專利名稱：一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具及其造型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具及其造型方法，屬于鑄造和快速制造的交叉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
砂型鑄造是一種以砂作為主要造型材料，制作鑄型的傳統(tǒng)鑄造工藝，砂型鑄造的適應(yīng)性很廣，小件、大件，簡單件、復(fù)雜件，單件、大批量都可采用，并且成本較低，一直以來都是鑄造行業(yè)的基礎(chǔ)工藝。
隨著科學技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展，各行業(yè)都對鑄造生產(chǎn)提出了新的更高的要求，而影響鑄件質(zhì)量和成本的關(guān)鍵在于鑄型的制造。對于砂型鑄造來說，關(guān)鍵即是砂型的生產(chǎn)和制造工藝，因此，能有效提高砂型制造質(zhì)量水平并降低制造成本的造型工藝越來越受到人們的重視。本發(fā)明提出一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具及其造型方法，該造型模具是由多個尺寸不一的長方體或正方體模塊組成，磨損時只需更換個別磨損的模塊，而避免了整體模具的淘汰，極大的節(jié)省了造型工藝中模具的制造成本，同時這些模塊之間可實現(xiàn)自由組合以求最大限度的逼近砂型外輪廓形狀，減少后期銑削加工時間，從而縮短造型工藝流程。尤其適用于小批量且形狀復(fù)雜的砂型的制造。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決單件小批量砂型制造成本較高的問題，本發(fā)明提出了一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具及其造型方法。I. 一種具有分形結(jié)構(gòu)模具的造型方法，其特征在于，該方法包括如下步驟
a)根據(jù)砂型形狀建立CAD模型；
b)根據(jù)CAD模型建立砂型的近似模型；
c)根據(jù)砂型的近似模型進行模塊(3)尺寸、數(shù)量的選擇和模塊(3)組合的規(guī)劃；
d)根據(jù)規(guī)劃的組合方式將所選的各模塊(3)進行組合安裝在基座(4)上，生成砂型的近似形狀；
e)根據(jù)砂型尺寸選擇砂箱(2)并安裝固定在工作臺上；
f)將混合后的型砂和粘結(jié)劑導(dǎo)入砂箱，降下壓臺(I)進行造型；
g)造型后，拆卸砂箱(2)，得到砂型預(yù)成形件；
h)對砂型預(yù)成形件進行數(shù)字化銑削加工。2.所述的一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的具有分形結(jié)構(gòu)的模具由模塊(3 )和基座(4 )組成。3.所述的一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的將所選模塊(3)組合并安裝在基座(4)上是先將大尺寸的模塊(3)安裝在分形結(jié)構(gòu)的根節(jié)點處，較小尺寸的模塊(3)安裝在子節(jié)點處，以此依次安裝所選模塊(3)形成砂型的近似輪廓形狀。
4.所述的一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的將所選模塊(3)組合并安裝在基座(4)上是通過磁力作用實現(xiàn)緊密連接。5.所述的具有分形結(jié)構(gòu)的模具，其特征在于，所述的所選模塊(3)的各個面上均分布有螺紋孔，所述基座(4)底端分布有螺紋孔，模塊(3)之間、模塊(3)與基座(4)之間通過螺桿實現(xiàn)連接和定位。6.所述的基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具，其特征在于，所述的基座(4)可以是內(nèi)置電磁鐵也可以是采用永磁體材料制造。7.所述的基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具，其特征在于，所述的模塊(3)尺寸規(guī)格有多種，可以是立方體也可以是長方體或梯形，模塊(3 )材質(zhì)選取鐵磁質(zhì)材料。本發(fā)明所述的一種基于分析機構(gòu)的造型模具及其造型方法與傳統(tǒng)造型模具和造型方法相比具有以下優(yōu)點 ㈠避免了模具由于局部磨損而整體更換造成的成本增加，節(jié)省了砂型制造的成本；(二)模塊按尺寸大小依次組合，盡量逼近砂型外輪廓形狀，因此砂型的預(yù)成形件的后續(xù)銑削加工工序簡單快捷，縮短了砂型制造的流程，節(jié)省了生產(chǎn)時間。


圖I為砂型造型平臺示意圖2為砂型預(yù)成形件示意圖3為砂型形狀示意圖4為一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具的造型方法流程附圖標記
I-壓臺；2_砂箱；3_模塊；4_基座。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的說明。本發(fā)明一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具及其造型方法的具體步驟如下
A、根據(jù)砂型形狀建立CAD模型；
B、根據(jù)CAD模型建立砂型的近似模型；
C、根據(jù)砂型的近似模型編寫擠壓陣列控制代碼；
D、根據(jù)砂型的近似模型進行模塊(3)尺寸、數(shù)量的選擇和模塊(3)組合的規(guī)劃；
E、根據(jù)規(guī)劃的組合方式將所選的各模塊(3)進行組合安裝在基座(4)上，生成砂型的近似形狀；
F、根據(jù)砂型尺寸選擇砂箱(2)并安裝固定在工作臺上；
G、將混合后的型砂和粘結(jié)劑導(dǎo)入砂箱，降下壓臺(I)進行造型；
H、造型后，拆卸砂箱(2)，得到砂型預(yù)成形件；
I、對砂型預(yù)成形件進行數(shù)字化銑削加工。實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細節(jié)和形式進行修改和替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具的造型方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 a)根據(jù)砂型形狀建立CAD模型； b)根據(jù)CAD模型建立砂型的近似模型； c)根據(jù)砂型的近似模型進行模塊(3)尺寸、數(shù)量的選擇和模塊(3)組合的規(guī)劃； d)根據(jù)規(guī)劃的組合方式將所選的各模塊(3)進行組合安裝在基座(4)上，生成砂型的近似形狀； e)根據(jù)砂型尺寸選擇砂箱(2)并安裝固定在工作臺上； f)將混合后的型砂和粘結(jié)劑導(dǎo)入砂箱，降下壓臺(I)進行造型； g)造型后，拆卸砂箱(2)，得到砂型預(yù)成形件； h)對砂型預(yù)成形件進行數(shù)字化銑削加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的具有分形結(jié)構(gòu)的模具由模塊(3)和基座(4)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的將所選模塊(3)組合并安裝在基座(4)上是先將大尺寸的模塊(3)安裝在分形結(jié)構(gòu)的根節(jié)點處，較小尺寸的模塊(3)安裝在子節(jié)點處，以此依次安裝所選模塊(3)形成砂型的近似輪廓形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具的造型方法，其特征在于，所述的將所選模塊(3)組合并安裝在基座(4)上是通過磁力作用實現(xiàn)緊密連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的具有分形結(jié)構(gòu)的模具，其特征在于，所述的所選模塊(3)的各個面上均分布有螺紋孔，所述基座(4)底端分布有螺紋孔，模塊(3)之間、模塊(3)與基座(4)之間通過螺桿實現(xiàn)連接和定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具，其特征在于，所述的基座(4)可以是內(nèi)置電磁鐵也可以是采用永磁體材料制造。
7.根據(jù)權(quán)利要求2 6中所述的基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具，其特征在于，所述的模塊(3)尺寸規(guī)格有多種，可以是立方體也可以是長方體或梯形，模塊(3)材質(zhì)選取鐵磁質(zhì)材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于分形結(jié)構(gòu)的造型模具及其造型方法，屬于鑄造和快速制造的交叉技術(shù)領(lǐng)域。具體步驟為根據(jù)砂型形狀建立CAD模型；根據(jù)CAD模型建立砂型的近似模型；根據(jù)砂型的近似模型進行模塊尺寸、數(shù)量的選擇和模塊組合的規(guī)劃；根據(jù)規(guī)劃的組合方式將所選的各模塊進行組合安裝在基座上，生成砂型的近似形狀；根據(jù)砂型尺寸選擇砂箱并安裝固定在工作臺上；導(dǎo)砂，進行造型；造型后，拆卸砂箱，得到砂型預(yù)成形件；對砂型預(yù)成形件進行數(shù)字化銑削加工。本發(fā)明提供的新型造型模具具有自適應(yīng)性，且避免了因磨損而更換整體模具所造成的成本增加的問題，同時本發(fā)明提供的造型方法得到的砂型預(yù)成形件近形性好，后續(xù)銑削加工工序簡單快捷，尤其適用于單件小批量的砂型的制造。
文檔編號B22C7/00GK102794392SQ20121029623
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者單忠德, 劉豐, 吳曉川, 宋祥宇, 趙洪峰 申請人:機械科學研究總院先進制造技術(shù)研究中心