PCM快速成型工艺在铸造中的应用.docx

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1、PCM快速成型工艺在铸造中的应用一、PCM快速成型工艺法的成型原理PCM（Pattern1essCastingMode1ing）工艺，是将RP理论扩展到树脂砂造型工艺中，采用轮廓扫描喷射固化工艺，实现了无模型铸型的快速制造。它的具体实施过程是将所设计零件的三维计算机图像进行处理，抽取出实体三维砂芯模型，将实体三维砂芯模型转换为一系列很薄的模样截面轮廓数据，生成控制信息。然后在PCM快速成型机上控制树脂喷头向芯砂表面均匀施洒树脂，完成一层后预热加速模型固化。i二、PCM工艺法制作S2000气缸盖工艺方案1 .前处理过程首先规划和设计铸型，即确定工艺参数、选取最优加工方向、设计浇注系统等。对设计的

2、S2000气缸盖产品进行适当余量补正，并将产品的三维模型转换成铸型的三维模型，然后由铸型三维数据得到分层截面轮廓数据，再以层面信息产生控制信息。2 .成型过程1）辐制芯砂，按照辐砂工艺，在辐砂机内加入原砂和自硬固化剂，树脂加入1.6%2.2%,固化剂按树脂的30%50%,原砂与固化剂预辑约20s,辑制后加入PCM快速成型机砂斗内待用。2）如图1所示，需要成型时，用铺砂机构将辑制好的芯砂均匀铺撒在砂箱表面，每层厚度约0.2mm0.5mmt,制作过程中发现，0.2mm0.5mm的层厚，在气道上会产生台阶效应，所以气道制作完成后需修光滑。图1将*昆制好的砂均匀铺撒在表面3）如图2所示，树脂喷头由线性

3、导轨数码电机控制在平面上移动，先扫描模型边界，再扫描行腔部位，喷头可以按照0。，30,90。等不同的角度进行喷射树脂。树脂与催化剂发生胶联反应，树脂和催化剂共同作用的地方芯砂被固化在一起，其他地方芯砂仍为颗粒态干砂，从而构成零件的一个薄层，完成一层后预热加速模型固化（由线性导轨数码电机控制，中间安放电热管，一趟来回IOS左右）。图2线性导轨,数码树脂喷头4）固化完一层后重复工艺再黏接下一层，所有层面黏接完之后就可以得到一个三维实体铸型，清理出铸型中间未固化的干砂就可以得到一个有一定壁厚的铸型，如图3所示。但不固化的那部份砂难以回收，给成本带来一定的影响。图3铸型制作完成后取出铸型5）对陶瓷砂和

4、水洗砂两原砂进行辑制对比，两原砂统一按某辐砂工艺辐制，辐制后取其“8”字试样芯进行性能检测，发现其对原砂的敏感性较大，同时砂芯性能的稳定性还需加强，如表1所示。表1PCM快速成型法“8”字试样性能检测情况原砂名称抗拉强度/MPa发气量m1.g陶瓷砂0.80.61.051515水洗砂0.610.440.352525.53.后期处理及浇注铸件1）铸型烘烤：放入箱式电阻炉中烘烤，根据需要控制烘烤温度和时间，一般温度170oC-200oC,时间2h3h2）铸型内表面修涂：根据各部位情况，进行人工涂刷涂料（一般先涂刷一层错英粉，然后再上灰铸铁用普通涂料，如图4所示），然后烤干涂料（温度约17OC18OC

5、,时间40min70min）,修刮披锋和涂料堆积。图4在铸型的内表面涂敷或浸渍涂料3）将各铸型进行组芯：各芯头用空心尼龙绳做排气孔（一般用4mm的尼龙绳,烘烤后液化流走，如图5所示），然后再用自硬砂封住芯头。图5做好铸型排气工作4）将铸型下芯，通过合箱、浇注、清理等工序，最后完成所需铸件毛坯的制作。三、PCM快速成型工艺小结S2000气缸盖使用PCM快速成型工艺，从订单下达到铸件毛坯交货，期间共需用时间15d20d,较传统新产品开发铸造工艺所需的34个月已大大缩短；加快了产品开发的周期，同时无需模具、采用一体化造型、芯同时成形、无拔模斜度、可制造含自由曲面（曲线）的铸型。但从实际应用中，我们也

6、发现，PCM快速成型工艺采用的是离散/堆积成形工艺原理，造成其所制作铸型会产生“台阶面”的特点，难以生产出所需的高精度成形件。如对精度要求非常严格的气缸盖气道铸型。如果制作气道等要求较高的铸型，其过程参数的控制难度将较大，制作完成后还需采用严格的后续处理工作。同时PCM快速成型工艺对原砂的敏感性要比传统铸造工艺对原砂敏感性大，因此芯砂性能的稳定性也需进一步提高。四、总结通过应用研究表明，快速成型技术是传统铸造的技术革命，不需要制造木模，金属模或芯盒，具有绿色化、数字化、柔性化、快速化等特点。快速成型技术将单件、小批量铸件的快速制造提供解决方案，在单件、小批量铸件、模具毛坯制造上具有很大技术优势。通过快速成型中的PCM工艺法的实际使用情况发现，PCM工艺法还有其自身的不足和提升空间。如：因PCM快速成型法采用离散/堆积成形工艺产生“台阶面”的特点，难以生产出工业上所需的高精度成形件；对原砂的敏感性大，加大了过程控制难度；不固化的砂难以回收，浪费成本等等。这些都将是PCM快速成型技术今后要解决的课题。