一种一体化3D打印砂芯成型方法技术

本发明专利技术涉及一种一体化3D打印砂芯成型方法，采用中部砂箱和内部砂芯3D一体化打印，底部砂型含有定位销，并通过定位销与中部砂型进行组合。本发明专利技术采用外型与内芯一体化3D打印砂型/砂芯技术，即将需要配合固定的砂芯芯头同砂型外模一体化制造，这样设计省略了铸件本体部分填砂造型的步骤，减少了操作工序，有利于提升生产效率。且能够保证内芯的稳定性与铸件型腔内的尺寸精度，可实现铸件高尺寸精度控制，解决了现有技术中逐层组芯的方式依旧会存在的外模、砂芯之间的配合尺寸偏差以及砂芯自身配合的尺寸偏差问题。身配合的尺寸偏差问题。身配合的尺寸偏差问题。

【技术实现步骤摘要】
一种一体化3D打印砂芯成型方法


[0001]本专利技术涉及一种一体化3D打印砂芯成型方法，适用于铸造行业轻合金工艺领域，尤其适用于具有高精度尺寸要求的复杂内腔结构的铸件的生产。

技术介绍

[0002]在航空、航天结构件产品中，有许多大型、薄壁、复杂的舱体结构件。铸件尺寸精度CT10、表面质量要求极高，按照I类铸件验收，并通过油压、气密检验，对质量要求很高。
[0003]舱体构件是导弹的骨架，是导弹产品的核心部件之一。为满足导弹轻量化要求和质量特性控制要求，必须严格控制舱体壁厚，控制尺寸精密度，以有效控制产品重量和承载性能。铸件具有薄壁和复杂内腔结构的特点，需考虑砂型、砂芯组型，砂芯定位，砂芯排气、浇注系统定位放置等多方面工艺问题，传统粘土砂、树脂砂造型较易产生尺寸偏差，铸件尺寸精度急需提升。传统手工造型精度不高，定位不易控制，存在组芯间隙大以及变形等问题，从而最终影响了铸件尺寸。
[0004]砂芯(型)3D打印被越来越广泛的应用于铸造用模具的制造。与传统模具制造方法相比，砂芯(型)3D打印技术能够用实现虚拟设计模具到现实模具的快速生产，真正实现数字化制造。因此与传统模具制造方式相比，制造时间可以缩短50％～80％，采用3D打印的方式更有利于生产形状复杂的铸件，目前铸造生产领域3D打印方面的研究主要集中在如何降低3D打印砂芯(型)成本、提升打印效率、提高打印强度、研究在3D打印过程中的工装工具的设计等。
[0005]3D打印技术利用分层制造、逐层叠加的方式可以实现复杂结构的加工，极大简化了砂型制造的工艺流程，目前，3D打印技术已应用于发动机缸盖、缸盖水道芯等多歧管复杂构件中。
[0006]3D打印机直接将各砂芯打印成型，逐层组芯完成造型的3D打印工艺方式。存在砂型、砂芯组合尺寸偏差的问题。
[0007]目前本领域少有采用一体化3D打印砂芯的方式，如专利CN 104416120A即采用逐层组芯的方式完成大型水轮机叶片的3D打印，通过将型腔分割成若干个砂芯单元，在打底平台上组合第一层砂芯，然后填砂铺设浇道，重复以上步骤，逐层组芯、填砂，完成整体组型。存在砂型、砂芯组合尺寸偏差的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种一体化3D打印砂芯成型方法，省略了铸件本体部分填砂造型的步骤，减少了操作工序，有利于提升生产效率，解决了外模、砂芯之间的配合尺寸偏差以及砂芯自身配合的尺寸偏差问题。
[0009]本专利技术的技术解决方案是：
[0010]一种一体化3D打印砂芯成型方法，包括：
[0011]根据铸造工艺要求，将砂芯分割为中部砂型、底部砂型、上部砂型三部分，设计出
各部分砂型的三维模型，根据铸件特征以及生产要求，确定3D打印砂芯的工艺要求，形成3D砂型模型文件；
[0012]将所述3D砂型模型文件导入3D砂芯打印机中，打印材料为3D打印树脂砂；
[0013]根据实际反重力浇注直浇口大小，单独设置一个底部砂箱打底，在此底部砂箱上铺设底部砂型，底部砂型包含部分浇道；
[0014]底部砂型上设置定位销，打印好的中部砂型通过与定位销的配合铺设在底部砂箱上；
[0015]按照工艺方案，铺设在中部砂型或中部砂型外模上的冷铁；
[0016]将上部砂型铺设在中部砂型，形成了完整的3D打印砂芯的装配；
[0017]铺设盖箱，压铁，等待浇注；
[0018]采用反重力铸造方式进行浇注，实现铸件顺序凝固。
[0019]进一步的，使用UG制图软件设计出各块砂型的三维模型。
[0020]进一步的，中部砂型包括中部砂箱和内部砂芯，中部砂箱和内部砂芯通过3D打印实现一体化设计，消除砂芯与砂型之间的配合尺寸公差。
[0021]进一步的，中部砂型、底部砂型和上部砂型中均包括部分浇道，组装装配在一起后，形成整体浇道，即一体化浇注系统。
[0022]进一步的，上箱砂型设置有冒口。
[0023]进一步的，底部砂箱上设置有反重力浇注直浇口，与一体化浇注系统连通。
[0024]进一步的，3D打印砂芯的工艺补正量为0.2mm。
[0025]进一步的，中部砂型与底部砂型之间通过定位销装配时，装配尺寸偏差小于0.1mm。
[0026]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0027](1)本专利技术采用外模、砂芯一体化3D打印的新型方式，省略了铸件本体部分填砂造型的步骤，减少了操作工序，有利于提升生产效率。
[0028](2)逐层组芯的方式依旧会存在外模、砂芯之间的配合尺寸偏差以及砂芯自身配合的尺寸偏差。本专利技术一体化成型的方式解决了该配合尺寸偏差问题，保证了内芯的稳定性与铸件型腔内的尺寸精度，可实现铸件高尺寸精度控制。
附图说明
[0029]图1为本专利技术一体化3D打印砂芯装配结构示意图；
[0030]图2为底部砂型定位销示意图；
[0031]图3为中部砂芯浇道示意图；
[0032]图4为中部砂型冷铁位置示意图。
[0033]附图标记说明：1
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底部砂型；2
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中部砂型；3
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中部砂型外模；4
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上部砂型；5
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定位销；6
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一体化浇注系统；7
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冷铁
具体实施方式
[0034]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步的详细描述。
[0035]本专利技术提供一种一体化3D打印砂芯成型方法，具体采用中部砂箱和内部砂芯3D一
体化打印，底部砂型含有定位销，并通过定位销与中部砂型进行组合。本专利技术采用外型与内芯一体化3D打印砂型/砂芯技术，即将需要配合固定的砂芯芯头同砂型外模一体化制造，这样设计省略了铸件本体部分填砂造型的步骤，减少了操作工序，有利于提升生产效率。且能够保证内芯的稳定性与铸件型腔内的尺寸精度，可实现铸件高尺寸精度控制，解决了现有技术中逐层组芯的方式依旧会存在的外模、砂芯之间的配合尺寸偏差以及砂芯自身配合的尺寸偏差问题。
[0036]本专利技术提出一种一体化3D打印砂芯成型方法，包括如下步骤：
[0037](1)根据铸造工艺要求，将砂芯分割为中部砂型2、底部砂型1、上部砂型4三部分，用UG制图软件设计出各部分砂型的三维模型，根据铸件特征以及生产要求，确定3D打印砂芯的工艺要求，形成3D砂型模型文件；整体组成如图1所示。
[0038](2)将所述3D砂型模型文件导入3D砂芯打印机中，打印材料为3D打印树脂砂；涂料采用3D打印专用涂料。
[0039](3)根据实际反重力浇注直浇口大小，单独设置一个底部砂箱打底，在此底部砂箱上铺设底部砂型，底部砂型包含部分浇道；
[0040](4)底部砂型上设置定位销5，打印好的中部砂型2通过与定位销的配合铺设在底部砂箱上；如图2所示。
[0041](5)按照工艺方案，铺设在中部砂型2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体化3D打印砂芯成型方法，其特征在于包括：根据铸造工艺要求，将砂芯分割为中部砂型、底部砂型、上部砂型三部分，设计出各部分砂型的三维模型，根据铸件特征以及生产要求，确定3D打印砂芯的工艺要求，形成3D砂型模型文件；将所述3D砂型模型文件导入3D砂芯打印机中，打印材料为3D打印树脂砂；根据实际反重力浇注直浇口大小，单独设置一个底部砂箱打底，在此底部砂箱上铺设底部砂型，底部砂型包含部分浇道；底部砂型上设置定位销，打印好的中部砂型通过与定位销的配合铺设在底部砂箱上；按照工艺方案，铺设在中部砂型或中部砂型外模上的冷铁；将上部砂型铺设在中部砂型，形成了完整的3D打印砂芯的装配；铺设盖箱，压铁，等待浇注；采用反重力铸造方式进行浇注，实现铸件顺序凝固。2.根据权利要求1所述的一种一体化3D打印砂芯成型方法，其特征在于：使用UG制图软件设计出各块砂型的三维模型。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：房宇，崔恩强，邹文兵，潘龙，张路晗，李宝辉，
申请(专利权)人：上海航天精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：