专利名称：一种铁模覆砂的无模砂型数控加工成形方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造用的铁模覆砂的无模砂型成型方法，属于铸造成形领域。
背景技术：
铁模覆砂铸造是利用低压压缩空气将流态覆膜砂吹入到随型的加热的铁型和模具型腔，使型腔内均匀覆上一层5 8_热固化型砂而形成铸型的一种铸造工艺。由于铁模覆砂铸型刚度好且覆砂层比较薄，铸件冷却速度快，砂子粒度细，因此可显著提高铸件的尺寸精度、致密性、表面质量、晶粒的细化程度和球化率，同时可实现无冒口铸造。广泛应用于铸造工艺难度较大的一些铸件，如曲轴等铸件。铁模覆砂需根据不同的铸件预先加工相应的模具，由于制作模具成本较高，周期长，因此铁模覆砂仅适用于大批量铸件的制造，不适用于单件小批量铸件的制造。铁模覆砂 需要预先对铁型和铁模进行加热并控制在一定的温度下进行，以保证射入的砂子能固化而不焦化。铁模覆砂喷砂时同时需要排气和避免跑砂，如果铁型排气不畅势必造成射不足、气鼓等缺陷；合模后如果上下铁模间闭合不严实，则容易出现跑砂。实际生产中由于铁型铸造加工后有应力变形、铁型不断加热冷却产生变形及铁型上表面的磕碰都会使射砂时铁型上表面和射砂板下平面产生间隙，射砂时砂子从间隙中跑出，造成环境污染和浪费砂子。
发明内容
针对现有的铁模覆砂工艺的不足，本发明提出一种铁模覆砂的无模砂型数控加工成形方法，旨在解决现有铁模覆砂加工单件小批量铸件周期长、成本高、工艺复杂的问题。为了实现上述目的本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种铁模覆砂的砂型数控加工成形方法，该方法包括以下几个步骤
①建立所需砂型的CAD模型;
提取砂型型腔轮廓；优化轮廓，建立砂坯CAD模型；
Φ根据砂坯CAD模型，将型砂(2)堆积在铁型(I)内；
④用捣棒(3)对铁型内的型砂进行捣实，形成砂坯；
CD测量砂坯尺寸，修补砂坯，再捣实，直至砂坯尺寸接近其CAD模型尺寸；
CD对铁型内的型砂进行干燥并待其固化；Φ对铁型内的砂坯的进行数控加工至砂型成形。待铸件浇注成形后，取出铸件，清理铁型内的型砂，回收铁型。所述的提取砂型型腔轮廓，是按照所提取轮廓尺寸应小于实际砂型型腔尺寸的原则进行提取。所述的优化轮廓，是将轮廓的凹、凸、尖等不均匀特征部位去除。所述的铁型(I ) ，是具有凹坑内表面和锥形内腔的铁型。所述的将型砂堆积在铁型内，是在无模的情况下，运用人工或机械的方法进行堆积，并确保铁型内壁均覆盖有一定厚度的型砂。所述的捣实直至砂坯尺寸接近其CAD模型尺寸，应确保捣实后砂坯的型腔尺寸等于或小于其CAD模型尺寸，以给后续对砂坯的加工留加工余量。本发明与现有的铁模覆砂砂型成形方法相比具有以下的优点
简化了砂型成形工艺。由于本方法不需要预先制作铁模，没有对铁模、铁型进行加热等复杂工艺，因此极大地简化了砂型成形工艺。避免恶化工作环境。由于本方法不采用喷砂工序，避免了铁模覆砂中喷砂工序可能发生的跑砂，恶化工作环境等事故。缩短砂型制造周期，降低成本。由于本方法不使用铁模，因此不需要针对不同的铸件制作相应的铁模，在缩短砂型制造周期的同时也降低了砂型制造的成本。本发明和现有的无模砂型数控加工成形方法相比具有以下的优点
极大地减少了砂型的加工量，提高了效率，节约了材料。
说明书附图是以一铸件为例来说明本铁模覆砂的无模砂型数控加工成形方法的工艺过程，并非限定本发明的申请范围。图中
图I是本发明的提取所需砂型的型腔轮廓、优化、并建立砂坯的CAD模型的实施过程示意图。图2是本发明的堆积型砂、捣实、固化、数控加工成形的实施过程示意图。图中
I------铁型 2------型砂3------捣棒
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的说明。建立如图I所示的砂型，提取砂型型腔轮廓(图I中虚线所示)，去除轮廓凹、凸部分，代之以直线，建立砂坯CAD模型。如图2所示，根据砂坯的CAD模型，运用人工或机械的方法，将型砂堆积到铁型内，并确保铁型内部均覆盖有一定厚度的型砂。对铁型内的型砂进行捣实，包括对型腔底部和侧壁的捣实，形成砂坯。测量砂坯的大致尺寸，补充型砂或移除多余型砂，再捣实，使砂坯型腔尺寸等于或略小于其CAD模型尺寸。对砂坯进行干燥处理，待其固化成型。对铁型内的砂坯进行数控加工，得到砂型。待浇注完成后，取出铸件和砂型，回收铁型。以上所述为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请范围，凡其他未脱离本发明所揭示的实质下所完成的等效改变，均匀包含在本发明的权利要求范围内。
权利要求
1.一种铁模覆砂的无模砂型数控加工成形方法，该方法包括以下几个步骤 ①建立所需砂型的CAD模型； Φ提取砂型型腔轮廓，优化轮廓，建立砂坯CAD模型； Φ根据砂坯CAD模型，将型砂(2)堆积在铁型(I)内； 用捣棒(3)对铁型内的型砂进行捣实，形成砂坯； @测量砂坯尺寸，修补砂坯，再捣实，直至砂坯尺寸接近其CAD模型尺寸； CD对铁型内的型砂进行干燥并待其固化； Φ对铁型内的砂坯的进行数控加工至砂型成形； CD待铸件浇注成形后，取出铸件，去除型砂，回收铁型。
2.根据权利要求I所述的铁模覆砂的无模砂型数控加工成形方法，其特征在于，所述的提取砂型型腔轮廓，是按照所提取的轮廓尺寸应小于实际砂型型腔尺寸的原则进行提取。
3.根据权利要求I所述的铁模覆砂的无模砂型数控加工成形方法，其特征在于，所述的优化轮廓，是将轮廓的凹、凸、尖等不易采用堆积方法形成的部位去除。
4.根据权利要求I所述的铁模覆砂无模砂型数控加工成形方法，其特征在于，所述的铁型(I )，是具有凹坑内表面和锥形内腔的铁型。
5.根据权利要求I所述的铁模覆砂的无模砂型数控加工成形方法，其特征在于，所述的将型砂堆积在铁型内，是在无模的情况下，运用人工或机械的方法进行堆积，并确保铁型内壁均覆盖有一定厚度的型砂。
6.根据权利要求I所述的铁模覆砂砂型数控加工成形方法，其特征在于，所述的捣实直至砂坯尺寸接近其CAD模型尺寸，应确保捣实后砂坯的型腔尺寸等于或小于其CAD模型尺寸。
全文摘要
本发明公开了一种铁模覆砂的无模砂型数控加工成形方法，该方法包括以下几个步骤建立所需砂型的CAD模型；提取砂型型腔轮廓，优化轮廓，建立砂坯CAD模型；根据砂坯CAD模型，将型砂(2)堆积在铁型(1)内；对型砂进行捣实、测量、修补砂坯，直至砂坯尺寸接近其CAD模型尺寸；待铁型内的砂坯固化后再对其进行数控加工至砂型成形。本发明的方法具有工艺简单，易实施，低污染，高效率的优点。
文档编号B22C9/02GK102873272SQ20121037609
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月8日 优先权日2012年10月8日
发明者单忠德, 康怀镕, 刘丰, 吴晓川, 顾兆现 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心