特种铸造的发展及应用
耿鑫明
(中国铸造学会压铸技术委员会, 江苏南京210022)
摘 要:为满足铸件更新更高的性能要求, 人们创造各种铸造的方法, 阐述了这些特种铸造方法的发展、特点及应用。关键词:铸造业; 特种铸造; 技术创新; 先进制造
中图分类号:TG 249 文献标志码:B 文章编号:1671 5276(2010) 05 0007 02
Develop m ent and Application of Special Casting
G E NG X i n m i ng
(The D i e casting Techn ique Comm itt ee o f Casti n g Institute o f Ch ina , Nan jing 210022, Ch ina)
Abstrac t :People creat e mang cas ting met hods in or der t o meet t he h i g her r equir ements of t he cas ting perf or mance . This paper
bri e fly introduces some special cas ting me t hods and its develop m en, t char acteri s tics and appli c ati o n .
K ey word s :cas ting industry ; spec ial casti n g ; techno l o gica l innova ti o n ; advanced manuf actur e .
金的铸件生产, 钢、铁铸件生产就比较困难, 而能生产钢、
铁及铜合金等高熔点合金铸件的熔模铸造, 生产工序还较复杂等等。
特种铸造是指在造型材料、造型方法、金属液充型形式和在铸型中的凝固条件等方面与普通砂型铸造有显著差别的各种铸造方法的统称。
随着科学技术的不断发展和人类生活需求越来越多样化, 对铸件生产提出了新的、更高的要求, 如:
1) 要求铸件的尺寸精度、表面粗糙度高, 更接近零件的最终形状与尺寸, 以实现少切削或无切削加工。
2) 铸件的品质好, 力学性能高。
3) 铸造生产不用砂或少用砂, 改善劳动条件和环境。4) 尽可能简化生产工艺过程, 提高生产效率, 便于实现机械化和自动化。
5) 力求铸件生产所消耗的资源和能源越来越少, 生产成本低, 经济效益和社会效益高。
在追求上述目标的推动下, 千百年来, 铸造生产工艺不断改进, 铸造生产经验逐步积累, 根据铸件不同使用性能的要求, 人们创造了不同的特种铸造方法, 特种铸造的应用也越来越广泛。
现代常见的特种铸造方法主要有:熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造与差压铸造、挤压铸造、离心铸造、以及连续铸造、真空吸铸、陶瓷型铸造、石膏型铸造、消失模铸造等。
上述不同的铸造方法, 都有各自的特点, 适合生产各种不同要求的铸件。但是, 每种特种铸造方法均不是万能的, 都有一定的局限性。如:金属型铸造、压力铸造等由于模具寿命的原因, 目前广泛用于铝、镁、锌等熔点较低的合
0 引言
1 特种铸造的发展及应用
a) 熔模铸造
熔模铸造的历史非常悠久, 发源于埃及、中国和印度,
后传至非洲、欧洲和美洲。在我国发现的最早的熔模铸件是河南浙川出土的2500多年前春秋时代制造的铜禁(盛放酒器的器座) 和湖北随曾侯乙墓出土的战国早期制造的尊、盘、编钟等。现代工业生产中把硅酸乙酯水解液作为粘结剂的熔模型壳制造技术, 最初是德国人用于牙科医生制造金属假牙, 第二次世界大战初期, 美国在牙科医生的工作基础上, 熔模铸造开始在工业生产中获得较大的发展, 初期主要用此法生产蜗轮发动机的叶片。
目前在我国广泛使用的用水玻璃做粘结剂制造熔模型壳的方法是原苏联在20世纪50年代初期试验成功的。近年来, 熔模铸造得到了迅速发展, 其工艺的各个环节都有长足的进步, 如水溶性型芯、陶瓷型芯、金属材质改进、大型熔模铸造技术、钛合金熔模铸造技术、定向凝固和单晶铸造、过滤技术、快速成形技术、计算机在熔模铸造中应用以及机械化自动化等。熔模铸造不仅能生产小型铸件, 而且能生产较大铸件, 目前最大的熔模铸件轮廓尺寸已近2000mm , 最小的壁厚不到2mm 。熔模铸造现在仍然是一种先进的成形工艺, 在精、薄、强、复杂的钢、铁及高温合金铸件, 金、银等艺术铸件生产中, 都具有明显的技术优势。
b) 金属型铸造
作者简介:耿鑫明(1938 ), 男, 湖北武汉人, 高级工程师, 江苏省节能中心原副主任, 中国铸造学会压铸技术委员会顾问, 从事特种铸
造生产与科研工作50余年, 主要著作有! 铝合金金属型铸造∀、! 压铸件生产指南∀、! 铸模设计∀等十余部, 主审与参编! 压铸模具工程师手册∀、! 铸造工程师手册∀等书。先后受聘为中国科联经济发展研究中心、中国管理科学研究院研究员, 东南大学机械工程系博士研究生指导小组成员。
M
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国用低压铸造法制造飞机发动机汽缸。1945年后, 开始探讨把低压铸造法用于生产民用产品, 如炊事用具等。1947年, 用低压铸造法生产高硅铝啤酒桶成功。50年代开始用低压铸造法生产汽车汽缸和电动机转子。
1955年在德国出现了铸铁和铸钢的低压铸造专利。1965年, 在英国掌握了生产汽车轮毂的低压铸造法。
差压铸造是在20世纪60年代由保加利亚人在低压铸造的基础上开发而成, 兼有低压铸造和压力釜铸造的优点。
现在, 低压铸造在民用产品领域主要用于汽车铝合金轮毂、发动机缸盖、大型铝合金框架等零件的生产, 在军用产品领域, 则主要是用于导弹仪器舱、壳体等部件的制造。低压和差压铸造在大型、复杂、薄壁铝合金铸件的制造上具有很强的技术优势, 能实现产品的精密、薄壁轻量化, 有着良好的发展前途。
e) 挤压铸造
挤压铸造从1937年在前苏联问世到现在已70余年, 初期主要集中于铜合金的挤压铸造成形工艺研究。1957年开始, 我国与原苏联一样, 用此法挤压铝合金机翼, 同时开展了挤压铸造的研究工作, 20世纪70年代进入了一个快速发展的时期, 我国大批量生产的挤压铸件品种有各种汽车铝活塞、摩托车前叉刹车系统零件、空调压缩机涡旋盘、汽车转向节等。挤压铸造的发展趋势是理论在不断完善; 挤压合金主要集中在铝、镁合金及其复合材料的成形; 应用范围从航空、航天及兵器扩展到民用领域, 实现零件制造的轻量化和精密化。
f) 离心铸造
1809年, 英国人申请了第一个离心铸造专利, 1849年制造出第一台离心铸管机, 生产了长3600mm, 直径为75mm 的离心铸铁管。1862年, 英国制造出立式离心铸造机。1910年, 德国人发明用移动浇注槽生产金属离心铸管。1914年, 巴西人研制成水冷金属型离心铸管法。1917年, 美国创造了砂型离心铸管法。20世纪30年代后离心铸造法被用于生产汽缸套、炮身、鼓轮等铸件, 40年代出现了离心铸造法生产双金属复合冶金轧辊的工艺。后来又发明了涂料金属型离心铸造法及树脂砂型离心铸造法。现在离心铸造主要用于球墨铸铁管及轴套的生产。
g ) 连续铸造
1857年德国人获得了第一个连续铸造的专利。1950年以后连续铸锭等铸造方法在生产中获得发展。
1949年原苏联发明半连续铸管法, 目前除铸铁、铸铜外, 还用于铸造铜合金型材。h) 真空吸铸
1949原苏联发明真空吸铸法, 主要生产小型铜套的毛坯。
i) 陶瓷型铸造
20世纪50年代初英国人研究成功陶瓷型铸造并获得专利。且在生产中很快得到应用, 陶瓷型铸造广泛用于生产各种复杂精密铸件、模具和铸造工装。
j) 石膏型铸造
用石膏铸造艺术品的历史已久远, 而应用于工业化生产则是在20世纪40年代初, 即采用经过蒸汽压蒸处理的
(下转第18页)
是一种古老的铸造方法, 由我国最早发明, 发现最早的金属型(铁范、铜范) 是战国时代用来铸造农具、武器、钱币等铸件的。
约在13世纪, 由于活版印刷的发展, 我国曾用金属型浇注锡活字。
在19世纪中叶, 我国利用泥型铸造铁模, 用铁模铸造铁炮, 独创出一整套金属型铸造大件的工艺方法。由于金属型铸件致密性较好, 铸件可进行热处理提高力学性能, 所以现代的金属型铸造, 广泛用于航空航天、汽车、仪器仪表、家电等行业零部件的生产。
金属型铸造的发展趋势, 主要是进一步寻求更理想和铸型材料, 扩大在钢、铁和铜合金铸件生产上的应用, 并提高金属型生产的自动化水平。
c) 压力铸造
19世纪初, 世界印刷工业蓬勃发展, 活字(单字母的铅字) 需求日益增多, 于是铸字机应运而生, 1805年在美国就出现了较早的铸字机, 1822年在美国制造了一种用活塞压射的铸字机。1839年活塞式压铸机获得了第一个压力铸造专利。1849年热室压铸机获得专利, 开始用于低熔点的铅、锡合金。1869年英国成功地生产一小批计算机用的齿轮、凸轮、杠杆和齿条等零件。20世纪初压铸锌合金得到发展。之后压铸机也迅速发展。第二次世界大战以来, 逐步形成压铸锌、铝、镁、铜合金的标准设备。日本在明治末年到大正初期, 也开始了压铸的试制及研究。
1949年前, 我国仅有上海贯一模具厂等少数厂有几台压铸机, 压铸锌合金。20世纪40年代中后期进口了英国的小型气动热室机(上海) 、捷克的P olak600型(锁模力76t) 立式冷室压铸机(昆明) 和美国KUX 的锁模力100t 的卧式冷室压铸机(重庆), 开始了压铸件生产。
20世纪50年代初, 我国引进了一些捷克生产的波拉克型立式冷室压铸机和苏联生产的压铸机生产压铸件。50年代末期, 随着我国压铸业的发展, 开始自行设计制造了卧式冷室压铸机, 同时也仿制了立式冷室压铸机(如国营第511厂设计制造了Y -100型115t 卧式冷室压铸机、长春机电所研制成功了50t 和150t 两种型号压铸机等) 。不久, 制定了我国压铸机系列, 60年代以来, 生产了大批各种规格的压铸机。1968年我国设计制造了当时世界上最大的4000t 压铸机, 1978年开始制定了压铸机的系列, 统一了技术指标和有关工艺性能的技术规范。之后, 相继制定了压铸合金、压铸模、压铸工艺、产品验收等国家、部及行业标准, 指导了国内压铸生产。
近年来, 一些国家依靠技术进步, 使铸件薄壁化、轻量化, 导致了以铸件产量评价一个国家铸造技术发展水平的观念发生了改变。随着汽车、摩托车工业及机械装备、家电、3C 产品、日用品、建筑业等的发展, 以及节能、节材诸方面的考虑, 铝合金、镁合金、锌合金铸件的应用越来越多, 由于压铸工艺的发展, 以使压铸件在有色金属铸件中所占的比例日益增多。
d) 低压与差压铸造
低压铸造是20世纪20年代初, 由英国人发明的, 最初主要用于巴氏合金的铸造。同时期法国人制出了用于铜合金、铝合金铸造的低压铸造机。二次世界大战中, 英 8
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2. 7 修改参数, 改变齿轮设计
修改预先设定的参数。可以看到, 随着参数的不同, 模型特征也会发生相应的改变, 充分体现参数化的特点。在∃表达式%窗口延修改参数, 将齿数z 改为∃z =35%, 齿轮的模型结构将随之发生变化, 结果如图7所示。
3 结论
在UG 系统中通过建立模型参数构建了齿轮参数化模型, 并通过参数控制, 方便快捷地建造不同参数的齿轮CAD 模型。实现了零件的参数化设计和齿轮的自动化造型。提高了工作效率, 对各种齿轮及常用标准件CAD 参数化模型库的建立具有重要意义。参考文献:
[1]黄俊明, 吴运明. Un i graph ics NX 模型设计基础篇[M].北京:
机械工业出版社, 2005.
[2]魏峥, 江洪. UG NX3基础教程[M].北京:机械工业出版
社, 2006.
[3]胡仁喜, 徐东升. Un igraph i cs NX3. 0零件设计实务[M].北
京:电子工业出版社, 2005.
[4]姜海军. 基于UG 的直齿圆锥齿轮三维建模研究[J].煤矿机
械, 2005(7):74 75.
[5]孙江宏. 基于UG 的直齿圆柱齿轮参数化实体设计通用方法
[J].机械科学与技术, 2002(4):123 125.
[6]赵波, 陈向军. UG NX4相关参数化设计培训教程[M].北京:
清华大学出版社, 2007.
[7]荆崇波, 李雪原, 尹旭峰. 精通UG NX 4. 0机械设计[M].北
京:电子工业出版社, 2006.
图7 m =3, z =35的齿轮
通过以上方法, 可以建立渐开线直齿圆柱齿轮、斜齿
轮人字齿轮、锥齿轮等多个参数模型, 仅仅需要改变几个模型参数, 就能实现渐开线齿轮CAD 模型建造及变更。编辑完成后保存关系, 通过再生模型, 特征尺寸将按指定的函数关系生成新的参数模型。可以方便地得到需要的齿轮, 以实现齿轮的参数化模型建造。通过图6修改不同的m 和z 值, 可获得各种设计结果。此设计结果在UG 4. 0版本中运行通过。
收稿日期:2010 03 18
(上接第8页)
透气性较好的安提拉(A nti och) 石膏型铸造轮胎模具。后来又发展出发泡石膏型、普通膏型用于生产形状不太复杂的铝锌铅等中小型铸件。20世纪70年代随着大型、薄壁、复杂铝合金铸件的发展, 石膏型精密铸造新工艺在美、德、日和我国都发展很快, 特别在航天航空工业发展更快, 并实现无余量铸造。现在石膏型已可以生产尺寸1000mm, 壁厚1 5mm, 公差0 125mm /25mm 的铸件。
k) 消失模铸造
消失模铸造于1956年在美国试验成功, 1958年获得专利。1960年初德国开始用于工业化生产。中国是继美国、德国、英国和日本之后较早研究消失模铸造技术的国家, 从1965年起, 迄今为止已有40多年的历史。1980年以前, 消失模铸造主要用于单件小批量大中型铸件(如汽车覆盖件模具毛坯) 生产, 泡沫模样采用板材加工成形, 型砂采用自硬树脂砂或铁丸(也称为实型铸造) 。1980年以后采用无黏结剂土干砂, 结合抽真空(负压) 技术进行造型, 泡沫塑料模样则采用发泡成形, 主要用于大批量小件的生产, 欧美如美国、德国的消失模铸造以有色合金为主, 而日本、中国则以黑色金属为主。消失模铸造的最大特点是能为铸件设计提供充分的自由度, 容易实现清洁生产, 因此很有发展前景。 2 结语
随着时代的发展, 特种铸造方法和应用, 将越来越广泛。未来必定还会出现一些新的特种铸造方法。参考文献:
[1]范文澜. 中国通史简编[M].北京:人民出版社, 1965. [2]郭沫若. 奴隶制时代[M].北京:人民出版社, 1973.
[3]陈金城. 铸造手册特种铸造[M ].北京:机械工业出版
社, 1994.
[4]林柏年. 特种铸造[M].杭州:浙江大学出版社, 2004. [5]万里. 特种铸造工学基础[M].北京:化学工业出版社, 2009. [6]杜迺松. 青铜器品鉴与收藏[M].福州:海风出版社, 2009. [7]耿鑫明. 现代铸造[J].南京机械, 1979(3). [8]耿鑫明. 中国铸造简史[J].铸造技术, 1984(5).
[9]石田四郎, 营野友信, ! ∀技术便览. 东京:日刊工业
新闻社, 昭和40.
收稿日期:2010 02 02
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特种铸造的发展及应用
耿鑫明
(中国铸造学会压铸技术委员会, 江苏南京210022)
摘 要:为满足铸件更新更高的性能要求, 人们创造各种铸造的方法, 阐述了这些特种铸造方法的发展、特点及应用。关键词:铸造业; 特种铸造; 技术创新; 先进制造
中图分类号:TG 249 文献标志码:B 文章编号:1671 5276(2010) 05 0007 02
Develop m ent and Application of Special Casting
G E NG X i n m i ng
(The D i e casting Techn ique Comm itt ee o f Casti n g Institute o f Ch ina , Nan jing 210022, Ch ina)
Abstrac t :People creat e mang cas ting met hods in or der t o meet t he h i g her r equir ements of t he cas ting perf or mance . This paper
bri e fly introduces some special cas ting me t hods and its develop m en, t char acteri s tics and appli c ati o n .
K ey word s :cas ting industry ; spec ial casti n g ; techno l o gica l innova ti o n ; advanced manuf actur e .
金的铸件生产, 钢、铁铸件生产就比较困难, 而能生产钢、
铁及铜合金等高熔点合金铸件的熔模铸造, 生产工序还较复杂等等。
特种铸造是指在造型材料、造型方法、金属液充型形式和在铸型中的凝固条件等方面与普通砂型铸造有显著差别的各种铸造方法的统称。
随着科学技术的不断发展和人类生活需求越来越多样化, 对铸件生产提出了新的、更高的要求, 如:
1) 要求铸件的尺寸精度、表面粗糙度高, 更接近零件的最终形状与尺寸, 以实现少切削或无切削加工。
2) 铸件的品质好, 力学性能高。
3) 铸造生产不用砂或少用砂, 改善劳动条件和环境。4) 尽可能简化生产工艺过程, 提高生产效率, 便于实现机械化和自动化。
5) 力求铸件生产所消耗的资源和能源越来越少, 生产成本低, 经济效益和社会效益高。
在追求上述目标的推动下, 千百年来, 铸造生产工艺不断改进, 铸造生产经验逐步积累, 根据铸件不同使用性能的要求, 人们创造了不同的特种铸造方法, 特种铸造的应用也越来越广泛。
现代常见的特种铸造方法主要有:熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造与差压铸造、挤压铸造、离心铸造、以及连续铸造、真空吸铸、陶瓷型铸造、石膏型铸造、消失模铸造等。
上述不同的铸造方法, 都有各自的特点, 适合生产各种不同要求的铸件。但是, 每种特种铸造方法均不是万能的, 都有一定的局限性。如:金属型铸造、压力铸造等由于模具寿命的原因, 目前广泛用于铝、镁、锌等熔点较低的合
0 引言
1 特种铸造的发展及应用
a) 熔模铸造
熔模铸造的历史非常悠久, 发源于埃及、中国和印度,
后传至非洲、欧洲和美洲。在我国发现的最早的熔模铸件是河南浙川出土的2500多年前春秋时代制造的铜禁(盛放酒器的器座) 和湖北随曾侯乙墓出土的战国早期制造的尊、盘、编钟等。现代工业生产中把硅酸乙酯水解液作为粘结剂的熔模型壳制造技术, 最初是德国人用于牙科医生制造金属假牙, 第二次世界大战初期, 美国在牙科医生的工作基础上, 熔模铸造开始在工业生产中获得较大的发展, 初期主要用此法生产蜗轮发动机的叶片。
目前在我国广泛使用的用水玻璃做粘结剂制造熔模型壳的方法是原苏联在20世纪50年代初期试验成功的。近年来, 熔模铸造得到了迅速发展, 其工艺的各个环节都有长足的进步, 如水溶性型芯、陶瓷型芯、金属材质改进、大型熔模铸造技术、钛合金熔模铸造技术、定向凝固和单晶铸造、过滤技术、快速成形技术、计算机在熔模铸造中应用以及机械化自动化等。熔模铸造不仅能生产小型铸件, 而且能生产较大铸件, 目前最大的熔模铸件轮廓尺寸已近2000mm , 最小的壁厚不到2mm 。熔模铸造现在仍然是一种先进的成形工艺, 在精、薄、强、复杂的钢、铁及高温合金铸件, 金、银等艺术铸件生产中, 都具有明显的技术优势。
b) 金属型铸造
作者简介:耿鑫明(1938 ), 男, 湖北武汉人, 高级工程师, 江苏省节能中心原副主任, 中国铸造学会压铸技术委员会顾问, 从事特种铸
造生产与科研工作50余年, 主要著作有! 铝合金金属型铸造∀、! 压铸件生产指南∀、! 铸模设计∀等十余部, 主审与参编! 压铸模具工程师手册∀、! 铸造工程师手册∀等书。先后受聘为中国科联经济发展研究中心、中国管理科学研究院研究员, 东南大学机械工程系博士研究生指导小组成员。
M
o ct 2010, ():7~8 7
国用低压铸造法制造飞机发动机汽缸。1945年后, 开始探讨把低压铸造法用于生产民用产品, 如炊事用具等。1947年, 用低压铸造法生产高硅铝啤酒桶成功。50年代开始用低压铸造法生产汽车汽缸和电动机转子。
1955年在德国出现了铸铁和铸钢的低压铸造专利。1965年, 在英国掌握了生产汽车轮毂的低压铸造法。
差压铸造是在20世纪60年代由保加利亚人在低压铸造的基础上开发而成, 兼有低压铸造和压力釜铸造的优点。
现在, 低压铸造在民用产品领域主要用于汽车铝合金轮毂、发动机缸盖、大型铝合金框架等零件的生产, 在军用产品领域, 则主要是用于导弹仪器舱、壳体等部件的制造。低压和差压铸造在大型、复杂、薄壁铝合金铸件的制造上具有很强的技术优势, 能实现产品的精密、薄壁轻量化, 有着良好的发展前途。
e) 挤压铸造
挤压铸造从1937年在前苏联问世到现在已70余年, 初期主要集中于铜合金的挤压铸造成形工艺研究。1957年开始, 我国与原苏联一样, 用此法挤压铝合金机翼, 同时开展了挤压铸造的研究工作, 20世纪70年代进入了一个快速发展的时期, 我国大批量生产的挤压铸件品种有各种汽车铝活塞、摩托车前叉刹车系统零件、空调压缩机涡旋盘、汽车转向节等。挤压铸造的发展趋势是理论在不断完善; 挤压合金主要集中在铝、镁合金及其复合材料的成形; 应用范围从航空、航天及兵器扩展到民用领域, 实现零件制造的轻量化和精密化。
f) 离心铸造
1809年, 英国人申请了第一个离心铸造专利, 1849年制造出第一台离心铸管机, 生产了长3600mm, 直径为75mm 的离心铸铁管。1862年, 英国制造出立式离心铸造机。1910年, 德国人发明用移动浇注槽生产金属离心铸管。1914年, 巴西人研制成水冷金属型离心铸管法。1917年, 美国创造了砂型离心铸管法。20世纪30年代后离心铸造法被用于生产汽缸套、炮身、鼓轮等铸件, 40年代出现了离心铸造法生产双金属复合冶金轧辊的工艺。后来又发明了涂料金属型离心铸造法及树脂砂型离心铸造法。现在离心铸造主要用于球墨铸铁管及轴套的生产。
g ) 连续铸造
1857年德国人获得了第一个连续铸造的专利。1950年以后连续铸锭等铸造方法在生产中获得发展。
1949年原苏联发明半连续铸管法, 目前除铸铁、铸铜外, 还用于铸造铜合金型材。h) 真空吸铸
1949原苏联发明真空吸铸法, 主要生产小型铜套的毛坯。
i) 陶瓷型铸造
20世纪50年代初英国人研究成功陶瓷型铸造并获得专利。且在生产中很快得到应用, 陶瓷型铸造广泛用于生产各种复杂精密铸件、模具和铸造工装。
j) 石膏型铸造
用石膏铸造艺术品的历史已久远, 而应用于工业化生产则是在20世纪40年代初, 即采用经过蒸汽压蒸处理的
(下转第18页)
是一种古老的铸造方法, 由我国最早发明, 发现最早的金属型(铁范、铜范) 是战国时代用来铸造农具、武器、钱币等铸件的。
约在13世纪, 由于活版印刷的发展, 我国曾用金属型浇注锡活字。
在19世纪中叶, 我国利用泥型铸造铁模, 用铁模铸造铁炮, 独创出一整套金属型铸造大件的工艺方法。由于金属型铸件致密性较好, 铸件可进行热处理提高力学性能, 所以现代的金属型铸造, 广泛用于航空航天、汽车、仪器仪表、家电等行业零部件的生产。
金属型铸造的发展趋势, 主要是进一步寻求更理想和铸型材料, 扩大在钢、铁和铜合金铸件生产上的应用, 并提高金属型生产的自动化水平。
c) 压力铸造
19世纪初, 世界印刷工业蓬勃发展, 活字(单字母的铅字) 需求日益增多, 于是铸字机应运而生, 1805年在美国就出现了较早的铸字机, 1822年在美国制造了一种用活塞压射的铸字机。1839年活塞式压铸机获得了第一个压力铸造专利。1849年热室压铸机获得专利, 开始用于低熔点的铅、锡合金。1869年英国成功地生产一小批计算机用的齿轮、凸轮、杠杆和齿条等零件。20世纪初压铸锌合金得到发展。之后压铸机也迅速发展。第二次世界大战以来, 逐步形成压铸锌、铝、镁、铜合金的标准设备。日本在明治末年到大正初期, 也开始了压铸的试制及研究。
1949年前, 我国仅有上海贯一模具厂等少数厂有几台压铸机, 压铸锌合金。20世纪40年代中后期进口了英国的小型气动热室机(上海) 、捷克的P olak600型(锁模力76t) 立式冷室压铸机(昆明) 和美国KUX 的锁模力100t 的卧式冷室压铸机(重庆), 开始了压铸件生产。
20世纪50年代初, 我国引进了一些捷克生产的波拉克型立式冷室压铸机和苏联生产的压铸机生产压铸件。50年代末期, 随着我国压铸业的发展, 开始自行设计制造了卧式冷室压铸机, 同时也仿制了立式冷室压铸机(如国营第511厂设计制造了Y -100型115t 卧式冷室压铸机、长春机电所研制成功了50t 和150t 两种型号压铸机等) 。不久, 制定了我国压铸机系列, 60年代以来, 生产了大批各种规格的压铸机。1968年我国设计制造了当时世界上最大的4000t 压铸机, 1978年开始制定了压铸机的系列, 统一了技术指标和有关工艺性能的技术规范。之后, 相继制定了压铸合金、压铸模、压铸工艺、产品验收等国家、部及行业标准, 指导了国内压铸生产。
近年来, 一些国家依靠技术进步, 使铸件薄壁化、轻量化, 导致了以铸件产量评价一个国家铸造技术发展水平的观念发生了改变。随着汽车、摩托车工业及机械装备、家电、3C 产品、日用品、建筑业等的发展, 以及节能、节材诸方面的考虑, 铝合金、镁合金、锌合金铸件的应用越来越多, 由于压铸工艺的发展, 以使压铸件在有色金属铸件中所占的比例日益增多。
d) 低压与差压铸造
低压铸造是20世纪20年代初, 由英国人发明的, 最初主要用于巴氏合金的铸造。同时期法国人制出了用于铜合金、铝合金铸造的低压铸造机。二次世界大战中, 英 8
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2. 7 修改参数, 改变齿轮设计
修改预先设定的参数。可以看到, 随着参数的不同, 模型特征也会发生相应的改变, 充分体现参数化的特点。在∃表达式%窗口延修改参数, 将齿数z 改为∃z =35%, 齿轮的模型结构将随之发生变化, 结果如图7所示。
3 结论
在UG 系统中通过建立模型参数构建了齿轮参数化模型, 并通过参数控制, 方便快捷地建造不同参数的齿轮CAD 模型。实现了零件的参数化设计和齿轮的自动化造型。提高了工作效率, 对各种齿轮及常用标准件CAD 参数化模型库的建立具有重要意义。参考文献:
[1]黄俊明, 吴运明. Un i graph ics NX 模型设计基础篇[M].北京:
机械工业出版社, 2005.
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图7 m =3, z =35的齿轮
通过以上方法, 可以建立渐开线直齿圆柱齿轮、斜齿
轮人字齿轮、锥齿轮等多个参数模型, 仅仅需要改变几个模型参数, 就能实现渐开线齿轮CAD 模型建造及变更。编辑完成后保存关系, 通过再生模型, 特征尺寸将按指定的函数关系生成新的参数模型。可以方便地得到需要的齿轮, 以实现齿轮的参数化模型建造。通过图6修改不同的m 和z 值, 可获得各种设计结果。此设计结果在UG 4. 0版本中运行通过。
收稿日期:2010 03 18
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透气性较好的安提拉(A nti och) 石膏型铸造轮胎模具。后来又发展出发泡石膏型、普通膏型用于生产形状不太复杂的铝锌铅等中小型铸件。20世纪70年代随着大型、薄壁、复杂铝合金铸件的发展, 石膏型精密铸造新工艺在美、德、日和我国都发展很快, 特别在航天航空工业发展更快, 并实现无余量铸造。现在石膏型已可以生产尺寸1000mm, 壁厚1 5mm, 公差0 125mm /25mm 的铸件。
k) 消失模铸造
消失模铸造于1956年在美国试验成功, 1958年获得专利。1960年初德国开始用于工业化生产。中国是继美国、德国、英国和日本之后较早研究消失模铸造技术的国家, 从1965年起, 迄今为止已有40多年的历史。1980年以前, 消失模铸造主要用于单件小批量大中型铸件(如汽车覆盖件模具毛坯) 生产, 泡沫模样采用板材加工成形, 型砂采用自硬树脂砂或铁丸(也称为实型铸造) 。1980年以后采用无黏结剂土干砂, 结合抽真空(负压) 技术进行造型, 泡沫塑料模样则采用发泡成形, 主要用于大批量小件的生产, 欧美如美国、德国的消失模铸造以有色合金为主, 而日本、中国则以黑色金属为主。消失模铸造的最大特点是能为铸件设计提供充分的自由度, 容易实现清洁生产, 因此很有发展前景。 2 结语
随着时代的发展, 特种铸造方法和应用, 将越来越广泛。未来必定还会出现一些新的特种铸造方法。参考文献:
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[9]石田四郎, 营野友信, ! ∀技术便览. 东京:日刊工业
新闻社, 昭和40.
收稿日期:2010 02 02
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