冷冻砂型数字化铣削成形工艺参数优化研究

冷冻砂型使用水做粘结剂,解决了树脂砂型的污染问题,实现了绿色铸造,基于减材原理的数字化铣削技术可实现冷冻砂型的高精高效加工。本文基于响应面试验研究冷冻砂型数字化成形工艺参数对冷冻砂型成形质量的影响规律,以主轴转速、进给速度、铣削宽度和铣削深度为研究因素,以尺寸精度和表面粗糙度为响应变量,拟合响应方程;通过响应方程求得表面粗糙度优化的参数最优解,并采用不同的算法(NSGA-Ⅱ、NSGA-Ⅲ和MOEAD)对冷冻砂型数字化铣削成形尺寸精度进行多目标优化;以HV和IGD为评价标准。结果表明,采用MOEAD算法更适用于本研究,HV值为0.324,IGD值为0.2。铣削成形的冷冻砂型表面质量满足浇注要求。

基于热探针法的冷冻砂型导热系数测定与分析

砂型导热系数对铸件性能有着重要的影响,本文对冷冻铸造中冷冻砂型的导热系数进行了研究。采用热探针法对不同含水量的冷冻砂型在不同温度下的导热系数进行了测定,建立冷冻砂型导热系数体积混合法预估模型,揭示了冷冻砂型导热系数与含水量以及温度的关系。试验结果表明,含水量越高,冷冻砂型导热系数越大。在低于0℃的温度环境下冷冻砂型导热系数随温度升高而增大;0℃时冰变水导致导热系数断崖式下降;0℃以上导热系数随温度的升高而升高。本文实现了冷冻砂型导热系数的测定分析,为冷冻砂型铸造更好的应用提供了研究基础.

铣削成形参数对冷冻砂型铣削力的影响

冷冻砂型是以型砂和水基黏结剂为造型材料的绿色铸造工艺,基于减材原理的数字化铣削成形技术可以实现冷冻砂型的高精高效加工。以70/140目烘干硅砂混合5%(质量分数)水制备的冷冻砂型为研究对象,在-25~-20℃的成形温度区间内,依托数字化无模铸造精密成形机探究铣削参数对冷冻砂型铣削力的影响。对9253B切削力计测量的铣削力信号采用快速傅里叶变换(FFT)进行处理与分析,通过控制变量法揭示各铣削成形参数对冷冻砂型铣削力的影响机理。结果表明,铣削力信号由单一信号组成,铣削力信号的周期与主轴转速周期成正比,铣削力信号的幅值随着进给速度、铣削宽度和铣削深度的增大而增大。