文档介绍：无模铸型制造工艺的应用
佛山市峰华自动成形装备有限公司杨伟东
摘要摘要:无模铸型制造工艺是将快速成形工艺与传统的树脂砂工艺相结合,是直接面向
快速制造的一种新型工艺。该工艺突破了传统铸型制造工艺的许多障碍,使设计、制
造的约束条件大大减少。满足对市场响应的快速性、灵活性。
关键词:无模铸型制造工艺快速成形( RP) 铸型
1. 引言
无模铸型制造( Patternless Casting Manufacturing ,简称 PCM )工艺是一种与传统
树脂自硬砂工艺相结合的新型快速成形工艺。其基本原理是:利用 RP 技术的离散/堆积
成形原理,采用轮廓扫描、喷射固化工艺,实现铸型的快速直接成形而无需模样,基本原理
如下图所示:
零件 C A D 模型铸型 C A D 模型分层、生成扫描路径
重复( 直到所有层造完)
最表层铺砂喷射粘接剂喷射催化剂
造型完毕清除干砂浇铸铸件
涂敷涂料
图 1 PCM 原理图
首先从零件 CAD 模型得到铸型 CAD 模型。由铸型 CAD 模型的 STL 文件分层,得到截
面轮廓信息,再以层面信息产生控制信息。造型时,第一个喷头在每层铺好的原砂上由计算
机控制精确地喷射粘结剂,第二个喷头再沿同样的路径喷射催化剂,或者采用双喷头一次复
合喷射技术按照截面轮廓信息同时喷射粘结剂和催化剂。两者发生胶联反应,一层层固化型
砂而堆积成形。粘结剂和催化剂共同作用地方的原砂被固化在一起,其他地方原砂仍为颗粒
态之干砂。固化完一层后再粘接下一层,所有的层粘接完之后就得到一个空间实体。原砂在
粘结剂没有喷射的地方仍是干砂,比较容易清除。清理出中间未固化的干砂就可以得到一个
有一定壁厚的铸型,在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇注金属。
2. PCM 工艺的特点
同传统铸型制造技术相比, PCM 工艺具有无可比拟的优越性,它不仅使铸造过程高度自
动化、敏捷化,降低工人劳动强度,而且在技术上突破了传统工艺的许多障碍,使设计、制
造的约束条件大大减少。具体表现在以下方面:
1) 造型时间短造型时间短
利用传统的方法制造铸型必须先加工模样,无论是普通加工还是数控加工,模样的制造
周期都比较长。对于大中型铸件来说,铸型的制造周期一般以月为单位计算。由于采用计算
机自动处理, PCM 工艺的信息处理过程一般只需花费几个小时至几十个小时。所以从制造时
间上来看,该工艺具有传统造型方法无法比拟的优越性。
2) 制造成本低制造成本低
PCM 工艺的自动化程度高,其设备一次性投资较大,其它生产条件如原砂、树脂等原材
料的准备过程与传统的自硬树脂砂造型工艺相同。然而又由于它造型无需模样,对于一些大
型、复杂铸件,模具的成本又较高,所以其收益是明显的。
3) 一体化制造一体化制造
由于传统造型需要起模, 因此一般要求沿铸件最大截面处(分型面)将其分开, 也就是
采用分型造型。这样往往限制了铸件设计的自由度, 某些表面和内腔复杂的铸型不得不采用
多个分型面,使造型、合箱装配过程的难度大大增加,分型造型使铸件产生“飞边”, 导致机
加工量增大。
PCM 工艺采用离散/堆积成形原理,没有起模过程,所以分型面的设计并