数字化砂箱型砂填充路径规划及工艺试验研究.pdf

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1、Aug．2016V01．66No．8铸造FOUNDRY·713·P^，、●‘r、●“·^●o■^■o■^●o■^●州{新材料·新工艺{数字化砂箱型砂填充路径规划及工艺试验研究张帅·一，单忠德1，顾兆现1，张杰z(1．机械科学研究总院先进成形技术与装备国家重点实验室，北京100044；2．北京科技大学机械工程学院，北京100083)摘要：为实现自硬树脂砂砂型数字化柔性近净成形过程中型砂填充砂箱路径的合理规划和提高砂型造型质量，研究了填砂路径间距，获得r填砂路径间距的有效范围和常见的填砂路径。通过仿真和试验分析了填砂器运动速度与砂型充型效果之间的关系，为提高砂型

2、造型效率和优化砂型造型质量提供了理论依据。关键词：无模铸造；近净成形；砂型造型；填砂路径；路径规划中图分类号：TG242文献标识码：A文章编号：1001—4977(2016)08—0713—05StudyonPathPlanningandProcessTestofMoldingSandFillingSandboxDigitallyZHANGShuaiu，SHANZhong—del，GUZhao—xianl，ZHANGJie2(1．StateKeyLaboratoryofAdvancedFormingTechnologyandEquipment，ChinaAc

3、ademyofMachineryScienceandTechnology，Beijing100044，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China)Abstract：Forthepurposesofplanningmoldingsandfillingsandboxpathandimprovingsandmoldingqualityinself-hardeningresinsandmoldnear．netform

4、ingprocess,spacingofsandfillingpathwasanalyzed,andpathofmoldingsandfillingsandboxwasresearched．Theeffectivespacingofmoldingsandfillingpathandthecommonfillingsandpathsareobtained．Theresultsofsimulationandtestshowthatsandmoldingqualitycanbeimprovedbycontrollingthevelocityofsandfillin

5、g．Thereisimportantsignificanceofoptimizingmoldingsandfillingsandboxpathandimprovingsandmoldingqualitydigitally。Keywords：patternlesscasting；near—netforming；sandmolding；moldingsandfillingpath；pathplanning砂型造型工艺直接影响铸件产品的质量、成本、效率，以及对环境污染的程度[1．2】。目前，砂型造型工艺主要包括：湿型砂造型、吹气硬化造型和自硬砂造型等工艺【3】。在

6、自硬砂造型过程中，经填砂、固化、起模、修型和刷涂料等工艺获得可供浇注的铸型。目前，该工艺过程由人工作业完成，并通过震实台震实或捣棍捣实来提高砂型紧实度和均匀性，但存在生产效率低下、工作环境恶劣等问题㈣，并影响砂型质量的提高。因此，自硬砂造型工艺有待进一步研究，提升造型过程的自动化和绿色化水平，提高砂型造型的效率和质量，减少对工人健康的直接或间接危害川。在机械科学研究总院提出的“数字化无模铸造精密成形技术与装备”睁121基础上，针对自硬砂造型又提出了砂型数字化柔性近净成形工艺；该工艺先通过软件获得所要获得的目标砂型cAD三维模型(图1a)，基于砂型优化算法优化

7、出砂型CADZ维近净成形模型，并由该近基金项目：收稿日期：作者简介：通讯作者：净成形模型驱动柔性模具单元阵列调形，形成包络面逼近砂型CAD三维模型(图Ib)，经填砂(图1c)、固化后去除柔性单元阵列可获得近净成形砂型(图1d)，这样的砂型使得后续的精密切削成形切削工作量大大减少。其中，柔性模具单元阵列是由伺服电机驱动、每个方柱形钢管单元的高度可调节，因此可根据砂型外形尺寸调形，作为近净成形砂型的数字化砂箱。本文对砂型数字化柔性近净成形工艺涉及的数字化砂箱砂型填充路径进行了系统研究，研究内容包括预固化阶段自硬砂填充砂箱的路径间距、路径规划，以及填充速度对砂型充

8、型效果的影响。该研究为预固化型砂填充路径的优化、砂型