達到良好的鑄型效果。

1 無模化鑄型加工制造技術

1.1 傳統鑄造行業加工制造

傳統鑄造行業中，產品的生產過程往往是先加工鑄造模型，然后依據鑄造模型對與之相對應的砂型進行制造，最后進行澆筑，得出鑄造產品。模型制作難度較大，生產企業很難在短時間內完成模型制造。反之，如果制作周期比較長，會對生產企業的流水線作業產生負面干擾。長期以來，這都是生產企業運營發展中亟待解決的關鍵性問題。部分生產企業對大中型鑄件的需求量比較大，很大程度上延長了模型的生產周期。鑄件模型生產中，不僅需要考慮生產周期問題，對模型精密度也具有很高的要求，它直接影響了產品的生產質量。為了兼顧模型的精密度要求，不僅需要經歷很長的制造周期，在制作過程中，也有很高的技術性要求。近年來，金屬件鑄型數控加工制造技術不斷更新，產品也發生了相應的變化。為了滿足產品生產需要，要結合實際情況，對模具進行調整。而模具調整又跟不上新產品的研發需要，容易出現生產空白期，給企業帶來嚴重的經濟損失，不利于實現整體社會經濟效益。

1.2 無模化鑄型加工制造技術

受外部市場環境及技術影響，模型的生產制造周期比較長，很難滿足新產品的更新換代要求，采用無模化鑄型加工制造技術，能夠對該問題進行有效解決。我國該項技術研究始于2007年，且取得了一定的進展和突破，并以此為依據，研制出了我國第一臺無模鑄型數控加工制造設備CAMTC-SMM1000，它的軟件數控系統也比較先進和完善。如表1所示，鑄型數控加工成型機主要參數。鑄型制造能夠推進鑄型生產工作的順利進行，與此同時，它也是鑄型生產中不可或缺的主要模塊，為后續鑄造生產工藝奠定了良好的設備及技術基礎，有助于提高鑄件成型質量。

表1 鑄型數控加工成型機主要參數
Tab.1 Major parameters of casting NC machining

項目指標最大成型尺寸/mm1000×1000×400XY直線運動速度/mm·s-1100-200主軸轉速/r·min-15000-18000定位精度/mm±0.025設備總重/kg3000總功率/KW10外形尺寸/mm2900×2700×2100重復定位精度/mm±0.05

傳統鑄型制造中的工藝技術和生產環境都比較落后，使小批次單件零件的加工生產工作不夠靈活。以往鑄型數控加工設備流水線中涉及的內容比較多，包括床身、運動平臺以及切削刀具系統等，增加了日常工作難度。新型無模化鑄型加工技術通過采用信息技術，在日常生產中添加數字化元素，能夠以數字化控制方法對設備生產中的諸多問題進行有效解決，并進行專利申請。

近年來，生產企業鑄件認識到金屬件鑄造加工的重要性，而無模化鑄型加工制造技術應用也更加普遍，其推動了金屬件鑄造業的發展。采用無模化技術不僅能夠對傳統模型制作周期及更新問題進行有效解決，而且提高了金屬件質量，使其更加精確、科學。同時，也節省了勞動力，使一線生產人員的職業技能不斷提高，推進鑄造行業的快速穩定發展。

1.3 基于快速成型的金屬模具無模化制造

添加黏結劑方法，主要包含直接殼型鑄造和3D打印工藝。主要實施方法是以CAD模型掃描固化輪廓為載體，依據輪廓布局，采用黏結劑，對粉末材料進行黏結，以省略模型制造工藝。具體實施方法是：優先鋪平沙粒，采用噴頭，將樹脂均勻噴灑在沙床上，并添加黏結劑和催化劑，經化學反應之后，使沙粒依據輪廓路線，發生固化堆積，滿足模型制作要求。相較于傳統工藝，它主要通過黏結劑實現沙粒固結。因而，無模鑄型成功與否，主要取決于黏結劑強度。可在加熱爐上，對黏結劑進行加熱或燒結，提高無模鑄造質量。

1.4 基于去除加工的金屬模具無模化制造

大型金屬件鑄型數控加工過程中，借助計算機網絡技術，對三維實體模型進行構建，繼而制作砂型，工藝過程簡單，操作簡便。采用計算機，依據加工對象，構建三維CAD模型，并對它進行輸出。繼而結合計算機自動規劃路徑，對它進行加工仿真，得出仿真圖像之后，進行對比，實現鑄型加工。將基于去除加工的金屬模型無模化制造，應用到機械加工制造中，包含零件加工和模具制造等，制作速度比較快，精確度也很高。該加工過程比較封閉，成型過程中，會產生廢氣、廢渣和粉塵等大量廢棄物，可將其進行回收，用以金屬件鑄型數控加工中。

2 金屬件鑄型數控加工制造技術的應用

企業負責人和加工人員需要對鑄造行業的鑄造生產流具備一個清晰的認識和了解，依據信息數據化控制技術要求，嚴格規定它的制造過程，并對其生產效果進行評估。首先，將數控加工制造技術軟件系統中的模具功能應用到具體生產實踐中，以得出該金屬件的整體鑄型模型。依據模具實際尺寸將后續操作加工工作落實到位，并在加工設備過程中，對它進行分塊處理，依據實際需要，對模型進行分割，使其以砂塊形式存在，確保得出的分割模型能夠滿足具體生產要求。

完成模型分割工作之后，依據數字化技術完成加工代碼生產工作，繼而對加工過程進行模擬，再次對導軌進行確認，一定要保障導軌的完整和精確，并從根本上對刀具干涉的不良后果進行有效控制，以順利完成鑄件生產加工工作，有效消除鑄件生產中可能發生的各種問題。后期加工鑄型的時候，對零件的精確度提出了很高的要求，因此，制作砂塊時，要充分發揮數字化加工代碼的作用。依據具體生產需要，對大小合適的砂塊進行制備，該過程中，零件必須具備較高的精確度，要選擇目數較細的鑄造水洗砂，也要注重黏結劑選擇，并結合具體要求，對它的固化時間進行合理控制。夾緊、定位工件，通過切平面程序對砂塊進行切平，使它與工件實際高度相符合。完成數控加工數值設定之后，應用加工代碼對鑄型數控加工成形機進行驅動，以完成加工生產工作。依據實際生產需要對鑄型加工時間以及加工過程的誤差值等進行合理控制，使鑄件生產過程更加簡單、便利，在傳統技術、設備基礎上，使金屬件鑄型更加穩定、精確、便捷且極具數字化特點。

4 結語

無模鑄造數控加工制造技術極具先進性，它參考設計圖紙開展生產制造工作，能夠大大節約模型制作時間和費用，并降低產品開發成本，滿足個性化產品生產需要。它使金屬件鑄型數控加工過程更加簡單，也能夠對加工過程中的碎屑進行及時回收，實現循環應用的目的。同時，該技術為單件、小批量金屬件快速制造提供了保障，從根本上實現了傳統鑄造技術的革新。

[1] 陳少凱，單忠德.金屬件鑄型數控加工制造技術應用研究[J].鑄造設備與工藝，2010，(02)：1-2，54.

[2] 楊艷.關于金屬件鑄型數控加工制造技術應用的研究[J].通訊世界，2015，(03)：169.

[3] 鐘文德.機械加工中無模鑄型數控加工工藝技術特點分析及裝備應用[J].華東科技(學術版)，2012，(11)：342-343.

Discussion on the application of metal casting mould numerical control processing and manufacturing technology

LIU Rui

(Department of Industrial Automation, Guangdong Polytechnic College, Zhaoqing 526114, China)

Casting is the main content in casting industry, its quality is directly related to the quality of the products, and will produce the loss of the production machine. The metal casting mould numerical control processing is a highly professional work with many technical contents, which puts forward higher requirements on the production of enterprises. This paper analyzes the non-modular mold manufacturing technology and discusses the processing method of mold NC metal parts, which can make timely completion of a single small batch metal parts manufacturing work and promote the development of metal casting CNC machining technology.

Metal parts; NC machining; Manufacturing technology

2016-09-22

劉睿(1974-)，男，學士，工程碩士，講師。

TG659

B

1674-8646(2016)22-0064-02