金属件铸型数控加工制造技术应用探讨

刘 睿

(广东理工学院工业自动化系，广东 肇庆 526114)

金属件铸型数控加工制造技术应用探讨

刘 睿

(广东理工学院工业自动化系，广东 肇庆 526114)

铸型是铸造行业的主要内容，其质量好坏直接关乎产品质量，也会增加生产机器损耗。金属件铸型数控加工是一项专业性很强的工作，涉及诸多技术性内容，使加工过程比较复杂且技术难度较大，对生产企业提出了较高的要求。本文对无模化铸型加工制造技术进行分析，并对金属件铸型数控加工方法进行论述，及时完成单件小批次金属件快速制造工作，推进金属件铸型数控加工制造技术的发展。

金属件；数控加工；制造技术

受外部市场环境影响，很多企业都认识到铸型的重要性，并加大了对该工艺过程的重视度。采用无模铸型数控加工制造技术，能够达到良好的铸型效果。

1 无模化铸型加工制造技术

1.1 传统铸造行业加工制造

传统铸造行业中，产品的生产过程往往是先加工铸造模型，然后依据铸造模型对与之相对应的砂型进行制造，最后进行浇筑，得出铸造产品。模型制作难度较大，生产企业很难在短时间内完成模型制造。反之，如果制作周期比较长，会对生产企业的流水线作业产生负面干扰。长期以来，这都是生产企业运营发展中亟待解决的关键性问题。部分生产企业对大中型铸件的需求量比较大，很大程度上延长了模型的生产周期。铸件模型生产中，不仅需要考虑生产周期问题，对模型精密度也具有很高的要求，它直接影响了产品的生产质量。为了兼顾模型的精密度要求，不仅需要经历很长的制造周期，在制作过程中，也有很高的技术性要求。近年来，金属件铸型数控加工制造技术不断更新，产品也发生了相应的变化。为了满足产品生产需要，要结合实际情况，对模具进行调整。而模具调整又跟不上新产品的研发需要，容易出现生产空白期，给企业带来严重的经济损失，不利于实现整体社会经济效益。

1.2 无模化铸型加工制造技术

受外部市场环境及技术影响，模型的生产制造周期比较长，很难满足新产品的更新换代要求，采用无模化铸型加工制造技术，能够对该问题进行有效解决。我国该项技术研究始于2007年，且取得了一定的进展和突破，并以此为依据，研制出了我国第一台无模铸型数控加工制造设备CAMTC-SMM1000，它的软件数控系统也比较先进和完善。如表1所示，铸型数控加工成型机主要参数。铸型制造能够推进铸型生产工作的顺利进行，与此同时，它也是铸型生产中不可或缺的主要模块，为后续铸造生产工艺奠定了良好的设备及技术基础，有助于提高铸件成型质量。

表1 铸型数控加工成型机主要参数
Tab.1 Major parameters of casting NC machining

项目指标最大成型尺寸/mm1000×1000×400XY直线运动速度/mm·s-1100-200主轴转速/r·min-15000-18000定位精度/mm±0.025设备总重/kg3000总功率/KW10外形尺寸/mm2900×2700×2100重复定位精度/mm±0.05

传统铸型制造中的工艺技术和生产环境都比较落后，使小批次单件零件的加工生产工作不够灵活。以往铸型数控加工设备流水线中涉及的内容比较多，包括床身、运动平台以及切削刀具系统等，增加了日常工作难度。新型无模化铸型加工技术通过采用信息技术，在日常生产中添加数字化元素，能够以数字化控制方法对设备生产中的诸多问题进行有效解决，并进行专利申请。

近年来，生产企业铸件认识到金属件铸造加工的重要性，而无模化铸型加工制造技术应用也更加普遍，其推动了金属件铸造业的发展。采用无模化技术不仅能够对传统模型制作周期及更新问题进行有效解决，而且提高了金属件质量，使其更加精确、科学。同时，也节省了劳动力，使一线生产人员的职业技能不断提高，推进铸造行业的快速稳定发展。

1.3 基于快速成型的金属模具无模化制造

添加黏结剂方法，主要包含直接壳型铸造和3D打印工艺。主要实施方法是以CAD模型扫描固化轮廓为载体，依据轮廓布局，采用黏结剂，对粉末材料进行黏结，以省略模型制造工艺。具体实施方法是：优先铺平沙粒，采用喷头，将树脂均匀喷洒在沙床上，并添加黏结剂和催化剂，经化学反应之后，使沙粒依据轮廓路线，发生固化堆积，满足模型制作要求。相较于传统工艺，它主要通过黏结剂实现沙粒固结。因而，无模铸型成功与否，主要取决于黏结剂强度。可在加热炉上，对黏结剂进行加热或烧结，提高无模铸造质量。

1.4 基于去除加工的金属模具无模化制造

大型金属件铸型数控加工过程中，借助计算机网络技术，对三维实体模型进行构建，继而制作砂型，工艺过程简单，操作简便。采用计算机，依据加工对象，构建三维CAD模型，并对它进行输出。继而结合计算机自动规划路径，对它进行加工仿真，得出仿真图像之后，进行对比，实现铸型加工。将基于去除加工的金属模型无模化制造，应用到机械加工制造中，包含零件加工和模具制造等，制作速度比较快，精确度也很高。该加工过程比较封闭，成型过程中，会产生废气、废渣和粉尘等大量废弃物，可将其进行回收，用以金属件铸型数控加工中。

2 金属件铸型数控加工制造技术的应用

企业负责人和加工人员需要对铸造行业的铸造生产流具备一个清晰的认识和了解，依据信息数据化控制技术要求，严格规定它的制造过程，并对其生产效果进行评估。首先，将数控加工制造技术软件系统中的模具功能应用到具体生产实践中，以得出该金属件的整体铸型模型。依据模具实际尺寸将后续操作加工工作落实到位，并在加工设备过程中，对它进行分块处理，依据实际需要，对模型进行分割，使其以砂块形式存在，确保得出的分割模型能够满足具体生产要求。

完成模型分割工作之后，依据数字化技术完成加工代码生产工作，继而对加工过程进行模拟，再次对导轨进行确认，一定要保障导轨的完整和精确，并从根本上对刀具干涉的不良后果进行有效控制，以顺利完成铸件生产加工工作，有效消除铸件生产中可能发生的各种问题。后期加工铸型的时候，对零件的精确度提出了很高的要求，因此，制作砂块时，要充分发挥数字化加工代码的作用。依据具体生产需要，对大小合适的砂块进行制备，该过程中，零件必须具备较高的精确度，要选择目数较细的铸造水洗砂，也要注重黏结剂选择，并结合具体要求，对它的固化时间进行合理控制。夹紧、定位工件，通过切平面程序对砂块进行切平，使它与工件实际高度相符合。完成数控加工数值设定之后，应用加工代码对铸型数控加工成形机进行驱动，以完成加工生产工作。依据实际生产需要对铸型加工时间以及加工过程的误差值等进行合理控制，使铸件生产过程更加简单、便利，在传统技术、设备基础上，使金属件铸型更加稳定、精确、便捷且极具数字化特点。

4 结语

无模铸造数控加工制造技术极具先进性，它参考设计图纸开展生产制造工作，能够大大节约模型制作时间和费用，并降低产品开发成本，满足个性化产品生产需要。它使金属件铸型数控加工过程更加简单，也能够对加工过程中的碎屑进行及时回收，实现循环应用的目的。同时，该技术为单件、小批量金属件快速制造提供了保障，从根本上实现了传统铸造技术的革新。

[1] 陈少凯，单忠德.金属件铸型数控加工制造技术应用研究[J].铸造设备与工艺，2010，(02)：1-2，54.

[2] 杨艳.关于金属件铸型数控加工制造技术应用的研究[J].通讯世界，2015，(03)：169.

[3] 钟文德.机械加工中无模铸型数控加工工艺技术特点分析及装备应用[J].华东科技(学术版)，2012，(11)：342-343.

Discussion on the application of metal casting mould numerical control processing and manufacturing technology

LIU Rui

(Department of Industrial Automation, Guangdong Polytechnic College, Zhaoqing 526114, China)

Casting is the main content in casting industry, its quality is directly related to the quality of the products, and will produce the loss of the production machine. The metal casting mould numerical control processing is a highly professional work with many technical contents, which puts forward higher requirements on the production of enterprises. This paper analyzes the non-modular mold manufacturing technology and discusses the processing method of mold NC metal parts, which can make timely completion of a single small batch metal parts manufacturing work and promote the development of metal casting CNC machining technology.

Metal parts; NC machining; Manufacturing technology

2016-09-22

刘睿(1974-)，男，学士，工程硕士，讲师。

TG659

B

1674-8646(2016)22-0064-02