砂型鑄造模具設(shè)計及制造研究

陳湘忠

【摘 ?要】砂型鑄造廣泛運用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，極大的提高了生產(chǎn)的效率。本文針對砂型鑄造的磨具設(shè)計工藝，制造等問題進行探究，為工業(yè)生產(chǎn)效率進一步提升提供助力。

【關(guān)鍵詞】砂型鑄造;磨具設(shè)計;制造

砂型鑄造是在鑄造中廣泛使用的一種方法，具有成本低廉，材料易得等特點。同時正因為砂型鑄造使用的廣泛性，砂型鑄造工藝中的技術(shù)創(chuàng)新對生產(chǎn)效率的發(fā)揮，成本降低以及生產(chǎn)質(zhì)量的提升有著立竿見影的作用。

一，砂型鑄造

砂型鑄造是在在砂型中生產(chǎn)鑄造鑄件的一種方式，砂型鑄造對一些簡單的，需要大批量生產(chǎn)的鑄件具有非常大的優(yōu)勢，也是鑄造的一種基本工藝[1]。砂型鑄造的材料廉價易得，一般采用硅砂添加作為粘結(jié)劑的型砂，這種材質(zhì)具有耐高溫，易成型，不易變形等特點，非常適合與廉價以及大力量生產(chǎn)的鑄件。其缺點是精密度不高，鑄件容易產(chǎn)生砂孔等缺陷。根據(jù)以上特點，砂型鑄造中重要的一環(huán)在于磨具設(shè)計。磨具的設(shè)計，包含磨具材質(zhì)挑選，磨具本身的設(shè)計對鑄件的質(zhì)量以及量化生產(chǎn)有著決定性的作用。

二，砂型鑄造的磨具設(shè)計

現(xiàn)代砂型磨具的鑄造普遍采用計算器處理，這是利用現(xiàn)代計算器科學(xué)的發(fā)展，在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上的進步。計算器的使用也大大提升了磨具設(shè)計的精度以及磨具設(shè)計的智能化管理。目前，砂型鑄造的磨具設(shè)計主要有以下幾個環(huán)節(jié)。

2.1. 磨具圖紙設(shè)計

圖紙設(shè)計是砂型鑄造磨具的第一步[2]。當(dāng)前的鑄件生產(chǎn)普遍采用CNC進行加工，很大程度上依賴于磨具的設(shè)計圖紙，圖紙設(shè)計是鑄件生產(chǎn)的來源與基礎(chǔ)。鑄件生產(chǎn)的精度以及準(zhǔn)確度也依賴于圖紙設(shè)計。在砂型鑄造的磨具設(shè)計中，首先需要針對磨具建立全方位的視角圖形，主要包含俯視圖，主視圖以及左視圖（如下圖）

其次，在砂型鑄造的設(shè)計圖紙中，要體現(xiàn)鑄件詳細(xì)的立體特征以及具體的數(shù)據(jù)[3]。例如，在平面設(shè)計圖紙中需要有鑄件的長，寬，高，角度等數(shù)據(jù)信息。設(shè)計人員要使用樣品或者磨具對圖紙數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行驗證，來保障后續(xù)鑄造生產(chǎn)的精度。同時，在進行平面圖紙設(shè)計時，還需要針對鑄件在實際生產(chǎn)工藝中可能存在的損耗以及偏差進行預(yù)設(shè)，這一部分內(nèi)容需要經(jīng)驗的累積并與現(xiàn)場生產(chǎn)人員進行確認(rèn)，以提升圖紙數(shù)據(jù)的合理性和準(zhǔn)確性。例如，在磨具的設(shè)計圖紙中，依據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，對長，寬，高，半徑，倒角分別保留3cm～5cm的變動空間，以利于提升砂型鑄造磨具的精確度。

2.2. 磨具數(shù)據(jù)模型

砂型鑄造磨具的第二步是建立磨具的數(shù)據(jù)模型。在平面設(shè)計圖的基礎(chǔ)上，需要進一步建立磨具的數(shù)據(jù)模型。建立數(shù)據(jù)模型是指結(jié)合實際生產(chǎn)需求以及以往的生產(chǎn)經(jīng)驗，通過不同的公式，函數(shù)計算，確定磨具數(shù)據(jù)的變動范圍[4]。目前的砂型鑄造磨具一般都采用CNC進行處理，確立數(shù)據(jù)模型即確立磨具的CNC生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對后期批量生產(chǎn)的質(zhì)量至關(guān)重要。例如，在磨具設(shè)計的數(shù)據(jù)模型中，結(jié)合實際的生產(chǎn)經(jīng)驗，通過函數(shù)進行運算，設(shè)定各個數(shù)據(jù)的變量范圍，同時分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保障砂型磨具的準(zhǔn)確性，提升精度。在過程中運算數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)不匹配的狀況下，需要仔細(xì)核對圖紙，反復(fù)確認(rèn)，并多方征求意見，來確保磨具設(shè)計的準(zhǔn)確。

2.3. 建立磨具的立體化處理

砂型鑄造磨具的第三個環(huán)節(jié)是建立磨具的立體化處理，這是與傳統(tǒng)工藝的不同之處?，F(xiàn)代計算器技術(shù)的發(fā)展可以幫助我們提前實磨具的立體化組裝。磨具的立體化處理，即利用計算器的虛擬成像，預(yù)先在計算器中根據(jù)磨具的設(shè)計圖紙將磨具進行組裝，核準(zhǔn)磨具設(shè)計的精度以及數(shù)據(jù)模型建立的準(zhǔn)確性。磨具的立體化處理是砂型磨具設(shè)計的最終核準(zhǔn)步驟，在立體化處理的過程中，出現(xiàn)不匹配，數(shù)值不準(zhǔn)確等問題還可以針對圖紙進行調(diào)整，達(dá)到最佳的效果。

這一環(huán)節(jié)是充分利用現(xiàn)代計算器技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，也是在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上的巨大進步。充分利用計算器技術(shù)，可以進一步提升砂型磨具設(shè)計的智能化管理以及生產(chǎn)的直通率。

以上是砂型鑄造磨具設(shè)計的基本環(huán)節(jié)，在完成以上三個環(huán)節(jié)之后，還需要針對磨具設(shè)計圖形進行合理化的處理，最終將形成磨具的應(yīng)用設(shè)計圖，這也是砂型鑄造磨具最終的生產(chǎn)圖紙以及后期確認(rèn)生產(chǎn)鑄件準(zhǔn)確性的依據(jù)。值得注意的是，雖然砂型鑄造磨具的設(shè)計在很大程度上仰賴于計算器的操作，但是還是需要提升設(shè)計人員的現(xiàn)場實物經(jīng)驗，結(jié)合實際生產(chǎn)中能夠預(yù)見的問題，提前在設(shè)計時間進行規(guī)避，設(shè)計與生產(chǎn)相結(jié)合才能進一步提升磨具的精確度以及耐用性。

結(jié)論

綜上所述，砂型鑄造磨具的設(shè)計是磨具的基礎(chǔ)，同時也是關(guān)鍵。提升砂型鑄造磨具的精度與耐用性需充分的利用現(xiàn)代技術(shù)并不斷的結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗，并為社會生產(chǎn)的發(fā)展進步提供助力。

參考文獻：

[1]黃群. 砂型鑄造模具設(shè)計及制造[J]. 中國設(shè)備工程，2017（2）：127-128.

[2]紀(jì)漢成，湯葉衛(wèi). 淺談砂型鑄造排氣系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 鑄造，2017，66（3）：263-268.

[3]蘇娟娟，呂莉華，李高進，等. 連續(xù)加砂型噴砂機的研究與應(yīng)用[J]. 造船技術(shù)，2017（4）：65-67.

[4]邵星海，蔡安克，郭亞輝，等. 拖拉機復(fù)雜鑄件的快速砂型鑄造方法[J]. 鑄造，2017，66（10）：1049-1052.

（作者身份證號：41133019900613111X）