一種曲線類筒體鑄件收縮率的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種曲線類筒體鑄件收縮率的控制方法，屬于精密鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代軍事科技的飛速發(fā)展，各型號防空武器系統(tǒng)的前端外形基本都采用更加符合空氣動(dòng)力學(xué)的曲線方程形成流線型筒體部件。該部件通常采用鑄造成型，由于筒體部件在鑄造時(shí)，金屬液在冷卻過程中軸向收縮受阻較小，因此筒體部件在冷卻過程中軸向收縮率大于徑向收縮率。由于曲線類筒體的特殊性，如仍采用普通筒體部件的鑄造工藝，鑄造出的部件由于受到收縮率不一致的影響會(huì)出現(xiàn)壁厚不均勻無法滿足部件的技術(shù)要求。這無疑給部件鑄造工藝模具的設(shè)計(jì)、加工增加了難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種曲線類筒體鑄件收縮率的控制方法，以解決曲線類筒體的鑄造模具設(shè)計(jì)和加工問題，以滿足曲線類筒體部件的鑄造要求。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種曲線類筒體鑄件收縮率的控制方法，該方法是利用2D繪圖軟件中豐富的方程曲線生成筒體的外形曲線，然后再通過2D繪圖軟件中的平移功能獲得筒體的壁厚，繪制出筒體的軸向剖面圖；再將2D圖形導(dǎo)入可以單獨(dú)進(jìn)行X向，Y向，Z向縮放的3D繪圖軟件，根據(jù)筒體鑄件的軸向和徑向收縮率要求將2D圖形進(jìn)行縮放后生成3D實(shí)體圖形；然后將3D實(shí)體圖形導(dǎo)入數(shù)控加工中心加工出曲線類筒體的外模和芯模，利用外模和芯模完成曲線類筒體的鑄造。
[0005]前述方法中，所述2D繪圖軟件采用CAXA電子二維圖板軟件。
[0006]前述方法中，所述3D繪圖軟件采用UG三維繪圖軟件或1-DEAS三維繪圖軟件。
[0007]前述方法中，所述曲線類筒體包括直筒段和曲線段；曲線類筒體的軸向收縮率A大于徑向收縮率B。
[0008]前述方法中，所述芯模形成曲線類筒體鑄件的內(nèi)壁；外模形成曲線類筒體鑄件的外壁，外模上設(shè)有縫隙澆道模。
[0009]前述方法中，所述芯模和外模均采用樹脂砂造型，芯模和外模根據(jù)長度分成兩段或兩段以上，澆筑時(shí)再組裝在一起。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在設(shè)計(jì)過程中采用目前普遍使用的2D和3D繪圖軟件之間進(jìn)行切換，完成艙體鑄件模具的造型，然后生成數(shù)控加工程序，從而完成模具加工，這樣加工出來的模具無論是表面質(zhì)量，還是尺寸精度都上了一個(gè)新臺(tái)階，從而保證艙體鑄件的尺寸精度。本發(fā)明的方法鑄造出的曲線類筒體經(jīng)X光和熒光檢驗(yàn)，其內(nèi)部質(zhì)量完全符合技術(shù)要求，外形尺寸經(jīng)機(jī)加工、劃線檢測和壁厚尺寸檢測，完全滿足該鑄件的尺寸精度要求。
【附圖說明】
[0011]圖1-1是本發(fā)明實(shí)施例所要加工的筒體結(jié)構(gòu)圖；
圖1-2是圖1的右視圖；
圖2是由CAXA電子二維圖板生成的卡門曲線；
圖3是1-DEAS軟件生成的卡門曲線實(shí)體；
圖4-1是一段曲線段外模的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4_2是圖4_1的右視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]一種曲線類筒體鑄件收縮率的控制方法，該方法是利用2D繪圖軟件中豐富的方程曲線生成筒體的外形曲線，然后再通過2D繪圖軟件中的平移功能獲得筒體的壁厚，繪制出筒體的軸向剖面圖；再將2D圖形導(dǎo)入可以單獨(dú)進(jìn)行X向，Y向，Z向縮放的3D繪圖軟件，根據(jù)筒體鑄件的軸向和徑向收縮率要求將2D圖形進(jìn)行縮放后生成3D實(shí)體圖形；然后將3D實(shí)體圖形導(dǎo)入數(shù)控加工中心加工出曲線類筒體的外模和芯模，利用外模和芯模完成曲線類筒體的鑄造。2D繪圖軟件采用CAXA電子二維圖板軟件。3D繪圖軟件采用UG三維繪圖軟件或1-DEAS三維繪圖軟件。曲線類筒體包括直筒段和曲線段；曲線類筒體的軸向收縮率A大于徑向收縮率B。芯模形成曲線類筒體鑄件的內(nèi)壁；外模形成曲線類筒體鑄件的外壁，夕卜模上設(shè)有縫隙澆道模。芯模和外模均采用樹脂砂造型，芯模和外模根據(jù)長度分成兩段或兩段以上，澆筑時(shí)再組裝在一起。
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對本發(fā)明的任何限制。
實(shí)施例
[0014]本例以某型號戰(zhàn)斗部艙體鑄件為例，該部件的外形如圖1-1和圖1-2所示，為筒體部件，總長度1408mm，筒體分曲線段和直線段，并取卡門曲線方程中軸向846?1815mm為曲線段，后段(1815?2254mm)為直線段，筒體內(nèi)部沿軸向設(shè)有8根加強(qiáng)筋和4根削弱槽，環(huán)向設(shè)有2根加強(qiáng)環(huán)筋。材料為為ZL201A合金，砂型鑄造，T5熱處理，鑄件類型為I類鑄件，采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為GB1173-1995和QJ169-1989。該艙體鑄件戰(zhàn)斗部艙體鑄件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較簡單，但是艙體較長，最大外徑為Φ608mm，內(nèi)部質(zhì)量要求很高。鑄件壁厚為8.5mm，曲線段與直線段的同軸度為0.25mm，壁厚加工后為3.5±0.5mm，尺寸精度要求較高。因艙體毛坯鑄件的內(nèi)腔光潔度要求也較高，鑄造工藝中采用樹脂砂造型。
[0015]該戰(zhàn)斗部艙體鑄件的模具分為芯模和外模，外模和芯模都分為三段:直線部分為一段，曲線部分均勻分為兩段。外模和芯模的不同之處在于芯模形成艙體鑄件內(nèi)壁，而外模形成艙體鑄件的外壁，外模上設(shè)有縫隙澆道模。艙體的外壁留有加工余量，最終去除澆道后機(jī)加工成型。
[0016]在進(jìn)行直線段外模和芯模設(shè)計(jì)時(shí)，由于直線段的外模和芯具機(jī)加工也比較簡單。軸向和徑向分別施放收縮率，模具加工圖直接標(biāo)示尺寸即可。
[0017]在進(jìn)行曲線段外模和芯模設(shè)計(jì)時(shí)，艙體的內(nèi)腔尺寸是由外形曲線平移至8.5_的壁厚形成，內(nèi)腔的直線段的長度尺寸可以在計(jì)算機(jī)中先繪出艙體的外形結(jié)構(gòu)后，直接測量出。但是，對于在目前使用的2D繪圖軟件中，AUTO CAD軟件中公式曲線比較簡單，對于復(fù)雜的公式曲線生成較為困難。在CAXA電子圖板中，公式曲線繪圖工具功能強(qiáng)大，能夠生成較為復(fù)雜的曲線，因此部件的曲線段由CAXA電子二維圖板生成。圖2是由CAXA電子二維圖板生成的卡門曲線，卡門曲線的軸向起點(diǎn)與CAXA電子二維圖板軟件的O點(diǎn)重合。
[0018]設(shè)計(jì)模具時(shí)，直線段和曲線段可分別設(shè)計(jì) 1、直線段模具的設(shè)計(jì)
卡門曲線的軸線長度為:(2254-1815) + (2254-1815) X 1.2%=444.268mm ;其中:1.2%是直線段外模的軸向收縮率。
[0019]直線段外模的徑向收縮率為1.1%，外模的外徑為:Φ608Χ1.1%=Φ614.688mm ;其中:1.1%是直線段外模的徑向收縮率。
[0020]直線段芯模的收縮率為1.2%，在計(jì)算機(jī)中直接測量出艙體鑄件內(nèi)腔直線段長度為438.97mm,即芯模的軸向長度為:438.97X1.2%=444.23764mm ；
芯盒徑向收縮率為1.1%，芯盒的內(nèi)徑為:(Φ608-8.5X2) X1.1%= Φ 597.501mm ；
直線段外模和芯模加工相對簡單，普通的大型機(jī)床就能夠加工。
[0021]2、曲線段模具的設(shè)計(jì)
戰(zhàn)斗部艙體鑄件，在航向前部，取卡門曲線846?1815mm段控制其外形，在曲線段的外模和芯模設(shè)計(jì)過程中，如果從卡門曲線方程中施放收縮率，在1815_處必須和直線段銜接，外徑為Φ608Χ1.1%=Φ614.688_，在軸向施放收縮率后，整個(gè)艙體的外形沿航向前部移動(dòng)，盡管徑向施放了收縮率，但是，艙體壁厚也會(huì)增厚。如果從前端846mm處施放收縮率，在1815mm處也必須和直線段銜接，也就是說，在方程中，大于或等于1815mm段都是由直線控制其外形，這無疑會(huì)增加直線段的長度，與艙體的外形不相符，在后續(xù)的機(jī)加工后，在1815?1836.78mm形成的部位壁厚會(huì)減薄，達(dá)不到艙體的壁厚要求。
[0022]一般的2D繪圖軟件中，只能整體放大，不能沿軸向和徑向單獨(dú)施放收縮率。在曲線段的外模和芯模設(shè)計(jì)過程中，可以采用CAXA電子二維圖板生成卡門曲線，取846?1815mm段轉(zhuǎn)入3D軟件中。3D繪圖軟件中，Slolidfforks低版本的草圖繪制工具中，方程式功能比較簡單，對于卡門曲線這類比較復(fù)雜的曲線的生成十分困難，而且對于生成的3D實(shí)體，在軸向和徑向單獨(dú)施放收縮率也不能實(shí)現(xiàn)。目前，只有在UG繪圖軟件或1-DEAS繪圖軟件可以導(dǎo)入較為復(fù)雜的曲線，同時(shí)也可以將曲線生成實(shí)體。而且UG繪圖軟件或1-DEAS繪圖軟件還可以在X向，Y向，Z向進(jìn)行單獨(dú)施放。由1-DEAS軟件生成的戰(zhàn)斗部艙體鑄件如圖3所示。將生成的實(shí)體在X向施放1.2%的收縮率，Y向和Z向施放1.1%的收縮率。將施放收縮率后的實(shí)體曲線段均勻分為兩段，內(nèi)腔部位形成內(nèi)模，外形部位形成外模，并在外模上加工出燕尾槽裝配縫隙澆道模。外模的外形面為曲面，但燕尾槽可以加工成直面，一方面好加工，另一方面便于拔模，外模如圖4-1和圖4-2所不。
[0023]模具設(shè)計(jì)好后，通過計(jì)算機(jī)上的接口與數(shù)控加工中心連接，通過數(shù)控加工中心完成模具的加工模具。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種曲線類筒體鑄件收縮率的控制方法，其特征在于:該方法是利用2D繪圖軟件中豐富的方程曲線生成筒體的外形曲線，然后再通過2D繪圖軟件中的平移功能獲得筒體的壁厚，繪制出筒體的軸向剖面圖；再將2D圖形導(dǎo)入可以單獨(dú)進(jìn)行X向，Y向，Z向縮放的3D繪圖軟件，根據(jù)筒體鑄件的軸向和徑向收縮率要求將2D圖形進(jìn)行縮放后生成3D實(shí)體圖形；然后將3D實(shí)體圖形導(dǎo)入數(shù)控加工中心加工出曲線類筒體的外模和芯模，利用外模和芯模完成曲線類筒體的鑄造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:所述2D繪圖軟件采用CAXA電子二維圖板軟件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于:所述3D繪圖軟件采用UG三維繪圖軟件或1-DEAS三維繪圖軟件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于:所述曲線類筒體包括直筒段和曲線段；曲線類筒體的軸向收縮率A大于徑向收縮率B。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:所述芯模形成曲線類筒體鑄件的內(nèi)壁；外模形成曲線類筒體鑄件的外壁，外模上設(shè)有縫隙澆道模。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:所述芯模和外模均采用樹脂砂造型，芯模和外模根據(jù)長度分成兩段或兩段以上，澆筑時(shí)再組裝在一起。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種曲線類筒體鑄件收縮率的控制方法。該方法是利用2D繪圖軟件中豐富的方程曲線生成筒體的外形曲線，然后再通過2D繪圖軟件中的平移功能獲得筒體的壁厚，繪制出筒體的軸向剖面圖；再將2D圖形導(dǎo)入可以單獨(dú)進(jìn)行X向，Y向，Z向縮放的3D繪圖軟件，根據(jù)筒體鑄件的軸向和徑向收縮率要求將2D圖形進(jìn)行縮放后生成3D實(shí)體圖形；然后將3D實(shí)體圖形導(dǎo)入數(shù)控加工中心加工出曲線類筒體的外模和芯模，利用外模和芯模完成曲線類筒體的鑄造。本發(fā)明的方法鑄造出的曲線類筒體經(jīng)X光和熒光檢驗(yàn)，其內(nèi)部質(zhì)量完全符合技術(shù)要求，外形尺寸經(jīng)機(jī)加工、劃線檢測和壁厚尺寸檢測，完全滿足該鑄件的尺寸精度要求。
【IPC分類】B22C9-24
【公開號】CN104741544
【申請?zhí)枴緾N201310749044
【發(fā)明人】敖四海, 王德仙, 于丹, 陳寅
【申請人】貴州航天風(fēng)華精密設(shè)備有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月31日