一種大型機(jī)床薄壁件泡沫模具加工方法研究

徐建平（寧夏共享模具有限公司，寧夏銀川 750021）

一種大型機(jī)床薄壁件泡沫模具加工方法研究

徐建平
（寧夏共享模具有限公司，寧夏銀川 750021）

介紹一種大型薄壁機(jī)床底座類鑄件泡沫模具制作方法。機(jī)床床身類鑄件內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作周期長，尺寸精度要求高等因素難以達(dá)到顧客要求。通過對(duì)模樣分塊，利用數(shù)控加床加工，U G數(shù)控編程軟件生成數(shù)控刀路，解決了泡沫模樣控?cái)?shù)加工制作的難題，生產(chǎn)效率大幅度提高。

數(shù)控編程；U G/CAM；泡沫模具

1 背景及產(chǎn)品介紹

泡沫模鑄造技術(shù)（LFC）是一種近無余量，精確成型的鑄造技術(shù)，對(duì)于生產(chǎn)單件或小批量鑄件，泡沫模鑄造有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。模樣是泡沫模鑄造成敗的關(guān)鍵，沒有高品質(zhì)的模樣，絕對(duì)不可能得到高品質(zhì)的泡沫模鑄件。泡沫模鑄造的模樣是生產(chǎn)過程中必不可少的消耗品，每生產(chǎn)一個(gè)鑄件，就消耗一個(gè)模樣。近兩年，我們所承接的床身底座鑄件大多都是單件小批量，且結(jié)構(gòu)基本都不相同，如果采用傳統(tǒng)模具制作不僅生產(chǎn)周期長，而且費(fèi)用高。如果使用泡沫模實(shí)型鑄造，僅模具一項(xiàng)即可節(jié)約大量資金，降低成本，制造周期從模樣制造到鑄件交貨大概為10～20天，完全能滿足客戶短期研制開發(fā)新產(chǎn)品的要求。

圖1所示的大型薄壁機(jī)床件底座，鑄件材質(zhì)為灰鐵材質(zhì)，長5 m，寬3 m，高0.8 m，鑄件毛坯質(zhì)量為5 t，屬于大型薄壁機(jī)床件底座。

圖1 某大型薄壁機(jī)床底座

2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決方案

2.1 機(jī)床類鑄件泡沫模模樣有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）機(jī)床類鑄件大多平均壁厚10～20 mm，基本接近鑄件的最小壁厚，在泡沫模模樣制作過程中很容易出現(xiàn)變形、尺寸偏小等問題而影響鑄件品質(zhì)。

2）機(jī)床類鑄件大多采用雙層甚至多層加強(qiáng)筋板的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，使得制作模樣時(shí)難度加大，很容易導(dǎo)致上下層之間對(duì)接不齊，內(nèi)部出現(xiàn)粘接縫隙等問題。

機(jī)床類鑄件由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，決定了其模樣制作難度，針對(duì)此類鑄件制定相應(yīng)的制作工藝，制作出合格的泡沫模模樣，顧客滿意的鑄件。

2.2 泡沫模具工藝的研究

1）根據(jù)顧客提供的鑄造工藝圖紙建立三維模型，經(jīng)過對(duì)此類產(chǎn)品工藝評(píng)審，其結(jié)構(gòu)難點(diǎn)在排屑槽兩側(cè)形狀的復(fù)雜扇形扭曲面，壁厚15 mm。運(yùn)用UG/CAM軟件固定軸曲面輪廓銑（Fixed Contour）方式編制加工程序，使用三軸數(shù)控機(jī)床加工。圖2為排屑槽部位剖面圖。

圖2 排屑槽部位剖面圖

2）由于三軸數(shù)控機(jī)床存在只能在X、Y、Z三個(gè)方向走刀加工的局限性，模樣加工過程難以一次加工成形，所以在機(jī)床加工之前，需要先對(duì)三維模型進(jìn)行分塊處理。根據(jù)產(chǎn)品內(nèi)腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層，保證分層后模型的一面存在較多可支撐面，作為反面加工基準(zhǔn)面。保留導(dǎo)軌等重要部分完整性，分塊時(shí)盡量將R角、臍子帶出，需要手工制作的在三維圖中標(biāo)示綠色；溝槽等機(jī)加不到的部位可單獨(dú)分割，根據(jù)其復(fù)雜程度單獨(dú)加工。圖3所示三維模分層圖。

圖3 所示三維模分層圖。

3）加工工藝方案及裝卡方案的選擇

三維模型在經(jīng)過分模后，會(huì)被分成大小、復(fù)雜程度不同的料塊。通過設(shè)計(jì)拉筋、裝卡塊、輔助塊將需要加工的分塊料連接固定，以保證加工過程的牢固裝卡。排版需要考慮的因素有機(jī)床可加工范圍和毛坯毛料尺寸大小，根據(jù)可使用的設(shè)備和材料對(duì)模樣進(jìn)行分塊，最大分塊料單邊應(yīng)不少于5 mm余量，以保證模樣料塊全部加工到位。

兩導(dǎo)軌排屑槽部位側(cè)面扇形面壁厚15 mm，加工過程中容易變形，導(dǎo)致加工完后壁薄尺寸偏小1～2 mm。加工時(shí)設(shè)計(jì)工藝?yán)?，在兩?cè)易變形部位增加防變形工藝?yán)?。加工后手工將添加的工藝?yán)罡钊?，保證加工尺寸。

圖4 加工工藝

4）加工編程

泡沫模加工編程使用UGCAM數(shù)控銑加工編程方式，常用的編程操作方法有平面銑（Planar Mill）、型腔銑（Cavity Mi11）、固定軸曲面輪廓銑（Fixed Contour）等。加工編程順序一般由粗加工到精加工，分別進(jìn)行平面、側(cè)面、曲面、斜面及輪廓加工，加工靈活性較高。程序員可以根據(jù)自己的編程習(xí)慣和方式方法定制和選擇適合當(dāng)前設(shè)備及材料的加工方法及UG編程環(huán)境。

圖5 編程界面

程序完成后，應(yīng)編寫實(shí)體剖切工藝方案單和加工程序單，剖切工藝單中要寫明分割的方法以及需要粘補(bǔ)的部分，應(yīng)以不同的顏色標(biāo)明分割層次和需要粘貼的部位。同時(shí)，還要寫明每部分對(duì)應(yīng)的所需下料的毛坯尺寸，標(biāo)明每層實(shí)際的最大尺寸。加工程序單除要說明圖號(hào)、件的名稱和程序名稱、對(duì)應(yīng)刀具、編程基準(zhǔn)等常規(guī)選項(xiàng)外，還必須說明此層是以何種方式翻轉(zhuǎn)的以及具體的翻轉(zhuǎn)軸。表1為刀具切削參數(shù)表

表1 加工參數(shù)

5）組裝及檢驗(yàn)

組裝人員將機(jī)床加工完的若干個(gè)部分，參照三維圖再將多個(gè)部件用膠粘結(jié)成整體模樣。模樣組裝表面必須光滑，不得有明顯的凸起和凹陷，模樣組裝完后還應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度，以保證在取模，運(yùn)輸和涂覆涂料，填砂等操作過程中不被損壞或變形。

6）檢驗(yàn)

為了保證泡沫模模樣尺寸精確，我司對(duì)泡沫模產(chǎn)品使用三維測量臂對(duì)泡沫模進(jìn)行全尺寸測量。檢測完畢后編制檢驗(yàn)尺寸報(bào)告，合格后向顧客提交尺寸表。

3 結(jié)論

通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析及加工內(nèi)容分析，制定合理的分模工藝方案。快速有效解決了薄壁筋板尺寸的加工問題，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)為今后加工相似薄壁類鑄件泡沫模提供了良好的依據(jù)及借鑒。

[1] 章舟. 泡沫模鑄造生產(chǎn)使用手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2] 黃天佑.泡沫模鑄造技術(shù)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3] 鄧宏運(yùn).大型鑄件泡沫模鑄造工藝參數(shù)的選擇[J].鑄造工程師,2010（8）.

[4] 劉文川 ,汽車翻轉(zhuǎn)支架消失模模具的設(shè)計(jì)[J].中國鑄造裝備與技術(shù).2010(4).

壓鑄行業(yè)精英“把脈” 洞察行業(yè)發(fā)展先機(jī)——2016中國國際壓鑄高層論壇暨首屆壓鑄CEO峰會(huì)在嘉興市舉行

2016年10月19日，“2016中國國際壓鑄高層論壇暨首屆壓鑄CEO峰會(huì)”在秋色宜人的浙江省嘉興市拉開帷幕。本論壇由中國鑄造協(xié)會(huì)主辦，中國鑄造協(xié)會(huì)壓鑄分會(huì)承辦，香港鑄造業(yè)總會(huì)、廣東省鑄造行業(yè)協(xié)會(huì)、上海市壓鑄技術(shù)協(xié)會(huì)、重慶鑄造行業(yè)協(xié)會(huì)和蘇州市壓鑄技術(shù)協(xié)會(huì)協(xié)辦，并且還得到了浙江省鑄造行業(yè)協(xié)會(huì)、江蘇省機(jī)械工程學(xué)會(huì)壓鑄專業(yè)委員、天津市鑄鍛行業(yè)協(xié)會(huì)、寧波鑄造協(xié)會(huì)壓鑄分會(huì)的大力支持。今后論壇將以兩年一次的頻率繼續(xù)由中國鑄造協(xié)會(huì)操辦。

本次論壇包括了“全球壓鑄業(yè)發(fā)展態(tài)勢分析”、“壓鑄下游行業(yè)發(fā)展趨勢分析”、“先進(jìn)壓鑄技術(shù)交流”和“CEO對(duì)話”等板塊，旨在助力中國壓鑄業(yè)可持續(xù)發(fā)展，為壓鑄業(yè)同仁們打造一個(gè)即可前瞻行業(yè)發(fā)展方向，又可獲得商業(yè)信息，同時(shí)交友聯(lián)誼的高端平臺(tái)。

中國鑄造協(xié)會(huì)副會(huì)長、香港鑄造業(yè)總會(huì)永遠(yuǎn)名譽(yù)主席姜永正主持了開幕式。出席本論壇的領(lǐng)導(dǎo)和嘉賓有中國鑄造協(xié)會(huì)執(zhí)行副會(huì)長兼秘書長溫平，中國工程院院士、上海交通大學(xué)輕合金精密成型國家工程研究中心主任丁文江等， 和有以中國壓鑄20強(qiáng)企業(yè)為代表的優(yōu)秀壓鑄企業(yè)家。本次被壓鑄屆譽(yù)為“中國迄今為止規(guī)模最大、層次最高”的壓鑄會(huì)議共迎來450余名專業(yè)代表。

期間，主辦方還舉行了壓鑄團(tuán)購?fù)平闀?huì)和聯(lián)誼會(huì)，為參會(huì)代表提供了業(yè)務(wù)合作和暢敘友誼的良機(jī)。

論壇會(huì)場場外，主辦方還搭建了企業(yè)宣傳展示專區(qū)，為企業(yè)展示、代表交流構(gòu)建了良好的平臺(tái)。

2016年10月20日，本論壇的分會(huì)場輪番上演。四個(gè)分會(huì)場安排合理，緊扣當(dāng)下壓鑄行業(yè)熱點(diǎn)話題的精彩報(bào)告，可謂火爆異常，座無虛席。

本次壓鑄企業(yè)家沙龍活動(dòng)吸引了60余位行業(yè)企業(yè)家參加。本次沙龍共分為兩個(gè)主要環(huán)節(jié)。一是優(yōu)秀企業(yè)家的主題分享，二是相關(guān)問題的互動(dòng)交流。在主題分享環(huán)節(jié)，多位成功企業(yè)家同與會(huì)代表就創(chuàng)業(yè)心得、企業(yè)管理、精益生產(chǎn)、如何助力二代接班人成長等方面作了精彩分享。在互動(dòng)交流環(huán)節(jié)，與會(huì)代表們展開充分的交流與討論，積極分享了自己的看法與觀點(diǎn)，全場掌聲不斷。

2016年20日下午及21日，主辦方還安排了多場參觀工廠活動(dòng)。與會(huì)人員兵分幾路，分別去嘉興、無錫、蘇州、南通參觀了浙江亞路鑄造鑄造有限公司、布勒公司、蘇州春興精工股份有限公司、亞德林機(jī)械（蘇州）有限公司、廣東鴻圖南通壓鑄有限公司等多家企業(yè)。實(shí)地的考察給參會(huì)人員帶來了直觀而全面的感受，高層論壇也在大家的熱烈討論和肯定聲中圓滿閉幕。

中國壓鑄騰飛，我們與您同在！（中國鑄協(xié)供稿）

Study on processing method of foam mould for thin wall parts of large machine tool

XU JianPing
（KOCEL Pattern Co.,Ltd.,Yinchuan 750021,Ningxia,China）

In this paper, a method of making foam mould for casting of large thin wall machine tool is introduced. Machine tool base class castings with complex internal structure, production cycle is long, the size of the accuracy of the requirements of higher factors is diff i cult to meet customer requirements. Our communication through the shape of the sub block, the use of CNC machining, UG NC programming tool to generate NC tool path, to solve the problem of foam pattern NC machining production, production eff i ciency greatly improved.

NC programming UG/CAM Foam mould

TG249.6；

A；

1 006-9 658（201 6）06-0062-03

10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.06.01 9

2016-05-13

稿件編號(hào):1605-1378

徐建平（1985—），男，助理工程師，主要從事數(shù)控機(jī)床編程加工技術(shù)研究工作.