一种基于增材制造技术的直齿面齿轮快速精铸工艺的制作方法

本发明涉及直齿面齿轮生产领域，具体涉及一种基于增材制造技术的直齿面齿轮快速精铸工艺。
背景技术：
：直齿面齿轮是一种与直齿圆柱齿轮相啮合的平面齿圈齿轮，正是因为这种独特的啮合方式使得直齿面齿轮作为一种新兴的传动部件不仅被用于传递相交轴线的运动和动力,而且相比于传统齿轮(如圆柱齿轮、圆锥齿轮)还具有重合度高、传动平稳、噪声低、扭矩分流效果好等传动优势，这些优势使得直齿面齿轮被广泛应用于低速和高速、轻载和重载的众多传动领域中。然而，直齿面齿轮的齿面较为复杂，其几何形状已不是传统渐开线齿面或其他常见的齿面，而是一种复杂的空间曲面，目前针对直齿面齿轮的加工方法主要分为展成法加工和成形法加工。展成法加工是将刀具和工件按一定的速比做纯滚动以形成展成运动，所获得的加工表面就是通过刀具和工件做展成运动所形成的包络面，这种加工方式主要是以插齿/滚齿作为粗/半精加工，磨齿作为精加工；而成形法加工则是采用与被加工齿轮轮齿槽相同形状的成形刀具对齿形进行加工，其加工方式主要是数控铣削加工。这些传统的直齿面齿轮加工方法都是基于机加工方式对直齿面齿轮进行制造的，都需要经历一个“从毛坯到半成品再到成品”的由粗到精加工过程，其加工效率较低、不易实现批量化快速制造，其次采用展成法进行加工时虽然能获得较高质量的制件，但加工时需要采用专用机床及专用刀具，且专用刀具的研制过程较为复杂，研制周期长、费用高，因此不适合进行批量生产；如果采用成形法进行加工，虽然避免了上述研制专用刀具的麻烦，提高了面齿轮的加工效率，降低了加工成本，实现了面齿轮的批量生产，但加工出的面齿轮制件精度较低、表面粗糙度较大，从而使得现有技术在直齿面齿轮的批量化生产中存在着效率低或质量差的问题。技术实现要素：本发明的目的就是提供一种基于增材制造技术的直齿面齿轮快速精铸工艺，旨在解决现有技术在直齿面齿轮的批量化生产中存在的效率低或质量差等问题。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于增材制造技术的直齿面齿轮快速精铸工艺，其特征在于，包括如下操作步骤：s1：构建直齿面齿轮的三维模型；s2：构建直齿面齿轮母模的三维模型；s3：制造直齿面齿轮的母模实体；s4：制直齿面齿轮制件。进一步的方案为：步骤s1中：基于直齿面齿轮齿面参数化建模坐标点计算系统构建直齿面齿轮的三维模型。具体操作为：s11：在mtalab软件中调取并运行已编制好的直齿面齿轮齿面参数化建模坐标点计算系统，根据所输入的直齿面齿轮设计参数系统会自动计算出该设计参数下的直齿面齿轮内外径大小及相应的齿面建模点的三维坐标值；s12：根据上述直齿面齿轮齿面参数化建模坐标点计算系统计算出的齿面各建模点坐标，在ug环境下利用4阶3次的工程样条曲线构建相应的轮齿模型，结合直齿面齿轮齿面参数化建模坐标点计算系统计算出的直齿面齿轮的内径和外径大小构建出直齿面齿轮的圆柱形底座。步骤s2中：基于“带有活动成型零部件的注射模具设计方法”构建直齿面齿轮母模的三维模型。具体操作为：s21：结合熔模铸造过程中浇注直齿面齿轮蜡模与金属制件时的收缩特点及相应收缩率在ug环境下对直齿面齿轮的三维模型进行放大处理；s22:在ug环境下选取直齿面齿轮圆柱底座的底面作为基准面，将放大后的直齿面齿轮外径圆沿齿顶方向进行拉伸并通过“布尔实体求差运算”得到型芯的三维模型，其次在该型芯上构建相应的型芯圆柱形底座及型芯的中心定位孔；s23:在ug环境下根据型芯模型的结构与尺寸，选取型芯圆柱底座的圆形上表面作为基准面，结合各注蜡机型号与模具尺寸的对应关系建立相应的底模三维模型；s24：在ug环境下选取直齿面齿轮圆柱形底座的下表面作为基准面，结合型芯模型与底模模型的结构尺寸构建相配合的顶模三维模型，同时根据型芯的中心定位孔的结构尺寸构建出相配合的贯穿于型芯、顶模、底模的中心定位轴；s25：在ug环境下设计直齿面齿轮母模的浇注道、冒口、排气道等浇注系统以及相应的定位卡块/定位卡槽、起模槽等辅助配件。步骤s3中：利用fdm快速成型技术增材制造直齿面齿轮的母模实体。具体操作为：s31:首先对直齿面齿轮母模的三维型进行fdm快速成型，根据成型件各部位的尺寸测量结果计算出母模制件各部位的收缩率，再在ug环境下结合制件各部位的收缩率对直齿面齿轮母模的三维模型进行放大处理；其次，采用控制变量法研究直齿面齿轮母模三维模型的不同抽壳厚度对母模制件性能的影响并根据实验结果选取最佳的母模模型抽壳厚度；最后利用“ug环境下三维模型转换stl格式的最佳参数设置方法”将直齿面齿轮母模的三维模型转换成fdm快速成型机所能识别的stl格式；s32:在fdm快速成型机中的cura操作软件的“基础参数”、“高级参数”选项中对分层厚度、成型方向、挤出速度、填充速度、喷头温度、环境温度进行设置，并利用cura操作软件对母模的各模型进行分层切片处理同时生成控制快速成型机的各g代码；s33:根据上述cura操作软件生成的快速成型直齿面齿轮母模各制件的相应g代码，依次对中心定位轴、型芯、底模、顶模进行“增材制造”，同时根据fdm快速成型工艺中由喷头挤出的丝材宽度所引起的制件实际尺寸比理论尺寸多一个挤出丝宽度问题对成型后母模的各制件进行相应的打磨、抛光后处理。步骤s4中：利用熔模精铸工艺铸造批量钢制直齿面齿轮制件。具体操作为：s41：将脱蜡釜中泄出的一部分旧蜡块经处理后放入刨蜡机中打碎，将另一部分经过处理的旧蜡块放入化蜡桶中化蜡，再将打碎好的蜡块及化蜡水一起加入到静置桶中除水搅拌至细稠的膏状后将蜡膏注入到注蜡机中；s42：将直齿面齿轮的母模模具及熔模铸造中浇注系统的模具依次放在注蜡机的工作台面上进行装配定位，通过注蜡机压制出直齿面齿轮及熔模铸造浇注系统的蜡模；s43：对上述压制好的蜡模进行尺寸检查并对尺寸合格的蜡模所存在的飞边、凹痕、气泡、流痕等问题进行修复；s44：用加热的烙铁将直齿面齿轮蜡模与熔模铸造浇注系统的蜡模焊接在一起并依次采用蚀刻液、清洗液及漂洗液进行清洗；s45：首先采用“硅溶胶+锆英粉”的方式按一定比例配制表面涂层的壳料，再采用“硅溶胶+上店粉”的方式按不同比例分别配制过渡层和背层的壳料；s46：将上述清洗完的模组静置干燥后先缓慢浸入到表面层沾浆桶中包裹出第一层涂料，再将其放入淋砂机中进行翻转使其表面均匀包裹上80～100目的锆英砂并静置干燥，将干燥后的模组放入硅溶胶池中进行清洗；其次将清洗完成后的模组以稍快的速度浸入到过渡层沾浆桶中包裹出第二层涂料，再将其放入浮砂桶中进行敷砂使其表面均匀包裹上30～60目的上店砂并静置干燥；将干燥后的模组放入背层沾浆桶中先包裹出第一层背层，再将其放入浮砂桶中进行敷砂使其表面均匀包裹上16～30目的上店砂并静置干燥，最后再按包裹背层的步骤继续包裹3层即可；s47：将上述已达到规定干燥时间的模组放入蒸汽脱蜡釜中进行脱蜡，脱蜡完成后取出模组型壳并对模组型壳进行检查，再将检查合格的型壳放入焙烧炉中焙烧至白色或蔷薇色；s48：对焙烧好的模组浇注钢液并在浇注完成后立即向浇注口中添加冒口保温剂并静置2～3h；s49：将冷却后的模组先用振动脱壳机进行脱壳处理，再采用砂片切割机将直齿面齿轮钢制件与浇注系统进行分离，最后通过喷丸机对直齿面齿轮的钢制件进行喷丸处理，从而得到直齿面齿轮的批量钢制件。本发明提供了基于增材制造技术的直齿面齿轮快速精铸工艺，是将增材制造技术与熔模精铸工艺相结合，不仅可以实现从直齿面齿轮三维设计模型到批量钢制直齿面齿轮制件的快速转化，同时铸造出的直齿面齿轮钢制件精度可达ct4级，与现有技术相比，具有以下几点优势：1、通过采用“增材制造+熔模精铸”的工艺路线不仅能在获得较高精度直齿面齿轮制件的情况下实现批量化快速制造，解决展成法加工直齿面齿轮不能实现批量化以及成形法批量加工质量差的问题，同时还以“增材制造技术”的高效率、低成本的特点来解决传统以“减材制造技术”为核心的机加工所存在的效率低、成本高的问题；2、实现了从直齿面齿轮母模的三维模型到直齿面齿轮母模实体的快速转换，解决了传统机加工方式开模所存在的周期长、成本高的问题，实现了直齿面齿轮母模的快速制造。附图说明图1是本发明实施例提供的基于增材制造技术的直齿面齿轮快速精铸工艺的流程图；图2a是本发明实施例提供的对直齿面齿轮三维模型中轮齿及轮齿底座进行放大的示意图；图2b是本发明实施例提供的对直齿面齿轮三维模型中圆柱底座的其余部分及键槽进行放大的示意图；图3是本发明实施例提供的直齿面齿轮母模三维模型结构示意图；图4是本发明实施例提供的直齿面齿轮母模三维模型的stl格式；图5是本发明实施例提供的利用fdm快速成型技术增材制造直齿面齿轮母模实体的成型工艺参数；图6是本发明实施例提供的直齿面齿轮母模的各制件；图7是本发明实施例提供的直齿面齿轮母模各制件的后处理工艺流程图；图8是本发明实施例提供的蜡料除水搅拌示意图；图9是本发明实施例提供的压制出的直齿面齿轮蜡模示意图；图10是本发明实施例提供的修补后的直齿面齿轮蜡模示意图；图11是本发明实施例提供的焊接模组示意图；图12是本发明实施例提供的制壳料示意图；图13是本发明实施例提供的制壳后的模组示意图；图14是本发明实施例提供的焙烧型壳示意图；图15是本发明实施例提供的浇注钢制直齿面齿轮示意图；图16是本发明实施例提供的钢制直齿面齿轮制件示意图；其中，图3中各附图标记含义具体如下：1—底模正方形底座；2—定位卡槽；3—起模槽；4—底模圆柱型腔(与型芯中的6相配合)；5—底模圆柱凸台(与17相配合)；6—直齿面齿轮轮齿反模；7—型芯圆柱底座；8—键槽浇注型腔；9—型芯中心定位孔(与10相配合)；10—中心定位轴；11—顶模正方形底座；12—注蜡孔；13—顶模中心定位孔(与10相配合)；14—排气孔；15—定位卡块(与2相配合)；16—冒口；17—顶模圆柱凹槽；图5中，为了防止box3d快速成型机的喷头在空移时出现拉丝现象，勾选“enableretraction(开启回轴)”选项；为了保证粘贴在成型平台上的制件能更加稳固，需要将首层打印厚度增大并以较慢的打印速度对首层进行打印，在兼顾“台阶效应”与成型效率的情况下设置“initiallayerthickness(首层层厚)”与“bottomlayerspeed(首层打印速度)”分别为0.3mm与20mm/s。具体实施方式为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。如图1所示，本发明实施例的基于增材制造技术的直齿面齿轮快速精铸工艺包括以下步骤：s1：基于直齿面齿轮齿面参数化建模坐标点计算系统构建直齿面齿轮的三维模型；s2：基于“带有活动成型零部件的注射模具设计方法”构建直齿面齿轮母模的三维模型；s3：利用fdm快速成型技术增材制造直齿面齿轮的母模实体；s4：利用熔模精铸工艺铸造批量钢制直齿面齿轮制件；下面结合附图对本发明的工作原理作进一步的描述。本实施例采用的直齿面齿轮设计参数具体如表1所示：表1本发明实施例的基于增材制造技术的直齿面齿轮快速精铸工艺包括以下步骤：1、基于直齿面齿轮齿面参数化建模坐标点计算系统构建直齿面齿轮的三维模型s11：打开mtalab软件运行已编制好的直齿面齿轮齿面参数化建模坐标点计算系统，并将表1所示的直齿面齿轮设计参数键入到系统中计算出该设计参数下的直齿面齿轮内半径r1为57.5mm，外半径r2及相应的45个齿面建模坐标点的三维坐标值；s12：将上述直齿面齿轮齿面参数化建模坐标点计算系统计算出的45个齿面建模坐标点输入到ug中创建出这45个建模点；再利用“艺术样条”命令中的插值样条曲线功能，将插值样条曲线的格式设置为“4阶3次”(即工程样条)，通过逐点选取的方式构建出直齿面齿轮轮齿的三维模型；s13：利用ug的“实例几何体”命令，将直齿面齿轮的轮齿实体以坐标原点为中心，z轴为旋转轴，并根据表1中直齿面齿轮的齿数，进行实体旋转阵列操作，生成直齿面齿轮的所有轮齿实体；再以(0,0,-33)为圆心，分别以r1、r2为半径，建立高度为5mm的直齿面齿轮圆柱底座，并根据键槽的结构尺寸建立相应的键槽，得到直齿面齿轮的三维模型。2、基于“带有活动成型零部件的注射模具设计方法”构建直齿面齿轮母模的三维模型s21：由于熔模铸造在铸造蜡模与金属实体的过程中涉及到尺寸收缩，即蜡模的尺寸收缩和金属实体的尺寸收缩，同时本文采用低温蜡铸造蜡模，采用45号钢铸造金属实体，其相应的收缩率分别为0.6％～0.8％、1.3％～2.0％。根据浇注过程中曲面实体收缩量小，平面实体收缩量相对较大的特点并结合实际的铸造情况，将轮齿及轮齿底座(图2(a)中蓝色部分)取收缩率为1.78％，将直齿面齿轮圆柱底座的其余部分及键槽(如图2(b)中黄色部分)取收缩率为2％，通过ug的“缩放体”命令进行放大，构建出放大后的直齿面齿轮三维模型。s22：根据直齿面齿轮的模型结构，为了在不影响蜡模尺寸精度的前提下实现方便取模，依据“带有活动成型零部件的注射模具设计方法”在ug环境下将直齿面齿轮的母模设计成由顶模、底模以及带有活动中心定位轴的型芯所构成的具有上中下三层结构的母模模型(如图3所示，其中顶模、底模是动模，型芯是静模)；在母模的设计过程中，首先考虑到采用fdm快速成型技术以热塑性材料成型模具时，成型后的模具导热性能较差，这会导致将刚注完蜡的模具放在冷却池中进行冷却时模具中的蜡模久久不能冷却凝固彻底，为了解决此问题，将直齿面齿轮的母模设计成顶模、底模以及带有活动中心定位轴型芯的三层结构，通过先抽去中心定位轴，再依次取掉顶模和底模即可方便的取出蜡模，这样不仅一方面在注蜡完的蜡模冷却凝固过程中，通过抽走中心定位轴可以使蜡模与冷却水进行直接接触而加速蜡模的凝固；另一方面还避免了设计成只含有动、静模的两层结构时，取走动模后不易通过静模取出蜡模的问题；其次通过设计中心定位轴与顶模、型芯上的中心定位孔相配合以及顶模上的定位卡块与底模上定位卡槽相配合，以实现对型芯、顶模、底模三者之间的相对位置进行固定，保证浇注的准确性；最后在顶模中对最后浇注的键槽上方设计了3个互成120°夹角的冒口，以防止浇注完成后直齿面齿轮的键槽底部出现缩孔、缩松的问题。3、利用fdm快速成型技术增材制造直齿面齿轮的母模实体根据注蜡模具对材料耐高温性能、硬度的要求并结合fdm快速成型技术中所用材料应具有低粘度、粘结性好、收缩率小的特点，选择成型材料为abs(该材料的具体性能参数如表2所示)，相应的快速成型设备为北京凌阳爱普科技有限公司提供的box3d快速成型机。表2s31：由于采用abs这种热塑性材料进行成型时材料要经历先受热熔融再到冷却固化的相变过程，同时在abs材料从熔融态转变成固态时，材料会发生相应的收缩，这就导致了成型后的制件在尺寸上会有略微的收缩。由于制件上各部位的尺寸收缩是沿不同方向进行的且在不同方向上收缩率是不同的，因此先对直齿面齿轮母模的原模型进行快速成型，再对成型完放置24h后的制件各部位进行尺寸测量，并利用式(1)计算出模具各部位的收缩率(如表3所示)，最后根据表3所示的模具各部位尺寸收缩率在ug环境下对直齿面齿轮母模的原模型进行放大处理；sl＝(lcad-l)/lcad(1)式中，lcad表示模型尺寸、l表示制件尺寸、sl表示收缩率；表3s32:对放大后的直齿面齿轮母模三维模型进行抽壳处理。为了研究不同抽壳厚度对母模制件性能的影响，采用控制变量法按照表4所示的6组不同抽壳厚度对母模模型进行抽壳及快速成型，并对成型后的制件进行注蜡模拟实验，发现第1～3组的制件满足注蜡时的基本强度与温度要求，尺寸稳定性好；第4组的制件在注蜡后出现了变形；第5、6组的制件在成型后出现了不同程度的开裂、翘曲问题。为了在满足基本要求的情况下尽可能节约材料、降低制造成本，选择0.8mm作为直齿面齿轮母模的最佳抽壳厚度；表4序号123456抽壳厚度/mm1.00.90.80.70.60.5s33:根据“ug环境下三维模型转换stl格式的最佳参数设置方法”(如表5所示)将上述直齿面齿轮母模的三维模型转换成box3d快速成型机所能识别的stl格式(如图4所示)；表5s34：利用box3d快速成型机中的cura操作软件对影响直齿面齿轮母模制件质量与成型时间的6个重要成型工艺参数(分层厚度、成型方向、挤出速度、填充速度、喷头温度、环境温度)进行设置(如图5所示)，并利用cura操作软件对母模的各模型进行分层切片处理，从而得到成型直齿面齿轮母模各制件所需的相应打印层数、成型时间、abs材料的使用量(如表6所示)以及控制快速成型机的各g代码；表6直齿面齿轮母模打印层数成型时间abs材料的使用量底模150层6小时40分92g顶模219层8小时23分136g中心定位轴385层9小时10分60g型芯305层11小时6分238gs35：根据上述cura操作软件生成的快速成型直齿面齿轮母模各制件的相应g代码，依次对中心定位轴、型芯、底模、顶模进行“增材制造”，并得到直齿面齿轮母模的各制件(如图6所示)；s36：考虑到fdm快速成型工艺中存在着由喷头挤出的丝材宽度所引起的制件实际尺寸比理论尺寸多一个挤出丝宽度的问题，对成型后母模的各制件按照图7所示的后处理流程进行相应的打磨、抛光处理并得到相应的后处理结果如表7所示；表74、利用熔模精铸工艺铸造批量钢制直齿面齿轮制件本熔模精铸工艺采用的蜡料为陕西省岐山县孝子陵化工厂生产的79型低温蜡(该蜡料的相关参数如表8所示)，铸造的钢材为45号钢。表8s41：制蜡料s411：将从脱蜡釜中泄出的一部分旧蜡块经处理后放入刨蜡机中进行打碎处理；s412：将从脱蜡釜中泄出的另一部分旧蜡块经处理后放入化蜡桶中进行化蜡(其中，化蜡桶中加有80℃的热水，在化蜡期间保证化蜡温度在85℃～90℃左右，化蜡约4～6h，化蜡完成后将化蜡桶温度调为80℃并保温3h)；s413：将步骤s411中打碎的蜡块放入静置桶中，再将步骤s412中化蜡后的高温蜡水间断加入静置桶中，并通过搅拌机使蜡料在80℃的环境下进行除水搅拌直至桶中的蜡料为细稠的膏状即可(如图8所示)；s414：将制好的蜡膏倒入到气动卧式注蜡机中，并保持温度为56℃，保温8h后开始制蜡模。s42：压制蜡模s421：将直齿面齿轮的母模放在注蜡机的工作台面上进行定位，检查模具的开合是否顺利、模具的注蜡口与注蜡机的射蜡嘴是否对正；s422：打开模具，在各浇注型面上喷一层薄薄的分型剂；s423：采用气动卧式注蜡机，在室温为22～25℃、压射蜡温为48℃～52℃、压射压力为0.3～0.35mpa的情况下进行注蜡；s424：注蜡完成后，先将模具直接放入冷却池中冷却2h；再将模具从冷却池中取出来抽掉模具的中心定位轴再放入冷却池中冷却约1～2h；冷却完成后用起子在起模槽处先后将顶模、底模从型芯上分开，最后用高压气枪对蜡模与型芯的接触边界进行吹气，以便将蜡模与型芯分开，从而获取到直齿面齿轮的蜡模(如图9所示)；s425：将每次完成压制蜡模后的模具用小竹刀与高压气枪清除残留在模具上的蜡料，其次再用软布擦拭模具以保持模具的清洁性，再压制下一个蜡模；s426：仿照步骤s421～s421压制出熔模铸造浇注系统的蜡模；s427：将压制好的蜡模放在盘中静置3～6h。s43：修蜡模s431：对已达到静置时间的蜡模进行检查，对于部位有缺角的、蜡模变形的及尺寸不符合规定的应报废；s432：将检查合格的蜡模进行修蜡模处理：对存在飞边或分模线的蜡模用刀片的刀口沿着蜡模小心轻柔地削掉飞边或分模线；对于蜡模上的凹痕，采用蘸蜡笔将高温蜡水涂到蜡模凹痕处，待其凝固后用刀片将涂补的表面进行平整修复；对于蜡模上存在气泡的情况应用针将气泡挑破，其次按照修复蜡模凹痕的办法再进行修复；对于流痕使用吸有三氯乙烯的棉布进行擦拭；最后将修完的蜡模用带有酒精的棉布擦拭表面以去除表面的油污及沾有的蜡悄并得到修补后的蜡模制件(如图10所示)。s44：模组焊接及清洗s441：对所有蜡模(包含浇注系统的蜡模)进行再次检查，剔除不合格的；s442：将加热好的烙铁放在直齿面齿轮蜡模的冒口底部使其加热后焊在浇道的蜡模上(焊接处要保证牢固、整齐、不得有缝隙)；再将加热的烙铁对排气道蜡模的两端头进行加热，将排气道蜡模的一端头焊在直齿面齿轮蜡模的底端，另一端头焊在浇口杯蜡模的顶端，得到焊接好的模组(如图11所示)；s443：将焊接好的模组静置45min后再采用含有70％的三氯乙烷与30％少量酒精的蚀刻液对模组清洗至少3次，共约3秒；s444：再把模组立即浸入酒精清洗液中3次，共约3～5秒；s445：最后将模组浸入漂洗液中，轻轻旋转，最少6～10秒，再取出模组用高压喷气枪将模组吹干；s45：制壳料(以配制100公斤为例)s451：配制表面涂层材料①将碱性硅溶胶按制料量的10％(即10kg)加入到沾浆桶中，并开动沾浆机进行搅拌；②按每千克硅溶胶应加入润湿剂的比例为1:0.16，加入16ml的润湿剂进行搅拌；③按硅溶胶：锆英粉＝1:3.6～1:4的比例将36～40kg的锆英粉缓慢加入沾浆桶中进行搅拌；④按每千克硅溶胶应加入消泡剂的比例为1:0.12，加入12ml的甲基硅油消泡剂进行搅拌；⑤待涂料基本搅匀后用流杯测定涂料粘度(正常值32～38s)，如果粘度过高须加硅溶胶调整，如果粘度过低须加锆英粉调整；⑥将涂料粘度调整好后盖上盖子以免溶剂蒸发，继续搅拌12h后再次检查涂料性能合格时完成表面层涂料的制备(如图12所示)(注意：制好料的沾浆机要继续24h不停搅拌)；s452：配制过渡层材料①按制料总量的10％的比例将10kg的碱性硅溶胶加入沾浆桶中，开动沾浆机进行搅拌；②按硅溶胶：上店粉＝1:1.6～1:1.7的比例将16～17kg的上店粉缓慢加入沾浆桶中进行搅拌；③待涂料基本搅匀后用流杯测定涂料粘度(正常值19～25s)，如果粘度过高须加硅溶胶调整，如果粘度过低须加上店粉调整；④将涂料粘度调整好后盖上盖子，以免溶剂蒸发，继续搅拌10h后再次检查涂料性能合格时完成过渡层涂料的制备(如图12所示)(注意：制好料的沾浆机要继续24h不停搅拌)；s453：配制背层材料①按制料总量10％的比例将10kg的碱性硅溶胶加入沾浆机中，开动沾浆机进行搅拌；②按硅溶胶：上店粉＝1:1.4～1:1.5的比例将14～15kg的上店粉缓慢加入沾浆桶中进行搅拌；③待涂料基本搅匀后用流杯测定涂料粘度(正常值13～19s)，如果粘度过高须加硅溶胶调整，如果粘度过低须加上店粉调整；④将涂料粘度调整好后盖上盖子，以免溶剂蒸发，继续搅拌6h后再次检查涂料性能合格时完成背层涂料的制备(如图12所示)(注意：制好料的沾浆机要继续24h不停搅拌)；s46：制壳s461：制表面涂层①将上述清洗吹干后的模组静置45min后进行制壳；②在室温222℃、湿度60～70％的工作环境下将模组以30°左右的角度缓慢浸入表面层沾浆桶中旋转包裹1次表面层(注意：模组的槽、尖角处包在涂料中的空气应减到最小)，再以稍快速度取出模组并进行翻转使多余涂料滴除，在模组上形成完整均匀的涂层，最后用低压空气枪吹破模组上出现的孔洞和气泡(若不能获得均匀完整的涂层需重复此步骤)；③将上有均匀涂层的模组伸入淋砂机中翻转，让80～100目的锆英砂均匀的覆在模组表面上，并将模组放在推车上静置干燥8h；④对达到干燥时间的模组检查其型壳角、孔处是否完全干燥，如果型壳出现裂纹的情况需报废处理，对于检查合格的模组将其放入硅溶胶池中清洗3～5秒；s462：制过渡涂层①将清洗后的模组以30°角缓慢浸入过渡层沾浆桶中约3～4秒，包裹一层过渡层，并以稍快速度取出模组进行转动，滴除多余材料以形成均匀涂层，再用低压空气枪吹破模组上出现的孔洞、气泡及涂料的闭塞堆积(若不能获取均匀完整的涂层需重复此步骤)；②将模组伸入浮砂桶中敷30～60目的上店砂，当模组的浇口杯缘已有砂时，即可缓慢抽出模组，振落多余的砂砾并将模组放在小推车上静置干燥12h(如模组上存在无砂处需重新进行敷砂)；s463：制背涂层①对达到干燥时间的模组检查其型壳角、孔处是否完全干燥，如果型壳出现裂纹的情况需报废处理，对于检查合格的模组将其放入背层沾浆桶中轻轻转动至少10秒以包裹出第一层背层，再取出模组让涂料滴落以形成均匀的涂层，最后用低压空气枪吹破模组上出现的孔洞、气泡及涂料的闭塞堆积(若不能获得均匀完整的涂层需重复此步骤)；③将模组伸入浮砂桶中敷16～30目的上店砂，当模组的浇口杯缘已有砂时，即可缓慢抽出模组，振落多余的砂砾并将模组放在小推车上静置干燥12h(如模组上存在无砂处需重新进行敷砂)；④重复步骤①～③制出模组的第2～4层背层；⑤将完成制壳的模组静置至少14h并得到制壳后的模组(如图13所示)；s47：脱蜡及型壳焙烧s471：将已达到规定干燥时间的模组取出并将浇口杯缘处的多余陶瓷材料去除干净；再将模组送入脱蜡蒸汽釜中关好机门，打开蒸汽阀，使机内压力到6mpa时温度达到140℃～150℃，进行脱蜡8min；s472：待脱蜡完成后，关闭蒸汽阀，打开排气阀缓慢泄放蒸汽压并当压力指示表指示压力接近于大气压时先后打开排水阀、泄蜡阀将废蜡排到蜡槽中。对于排出的废蜡首先对其进行过滤、再按照旧蜡与新蜡的比为7：3将旧蜡与新蜡一起加入除水桶中进行除水搅拌，最后将除水后的蜡膏静置凝固后制成制蜡料的蜡块；s473：待脱蜡釜的压力表指示为0时打开机门取出型壳并检查型壳，如果型壳出现碎裂或成片剥落的，或裂纹超过0.5mm宽的情况应予以报废，出现裂纹宽度小于0.5mm的情况应用耐火泥进行修补；s474：将合格的型壳放入焙烧炉中在炉内温度为900-1100℃的情况下焙烧最少25分钟，最多不超过60分钟，焙烧型壳的颜色为白色或蔷薇色为止(如图14所示)；s475：将焙烧好的型壳在1040℃的炉内温度下保温至少2h才能进行出炉浇注；s48：浇注将达到保温时间的型壳取出并保证型壳出炉温度大于700℃，将事先熔制好的45号钢的钢水浇注到型壳中(如图15所示)，并在浇注完钢水后立即向型壳的冒口中加入冒口保温剂(草林铝末)，最后静置2～3h；s49：直齿面齿轮钢制件的后处理待浇注过钢水的型壳冷却后将其首先放在震动脱壳机上进行脱壳处理，其次再采用砂片切割机将浇注系统与直齿面齿轮的钢制件进行分离，最后再通过喷丸机对直齿面齿轮的钢制件进行喷丸处理，从而得到直齿面齿轮的批量钢制件(如图16所示)。本发明未能详尽描述的设备、机构、组件和操作方法，本领域普通技术人员均可选用本领域常用的具有相同功能的设备、机构、组件和操作方法进行使用和实施。或者依据生活常识选用的相同设备、机构、组件和操作方法进行使用和实施。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。当前第1页12