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2模具的三維設(shè)計(jì)三維造型是保證LOM模乃至整副模具尺寸精度的基礎(chǔ)。應(yīng)用先進(jìn)的三維造型軟件，我們分別完成了產(chǎn)品、分片及整副模具的三維設(shè)計(jì)工作。
2.1渦輪殼零件的的三維設(shè)計(jì)CAD建模常用的方法是實(shí)體建模和曲面建模。
我們使用的三維造型軟件雖具有強(qiáng)大的實(shí)體建模系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)拉伸、旋轉(zhuǎn)、截面延伸、非均勻截面延伸等特征造型，但因其不支持多實(shí)體的混合布爾運(yùn)算在構(gòu)造復(fù)雜實(shí)體模型時(shí)顯得有些力不從心。曲面建模（Surfacemodeling）的原理是分別建構(gòu)零件的各個(gè)曲面，然后將這些曲面整合為完整且無(wú)間隙的曲面模型。它除具有與實(shí)體建模相同的建構(gòu)方外，還具有合剪切（Trim）、延伸（Extend）等實(shí)體建模所缺乏的特性，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的三維造型。
為渦輪殼鑄件的曲面建模法三維造型。
增壓器是廣泛用于汽車節(jié)能和尾氣達(dá)標(biāo)排放的重要部件，渦輪殼是其關(guān)鍵零件，其氣道形狀顯著影響節(jié)能及尾氣處理效果。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并綜合考慮成本和質(zhì)量要求，消失模鑄造是其佳生產(chǎn)工藝之一。
渦輪殼消失模鑄造的關(guān)鍵是其發(fā)泡模具的制造。
由于其外形和氣道形狀均十分復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的木模鑄造工藝，難以保證發(fā)泡模具的質(zhì)量；采用NC加工和電火花加工則周期長(zhǎng)、成本高。為此，我們?cè)谌S造型基礎(chǔ)上，基于LOM模，采用轉(zhuǎn)移涂料鑄造工藝，實(shí)現(xiàn)了渦輪殼發(fā)泡模具的快速制造。
1渦輪殼發(fā)泡模具快速制造流程為渦輪殼發(fā)泡模具快速制造工藝流程框圖。
零件的三維造型―模樣分片―模具的三維造型―生成STL文件無(wú)余量模具毛坯―轉(zhuǎn)移涂料鑄造工藝―LOM?？焖僦圃彀l(fā)泡模具快速制造工藝流程雜的泡沫模樣。對(duì)于形狀復(fù)雜的渦輪殼鑄件，其消失模顯然不可能整體發(fā)泡成形，只能通過(guò)分片發(fā)泡成形而后粘接的辦法來(lái)制取。根據(jù)鑄件特點(diǎn)，初步考慮將其消失模分為三片。
模樣分片的關(guān)鍵是分模面（即泡沫模塊粘接面）的確定，其核心是確定相應(yīng)的三維分模曲線。由于渦輪殼鑄件內(nèi)外表面的分模面不在同一曲面上，故采用內(nèi)外表面分別確定分模面的方法。在構(gòu)造分模面的三維分模曲線時(shí)，主要綜合采用了以下三種方法〔1：在曲面造型過(guò)程中的各剖面曲線上設(shè)置分模點(diǎn)，這些分模點(diǎn)在造型后自動(dòng)形成一條結(jié)構(gòu)線。由于這條結(jié)構(gòu)線的形成算法與曲面建構(gòu)算法一致且具有獨(dú)立的特征，因此可直接選取該線作為分模線，并可單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行操作。
由于在建模時(shí)已繪制出各個(gè)剖面的特征曲線，因此可以以這些曲線作為基準(zhǔn)（注意：此處是作為基準(zhǔn)特征而不是在原有曲線上添加，若采用后者會(huì)造成原有的剖面曲線具有多余的特征，而影響原有模型的形狀，甚至造成意想不到的后果），逐個(gè)剖面地繪制出分模點(diǎn)，然后構(gòu)造出分模曲線。
當(dāng)曲面過(guò)于復(fù)雜或無(wú)法用其他方法找出分模線位置時(shí)，可采用投影法在曲面外的一個(gè)平面內(nèi)構(gòu)造曲線，然后將該曲線投影在曲面上，得到位于曲面上的空間曲線，該曲線即為分模曲線。
用分模曲線作為分模面的邊界曲線，對(duì)曲面進(jìn)行剪裁（Trim）操作，將曲面模型分為三片。后適當(dāng)增加分模曲線的網(wǎng)格，構(gòu)造出光順的異型分模曲面。由于相同的邊界曲線及相同的網(wǎng)格具有完全相同消失模模具的一個(gè)突出特點(diǎn)就是薄殼隨形，它是獲得表面光潔泡沫模樣的基礎(chǔ)。在曲面模型基礎(chǔ)上可非常方便地制作薄殼隨形的消失模模具。
（2）獲得薄殼隨形面的方法有兩種：①以已存在的剖面曲線為基準(zhǔn)，作平移（Offset）操作建構(gòu)隨型面的剖面形狀，然后采用同樣的曲面造型步驟直接構(gòu)造隨形面；②用投影法得到模型表面相應(yīng)位置的曲線輪廓，然后以所得到的投影線為基準(zhǔn)，用相同的方法得到隨形面。
為綜合運(yùn)用上述方法，依照曲面造型規(guī)范得到的模具實(shí)體模型。
3LOM模具快速制造的算法，即采用相同方法形成的邊界可建構(gòu)完全吻合分層物體制造（LOM）是用加熱輥和激光束對(duì)的曲面，避免了設(shè)計(jì)者擔(dān)心的發(fā)泡模塊結(jié)合面不吻背面涂有熱熔膠的薄片材料（如紙、金屬箔等）進(jìn)行合的問(wèn)題。分片所得的三片模樣如所示。逐層粘結(jié)和切割，以形成零件各層的輪廓，終形成2薄殼隨4形模具a的造ElectronicPublishing零件原型2〕。由于只須沿截面輪廓線逐層切割薄片材料，無(wú)須對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描成形，因此原型的成形速度快、生產(chǎn)率高，適合于大中型零件原型的制造。
以模具三維造型為基礎(chǔ)，考慮進(jìn)消失模及鑄件的收縮率后，即可將能被快速造型機(jī)識(shí)別的STL文件傳輸給快速造型機(jī)，制得模具的LOM原型。
我們采用的是本校快速造型中心開(kāi)發(fā)的HRP―I型快速造型機(jī)，它以紙作為造型材料，精度高、速度快，幾個(gè)小時(shí)即可獲得LOM原型，再經(jīng)過(guò)后處理，即可獲得終使用的模具LOM原型，其精度達(dá)100士005~0.1mm，表面粗糖度為Ra0.8~1.6um.為所制成的渦輪殼消失模發(fā)泡模具的LOM原型。
4發(fā)泡模具轉(zhuǎn)移涂料鑄造成形工藝在模具L0M原型基礎(chǔ)上，結(jié)合轉(zhuǎn)移涂料鑄造成形工藝即可實(shí)現(xiàn)消失模發(fā)泡模具的快速制造。該工藝有兩個(gè)特點(diǎn)：一是轉(zhuǎn)移涂料技術(shù)二是直接將發(fā)泡模具的LOM原型作為鑄造用模樣，無(wú)需轉(zhuǎn)制硅橡膠等中間模。
轉(zhuǎn)移涂料又稱非占位涂料，它是將涂料直接涂覆在模樣上，脫模時(shí)涂料轉(zhuǎn)移到砂型或砂芯表面上。由于涂料不占用型腔空間，因此可獲得尺寸、表面光潔的鑄件（可達(dá)Ra0.8~1.6um）〔3〕。直接將L0M原型作為鑄造用模樣則可避免因轉(zhuǎn)制中間模所引起的形狀和尺寸誤差，進(jìn)一步確保終鑄造模具的精度。
其造型工藝如下：首先將作為鑄造用模樣的L0M原型平放在一塊鋪有塑料膜的木塊上，對(duì)模樣任一面（工作面或隨形面）噴涂水基脫模劑，脫模劑揮發(fā)后在模樣上形成光潔薄膜，然后在模樣上刷涂厚度約0.5~1.5mm的自制自硬轉(zhuǎn)移涂料覆蓋模樣全部表面，然后填入水玻璃砂造型，吹C2硬化后放置2~4h；翻轉(zhuǎn)砂型，重復(fù)以上步驟，得到另一半鑄型；后采用專用起模裝置，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起模，保證涂層安全轉(zhuǎn)移到型腔上，獲得整個(gè)鑄型。將鑄型在100~240°C烘烤10h后，即可進(jìn)行澆注。
發(fā)泡模具的材質(zhì)選用ZL108合金，澆注溫度為700°C.鑄件冷卻后去掉澆注系統(tǒng)及飛邊，經(jīng)局部打磨及拋光后即獲得無(wú)余量發(fā)泡模具的鑄造毛坯。在該發(fā)泡模具鑄造毛坯上，適當(dāng)添加排氣塞及相關(guān)零件，即制成用于制造消失模模塊的發(fā)泡模具。所示為渦輪殼消失模左片的發(fā)泡模具及消失模模樣。
左片模具及模樣左為由三副發(fā)泡模具制造的發(fā)泡模塊粘接的整體渦輪殼鑄件的消失模模樣，右為用該消失模鑄造的渦輪殼鑄件。經(jīng)檢驗(yàn)，鑄件的尺寸精度完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。由此可以看出，采用此種工藝方法可以實(shí)現(xiàn)小型、復(fù)雜淺腔模具的快速制造。
機(jī)床類鑄鐵件水玻璃砂芯溫度場(chǎng)的測(cè)定及潰散性的改善李忠華（江蘇理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212000）度不超過(guò)600°C；加入2的機(jī)油可降低這個(gè)溫度區(qū)域水破璃砂的殘留強(qiáng)度。
水玻璃砂由于具有價(jià)格低、來(lái)源廣、使用方便、對(duì)環(huán)境基本上無(wú)污染等特點(diǎn)，因而在鑄鋼、鑄鐵、有色鑄造中廣泛使用，但其高溫潰散性差的缺點(diǎn)嚴(yán)重阻礙其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，因此改善水玻璃砂的潰散性一直是國(guó)內(nèi)外鑄造界重要研究工作之一。
水玻璃砂潰散性的好壞直接與砂的殘留強(qiáng)度有關(guān)，殘留強(qiáng)度低則潰散性好。水玻璃砂的殘留強(qiáng)度與受熱溫度關(guān)系密切，不同溫度下其殘留強(qiáng)度差別很大，在200C和1000C左右殘留強(qiáng)度大，而600C左右則低〔1.水玻璃砂型（芯）的受熱溫度與合金種類、鑄件壁厚、型芯大小等因素有關(guān)，因此要改善其潰散性就必須了解水玻璃砂型（芯）在鑄件澆注、冷卻過(guò)程中的溫度變化，然后有針對(duì)性地降低其某個(gè)溫度區(qū)域的殘留強(qiáng)度。
無(wú)錫某機(jī)床廠原鑄鐵件米用水玻璃砂C2 +烘干聯(lián)合硬化工藝，水玻璃量為7，另加1.24水泥作潰散齊4但還存在潰散性差的問(wèn)題。這也是用水玻璃砂生產(chǎn)機(jī)床鑄鐵件的普遍問(wèn)題。機(jī)床類鑄件大部分是體積較大而壁厚較小的灰鑄鐵件，要改善這類鑄件水玻璃砂型（芯）的潰散性，須了解它在澆注、冷卻中的溫度變化，然后尋找合適的添加劑，來(lái)提高其潰散性。
1砂芯溫度場(chǎng)的測(cè)定1.1試驗(yàn)設(shè)備與主要原材料收穡日期：2000-0i-14收到初稿，200CMfr30收到修訂稿。
5結(jié)論采用曲面建模技術(shù)完成了模具的三維造型，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合L0M快速造型技術(shù)和轉(zhuǎn)移涂料特種鑄造工藝，實(shí)現(xiàn)了渦輪殼模具的快速制造；（2）本項(xiàng)模具制造工藝，具有速度快、模具質(zhì)量高等特點(diǎn)，特別適合小型、復(fù)雜淺腔模具的快速制造。
