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1、Aug．2016V01．66No．8鑄造FOUNDRY·713·P^，、●‘r、●“·^●o■^■o■^●o■^●州{新材料·新工藝{數(shù)字化砂箱型砂填充路徑規(guī)劃及工藝試驗(yàn)研究張帥·一，單忠德1，顧兆現(xiàn)1，張杰z(1．機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)成形技術(shù)與裝備國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100044；2．北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，北京100083)摘要：為實(shí)現(xiàn)自硬樹(shù)脂砂砂型數(shù)字化柔性近凈成形過(guò)程中型砂填充砂箱路徑的合理規(guī)劃和提高砂型造型質(zhì)量，研究了填砂路徑間距，獲得r填砂路徑間距的有效范圍和常見(jiàn)的填砂路徑。通過(guò)仿真和試驗(yàn)分析了填砂器運(yùn)動(dòng)速度與砂型充型效果之間的關(guān)系，為提高砂型
2、造型效率和優(yōu)化砂型造型質(zhì)量提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：無(wú)模鑄造；近凈成形；砂型造型；填砂路徑；路徑規(guī)劃中圖分類(lèi)號(hào)：TG242文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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砂型造型工藝直接影響鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量、成本、效率，以及對(duì)環(huán)境污染的程度[1．2】。目前，砂型造型工藝主要包括：濕型砂造型、吹氣硬化造型和自硬砂造型等工藝【3】。在
6、自硬砂造型過(guò)程中，經(jīng)填砂、固化、起模、修型和刷涂料等工藝獲得可供澆注的鑄型。目前，該工藝過(guò)程由人工作業(yè)完成，并通過(guò)震實(shí)臺(tái)震實(shí)或搗棍搗實(shí)來(lái)提高砂型緊實(shí)度和均勻性，但存在生產(chǎn)效率低下、工作環(huán)境惡劣等問(wèn)題㈣，并影響砂型質(zhì)量的提高。因此，自硬砂造型工藝有待進(jìn)一步研究，提升造型過(guò)程的自動(dòng)化和綠色化水平，提高砂型造型的效率和質(zhì)量，減少對(duì)工人健康的直接或間接危害川。在機(jī)械科學(xué)研究總院提出的“數(shù)字化無(wú)模鑄造精密成形技術(shù)與裝備”睜121基礎(chǔ)上，針對(duì)自硬砂造型又提出了砂型數(shù)字化柔性近凈成形工藝；該工藝先通過(guò)軟件獲得所要獲得的目標(biāo)砂型cAD三維模型(圖1a)，基于砂型優(yōu)化算法優(yōu)化
7、出砂型CADZ維近凈成形模型，并由該近基金項(xiàng)目：收稿日期：作者簡(jiǎn)介：通訊作者：凈成形模型驅(qū)動(dòng)柔性模具單元陣列調(diào)形，形成包絡(luò)面逼近砂型CAD三維模型(圖Ib)，經(jīng)填砂(圖1c)、固化后去除柔性單元陣列可獲得近凈成形砂型(圖1d)，這樣的砂型使得后續(xù)的精密切削成形切削工作量大大減少。其中，柔性模具單元陣列是由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、每個(gè)方柱形鋼管單元的高度可調(diào)節(jié)，因此可根據(jù)砂型外形尺寸調(diào)形，作為近凈成形砂型的數(shù)字化砂箱。本文對(duì)砂型數(shù)字化柔性近凈成形工藝涉及的數(shù)字化砂箱砂型填充路徑進(jìn)行了系統(tǒng)研究，研究?jī)?nèi)容包括預(yù)固化階段自硬砂填充砂箱的路徑間距、路徑規(guī)劃，以及填充速度對(duì)砂型充
8、型效果的影響。該研究為預(yù)固化型砂填充路徑的優(yōu)化、砂型
