金屬件鑄型數(shù)控加工制造技術(shù)應(yīng)用探討

劉 睿

(廣東理工學(xué)院工業(yè)自動化系，廣東 肇慶 526114)

金屬件鑄型數(shù)控加工制造技術(shù)應(yīng)用探討

劉 睿

(廣東理工學(xué)院工業(yè)自動化系，廣東 肇慶 526114)

鑄型是鑄造行業(yè)的主要內(nèi)容，其質(zhì)量好壞直接關(guān)乎產(chǎn)品質(zhì)量，也會增加生產(chǎn)機(jī)器損耗。金屬件鑄型數(shù)控加工是一項專業(yè)性很強(qiáng)的工作，涉及諸多技術(shù)性內(nèi)容，使加工過程比較復(fù)雜且技術(shù)難度較大，對生產(chǎn)企業(yè)提出了較高的要求。本文對無?；T型加工制造技術(shù)進(jìn)行分析，并對金屬件鑄型數(shù)控加工方法進(jìn)行論述，及時完成單件小批次金屬件快速制造工作，推進(jìn)金屬件鑄型數(shù)控加工制造技術(shù)的發(fā)展。

金屬件；數(shù)控加工；制造技術(shù)

受外部市場環(huán)境影響，很多企業(yè)都認(rèn)識到鑄型的重要性，并加大了對該工藝過程的重視度。采用無模鑄型數(shù)控加工制造技術(shù)，能夠達(dá)到良好的鑄型效果。

1 無?；T型加工制造技術(shù)

1.1 傳統(tǒng)鑄造行業(yè)加工制造

傳統(tǒng)鑄造行業(yè)中，產(chǎn)品的生產(chǎn)過程往往是先加工鑄造模型，然后依據(jù)鑄造模型對與之相對應(yīng)的砂型進(jìn)行制造，最后進(jìn)行澆筑，得出鑄造產(chǎn)品。模型制作難度較大，生產(chǎn)企業(yè)很難在短時間內(nèi)完成模型制造。反之，如果制作周期比較長，會對生產(chǎn)企業(yè)的流水線作業(yè)產(chǎn)生負(fù)面干擾。長期以來，這都是生產(chǎn)企業(yè)運營發(fā)展中亟待解決的關(guān)鍵性問題。部分生產(chǎn)企業(yè)對大中型鑄件的需求量比較大，很大程度上延長了模型的生產(chǎn)周期。鑄件模型生產(chǎn)中，不僅需要考慮生產(chǎn)周期問題，對模型精密度也具有很高的要求，它直接影響了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。為了兼顧模型的精密度要求，不僅需要經(jīng)歷很長的制造周期，在制作過程中，也有很高的技術(shù)性要求。近年來，金屬件鑄型數(shù)控加工制造技術(shù)不斷更新，產(chǎn)品也發(fā)生了相應(yīng)的變化。為了滿足產(chǎn)品生產(chǎn)需要，要結(jié)合實際情況，對模具進(jìn)行調(diào)整。而模具調(diào)整又跟不上新產(chǎn)品的研發(fā)需要，容易出現(xiàn)生產(chǎn)空白期，給企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，不利于實現(xiàn)整體社會經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 無?；T型加工制造技術(shù)

受外部市場環(huán)境及技術(shù)影響，模型的生產(chǎn)制造周期比較長，很難滿足新產(chǎn)品的更新?lián)Q代要求，采用無?；T型加工制造技術(shù)，能夠?qū)υ搯栴}進(jìn)行有效解決。我國該項技術(shù)研究始于2007年，且取得了一定的進(jìn)展和突破，并以此為依據(jù)，研制出了我國第一臺無模鑄型數(shù)控加工制造設(shè)備CAMTC-SMM1000，它的軟件數(shù)控系統(tǒng)也比較先進(jìn)和完善。如表1所示，鑄型數(shù)控加工成型機(jī)主要參數(shù)。鑄型制造能夠推進(jìn)鑄型生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行，與此同時，它也是鑄型生產(chǎn)中不可或缺的主要模塊，為后續(xù)鑄造生產(chǎn)工藝奠定了良好的設(shè)備及技術(shù)基礎(chǔ)，有助于提高鑄件成型質(zhì)量。

表1 鑄型數(shù)控加工成型機(jī)主要參數(shù)
Tab.1 Major parameters of casting NC machining

項目指標(biāo)最大成型尺寸/mm1000×1000×400XY直線運動速度/mm·s-1100-200主軸轉(zhuǎn)速/r·min-15000-18000定位精度/mm±0.025設(shè)備總重/kg3000總功率/KW10外形尺寸/mm2900×2700×2100重復(fù)定位精度/mm±0.05

傳統(tǒng)鑄型制造中的工藝技術(shù)和生產(chǎn)環(huán)境都比較落后，使小批次單件零件的加工生產(chǎn)工作不夠靈活。以往鑄型數(shù)控加工設(shè)備流水線中涉及的內(nèi)容比較多，包括床身、運動平臺以及切削刀具系統(tǒng)等，增加了日常工作難度。新型無模化鑄型加工技術(shù)通過采用信息技術(shù)，在日常生產(chǎn)中添加數(shù)字化元素，能夠以數(shù)字化控制方法對設(shè)備生產(chǎn)中的諸多問題進(jìn)行有效解決，并進(jìn)行專利申請。

近年來，生產(chǎn)企業(yè)鑄件認(rèn)識到金屬件鑄造加工的重要性，而無?；T型加工制造技術(shù)應(yīng)用也更加普遍，其推動了金屬件鑄造業(yè)的發(fā)展。采用無?；夹g(shù)不僅能夠?qū)鹘y(tǒng)模型制作周期及更新問題進(jìn)行有效解決，而且提高了金屬件質(zhì)量，使其更加精確、科學(xué)。同時，也節(jié)省了勞動力，使一線生產(chǎn)人員的職業(yè)技能不斷提高，推進(jìn)鑄造行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展。

1.3 基于快速成型的金屬模具無?；圃?/p>

添加黏結(jié)劑方法，主要包含直接殼型鑄造和3D打印工藝。主要實施方法是以CAD模型掃描固化輪廓為載體，依據(jù)輪廓布局，采用黏結(jié)劑，對粉末材料進(jìn)行黏結(jié)，以省略模型制造工藝。具體實施方法是：優(yōu)先鋪平沙粒，采用噴頭，將樹脂均勻噴灑在沙床上，并添加黏結(jié)劑和催化劑，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)之后，使沙粒依據(jù)輪廓路線，發(fā)生固化堆積，滿足模型制作要求。相較于傳統(tǒng)工藝，它主要通過黏結(jié)劑實現(xiàn)沙粒固結(jié)。因而，無模鑄型成功與否，主要取決于黏結(jié)劑強(qiáng)度?？稍诩訜釥t上，對黏結(jié)劑進(jìn)行加熱或燒結(jié)，提高無模鑄造質(zhì)量。

1.4 基于去除加工的金屬模具無?；圃?/p>

大型金屬件鑄型數(shù)控加工過程中，借助計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對三維實體模型進(jìn)行構(gòu)建，繼而制作砂型，工藝過程簡單，操作簡便。采用計算機(jī)，依據(jù)加工對象，構(gòu)建三維CAD模型，并對它進(jìn)行輸出。繼而結(jié)合計算機(jī)自動規(guī)劃路徑，對它進(jìn)行加工仿真，得出仿真圖像之后，進(jìn)行對比，實現(xiàn)鑄型加工。將基于去除加工的金屬模型無?；圃?，應(yīng)用到機(jī)械加工制造中，包含零件加工和模具制造等，制作速度比較快，精確度也很高。該加工過程比較封閉，成型過程中，會產(chǎn)生廢氣、廢渣和粉塵等大量廢棄物，可將其進(jìn)行回收，用以金屬件鑄型數(shù)控加工中。

2 金屬件鑄型數(shù)控加工制造技術(shù)的應(yīng)用

企業(yè)負(fù)責(zé)人和加工人員需要對鑄造行業(yè)的鑄造生產(chǎn)流具備一個清晰的認(rèn)識和了解，依據(jù)信息數(shù)據(jù)化控制技術(shù)要求，嚴(yán)格規(guī)定它的制造過程，并對其生產(chǎn)效果進(jìn)行評估。首先，將數(shù)控加工制造技術(shù)軟件系統(tǒng)中的模具功能應(yīng)用到具體生產(chǎn)實踐中，以得出該金屬件的整體鑄型模型。依據(jù)模具實際尺寸將后續(xù)操作加工工作落實到位，并在加工設(shè)備過程中，對它進(jìn)行分塊處理，依據(jù)實際需要，對模型進(jìn)行分割，使其以砂塊形式存在，確保得出的分割模型能夠滿足具體生產(chǎn)要求。

完成模型分割工作之后，依據(jù)數(shù)字化技術(shù)完成加工代碼生產(chǎn)工作，繼而對加工過程進(jìn)行模擬，再次對導(dǎo)軌進(jìn)行確認(rèn)，一定要保障導(dǎo)軌的完整和精確，并從根本上對刀具干涉的不良后果進(jìn)行有效控制，以順利完成鑄件生產(chǎn)加工工作，有效消除鑄件生產(chǎn)中可能發(fā)生的各種問題。后期加工鑄型的時候，對零件的精確度提出了很高的要求，因此，制作砂塊時，要充分發(fā)揮數(shù)字化加工代碼的作用。依據(jù)具體生產(chǎn)需要，對大小合適的砂塊進(jìn)行制備，該過程中，零件必須具備較高的精確度，要選擇目數(shù)較細(xì)的鑄造水洗砂，也要注重黏結(jié)劑選擇，并結(jié)合具體要求，對它的固化時間進(jìn)行合理控制。夾緊、定位工件，通過切平面程序?qū)ι皦K進(jìn)行切平，使它與工件實際高度相符合。完成數(shù)控加工數(shù)值設(shè)定之后，應(yīng)用加工代碼對鑄型數(shù)控加工成形機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，以完成加工生產(chǎn)工作。依據(jù)實際生產(chǎn)需要對鑄型加工時間以及加工過程的誤差值等進(jìn)行合理控制，使鑄件生產(chǎn)過程更加簡單、便利，在傳統(tǒng)技術(shù)、設(shè)備基礎(chǔ)上，使金屬件鑄型更加穩(wěn)定、精確、便捷且極具數(shù)字化特點。

4 結(jié)語

無模鑄造數(shù)控加工制造技術(shù)極具先進(jìn)性，它參考設(shè)計圖紙開展生產(chǎn)制造工作，能夠大大節(jié)約模型制作時間和費用，并降低產(chǎn)品開發(fā)成本，滿足個性化產(chǎn)品生產(chǎn)需要。它使金屬件鑄型數(shù)控加工過程更加簡單，也能夠?qū)庸み^程中的碎屑進(jìn)行及時回收，實現(xiàn)循環(huán)應(yīng)用的目的。同時，該技術(shù)為單件、小批量金屬件快速制造提供了保障，從根本上實現(xiàn)了傳統(tǒng)鑄造技術(shù)的革新。

[1] 陳少凱，單忠德.金屬件鑄型數(shù)控加工制造技術(shù)應(yīng)用研究[J].鑄造設(shè)備與工藝，2010，(02)：1-2，54.

[2] 楊艷.關(guān)于金屬件鑄型數(shù)控加工制造技術(shù)應(yīng)用的研究[J].通訊世界，2015，(03)：169.

[3] 鐘文德.機(jī)械加工中無模鑄型數(shù)控加工工藝技術(shù)特點分析及裝備應(yīng)用[J].華東科技(學(xué)術(shù)版)，2012，(11)：342-343.

Discussion on the application of metal casting mould numerical control processing and manufacturing technology

LIU Rui

(Department of Industrial Automation, Guangdong Polytechnic College, Zhaoqing 526114, China)

Casting is the main content in casting industry, its quality is directly related to the quality of the products, and will produce the loss of the production machine. The metal casting mould numerical control processing is a highly professional work with many technical contents, which puts forward higher requirements on the production of enterprises. This paper analyzes the non-modular mold manufacturing technology and discusses the processing method of mold NC metal parts, which can make timely completion of a single small batch metal parts manufacturing work and promote the development of metal casting CNC machining technology.

Metal parts; NC machining; Manufacturing technology

2016-09-22

劉睿(1974-)，男，學(xué)士，工程碩士，講師。

TG659

B

1674-8646(2016)22-0064-02