砂型铸造模具设计及制造研究

陈湘忠

【摘  要】砂型铸造广泛运用于现代工业生产中，极大的提高了生产的效率。本文针对砂型铸造的磨具设计工艺，制造等问题进行探究，为工业生产效率进一步提升提供助力。

【关键詞】砂型铸造;磨具设计;制造

砂型铸造是在铸造中广泛使用的一种方法，具有成本低廉，材料易得等特点。同时正因为砂型铸造使用的广泛性，砂型铸造工艺中的技术创新对生产效率的发挥，成本降低以及生产质量的提升有着立竿见影的作用。

一，砂型铸造

砂型铸造是在在砂型中生产铸造铸件的一种方式，砂型铸造对一些简单的，需要大批量生产的铸件具有非常大的优势，也是铸造的一种基本工艺[1]。砂型铸造的材料廉价易得，一般采用硅砂添加作为粘结剂的型砂，这种材质具有耐高温，易成型，不易变形等特点，非常适合与廉价以及大力量生产的铸件。其缺点是精密度不高，铸件容易产生砂孔等缺陷。根据以上特点，砂型铸造中重要的一环在于磨具设计。磨具的设计，包含磨具材质挑选，磨具本身的设计对铸件的质量以及量化生产有着决定性的作用。

二，砂型铸造的磨具设计

现代砂型磨具的铸造普遍采用计算器处理，这是利用现代计算器科学的发展，在传统工艺基础上的进步。计算器的使用也大大提升了磨具设计的精度以及磨具设计的智能化管理。目前，砂型铸造的磨具设计主要有以下几个环节。

2.1. 磨具图纸设计

图纸设计是砂型铸造磨具的第一步[2]。当前的铸件生产普遍采用CNC进行加工，很大程度上依赖于磨具的设计图纸，图纸设计是铸件生产的来源与基础。铸件生产的精度以及准确度也依赖于图纸设计。在砂型铸造的磨具设计中，首先需要针对磨具建立全方位的视角图形，主要包含俯视图，主视图以及左视图（如下图）

其次，在砂型铸造的设计图纸中，要体现铸件详细的立体特征以及具体的数据[3]。例如，在平面设计图纸中需要有铸件的长，宽，高，角度等数据信息。设计人员要使用样品或者磨具对图纸数据的准确性进行验证，来保障后续铸造生产的精度。同时，在进行平面图纸设计时，还需要针对铸件在实际生产工艺中可能存在的损耗以及偏差进行预设，这一部分内容需要经验的累积并与现场生产人员进行确认，以提升图纸数据的合理性和准确性。例如，在磨具的设计图纸中，依据实际生产经验，对长，宽，高，半径，倒角分别保留3cm～5cm的变动空间，以利于提升砂型铸造磨具的精确度。

2.2. 磨具数据模型

砂型铸造磨具的第二步是建立磨具的数据模型。在平面设计图的基础上，需要进一步建立磨具的数据模型。建立数据模型是指结合实际生产需求以及以往的生产经验，通过不同的公式，函数计算，确定磨具数据的变动范围[4]。目前的砂型铸造磨具一般都采用CNC进行处理，确立数据模型即确立磨具的CNC生产数据，对后期批量生产的质量至关重要。例如，在磨具设计的数据模型中，结合实际的生产经验，通过函数进行运算，设定各个数据的变量范围，同时分析数据的准确性，保障砂型磨具的准确性，提升精度。在过程中运算数据与实际数据不匹配的状况下，需要仔细核对图纸，反复确认，并多方征求意见，来确保磨具设计的准确。

2.3. 建立磨具的立体化处理

砂型铸造磨具的第三个环节是建立磨具的立体化处理，这是与传统工艺的不同之处。现代计算器技术的发展可以帮助我们提前实磨具的立体化组装。磨具的立体化处理，即利用计算器的虚拟成像，预先在计算器中根据磨具的设计图纸将磨具进行组装，核准磨具设计的精度以及数据模型建立的准确性。磨具的立体化处理是砂型磨具设计的最终核准步骤，在立体化处理的过程中，出现不匹配，数值不准确等问题还可以针对图纸进行调整，达到最佳的效果。

这一环节是充分利用现代计算器技术发展的结果，也是在传统工艺的基础上的巨大进步。充分利用计算器技术，可以进一步提升砂型磨具设计的智能化管理以及生产的直通率。

以上是砂型铸造磨具设计的基本环节，在完成以上三个环节之后，还需要针对磨具设计图形进行合理化的处理，最终将形成磨具的应用设计图，这也是砂型铸造磨具最终的生产图纸以及后期确认生产铸件准确性的依据。值得注意的是，虽然砂型铸造磨具的设计在很大程度上仰赖于计算器的操作，但是还是需要提升设计人员的现场实物经验，结合实际生产中能够预见的问题，提前在设计时间进行规避，设计与生产相结合才能进一步提升磨具的精确度以及耐用性。

结论

综上所述，砂型铸造磨具的设计是磨具的基础，同时也是关键。提升砂型铸造磨具的精度与耐用性需充分的利用现代技术并不断的结合实际生产经验，并为社会生产的发展进步提供助力。

参考文献：

[1]黄群. 砂型铸造模具设计及制造[J]. 中国设备工程，2017（2）：127-128.

[2]纪汉成，汤叶卫. 浅谈砂型铸造排气系统的设计[J]. 铸造，2017，66（3）：263-268.

[3]苏娟娟，吕莉华，李高进，等. 连续加砂型喷砂机的研究与应用[J]. 造船技术，2017（4）：65-67.

[4]邵星海，蔡安克，郭亚辉，等. 拖拉机复杂铸件的快速砂型铸造方法[J]. 铸造，2017，66（10）：1049-1052.

（作者身份证号：41133019900613111X）