一种砂型挤压切削一体化复合成形方法
【技术领域】
[0001]本发明方法涉及铸造用砂型的数字化柔性挤压成形技术、精密数控切削成形技术和三维CAD模型反求技术，具体涉及一种砂型挤压切削一体化复合成形方法。
【背景技术】
[0002]环境问题的日益严重和人们环保意识的日渐增强，促进了绿色成形制造技术的发展。作为能源、材料等消耗大户的铸造行业，急需开展了色制造新方法、新工艺和新装备的研究。无模铸造技术的进步推动着推动着铸造行业进入绿色制造时代。
[0003]本发明将计算机技术、柔性成形技术、数控加工、铸造等技术进行创新集成，省去木模或金属模制造过程、缩短砂型生产周期、节省型砂材料用量；同时，减少了砂型生产工序，提高了砂型生产数字化水平，缩短了砂型制造周期，降低了砂型制造成本。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种砂型挤压切削一体化复合成形方法，目的在于快速实现砂型的数字化柔性挤压和精密切削一体化复合成形。
[0005]本发明方法由砂型CAD三维模型通过三维CAD软件反求近净成形砂型CAD模型，并在近净成形砂型CAD模型上生成精密切削加工路径文件。
[0006]本发明方法通过近净成形砂型CAD三维模型直接驱动砂型柔性挤压阵列，形成近净成形砂型柔性模具和砂箱;砂型柔性挤压阵列是由长度为a，宽度为b，高度为h的挤压单元组成的mXn阵列；由近净成形砂型CAD模型直接驱动砂型柔性挤压阵列控制系统带动各挤压单元升降，形成近净成形砂型柔性模具和砂箱。
[0007]本发明方法将按照一定配比预先混合均匀的型砂填入砂箱中，经挤压、固化和起砂型等工序获得预留0.5-2_精加工余量的近净成形砂型。
[0008]本发明方法通过翻转机构完成近净成形砂型翻砂作业，并在砂型柔性挤压阵列上完成近净成形砂型的定位与装夹。
[0009]本发明方法由加工路径文件驱动数控切削系统走刀和做为z轴的砂型柔性挤压阵列整体升降完成砂型的精密切削成形。
[0010]本发明方法近净成形砂型在定位装夹后，砂型柔性挤压阵列控制系统由加工路径文件驱动实现砂型柔性挤压阵列整体升降；同时，数控切削系统由加工路径文件驱动完成切削动作，获得目标砂型。
【附图说明】
[0011 ]图1为砂型挤压切削一体化复合成形方法图。
[0012]图2为砂型CAD三维模型。
[0013]图3为调形后的砂型柔性挤压阵列。
[0014]图4为近净成形砂型。
[0015]图5为数控切削系统切削装夹在砂型柔性挤压阵列上的近净成形砂型。
【具体实施方式】
[0016]本发明提供一种砂型挤压切削一体化复合成形方法，目的在于快速实现砂型的数字化柔性挤压和精密切削一体化复合成形。
[0017]本发明方法由砂型CAD三维模型通过三维CAD软件反求近净成形砂型CAD模型，并基于近净成形砂型CAD模型生成精密切削加工路径文件。
[0018]本发明方法通过近净成形砂型CAD三维模型直接驱动砂型柔性挤压阵列，形成近净成形砂型柔性模具和砂箱;砂型柔性挤压阵列是由长度为a，宽度为b，高度为h的挤压单元组成的mXn阵列；由近净成形砂型CAD模型驱动控制系统实现各挤压单元的升降，形成近净成形砂型柔性模具和砂型。
[0019]本发明方法将按照一定配比预先混合均匀的型砂填入砂型近净成形包络面腔体中，经挤压、固化获得近净成形砂型，并预留0.5-2_的精加工余量。
[0020]本发明方法通过翻转机构完成近净成形砂型翻砂作业，并在砂型柔性挤压阵列上完成近净成形砂型的定位与装夹。
[0021]本发明方法由加工路径文件驱动数控切削系统走刀和做为z轴的砂型柔性挤压阵列整体升降完成砂型的精密切削成形。
[0022]本发明方法近净成形砂型在定位装夹后，砂型柔性挤压阵列控制系统由加工路径文件驱动实现砂型柔性挤压阵列整体升降；同时，数控切削系统由加工路径文件驱动完成切削动作，获得目标砂型。
【主权项】
1.一种砂型挤压切削一体化复合成形方法，其特征在于，具体步骤如下: (1)通过计算机在三维CAD软件中，由砂型CAD三维模型反求近净成形砂型CAD三维模型； (2)根据砂型CAD三维模型和近净成形砂型CAD三维模型生成砂型数控切削加工路径文件； (3)通过近净成形砂型CAD三维模型直接驱动砂型柔性挤压阵列完成调形，形成近净成形砂型柔性模具和砂箱； (4)将按照一定配比预先混合均匀的型砂填入近净成形砂型砂箱中，经挤压、固化和起砂型等工序获得近净成形砂型； (5)将砂型柔性挤压阵列复位，通过砂型翻转机构完成近净成形砂型翻砂工序，并在砂型柔性挤压阵列上完成近净成形砂型的定位与装夹； (6)由加工路径文件驱动数控切削系统走刀和柔性挤压阵列整体升降完成砂型的精密切削成形，得到目标砂型。2.根据权利要求1所述一种砂型挤压切削一体化复合成形方法，其特征在于，近净成形砂型为预留0.5-2mm精加工余量的砂型近净成形预制体。3.根据权利要求1所述一种砂型挤压切削一体化复合成形方法，其特征在于，柔性挤压阵列是由长度为a，宽度为b，高度为h的挤压单元组成的mXn阵列；由近净成形砂型CAD三维模型驱动实现各挤压单元的升降调形，形成近净成形砂型柔性模具和砂箱。4.根据权利要求1所述一种砂型挤压切削一体化复合成形方法，其特征在于，所述近净成形砂型在定位装夹后，运动由加工路径文件驱动控制柔性挤压阵列做为z轴整体升降调形；同时，切削系统由加工路径文件驱动高速旋转的刀具在X和y方向运动完成切削作业，获得目标砂型。
【专利摘要】本发明涉及一种砂型挤压切削一体化复合成形方法，属于砂型铸造、近净成形和精密成形的交叉领域。本发明方法步骤为：由砂型CAD三维模型反求近净成形模型；通过近净成形模型直接驱动砂型柔性挤压阵列调形，形成砂型近净成形模具及砂箱；将混合均匀的型砂填入砂箱中，经挤压、固化和起砂型等工序获得近净成形砂型；根据砂型CAD三维模型和近净成形模型生成砂型数控切削加工路径文件；翻砂后，在柔性挤压阵列上完成近净成形砂型定位与装夹；由加工路径文件驱动数控切削系统走刀和柔性挤压阵列整体升降完成精密切削成形。与传统砂型铸造方法相比，本发明省去了砂型模具制造环节，提高了砂型生产数字化水平，缩短了砂型制造周期，降低了砂型制造成本。
【IPC分类】B22C9/02
【公开号】CN105665633
【申请号】CN201610049689
【发明人】单忠德, 刘丰, 张帅, 顾兆现
【申请人】机械科学研究总院先进制造技术研究中心
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月26日