數(shù)字化無模鑄造精密成型技術(shù).ppt

數(shù)字化無模鑄造精密成型技術(shù),目錄,無模鑄造技術(shù)簡介 無模鑄造技術(shù)特點(diǎn) 無模鑄造與傳統(tǒng)有模鑄造比較 無模鑄造工藝流程 無模鑄造在生產(chǎn)中的應(yīng)用,一、無模鑄造技術(shù)簡介,數(shù)字化無模鑄造精密成型技術(shù)，簡稱無模鑄造技術(shù)，是計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、新材料、鑄造等技術(shù)的集成和原始創(chuàng)新：由三維CAD模型直接驅(qū)動(dòng)鑄型制造，不需要模具縮短了鑄造流程，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化鑄造、快速制造。,技術(shù)流程圖,二、無模鑄造技術(shù)特點(diǎn),同傳統(tǒng)鑄型制造技術(shù)相比，無模鑄造具有無可比擬的優(yōu)越性，它不僅使鑄造過程高度自動(dòng)化、敏捷化，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且在技術(shù)上突破了傳統(tǒng)工藝的許多障礙，使設(shè)計(jì)、制造的約束條件大大減少。具體表現(xiàn)在以下方面： 1) 造型時(shí)間短 利用傳統(tǒng)的方法制造鑄型必須先加工模樣，無論是普通加工還是數(shù)控加工，模樣的制造周期都比較長。對于大中型鑄件來說，鑄型的制造周期一般以月為單位計(jì)算。由于采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理，無模鑄造工藝的信息處理過程一般只需花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)至幾十個(gè)小時(shí)。所以從制造時(shí)間上來看，該工藝具有傳統(tǒng)造型方法無法比擬的優(yōu)越性。 2) 制造成本低 無模鑄造工藝的自動(dòng)化程度高，其設(shè)備一次性投資較大，其它生產(chǎn)條件如原砂、樹脂等原材料的準(zhǔn)備過程與傳統(tǒng)的自硬樹脂砂造型工藝相同。然而又由于它造型無需模樣，對于一些大型、復(fù)雜鑄件，模具的成本又較高，所以其收益是明顯的. 3) 一體化制造 由于傳統(tǒng)造型需要起模，因此一般要求沿鑄件最大截面處（分型面）將其分開，也就是采用分型造型。這樣往往限制了鑄件設(shè)計(jì)的自由度，某些表面和內(nèi)腔復(fù)雜的鑄型不得不采用多個(gè)分型面，使造型、合箱裝配過程的難度大大增加，分型造型使鑄件產(chǎn)生,“飛邊”，導(dǎo)致機(jī)加工量增大。無模鑄造工藝采用離散/堆積成形原理，沒有起模過程，所以分型面的設(shè)計(jì)并不是主要障礙。分型面的設(shè)計(jì)甚至可以根據(jù)需要不設(shè)置在鑄件的最大截面處，而是設(shè)在鑄件的非關(guān)鍵部位，對于某些鑄件，完全可以采用一體化制造方法，即上下型同時(shí)成形。一體化造型最顯著的優(yōu)點(diǎn)是省去了合箱裝配的定位過程，減少了設(shè)計(jì)約束和機(jī)加工量，使鑄件的尺寸精度更容易控制。 4) 型、芯同時(shí)成形 傳統(tǒng)工藝出于起模的考慮，型腔內(nèi)部一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成芯，型、芯分開制造，然后再將二者裝配起來，裝配過程需要準(zhǔn)確的定位，還必須考慮芯子的穩(wěn)定性。無模鑄造工藝制造的鑄型，型和芯是同時(shí)堆積而成，無需裝配，位置精度更易保證。 5) 易于制造含自由曲面的鑄型 傳統(tǒng)工藝中，采用普通加工方法制造模樣的精度難以保證；數(shù)控加工編程復(fù)雜，另外涉及刀具干涉等問題。所以傳統(tǒng)工藝不適合制造含自由曲面或曲線的鑄件。而基于離散/堆積成形原理的無模鑄造工藝，不存在成形的幾何約束，因而能夠很容易地實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜形狀的造型。 6) 造型材料廉價(jià)易得 無模鑄造工藝所使用的造型材料是普通的鑄造用砂，價(jià)格低廉，來源廣泛；而粘結(jié)劑和催化劑也是非常普通的化學(xué)材料，成本不高。,三、無模技術(shù)與傳統(tǒng)有模鑄造比較,數(shù)字化無模鑄造精密成型技術(shù)是一種全新的復(fù)雜金屬件快速制造方法，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜金屬件制造的柔性化、數(shù)字化、精密化、綠色化、智能化，是鑄造技術(shù)的革命。不需要木模及模具，縮短了鑄造流程，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)鑄造行業(yè)的數(shù)字化制造，特別適合于復(fù)雜零部件的快速制造，在節(jié)約鑄造材料、縮短工藝流程、減少鑄造廢棄物、提升鑄造質(zhì)量、降低鑄件能耗等方面具有顯著特色和優(yōu)勢，改變了幾千年來鑄造需要模具的狀況。 與傳統(tǒng)有模鑄件制造相比，數(shù)字化無模鑄造加工費(fèi)用僅為有模方法的1/10左右，開發(fā)時(shí)間縮短50%-80%，制造成本降低30%-50%。,汽車缸體無模鑄造工藝與傳統(tǒng)鑄造工藝技術(shù)應(yīng)用效果的對比,四、無模鑄造工藝流程,無模鑄造工藝是一個(gè)包含CAD/CAM、數(shù)控、材料、噴射、工藝參數(shù)設(shè)置及后處理的集成制造過程，可概括為以下幾個(gè)過程： (1)前處理過程：首先規(guī)劃和設(shè)計(jì)鑄型，即確定工藝參數(shù)、選取最優(yōu)加工方向、設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)等，將產(chǎn)品/零件的CAD模型轉(zhuǎn)換成鑄型的CAD模型。然后由鑄型CAD數(shù)據(jù)得到分層截面輪廓數(shù)據(jù)，再以層面信息產(chǎn)生控制信息。 (2)造型過程：原砂存儲(chǔ)及鋪砂機(jī)構(gòu)將原砂均勻鋪撒在砂箱表面并由壓滾壓實(shí)，噴射裝置將樹脂和固化劑噴射在每一層鋪好壓實(shí)的型砂上，粘結(jié)劑與催化劑發(fā)生膠聯(lián)反應(yīng)，粘接劑和催化劑共同作用的地方型砂被固化在一起，其他地方型砂仍為顆粒態(tài)干砂。固化完一層后再粘接下一層，所有層面粘接完之后就可以得到一個(gè)三維實(shí)體鑄型。 (3)后處理過程：清理出鑄型中間未固化的干砂就可以得到一個(gè)有一定壁厚的鑄型，在砂型的內(nèi)表面涂敷或浸漬涂料。,五、無模鑄造在生產(chǎn)中的應(yīng)用,1 、中國一汽采用數(shù)字化無模鑄造技術(shù)及裝備，完成了多種汽車零部件的快速開發(fā)試制。圖3、圖4為齒輪殼體、前輪彀體件開發(fā)過程，5天內(nèi)均可完成。,2、廣西玉柴采用數(shù)字化無模鑄造技術(shù)，進(jìn)行了柴油機(jī)復(fù)雜零部件開發(fā)。成功開發(fā)出1曲軸箱、1M機(jī)體、1.35M機(jī)體等系列化柴油機(jī)部件，如圖6圖8所示。砂模加工時(shí)間僅用70小時(shí)左右，從CAD模型到鑄件時(shí)間10天左右，產(chǎn)品開發(fā)周期縮短2/3以上。,3