一种制造模具泡沫实型的方法
【专利摘要】本发明提供一种制造模具泡沫实型的方法。所述方法包括下述步骤：模型设计步骤（1）：设计数字化的模具三维模型；预处理步骤（2），其包括膨胀步骤（21）：对模具三维模型进行膨胀处理，膨胀系数满足下式：膨胀系数=1/(1-铸造材料的收缩率);下料步骤（3）：准备泡沫坯件，泡沫坯件的尺寸大于经预处理步骤（2）处理之后的模具三维模型的尺寸；以及数控加工步骤（4）：基于经预处理的模具三维模型，以数控加工装置对泡沫坯件进行加工以制得所述模具泡沫实型。通过上述方法，以数控加工装置来加工模具泡沫实型，可以大大减轻对泡沫实型制作工人的依赖，而且可以提高模具泡沫实型的加工速度，以及可以保证较高且较一致的精度，从而有利于加快整个模具制造过程。
【专利说明】一种制造模具泡沬实型的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及模具制造【技术领域】，特别是涉及一种制造模具泡沫实型的方法。
【背景技术】
[0002]模具的设计制造是一个非常复杂的过程，它涉及到制造领域的所有方面。而制造模具泡沫实型是模具加工的一个重要步骤与方面。例如，通常通过将模具泡沫实型埋在沙子中，然后浇上铁水，泡沫融化，铁水就充满原本由泡沫实型占据的空间，由此铸造出模具毛坯。进而对所述毛坯进行加工而得到最终的模具或模具构件。
[0003]在现有技术中，模具泡沫实型的制造工艺流程为:首先进行二维图纸设计；然后由工人根据二维图纸进行手工制作。在此情况下，泡沫实型的加工质量和制造速度完全取决于工人的技术熟练程度。而一名熟练的技术工人需要多年的培养和联系，这严重制约了模具生产能力。
[0004]为此，希望有一种新的工艺来减少对熟练工人的依赖。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种新的模具泡沫实型制造工艺来减少对熟练工人的依赖。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种制造模具泡沫实型的方法，所述方法包括下述步骤:模型设计步骤(I):设计数字化的模具三维模型；预处理步骤(2)，所述预处理步骤包括膨胀步骤(21):对所述模具三维模型进行膨胀处理，其中，膨胀系数满足下式:膨胀系数=1/(1-铸造材料的收缩率)；下料步骤(3):准备泡沫坯件，其中泡沫坯件的尺寸大于经预处理步骤(2)处理之后的模具三维模型的尺寸；以及数控加工步骤(4):基于经预处理的所述模具三维模型，以数控加工装置对泡沫坯件进行加工以制得所述模具泡沫实型。
[0007]泡沫坯件的尺寸大于模具三维模型的尺寸是指泡沫坯件的外围轮廓可以包容模具三维模型，或者说，对泡沫坯件进行加工可以制得模具三维模型的实型。
[0008]通过上述方法，以数控加工装置来加工模具泡沫实型，可以大大减轻对泡沫实型制作工人的依赖，而且可以提高模具泡沫实型的加工速度，以及可以保证较高且较一致的精度，从而有利于加快整个模具制造过程。
[0009]进一步而言，上述技术方案本将三维实体设计与模具实型三维加工技术有效结合，解决了模具三维实体设计应用中存在的问题，有利于提高模具模具实型加工效率及缩短模具制造周期。
[0010]优选地，所述预处理步骤(2)进一步包括余量施加步骤(22):对于经膨胀处理的模具三维模型，在铸造后需要加工的部位处施加加工余量。施加加工余量的含义是指预留加工余量。例如，如果希望对于平台有5mm的加工余量,贝U需要在平台位置增加5mm的尺寸，即增加5mm的材料。
[0011]优选地，所述方法进一步包括分解步骤(5):对所述三维模型进行分层和/或分块，将所述模具三维模型分解成至少两个子模型；所述下料步骤(3)包括子坯件下料步骤
(31):为每个子模型准备泡沫子坯件；所述数控加工步骤(4)包括子构件数控加工步骤
(41):基于各所述子模型，以数控加工装置分别加工相应泡沫子坯件以得到模具泡沫实型子构件，其中，所述方法进一步包括拼合步骤(6):拼合所述模具泡沫实型子构件以得到所述模具泡沫实型。
[0012]优选地，在所述分解步骤中，使得所述子模型的尺寸处在数控加工装置的加工范围之内，和/或使得所述子模型的尺寸小于或等于常用标准泡沫块的尺寸。所述的常用标准泡沫块可以是市售的标准泡沫块，例如，尺寸为6000mmx 1200mm x 600mm的泡沫块或尺寸为5000mm x 1000mm x 500mm的泡沫块。所述常用标准泡沫块还可以是对市售的标准泡沫块进行分割后得到的常用泡沫块。例如尺寸为1200mm x 1200mm x 600mm的常用泡沫块，或尺寸为IOOOmmx 500mm x 500mm的常用泡沫块。
[0013]优选地，所述子模型的厚度不小于100毫米，更优选地不小于200毫米。从而，使得制得的子构件具有较好的刚度。
[0014]优选地，所述子模型的厚度不大于常用标准泡沫块的厚度。从而，在下料时无需将常用标准泡沫块层叠地粘贴在一起。
[0015]优选地，使得尽可能多的子模型的厚度等于常用标准泡沫块的厚度。从而可以减
少加工量。
[0016]优选地，所述子构件数控加工步骤(41)包括下述步骤:编程步骤(411):对泡沫实型子模型进行数控加工编程；仿真步骤(412):对编制好的程序进行仿真验证；编程加工步骤(413):在仿真验证通过之后，以编制好后的程序对泡沫子坯件进行加工，以制备泡沫实型子构件。通过仿真验证，可以在实际加工之前发现问题，并解决问题。
[0017]优选地，在铸造后需要加工的部位包括底面、镶块、挡墙、导板、导向面和/或弹簧台。
[0018]优选地，所述方法进一步包括检测步骤(7):检测以数控加工装置加工制得的所述模具泡沫实型，如果制得的所述模具泡沫实型不符合要求，则对之进行手工修整。从而确定制得的所述模具泡沫实型是否符合要求，是否需要进行修补或是否需要重新制作。通过检验步骤，可以确保制得的模具泡沫实型符合要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是第一实施例的模具三维模型的示意图；
[0020]图2是经膨胀后的第一实施例模具三维模型的示意图；
[0021]图3是对经膨胀后的第一实施例模具三维模型施加加工余量的说明示意图；
[0022]图4是对图3所示的经施加加工余量后的第一实施例模具三维模型进行下料的说明不意图；
[0023]图5是对预处理后的第一实施例模具三维模型进行分割后的子模型的示意图；
[0024]图6是对分割后的第一实施例模具三维模型子进行下料的第一方式的说明示意图；
[0025]图7是对经分割后的第一实施例模具三维模型子进行下料的第二方式的说明示意图；[0026]图8是经膨胀后及经施加加工余量后的第二实施例模具三维模型的示意图；
[0027]图9是对图8所示的模具三维模型分割后进行下料的说明示意图；
[0028]图10是一不例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0029]为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0030]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0031]根据本发明一实施例的制造模具泡沫实型的方法包括下述步骤:模型设计步骤
1:设计数字化的模具三维模型；预处理步骤2，所述预处理步骤包括膨胀步骤21:对所述模具三维模型进行膨胀处理，其中，膨胀系数满足下式:膨胀系数=1/(1-铸造材料的收缩率)；下料步骤3:准备泡沫坯件，其中泡沫坯件的尺寸大于经预处理步骤2处理之后的模具三维模型的尺寸；以及数控加工步骤4:基于经预处理的所述模具三维模型，以数控加工装置对泡沫坯件进行加工以制得所述模具泡沫实型。
[0032]通过上述方法，以数控加工装置来加工模具泡沫实型，可以大大减轻对泡沫实型制作工人的依赖，而且可以提高模具泡沫实型的加工速度，以及可以保证较高且较一致的精度，从而有利于加快整个模具制造过程。
[0033]在第一实施例中，需要制造的模具是一个圆锥体。所述圆锥体的底面的直径是d0，高度为ho。为该模具构建模具三维模型。图1是第一实施例的模具三维模型的示意图，图1中所示的圆锥体(以数字方式构建的模具三维模型)的底面的直径是do，高度为ho。也就是说，模具三维模型与模具具有相同的尺寸。但是，模具三维模型也可以相对于模具具有较大的尺寸，例如模具三维模型的尺寸也可以等于模具尺寸/ (1-铸造材料的收缩率)。此种方式的优点是可以省略膨胀步骤，但也存在容易忘记个别尺寸除以收缩率的缺点。。
[0034]图2是经膨胀后的第一实施例模具三维模型的示意图。经膨胀后的第一实施例模具三维模型的底面的直径是dl，高度为hi。膨胀系数P等于I/ (1-铸造材料的收缩率q)。也就是说，dl=d*p=d*l/ (1-q), hl=h*l/ (l_q)。
[0035]文中所指的“收缩”是铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产生的体积和尺寸的缩减。包括液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。液态收缩是金属液由于温度的降低而发生的体积缩减。凝固收缩是金属液凝固(液态转变为固态)阶段的体积缩减。液态收缩和凝固收缩表现为合金体积的缩减，通常称为“体收缩”。固态收缩是金属在固态下由于温度的降低而发生的体积缩减，固态收缩虽然也导致体积的缩减，但通常用铸件的尺寸缩减量来表示，故称为“线收缩”。
[0036]合金的种类和成分不同，其收缩率也不同，铁碳合金中灰铸铁的收缩率小，铸钢的收缩率大。下表为常用铸造合金的线收缩率。
【权利要求】
1.一种制造模具泡沫实型的方法，其特征在于，包括下述步骤: 模型设计步骤(1):设计数字化的模具三维模型； 预处理步骤(2)，所述预处理步骤包括膨胀步骤(21):对所述模具三维模型进行膨胀处理，其中，膨胀系数满足下式: 膨胀系数=1/ (1-铸造材料的收缩率)； 下料步骤(3):准备泡沫坯件，其中泡沫坯件的尺寸大于经预处理步骤(2)处理之后的模具三维模型的尺寸；以及 数控加工步骤(4):基于经预处理的所述模具三维模型，以数控加工装置对泡沫坯件进行加工以制得所述模具泡沫实型。
2.如权利要求1所述的制造模具泡沫实型的方法，其特征在于，所述预处理步骤(2)进一步包括余量施加步骤(22):对于经膨胀处理的模具三维模型，在铸造后需要加工的部位处施加加工余量。
3.如权利要求1或2所述的制造模具泡沫实型的方法，其特征在于，所述方法进一步包括分解步骤(5):对所述三维模型进行分层和/或分块，将所述模具三维模型分解成至少两个子模型； 所述下料步骤(3)包括子坯件下料步骤(31):为每个子模型准备泡沫子坯件； 数控加工步骤(4)包括子构件数控加工步骤(41):基于各所述子模型，以数控加工装置分别加工相应泡沫子坯件以得到模具泡沫实型子构件， 其中，所述方法进一步包括 拼合步骤(6):拼合所述模具泡沫实型子构件以得到所述模具泡沫实型。
4.如权利要求3所述的制造模具泡沫实型的方法，其特征在于，在所述分解步骤中，使得所述子模型的尺寸处在数控加工装置的加工范围之内，和/或使得所述子模型的尺寸小于或等于常用标准泡沫块的尺寸。
5.如权利要求3所述的制造模具泡沫实型的方法，其特征在于，所述子模型的厚度不小于100毫米。
6.如权利要求3所述的制造模具泡沫实型的方法，其特征在于，所述子模型的厚度不大于常用标准泡沫块的厚度。
7.如权利要求5所述的制造模具泡沫实型的方法，其特征在于，使得尽可能多的子模型的厚度等于常用标准泡沫块的厚度。
8.如权利要求3所述的制造模具泡沫实型的方法，其特征在于，所述子构件数控加工步骤(41)包括下述步骤: 编程步骤(411):对泡沫实型子模型进行数控加工编程； 仿真步骤(412):对编制好的程序进行仿真验证； 编程加工步骤(413):在仿真验证通过之后，以编制好后的程序对泡沫子坯件进行加工，以制备泡沫实型子构件。
9.如权利要求2所述的制造模具泡沫实型的方法，其特征在于，在铸造后需要加工的部位包括底面、镶块、挡墙、导板、导向面和/或弹簧台。
10.如权利要求1-9中任一项所述的制造模具泡沫实型的方法，其特征在于，所述方法进一步包括检测步骤(7):检测制得的所述模具泡沫实型，如果制得的所述模具泡沫实型不符合要求，则对之进行手工修整。
【文档编号】B22C9/04GK103801654SQ201210436982
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月6日 优先权日:2012年11月6日
【发明者】马国永, 武军, 李树新, 李庆玲, 刘冬 申请人:北汽福田汽车股份有限公司