砂型鑄造模具設(shè)計(jì)及制造研究

陳湘忠

【摘 ?要】砂型鑄造廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，極大的提高了生產(chǎn)的效率。本文針對(duì)砂型鑄造的磨具設(shè)計(jì)工藝，制造等問題進(jìn)行探究，為工業(yè)生產(chǎn)效率進(jìn)一步提升提供助力。

【關(guān)鍵詞】砂型鑄造;磨具設(shè)計(jì);制造

砂型鑄造是在鑄造中廣泛使用的一種方法，具有成本低廉，材料易得等特點(diǎn)。同時(shí)正因?yàn)樯靶丸T造使用的廣泛性，砂型鑄造工藝中的技術(shù)創(chuàng)新對(duì)生產(chǎn)效率的發(fā)揮，成本降低以及生產(chǎn)質(zhì)量的提升有著立竿見影的作用。

一，砂型鑄造

砂型鑄造是在在砂型中生產(chǎn)鑄造鑄件的一種方式，砂型鑄造對(duì)一些簡(jiǎn)單的，需要大批量生產(chǎn)的鑄件具有非常大的優(yōu)勢(shì)，也是鑄造的一種基本工藝[1]。砂型鑄造的材料廉價(jià)易得，一般采用硅砂添加作為粘結(jié)劑的型砂，這種材質(zhì)具有耐高溫，易成型，不易變形等特點(diǎn)，非常適合與廉價(jià)以及大力量生產(chǎn)的鑄件。其缺點(diǎn)是精密度不高，鑄件容易產(chǎn)生砂孔等缺陷。根據(jù)以上特點(diǎn)，砂型鑄造中重要的一環(huán)在于磨具設(shè)計(jì)。磨具的設(shè)計(jì)，包含磨具材質(zhì)挑選，磨具本身的設(shè)計(jì)對(duì)鑄件的質(zhì)量以及量化生產(chǎn)有著決定性的作用。

二，砂型鑄造的磨具設(shè)計(jì)

現(xiàn)代砂型磨具的鑄造普遍采用計(jì)算器處理，這是利用現(xiàn)代計(jì)算器科學(xué)的發(fā)展，在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上的進(jìn)步。計(jì)算器的使用也大大提升了磨具設(shè)計(jì)的精度以及磨具設(shè)計(jì)的智能化管理。目前，砂型鑄造的磨具設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。

2.1. 磨具圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是砂型鑄造磨具的第一步[2]。當(dāng)前的鑄件生產(chǎn)普遍采用CNC進(jìn)行加工，很大程度上依賴于磨具的設(shè)計(jì)圖紙，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是鑄件生產(chǎn)的來源與基礎(chǔ)。鑄件生產(chǎn)的精度以及準(zhǔn)確度也依賴于圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。在砂型鑄造的磨具設(shè)計(jì)中，首先需要針對(duì)磨具建立全方位的視角圖形，主要包含俯視圖，主視圖以及左視圖（如下圖）

其次，在砂型鑄造的設(shè)計(jì)圖紙中，要體現(xiàn)鑄件詳細(xì)的立體特征以及具體的數(shù)據(jù)[3]。例如，在平面設(shè)計(jì)圖紙中需要有鑄件的長，寬，高，角度等數(shù)據(jù)信息。設(shè)計(jì)人員要使用樣品或者磨具對(duì)圖紙數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，來保障后續(xù)鑄造生產(chǎn)的精度。同時(shí)，在進(jìn)行平面圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，還需要針對(duì)鑄件在實(shí)際生產(chǎn)工藝中可能存在的損耗以及偏差進(jìn)行預(yù)設(shè)，這一部分內(nèi)容需要經(jīng)驗(yàn)的累積并與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員進(jìn)行確認(rèn)，以提升圖紙數(shù)據(jù)的合理性和準(zhǔn)確性。例如，在磨具的設(shè)計(jì)圖紙中，依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)長，寬，高，半徑，倒角分別保留3cm～5cm的變動(dòng)空間，以利于提升砂型鑄造磨具的精確度。

2.2. 磨具數(shù)據(jù)模型

砂型鑄造磨具的第二步是建立磨具的數(shù)據(jù)模型。在平面設(shè)計(jì)圖的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步建立磨具的數(shù)據(jù)模型。建立數(shù)據(jù)模型是指結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求以及以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過不同的公式，函數(shù)計(jì)算，確定磨具數(shù)據(jù)的變動(dòng)范圍[4]。目前的砂型鑄造磨具一般都采用CNC進(jìn)行處理，確立數(shù)據(jù)模型即確立磨具的CNC生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)后期批量生產(chǎn)的質(zhì)量至關(guān)重要。例如，在磨具設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)模型中，結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，設(shè)定各個(gè)數(shù)據(jù)的變量范圍，同時(shí)分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保障砂型磨具的準(zhǔn)確性，提升精度。在過程中運(yùn)算數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)不匹配的狀況下，需要仔細(xì)核對(duì)圖紙，反復(fù)確認(rèn)，并多方征求意見，來確保磨具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確。

2.3. 建立磨具的立體化處理

砂型鑄造磨具的第三個(gè)環(huán)節(jié)是建立磨具的立體化處理，這是與傳統(tǒng)工藝的不同之處。現(xiàn)代計(jì)算器技術(shù)的發(fā)展可以幫助我們提前實(shí)磨具的立體化組裝。磨具的立體化處理，即利用計(jì)算器的虛擬成像，預(yù)先在計(jì)算器中根據(jù)磨具的設(shè)計(jì)圖紙將磨具進(jìn)行組裝，核準(zhǔn)磨具設(shè)計(jì)的精度以及數(shù)據(jù)模型建立的準(zhǔn)確性。磨具的立體化處理是砂型磨具設(shè)計(jì)的最終核準(zhǔn)步驟，在立體化處理的過程中，出現(xiàn)不匹配，數(shù)值不準(zhǔn)確等問題還可以針對(duì)圖紙進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到最佳的效果。

這一環(huán)節(jié)是充分利用現(xiàn)代計(jì)算器技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，也是在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上的巨大進(jìn)步。充分利用計(jì)算器技術(shù)，可以進(jìn)一步提升砂型磨具設(shè)計(jì)的智能化管理以及生產(chǎn)的直通率。

以上是砂型鑄造磨具設(shè)計(jì)的基本環(huán)節(jié)，在完成以上三個(gè)環(huán)節(jié)之后，還需要針對(duì)磨具設(shè)計(jì)圖形進(jìn)行合理化的處理，最終將形成磨具的應(yīng)用設(shè)計(jì)圖，這也是砂型鑄造磨具最終的生產(chǎn)圖紙以及后期確認(rèn)生產(chǎn)鑄件準(zhǔn)確性的依據(jù)。值得注意的是，雖然砂型鑄造磨具的設(shè)計(jì)在很大程度上仰賴于計(jì)算器的操作，但是還是需要提升設(shè)計(jì)人員的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中能夠預(yù)見的問題，提前在設(shè)計(jì)時(shí)間進(jìn)行規(guī)避，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)相結(jié)合才能進(jìn)一步提升磨具的精確度以及耐用性。

結(jié)論

綜上所述，砂型鑄造磨具的設(shè)計(jì)是磨具的基礎(chǔ)，同時(shí)也是關(guān)鍵。提升砂型鑄造磨具的精度與耐用性需充分的利用現(xiàn)代技術(shù)并不斷的結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并為社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展進(jìn)步提供助力。

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