CN105537519A - 一种打结器机架的熔模铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种打结器机架的熔模铸造方法，其特征在于：1)通过三维软件进行打结器机架的三维建模；2)将三维模型通过分层处理软件进行数据处理；3)将数据处理后得到的模型制造数据输送到快速成型机内进行机架模型的快速成形；4)将机架模型作为蜡模进行熔模铸造，得到打结器机架的金属铸件；5)对金属铸件进行机加工处理。本发明由于将快速成形技术和熔模铸造技术相结合，因此可以在短时间内获得打结器机架的金属铸件，缩短了制造周期。本发明由于采用快速成型技术制造机架模型，因此制造的机架模型不仅精度高、用时短，而且无需开发蜡模模具，节约了成本。同时，由于采用熔模铸造进行打结器机架的金属铸件制造，因此可以制造处轴线空间位置复杂的打结器机架。

Description

一种打结器机架的熔模铸造方法

技术领域

本发明涉及一种打结器机架的熔模铸造方法，属于精密铸造领域。

背景技术

农机装备作为“中国制造2025”的十大战略重点领域之一，提升我国农机装备制造水准以及促进农机装备的创新研发是当务之急。打结器是方草捆捡拾压捆机的关键部件，在工作时，捡拾压捆机将置于地面的散装牧草压制成长方形草捆，然后打结器将草捆自动打结，便于后续的装卸、运输和储存工作。目前，常见的打结器为打活结的C型打结器和打死结的D型打结器。其中，D型打结器结构复杂，制造加工困难，是农机行业领域的攻关难点。而机架是D型打结器的核心部件(如图1所示)，是整个打结器的支撑体，其上有打结器主轴孔1、打结钳嘴轴孔2、脱绳杆轴孔3、螺旋齿轮轴孔4、压绳板轴孔5以及严格控制打结钳嘴开合的复杂曲面。由于五个轴孔的轴线空间位置复杂，控制打结钳嘴开合的复杂曲面为不规则空间曲面，因此使得机架的加工制造十分困难。

与砂型铸造和金属型铸造方法相比，熔模铸造的铸造精度更高，加工余量以及表面粗糙度更小，熔模铸造更适用于高精度的中小型铸件的生产。然而传统熔模铸造加工机架需要先通过模具或者机加工获得机架的蜡模，耗费大量的人力、物力以及财力。同时对于打结器机架这种空间结构复杂，蜡模模具脱模困难，精度要求高的零件，其蜡模制造更加困难，不但生产工艺复杂，制造周期长，而且蜡模易碎，且融化，不利于后续机架的铸造。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种加工精度高、操作方便且制造周期短的打结器机架的熔模铸造方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种打结器机架的熔模铸造方法，其包括以下步骤：

1)通过三维软件进行打结器机架的三维建模；

2)将三维模型通过分层处理软件进行数据处理；

3)将数据处理后得到的模型制造数据输送到快速成型机内进行机架模型的快速成形；

4)将机架模型作为蜡模进行熔模铸造，得到打结器机架的金属铸件；

5)对金属铸件进行机加工处理。

所述步骤1)中，完成三维建模后，根据工艺要求将三维模型按照比例放大并改变轴孔尺寸，预留机加工的加工余量。

所述步骤2)中，数据处理包括设置机架模型的成形方向、成形位置、创建肋状支撑以及三维模型分层处理；数据处理后输出为模型制造数据格式。

所述步骤4)中，机架模型的熔模铸造包括以下工序：机架模型后处理、模组制备、机架型壳制造、高温熔模浇铸和金属铸件后处理。

所述步骤5)中，机加工处理包括轴孔精镗、工作曲面精磨以及喷丸处理。

在机架模型后处理工序中，首先去除机架模型的支撑以及废料，将机架模型放入紫外烘干箱内进行固化处理，然后进行表面打磨；在模组制备工序中，在完成后处理的机架模型上焊接浇注系统，得到机架熔模模组；在机架型壳制造工序中，对机架熔模模组涂抹快干硅溶胶和耐火材料，并进行撒砂操作，待风干硬化后再进行下一层的挂浆撒砂，如此反复四次，最后进行封浆处理，风干硬化后即可得到机架型壳；在高温熔模以及浇铸工序中，将机架型壳置于高温焙烧炉进行高温熔模，机架模型以及浇注系统消失，得到内部为中空结构的机架型壳，将机架型壳至于砂箱中，进行填砂和装箱造型，然后向机架型壳内部浇铸熔融金属液，待机架型壳内金属液冷却后获得金属铸件；在金属铸件后处理工序中，利用震动脱壳机去除包裹在金属铸件外的型壳，利用激光浇冒口切割机分离浇注系统和金属铸件，同时去除金属铸件的浇口、冒口、工艺头部以及废料并进行表面的喷砂处理。

三维模型分层处理的分层厚度为0.15mm。

所述步骤3)中所用的快速成型机为激光选择性烧结成型机。

所述步骤3)中快速成型机采用的成型材料是改性聚苯乙烯粉末。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于将快速成形技术和熔模铸造技术相结合，因此可以在短时间内获得打结器机架的金属铸件，缩短了制造周期。2、本发明由于采用快速成型技术制造机架模型，因此制造的机架模型不仅精度高、用时短，而且无需开发蜡模模具，节约了成本。3、本发明由于采用熔模铸造进行打结器机架的金属铸件制造，因此可以制造出轴线空间位置复杂的打结器机架。4、本发明由于对金属铸件进行机加工处理，进一步保证了五个轴孔的空间位置关系以及内孔表面的粗糙度要求和工作曲面的强度要求。5、本发明可操作性以及重复性强，显著提高了打结器机架的加工精度、缩短了生产周期并且提高了生产效率。

附图说明

图1是打结器机架的结构示意图；

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图2所示，本发明的打结器机架的熔模铸造方法，包括以下步骤：

1)通过三维软件进行打结器机架的三维建模：根据设计要求在CATIA三维软件环境下对打结器机架进行三维建模，并根据工艺要求将三维模型按照一定的比例放大以及改变轴孔尺寸，预留机加工的加工余量，最后，将三维模型输出为STL文件格式。

2)通过分层处理软件对机架三维模型的STL文件进行数据处理：采用Magics软件，首先对机架三维模型的STL文件进行检验、修复，进而设置机架模型的成形方向以及成形位置，创建肋状支撑，最后对三维模型进行分层处理，并输出为模型制造数据格式，同时把支撑输出为支撑制造数据格式。

3)将得到的模型制造数据输送到快速成型机内进行机架模型的快速成形：将得到的模型制造数据和支撑制造数据导入成形控制软件中，通过成形控制软件进行快速成型机的调试和工艺参数设置，在支撑制造数据和模型制造数据以及成形控制软件设置的工艺参数的驱动下控制快速成型机的激光束扫描每一层片的几何信息，然后通过快速成型机完成机架模型的快速成形。

4)将机架模型作为蜡模进行熔模铸造，得到打结器机架的金属铸件：机架模型的熔模铸造主要包括机架模型后处理、模组制备、机架型壳制造、高温熔模浇铸和金属铸件后处理；其中，

机架模型后处理：首先去除机架模型的支撑以及废料，将机架模型放入紫外烘干箱内进行固化处理，然后进行表面打磨等后处理工艺；

模组制备：在完成后处理的机架模型上焊接浇注系统，得到机架熔模模组；

机架型壳制造：对机架熔模模组涂抹快干硅溶胶和耐火材料(挂浆操作)，并进行撒砂操作，待风干硬化后再进行下一层的挂浆撒砂，如此反复四次，最后进行封浆处理，风干硬化后即可得到机架型壳；

高温熔模以及浇铸：将机架型壳置于高温焙烧炉进行高温熔模，机架模型以及浇注系统消失，得到内部为中空结构的机架型壳，将机架型壳至于砂箱中，进行填砂和装箱造型，然后向机架型壳内部浇铸熔融金属液，待机架型壳内金属液冷却后获得金属铸件；

金属铸件后处理：利用震动脱壳机去除包裹在金属铸件外的型壳，利用激光浇冒口切割机分离浇注系统和金属铸件，同时去除金属铸件的浇口、冒口、工艺头部以及废料并进行表面的喷砂处理。

5)对金属铸件进行机加工处理：机加工处理包括轴孔精镗、工作曲面精磨以及喷丸处理。机架五个轴孔的空间位置以及控制打结钳嘴开合的工作曲面的精度，对打结器的工作质量和效率起到了关键作用，通过轴孔精镗，既纠正了原孔轴线的偏斜又提高了内孔表面的精度，减小了粗糙度。通过工作曲面的精磨以及喷丸处理，减小曲面表面粗糙度，提高了曲面的表面强度以及耐磨性。

上述实施例中，步骤2)中三维模型分层处理的分层厚度为0.15mm。

上述实施例中，步骤3)中所用的快速成型机可采用激光选择性烧结成型机。

上述实施例中，步骤3)中快速成型机的成型材料可以是改性聚苯乙烯粉末。

上述实施例中，步骤3)中快速成形机工作参数的设置为：二氧化碳激光器激光波长为10.6μm；激光功率为30w；层间距为0.15mm；激光扫描速度为2m/s；工作台升降速度为4mm/s；每层涂铺次数为1次；涂铺移动速度为35mm/s。

上述实施例中，步骤4)中高温焙烧炉的温度约为1100℃。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种打结器机架的熔模铸造方法，其包括以下步骤：

1)通过三维软件进行打结器机架的三维建模；

2)将三维模型通过分层处理软件进行数据处理；

3)将数据处理后得到的模型制造数据输送到快速成型机内进行机架模型的快速成形；

4)将机架模型作为蜡模进行熔模铸造，得到打结器机架的金属铸件；

5)对金属铸件进行机加工处理。

2.如权利要求1所述的一种打结器机架的熔模铸造方法，其特征在于：所述步骤1)中，完成三维建模后，根据工艺要求将三维模型按照比例放大并改变轴孔尺寸，预留机加工的加工余量。

3.如权利要求1所述的一种打结器机架的熔模铸造方法，其特征在于：所述步骤2)中，数据处理包括设置机架模型的成形方向、成形位置、创建肋状支撑以及三维模型分层处理；数据处理后输出为模型制造数据格式。

4.如权利要求1所述的一种打结器机架的熔模铸造方法，其特征在于：所述步骤4)中，机架模型的熔模铸造包括以下工序：机架模型后处理、模组制备、机架型壳制造、高温熔模浇铸和金属铸件后处理。

5.如权利要求1所述的一种打结器机架的熔模铸造方法，其特征在于：所述步骤5)中，机加工处理包括轴孔精镗、工作曲面精磨以及喷丸处理。

6.如权利要求4所述的一种打结器机架的熔模铸造方法，其特征在于：在机架模型后处理工序中，首先去除机架模型的支撑以及废料，将机架模型放入紫外烘干箱内进行固化处理，然后进行表面打磨；在模组制备工序中，在完成后处理的机架模型上焊接浇注系统，得到机架熔模模组；在机架型壳制造工序中，对机架熔模模组涂抹快干硅溶胶和耐火材料，并进行撒砂操作，待风干硬化后再进行下一层的挂浆撒砂，如此反复四次，最后进行封浆处理，风干硬化后即可得到机架型壳；在高温熔模以及浇铸工序中，将机架型壳置于高温焙烧炉进行高温熔模，机架模型以及浇注系统消失，得到内部为中空结构的机架型壳，将机架型壳至于砂箱中，进行填砂和装箱造型，然后向机架型壳内部浇铸熔融金属液，待机架型壳内金属液冷却后获得金属铸件；在金属铸件后处理工序中，利用震动脱壳机去除包裹在金属铸件外的型壳，利用激光浇冒口切割机分离浇注系统和金属铸件，同时去除金属铸件的浇口、冒口、工艺头部以及废料并进行表面的喷砂处理。

7.如权利要求3所述的一种打结器机架的熔模铸造方法，其特征在于：三维模型分层处理的分层厚度为0.15mm。

8.如权利要求1所述的一种打结器机架的熔模铸造方法，其特征在于：所述步骤3)中所用的快速成型机为激光选择性烧结成型机。

9.如权利要求1所述的一种打结器机架的熔模铸造方法，其特征在于：所述步骤3)中快速成型机采用的成型材料是改性聚苯乙烯粉末。