砂型鑄造模具設(shè)計及制造的思考

李佳興 胡顯俊 張紹旭 黃 婷 張 錚

(沈陽三科泵閥工業(yè)有限公司，遼寧 沈陽 110142)

1 砂型鑄造的介紹

1.1 砂型鑄造

砂型鑄造基本建設(shè)投資小，工藝靈活性大和生產(chǎn)周期短，廣泛應用在機械制造、礦山冶金、交通運輸、石化通用設(shè)備、農(nóng)業(yè)機械、能源動力、輕工紡織、土建工程、電力電子、航天航空、國防軍工等國民經(jīng)濟各部門，是現(xiàn)代大機械工業(yè)的基礎(chǔ)。

1.2 砂型鑄造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

社會和經(jīng)濟的進步帶動科技飛速發(fā)展，我國的鑄造領(lǐng)域雖有很大的進步改變，但在砂型鑄造技術(shù)上仍然存在很多問題。產(chǎn)量上，由于我國的專業(yè)化程度不高導致生產(chǎn)規(guī)模較小。相比于制造業(yè)大國的美國、日本、德國等，其平均生產(chǎn)量是我國的五六倍之多。質(zhì)量上，由于我國由于鑄造模具及相關(guān)輔助材料上的差距，與發(fā)達國家的鑄件質(zhì)量存在一定距離。

2 砂型鑄造模具制造的思考

優(yōu)秀的模具制造技術(shù)能夠有很大提高鑄造生產(chǎn)率，同時更好地保證鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量。利用計算機輔助技術(shù)制造模具是在砂型鑄造模具制造中較為先進的一種工藝，它可以對制造進行整體的分析以及實現(xiàn)制造過程的自動化管理，同時對于質(zhì)量檢驗也是很有幫助的，使得速度與質(zhì)量都有著較大的保障。另一方面其自動化控制管理還增強了批量生產(chǎn)時的技術(shù)控制[4]。計算機的運用可以將模具設(shè)計資料等更加完整地保存下來，為后期的生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)信息支持。實踐是能夠非常好地檢驗成果的，將制造好的模具運用到實際的鑄造零件制造當中，發(fā)現(xiàn)實際運用中的問題，對砂型鑄造模具的設(shè)計制造提出改進方案。對于技術(shù)人員的培養(yǎng)也要重視起來，在這個方面也要加大資金的投入，使模具制造領(lǐng)域的教學更加規(guī)范化。企業(yè)也應當加大資金投入，努力促進自主創(chuàng)新能力的發(fā)展，提高我國的砂型鑄造技術(shù)在設(shè)計、制造以及工藝等方面的水平，推動我國制造業(yè)的發(fā)展。

圖1 模具制造生產(chǎn)流程

3 砂型鑄造模具設(shè)計的基本過程

3.1 模具工藝圖的設(shè)計

模具工藝圖設(shè)計的精確度是砂型鑄造模具準確度的重要保障，因此在設(shè)計圖紙的設(shè)計時要格外細心，最好的辦法是將砂型鑄造模具的設(shè)計步驟細化分類，一步步地完成設(shè)計。模具工藝圖紙是由主視圖、俯視圖、左試圖以及一些復雜部分的局部視圖構(gòu)成的，要保證設(shè)計的精準性就要對每一個部分細致繪圖。為了能夠讓制造人員更好地看懂圖紙，設(shè)計人員應該對所設(shè)計的模具的一些立體設(shè)計進行描述，對于基本的數(shù)據(jù)也要進行精準的控制，合理地考慮到制造上的誤差，設(shè)置允許的公差帶范圍，根據(jù)國家標準進行校核做出調(diào)整。在設(shè)計前也要對整體的設(shè)計進行考量。前期設(shè)計時需要考慮到后期設(shè)計的需求，能夠有一定的調(diào)控空間以提高砂型鑄造模具設(shè)計數(shù)據(jù)的準確度[2]。

3.2 鑄件三維圖的設(shè)計

采用三維制圖軟件繪制對應的鑄件三維圖，鑄件三維圖上包含相應的加工余量、拔模斜度等。目前國際比較通用的三維制圖軟件有UG、PROE、SOLIDERWORKS等，典型鑄件三維圖如圖2。

圖2 典型鑄件三維圖

3.3 模具三維圖的設(shè)計

根據(jù)模具工藝圖及鑄件三維圖設(shè)計出對應的模具三維圖，立體化模型是能夠最直觀地發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計中存在的問題，對砂型鑄造模具進行三維建模是對現(xiàn)代化設(shè)計方式與理念的融合。目前整個行業(yè)中比較先進的是計算機虛擬溝通技術(shù)，這種技術(shù)能夠根據(jù)設(shè)計者的平面圖紙生成相應的立體化模型，非常有效地對整體進行把控，使得設(shè)計數(shù)據(jù)更加的準確化，最終形成砂型鑄造模具的三維立體模型。典型模具三維圖如圖3所示。

圖3 典型模具三維圖

3.4 模具圖拆分

對設(shè)計好的模具三維圖進行拆分，根據(jù)模具部件所采用的材質(zhì)及加工工藝，拆分出最小的制作單元。

3.5 模具下料

根據(jù)最小的制作單元，進行下料操作，保證所下的坯料材質(zhì)合理，尺寸合適。

3.6 CNC加工

根據(jù)拆分模具的結(jié)果，對各最小制作單元分別進行編程處理，并根據(jù)所編制的加工程序，對坯料進行CNC加工。

3.7 模具裝配

根據(jù)模具工藝圖，將CNC加工后的各最小制作單元裝配在一起，裝配過程中，著重注意水平度及垂直度。

3.8 檢驗

對照模具工藝圖，對裝配后的模具進行尺寸檢驗，根據(jù)國家標準進行外觀檢驗。

4 結(jié)語

我國的砂型鑄造模具設(shè)計與制造領(lǐng)域在不斷地技術(shù)改進中有著飛速的發(fā)展，但是與一些該領(lǐng)域內(nèi)的強國相比還是有著些許差距的，要朝著這些強國的方向發(fā)展，不斷提升技術(shù)水平。