［推荐精品］材料成型装备及自动化.doc

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1、一、无模铸造的基本概念无模铸型制造T艺(PatternlessCastingManufacturing,PCM)是将快速成形技术应用到传统的砂型制造工艺屮。PCM工艺也是基于快速成形技术的离散/堆积成形原理，但它是不同于传统砂型制造工艺的造型方法。PCM工艺的基木原理如下图所示。首先从零件CAD模型得到铸型CAD模型；由铸型CAD模型的STL文件分层，得到截而轮廓信息，再以层而信息产牛控制信息；造型时，第一个喷头在毎层铺好的型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；两者发牛交联反应，一层层固化型砂堆积成形。这样在粘结剂和催化剂共同作用的地方，型

2、砂被粘结在一起，其它地方原砂仍为颗粒态。固化完一•层后再粘接下一•层，所有的层粘接完之后就得到一个空间实体。在粘结剂没有喷射的地方仍是散砂，比较容易清除。清理出屮间未固化的散砂,就可以得到一个有一定壁厚的铸型，在砂型的表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇注金属。Q造型完毕浇铸PCM是一种结合计算机技术对树脂砂造型工艺进行改造的技术。它不仅能使铸造过程自动化、敏捷化，降低工人劳动强度，而且在技术上突破了传统工艺的许多障碍，使设计、制造的约束条件大大减少，具有传统铸型制造工艺无可比拟的优越性。PCM铸型的表面质量直接影响到原型件和铸件的表面质量。在PCMI艺屮,除了因为分层产牛的“

3、台阶效应”，铸型表面还常常存在着结瘤、毛刺等缺陷，这给铸型的后处理造成了困难，并影响铸件的尺寸精度和表面质量。为解决这个问题,主要从以下几个方而进行了研究。1、提高扫描线的质量在PCM工艺中，扫描线的质量决定了铸型轮廓的质量。采用离散式喷头，喷射得到的扫描线具有离散特征。首先要减小喷嘴直径(孔径)，同样的条件下，喷嘴直径小，流量就小，线宽就小,扫描线质量就越高。为了避免喷头堵寒和提高造型效率,喷嘴直径不能太小。其次要根据扫描速度，设置较高的振动频率和小等的占空比,这样可使喷射的液滴更细小，单元体和间隙更小。扫描线线宽变小才可以得到理想的扫描线,通过实验发现，在150mm/s

4、的扫描速度下，用0.0762mm孔径的离散喷头，采用10()Hz和50的占空比，可以得到较为理想的扫描线。设置合适的分层厚度分层厚度对铸型表面质量的影响较人。实验表明，在喷射流量和扫描速度一定的情况下，表而质量随分层厚度减小而达到峰值,继续减小时表而质量开始下降，结瘤增多,表面粗糙度值上升。分层厚度过大，固化剂的口由渗透造成侧面轮廓产牛“锯齿”;分层厚度变小，会减小两层之间的齿形缝隙;而分层厚度过小,则导致固化剂的横向渗流扩散加剧，反而降低了铸型的表面质量。实验表明,0.0762mm孔径的喷头适合于().3〜0.6mm的分层厚度，而0.1905mm孔径的喷头适合于0.8-1

5、.0mm的分层厚度。2、改进铺砂装置和振动筛树脂砂具有一定的粘性，这対铺砂造成了一定的难度。树脂砂屮的树脂含量越高,砂粒越细小，树脂砂粘性越大,铺砂难度越大，因此，铺砂装置的改进十分重要。主耍的改进是采用“堆积一刮平”的铺砂方式，对于100/200H、树脂的质量分数1.5%的树脂砂，使用45。

6、产牛很多小毛刺，从而在铸型的纵向而产牛很多凸出的小毛刺。因此，紧实度和均匀度这两个参数非常重要。H前,PCM各砂层的紧实度和均匀度已达到较高的程度，这由所得到的原型件和铸件的表面质量可以说明。4、防止错层“错层”，即相临层之间发牛横向错位，它极大地影响了成形件的表面质量。错层的主要原因有:喷射液流不稳定和粘接强度不够。主要通过以下措施来保证不出现错层:①喷头设计时要考虑喷射流稳定的原则;②增强粘接强度，可通过实验确定合适的加热温度和加热时间来实现;③控制轮廓附近局部区域的同化剂含量，使之反应后砂模的表面有足够的粘结强度;④在拐点处采用圆弧过渡，使得扫描速度始终一致，则固化剂

7、的喷洒也较为均匀;⑤避免轮廓扫描线在起点和终点处出现较大的“搭接”，否则会造成固化剂局部过量，形成表而“结瘤”现彖。5、砂型的分块造型很多复杂零件的砂模，在经过一次或者多次分型之后得到的砂型或砂芯仍然带有复杂的内腔或狭缝结构，不易进行打磨或上涂料。这就需要将砂型进一步分块，以方便后处理操作，从而提高铸型的表面质量。在分块的吋候，要事先做好捆绑槽并留好余量，造型完成后，要采用特殊的方法组装。二、总体方案的设计为使工艺实验研究得以开展，在公理化设计理论（AxiomaticDesignTheory）和功能论方法学等现代设