砂型鑄造模具設計及制造的思考

李佳興 胡顯俊 張紹旭 黃 婷 張 錚

(沈陽三科泵閥工業有限公司，遼寧 沈陽 110142)

1 砂型鑄造的介紹

1.1 砂型鑄造

砂型鑄造基本建設投資小，工藝靈活性大和生產周期短，廣泛應用在機械制造、礦山冶金、交通運輸、石化通用設備、農業機械、能源動力、輕工紡織、土建工程、電力電子、航天航空、國防軍工等國民經濟各部門，是現代大機械工業的基礎。

1.2 砂型鑄造技術的發展現狀

社會和經濟的進步帶動科技飛速發展，我國的鑄造領域雖有很大的進步改變，但在砂型鑄造技術上仍然存在很多問題。產量上，由于我國的專業化程度不高導致生產規模較小。相比于制造業大國的美國、日本、德國等，其平均生產量是我國的五六倍之多。質量上，由于我國由于鑄造模具及相關輔助材料上的差距，與發達國家的鑄件質量存在一定距離。

2 砂型鑄造模具制造的思考

優秀的模具制造技術能夠有很大提高鑄造生產率，同時更好地保證鑄造產品的質量。利用計算機輔助技術制造模具是在砂型鑄造模具制造中較為先進的一種工藝，它可以對制造進行整體的分析以及實現制造過程的自動化管理，同時對于質量檢驗也是很有幫助的，使得速度與質量都有著較大的保障。另一方面其自動化控制管理還增強了批量生產時的技術控制[4]。計算機的運用可以將模具設計資料等更加完整地保存下來，為后期的生產提供數據信息支持。實踐是能夠非常好地檢驗成果的，將制造好的模具運用到實際的鑄造零件制造當中，發現實際運用中的問題，對砂型鑄造模具的設計制造提出改進方案。對于技術人員的培養也要重視起來，在這個方面也要加大資金的投入，使模具制造領域的教學更加規范化。企業也應當加大資金投入，努力促進自主創新能力的發展，提高我國的砂型鑄造技術在設計、制造以及工藝等方面的水平，推動我國制造業的發展。

圖1 模具制造生產流程

3 砂型鑄造模具設計的基本過程

3.1 模具工藝圖的設計

模具工藝圖設計的精確度是砂型鑄造模具準確度的重要保障，因此在設計圖紙的設計時要格外細心，最好的辦法是將砂型鑄造模具的設計步驟細化分類，一步步地完成設計。模具工藝圖紙是由主視圖、俯視圖、左試圖以及一些復雜部分的局部視圖構成的，要保證設計的精準性就要對每一個部分細致繪圖。為了能夠讓制造人員更好地看懂圖紙，設計人員應該對所設計的模具的一些立體設計進行描述，對于基本的數據也要進行精準的控制，合理地考慮到制造上的誤差，設置允許的公差帶范圍，根據國家標準進行校核做出調整。在設計前也要對整體的設計進行考量。前期設計時需要考慮到后期設計的需求，能夠有一定的調控空間以提高砂型鑄造模具設計數據的準確度[2]。

3.2 鑄件三維圖的設計

采用三維制圖軟件繪制對應的鑄件三維圖，鑄件三維圖上包含相應的加工余量、拔模斜度等。目前國際比較通用的三維制圖軟件有UG、PROE、SOLIDERWORKS等，典型鑄件三維圖如圖2。

圖2 典型鑄件三維圖

3.3 模具三維圖的設計

根據模具工藝圖及鑄件三維圖設計出對應的模具三維圖，立體化模型是能夠最直觀地發現模具設計中存在的問題，對砂型鑄造模具進行三維建模是對現代化設計方式與理念的融合。目前整個行業中比較先進的是計算機虛擬溝通技術，這種技術能夠根據設計者的平面圖紙生成相應的立體化模型，非常有效地對整體進行把控，使得設計數據更加的準確化，最終形成砂型鑄造模具的三維立體模型。典型模具三維圖如圖3所示。

圖3 典型模具三維圖

3.4 模具圖拆分

對設計好的模具三維圖進行拆分，根據模具部件所采用的材質及加工工藝，拆分出最小的制作單元。

3.5 模具下料

根據最小的制作單元，進行下料操作，保證所下的坯料材質合理，尺寸合適。

3.6 CNC加工

根據拆分模具的結果，對各最小制作單元分別進行編程處理，并根據所編制的加工程序，對坯料進行CNC加工。

3.7 模具裝配

根據模具工藝圖，將CNC加工后的各最小制作單元裝配在一起，裝配過程中，著重注意水平度及垂直度。

3.8 檢驗

對照模具工藝圖，對裝配后的模具進行尺寸檢驗，根據國家標準進行外觀檢驗。

4 結語

我國的砂型鑄造模具設計與制造領域在不斷地技術改進中有著飛速的發展，但是與一些該領域內的強國相比還是有著些許差距的，要朝著這些強國的方向發展，不斷提升技術水平。