专利名称：制造模型用的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于浇铸金属制品用的铸模制造的方法及其装置，更专门地说，是涉及一种省却了所生产的原型模型件的铸模制造方法及其装置。
具有复杂形状金属铸件的常规的生产过程包含有制备与所生产产品形状相同的原型模型件(阳模)工序和利用此原型模型件制造铸模的工序。可以由木材、金属或树脂做成的原型模型件因为它的复杂形状及尺寸精度上的高要求通常用精密加工机床来生产。然后，把原型模型件的外形转印到砂型上并使砂型固化，以此来造出用于铸造产品的铸模(阴模)。
在原型模型件的外形转印到砂型上之后，再把原型模型件从砂型中取出。原型模型件可分成若干块，砂型也是可分式的以便砂型与原型模型件脱离开，或者当原型模型件由腊或树脂做成时，可将砂型材料塞满在原型模型件的外面并加热使燃烧掉或熔融之。
在上述方法中，制造原型模型件并将原型模型件的外形转印到砂型上这二道工序是必不可少的，它使整个过程复杂化，而外形的可重复性相对来说也低。特别是，当原型模型件相对地大而且外形复杂时，腊或树脂的原型模型不具有足够的机械强度使加工困难和尺寸精度恶化。当砂型为可分式时，分箱移动砂型是非常困难的因为其重量及尺寸均大并可能导致细部碎裂。
本发明因此目的在于提出一种适用于浇铸大尺寸而又外形复杂的制品的铸模制造的方法及其装置，它能省却铸件的原型模型件的使用，从而与常规方法相比，它减少了必要的工序，其中还能达到外形的高水平可重复性。
根据本发明的一个方面来说，模型制造方法包含有下述工序制备由已固化了的粉状颗粒材料做成的模型块；用自动加工机床直接进行加工以形成模型块的铸模表面，上述自动加工机床包含有一控制部分以便根据预先设定的程序控制加工刀具。
根据本发明的另一方面来说，制造模具的装置包含有一个加工工作台，上面放着加工的模型块；按照预先设定的程序来加工模型块的自动加工机床；用以吸走在加工过程中所产生的粉状颗粒的一根吸管，此吸管的开口处与模型块的被加工部分相邻。
根据本发明，由于模铸是直接加工砂模块而成，在模型块上可加工出细微复杂外形，而且常规的外形转印工序不需要了。因此，由本发明所生产的铸模可导致更精确的模铸过程。结果，具有复杂外形的制品可铸得具有高水平的可重复性及低成本。
从下面的描述并结合以举例方式来图示本发明推荐的实施例所用的附图后，本发明的上述及其它目标，特征及优点将会十分清楚。
图1A为表示本发明的概貌的示意图；图1B为表明用以制造本发明中之铸模的装置的透视图；图2A为表示砂模块在加工前的透视图；图2B为表示一下模块的透视图；图2C为表示一上模块的透视图；图2D为表示上模块及下模块组合后的模型透视图。
下面，将对本发明的一个推荐实施例，参阅附图，进行详细说明。
图1A为表示本发明模型制造的方法及其装置概貌的示意图。图1A表示与一模型的三维外形及尺寸有关的数据在计算机中的数据输入过程，和一台按照此输入数据控制其装有切削刀具的切削头并籍此加工出模型的自动加工机床。此输入过程是靠一广泛使用的程序，也即计算机辅助加工程序(CAM)来实现的。与模型的外形和尺寸有关的数据可籍操作员或使用已发展成功并能直接或间接从一模型3的图纸或模型本身读入数据的各种装置或程序。
铸型在设计时要考虑附加在模铸制品设计上的各种像凝固收缩量或加工切削余量等的因素。当铸型设计是用程序，也即用附有模型成像显示的计算机辅助设计(CAD)程序时，CAD的数据可以直接用作CAM的数据。在此情况下，CAM的数据的输入工序可省却。同样，当经浇铸而生产出的制品本身是用CAD来进行设计时，铸型能同时自动地设计出来，这就进一步缩短了为制造铸型所必需的时间。
图1B为表示根据本发明的一台自动加工机床2的透视图。自动加工机床2具有一上面放置待加工砂型块4的加工工作台5。在加工工作台5的上方装有呈桥状横跨工作台5的工具支架部分6。工具支架部分6上装有能沿一个或几个方向移动并用来支承并驱动诸如钻头、端铣或铣刀片之类刀具的切削头8。自动切削机床2也装有用以控制切削头8的运动及切削刀具7的回转的控制装置。自动切削机床2具有一个或更多的与真空泵(未显示)相连的吸管9以吸收并排走在模型块4加工时所产生的砂或尘。吸管9最好装在切削头8上以使吸管的张口处始终贴近正在加工模型件4的切削刀具7从而保证排出砂或尘。
铸模可以用自动加工机床以下述方式制造。本例中，有两块已制备好的板状模型块4，每块上互相面对的表面(分型面)加工成模型面。模型块4然后组合起来成为由下模4a及上模4b所构成的模型。用于模型块4的材料，除作为铸模材料所要求的通常性能外，虽然非必需有严格的规范，也必须要具有足够的可加工性以防止加工时发生碎裂。根据本发明人的试验，具有抗压强度大于20kg/cm2的模型块4不会引起任何问题。然而当模型块4的抗压强度大于80kg/cm2时，则加工效率或刀具寿命降低了。因之，模型块4的抗压强度的最佳范围是40-60kg/cm2。
模型块4的砂质材料考虑到加工效率及刀具7寿命时最好比通常所用更细些。如果铸型是用来浇铸对碎裂具有高敏感性的工件制品时，应该采用特殊砂质材料来制做模型块。通常被称为CO2模型的一种模型，它把受气体所处理过的水玻璃作为粘结剂，或呋喃树脂模型，其中呋喃树脂被所含之酸所固化，二者均可优先采用。
在模型块4的相对面(分型面)的边角上形成有凹穴10a及凸起10b，它们是为模型块4互相定位之用。凹穴10a及凸起10b可以在制造模型块4时形成或在自动加工机床2加工模型块4的模型面工序中同时形成。凸起10b也可由具有二个在其底部互相连结的呈截锥形状的事先做好的凸起元件插入到模型块4上所有的凹穴10a中而形成。在此情况下，模型块4就不必仅仅因为要形成凸起10b而把整个表面磨削掉。
放置并定位于加工工作台5上的模型块4的表面的加工是由自动加工机床2根据事先设置的程序进行的。自动加工机床2具有一自动更换加工时所需切削刀具7的机构。在自动加工机床2上如没有此类机构，就要靠操作员按顺序更换切削刀具7。为形成用于金属铸件的包括浇口在内的凹形模而作的机械加工完成以后，必要时，在加工表面上进行表面处理以强化之。通过上述过程，模型块4被加工成分别示于图2B及2C中的下模4a及上模4b。下模4a和上模4b利用凹穴10a及凸起10b作为定位装置互相配合并籍粘结或夹扎而合成一体形成铸模。在本例中，上模4b的模型面凸出于加工面上。
根据本发明模型制造的方法及其装置，在加工过程的同时，砂屑是籍开口处紧靠在模型块4附近的吸管来吸除的，以防止砂屑在加工过程中进入到刀具7和模型块4间的空间内以致损坏加工表面。还有，由于吸管9在加工过程中吸走了砂尘，故操作环境保持在良好条件下。
在本发明中，由于模型块4能够依据输入在计算机中的与模型或铸件的外形及尺寸有关的数据来进行加工，它对铸品的大量生产系统是有用的，不仅如此，它还适合于小批量多品种生产。同样，CAD的采用使数据易于修改及综合，因之易于与铸型条件相适应或对设计上的少量改变作出响应。
虽然，对本发明的某个推荐实施例已详细地加以显示及说明，应该明白在不脱离所附权利要求的范围情况下此处是可以做出各种不同的更改和变型的。
权利要求
1.一种模型的制造方法，它包括以下工序已固化的粉状颗粒材料做成的模型块之制备；用自动加工机床直接加工上述模型块，上述自动加工机床包含有用以按事先设定的程序控制切削刀具的控制部分。
2.根据权利要求1的一种模具制造方法，该方法还包含根据待铸工件尺寸数据来加工上述模型块所需的数据之获取工序。
3.根据权利要求1的一种模型制造方法，该方法还包含将一组上述的模型块相组合的工序。
4.根据权利要求3的一种模型制造方法，该方法还包含为了模型块相互间能相对定位而在上述模型块的配合面上设置一凸起及凹穴的工序。
5.根据权利要求3的一种模型制造方法，该方法还包含下列工序在上述模型块的配合面上设置一凹穴；并为了模型块相互间能相对定位而将一定位元件插入到上述凹穴中。
6.根据权利要求3的一种模型的制造方法，其中上述一组模型块做成板式外形。
7.根据权利要求1的一种模型制造方法，其中上述模型块是由抗压强度在20至80kg/cm2范围内的上述粉状颗粒材料经固化而制备成。
8.一种制造模型用的装置，它包含上面放置待加工模型块的加工工作台；一自动加工机床，它能按事先设定的程序加工上述模型块；以及用以吸收在加工过程中所产生的粉状粒子的一根吸管，该吸管的开口设在上述模型块受加工部分的附近。
全文摘要
本发明的是为铸造具有复杂外形的大尺寸制品用的模型的一种制造方法及其装置。制造模型的方法包括对粉状颗粒材料进行处理的模型块制备工序，以及由自动加工机床按事先设定的程序对模型块进行加工以范定出模型块上的成型面。
文档编号B22C23/00GK1158286SQ9612086
公开日1997年9月3日 申请日期1996年11月29日 优先权日1995年11月29日
发明者松浦孝一 申请人:株式会社荏原制作所