[发明专利]一种砂型多级柔性挤压成形方法

说明书

本发明属于铸造和快速成形交叉领域，公开一种砂型多级柔性挤压成形方法。该方法在铸造用树脂砂型的成形过程中，采用多级触头进行型腔的逼近，可以得到近似轮廓更高的近成形砂型或模样，减小了近成形砂型体积，从而节约铸造用砂，缩短后续切削净成形时间。该方法首先通过升降一级触头1进行型腔逼近，然后升降次级触头2进行补充填型，不但提升了型腔3逼近精度，而且解决了单一小触头升降时容易弯曲变形的问题；在生产单件小批量铸造砂型时可以显著提高砂型成形效率。

技术领域

本发明属于铸造和快速成形交叉领域，具体涉及一种砂型多级柔性挤压成形方法。

背景技术

铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，历史悠久。传统砂型铸造工艺复杂，模样、芯盒等模具的设计和加工是一个多环节复杂费时的过程。随着科学技术的发展，铸造技术和铸造效率得到了极大的提高。无模数字化精密成形技术集CAD技术、铸造技术、数控技术、切削技术等为一体，在铸造生产中无需模具，通过加工砂坯制造出各式各样的铸造砂型，在铸件单件、小批量生产中具有巨大优势。

如今经济全球化日益加剧，竞争更加激烈，产品换代更加迅速；新产品的开发、研制周期短、小批量、个性化生产成为制造业关注和研究的重点。机械科学研究总院针对砂型数字化无模铸造精密成形技术进行了系统研究，并为了进一步提高砂型制造效率、减少型砂切削量，创新提出一种砂型数字化挤压切削一体化复合成形方法。该成形方法是将砂型数字化柔性挤压成形技术与数字化无模铸造精密成形技术配套使用，可实现铸造砂型的数字化无模快速制造，明显减少型砂切削量，缩短砂型的制造时间。

砂型数字化挤压切削一体化复合成形方法中，挤压成形精度影响着后续砂型切削量，现数字化无模挤压成形机采用截面尺寸50×50mm的阵列触头进行形腔的逼近，逼近程度仍不够高，净成形切削时间较长，可进一步提高逼近程度和成形效率。此外，完全采用小尺寸触头阵列成本高，触头易竖直方向弯曲，影响设备可靠性。

发明内容

本发明的目的在于进一步提高砂型数字化无模铸造精密成形的效率，节约型砂用量。在铸造用树脂砂型的成形过程中，能够通过挤压进一步得到精确轮廓的近成形砂型，为后续净成形切削工序节约时间，并能够解决单一小触头升降和挤压过程中容易弯曲变形的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种无模铸造砂型多级柔性挤压成形方法，该方法流程如下：

①采用计算机对砂型CAD三维模型进行离散处理，将CAD三维模型离散处理为n个截面积为s,高为的规则体，生成坐标文件，得到近成形砂型数字模型；

②在坐标文件的驱动下，驱动各级柔性阵列触头升降逼近砂型型腔，同时驱动一级触头形成柔性砂箱，以便填砂；

③将混合好的树脂自硬砂填入柔性砂箱中；

④在柔性砂箱上方施加压力对砂型压实；柔性阵列触头平台6整体补升；

⑤补升完成后，柔性砂箱在压力作用下保压固化一定时间，依次降各级触头脱模获得近成形砂型。

进一步地，所述一种砂型多级柔性挤压成形方法，其逼近过程采用离散原理，将CAD三维模型离散分割成n个规则体，规则体组成柔性阵列，规则体通常可以为三棱柱、四棱柱、六棱柱等，其横截面为三边形、四边形和六边形等规则截面，满足平面密铺。阵列的排布方式也包含多种排列方式，主要有三角形、长方形、正方形、五边形、六边形、圆形等多种形状，也可以根据实际成形型腔或工艺，布局成非规则形状。所述柔性阵列指多个触头的整体排布，触头高度由坐标文件驱动；柔性阵列触头指阵列中的单只触头。

进一步地，所述一种砂型多级柔性挤压成形方法，坐标文件由公式求出，即各规则体体积总和在截面积s趋近于0时的极限等于曲面函数f与其在xy平面内投影围成的区域内的体积积分。f(x,y,z)为砂型CAD三维模型的曲面函数，x，y，z为砂型型腔曲面函数上的不同点坐标；λ为各规则体截面积s最大值,为截面积s区域内对应z值的最小值，积分区域为曲面函数f与其在xy平面投影围成的区域。