Rapid Manufacturing of Sand Molds by Direct Milling

Direct milling of sand molds is an important development in rapid manufacturing of sand molds. Direct milling is an effective method for manufacturing single or small batches of cast parts. This paper describes experimental investigations to find sand blocks with the appropriate strength, to describe wear patterns of different tools (high-speed steel (HSS), carbide, and polycrystalline diamond (PCD) tools), and to analyze sand mold cutting mechanisms. The results show that the PCD tool outperformes the other tools in terms of tool life. Average flank wear and micro-tipping are the dominant tool failure modes in the sand mold milling process. With a flank wear limit of 0.3 mm, the PCD tool works continuously for about 70 h under the experimental conditions. The experimental results show that the cutting mechanism for direct milling sand molds differs from metal cutting.     

SiCp/Al复合材料的高速铣削试验与表面缺陷研究

金属基复合材料(MMCs),特别是颗粒增强铝基复合材料(PRAMCs)因其良好的综合性能具有广阔的应用前景,但其难切削性限制了进一步发展与应用。通过实验:采用PCD刀具、在不同切削条件下对高体分Si Cp/Al复合材料进行高速铣削。探讨了铣削速度、进给量、切削深度对表面完整性(表面粗糙度、表面残余应力和表面形态)的影响,并且建立了高速铣削时的表面粗糙度和表面残余应力预测模型。为铝基复合材料的相似高速切削提供了实例参考和理论依据。     

Evaluation of the microstructure,secondary dendrite arm spacing,and mechanical properties of Al-Si alloy castings made in sand and Fe-Cr slag molds

The microstructure and mechanical properties of as-cast A356 (Al-Si) alloy castings were investigated. A356 alloy was cast into three different molds composed of sand, ferrochrome (Fe-Cr) slag, and a mixture of sand and Fe-Cr. A sodium silicate-CO₂ process was used to make the necessary molds. Cylindrical-shaped castings were prepared. Cast products with no porosity and a good surface finish were achieved in all of the molds. These castings were evaluated for their metallography, secondary dendrite arm spacing (SDAS), and mechanical properties, including hardness, compression, tensile, and impact properties. Furthermore, the tensile and impact samples were analyzed by fractography. The results show that faster heat transfer in the Fe-Cr slag molds than in either the silica sand or mixed molds led to lower SDAS values with a refined microstructure in the products cast in Fe-Cr slag molds. Consistent and enhanced mechanical properties were observed in the slag mold products than in the castings obtained from either sand or mixed molds. The fracture surface of the slag mold castings shows a dimple fracture morphology with a transgranular fracture nature. However, the fracture surfaces of the sand mold castings display brittle fracture. In conclusion, products cast in Fe-Cr slag molds exhibit an improved surface finish and enhanced mechanical properties compared to those of products cast in sand and mixed molds.     

硬质合金可转位圆刀片球面模具铣刀的铣削力——铣削中碳钢试验研究

球面立铣刀常用于加工模具和其它另件,现在工厂使用传统的高速钢整体结构的球面模具铣刀存在许多缺点,本文研究的新型硬质合金可转位圆刀片球面模具铣刀无论在切削性能、生产效率、加工质量和制造工艺性等方面都较为优越,值得推广应用。本文为这种新型铣刀冼削中碳钢的铣削力试验研究报告。     

基于XNA的虚拟数控铣床仿真系统

为解决数控铣床加工过程的仿真实现问题, 基于虚拟制造和计算机仿真的基本思想, 以Microsoft Visual Studio 2008为开发平台, 利用C#、 XNA(Windows Xbox Next Generation Architecture)和3ds MAX为开发工具, 实现了虚拟数控铣床仿真系统。通过实验证明, 该系统能准确模拟真实数控铣床在不同转速、NC(Numerical Control)代码等条件下的各种操作与运动。用户能通过使用本系统, 达到对数控铣床操作与编程的学习、 训练等初步体验, 有助于节省使用真正数控铣床的时间, 降低学习、 培训费用。     

PCD与PCBN刀具在精密与超精密加工中的应用

机械加工正朝着高速化、复合化、智能化及环保型方向发展 随着现代集成制造系统的问世以及切削速度不断提高 ,对刀具性能提出更高的要求 ,开发各种耐磨性优良能长时间进行稳定加工的超硬切削刀具是必然趋势 切削刀具逐步向高效加工、硬加工、干式加工、超精密加工和新型难加工材料加工的方向发展 PCD(PolycrystallineDiamond)刀具与PCBN(PolycrystallineCubicBoronNitride)刀具是实现精密和超精密加工的必备加工刀具 ,在生产实际中能加工出常规切削加工达不到的尺寸精度和表面粗糙度 ,研究PCD与PCBN刀具的使用符合客观生产实际的迫切需要 文中介绍了其切削规律和使用范围     

石墨铸型在抗磨铁碳合金生产中的应用

晶质石墨是一种优良的铸型材料。同砂型相比,石墨型铸件的外表光洁,尺寸精度高,内在组织晶粒细小,机械性能特别是硬度和冲击韧性有了一定程度的提高,石墨铸型具有生产实用性。     

聚晶金刚石复合片非脆性去除磨削机理研究

聚晶金刚石(polycrystalline diamond,PCD)的磨削是PCD刀具制造中的关键环节,磨削参数的变化影响PCD的去除方式,进而决定刀具的切削性能.通过扫描电镜观察分析腐蚀后的PCD磨削表面微观形貌,研究了金刚石砂轮磨削PCD中的刻划作用、滑擦作用和热化学反应等非脆性去除机理,及其与磨削参数的关系.结果表明:刻划作用仅在砂轮磨粒较锋利时产生作用,多存在于湿磨初期;砂轮磨钝后,滑擦作用和热化学反应是PCD的主要去除方式,且滑擦作用与热化学反应同时发生.通过设计一组特殊磨削试验,间接证明了磨削后的PCD表面存在由热化学反应产生的软化层.     

基于多色集合的工作流建模及路径求取算法

描述了工作流基本节点的出入度及连通性质，并根据这些性质提出了工作流基本节点的多色集合表示方法．在这种表示方法的基础上提出了基于多色集合理论的工作流建模步骤，并给出了工作流路径求取算法．最后，以模具制造工作流过程为例，根据基于多色集合理论的工作流建模理论提出的步骤和算法，建立了模具制造流程的多色集合功能围道矩阵，给出了节点的布尔矩阵，并得出了表示模具制造过程中所有可能的流程路径．采取基于多色集合理论的工作流建模理论，用计算机可以正确、便捷地求取复杂系统的工作流程路径，算法简单且易于编程实现．     

DNC通讯系统在网络制造技术中的应用

DNC是Direct Numerical Control的简称,即直接数字控制,是将若干台数控设备直接连接在一台计算机上,由中央计算机负责数控程序的管理和传送.目前DNC系统不仅包括NC程序,而且包括执行特定生产任务所需的制造数据,如刀具数据、作业计划、机床配置信息等,部分DNC系统还具有机床状态采集和远程控制等功能.     

聚晶金刚石刀具低温冷却铣削Cf/SiC磨损机理

采用聚晶金刚石(PCD)刀具对C_f/SiC陶瓷基复合材料进行干式和低温冷却铣削试验,获得了PCD刀具在干式和低温冷却铣削条件下的前刀面和后刀面磨损形貌,测得了不同铣削长度所对应的主切削力和后刀面磨损量,分析了PCD刀具在不同铣削条件下的磨损机理及寿命可靠性。研究表明:在低温冷却条件下,PCD刀具以磨粒磨损为主要磨损机理,失效表面存在明显沟槽磨损和大量长条状划痕;而在干式铣削条件下,PCD刀具以磨粒磨损和局部氧化磨损为主要磨损机理,失效表面呈现均匀的磨损带;低温冷却使PCD刀具有效使用寿命提高约100%。     

聚晶金刚石刀具加工钛合金热塑剪切失稳研究

采用聚晶金刚石(PCD)刀具,以不同的切削速度对钛合金Ti-6Al-4V进行了切削实验.通过分析切屑的金相和扫描电子显微(SEM)照片,对PCD刀具加工钛合金Ti-6Al-4V的热塑剪切失稳现象进行了深入研究,分析表明发生热塑剪切失稳时锯齿形切屑齿尖角随切削速度先增大,后减小,并通过计算锯齿形切屑内的剪应变、测量剪切带内外的显微硬度和切屑内的X射线衍射分析证实了在发生热塑剪切失稳时钛合金的组织发生了相变.     

基于PCD刀具与硬质合金刀具的硅铝合金高速切削性能研究

针对硅铝合金切削过程中极易产生粘刀并形成积屑瘤,采用正交试验法,以PCD刀具和硬质合金刀具对硅铝合金材料进行高速切削试验,并通过极差分析法分别得到这两种刀具切削硅铝合金时切削参数的最优组合;同时根据每次试验的加工表面粗糙度值和加工表面形貌特征,为了获得更好的表面加工质量,硅铝合金材料的切削加工宜采用PCD刀具。     

基于响应曲面的低碳制造铣削工艺参数优化

为了对低碳制造铣削工艺的加工参数进行优化,降低碳排放量的同时有效保障产品质量,选取主轴转速、进给速度、铣削深度和铣削宽度作为优化变量,碳排放量、材料去除率和表面粗糙度作为响应性能指标,通过设计中心复合实验,利用Design-Expert软件建立相对应的响应分析模型,并对所建模型进行可靠性验证,研究了工艺参数间的交互作用。结果表明:在主轴转速为999. 98 r/min,进给速度为490. 51 mm/min,铣削深度为0. 30 mm,铣削宽度为49. 99 mm时,响应最优,可见对低碳制造铣削工艺的优化具有一定的参考价值。     

On time-domain methods for milling stability analysis

As a basic and advanced machining technique,the high-speed milling process plays an important role in realizing the goal of high performance manufacturing.From the viewpoint of machining dynamics,obtaining chatter-free machining parameters is a prerequisite to guaranteeing machining accuracy and improving machining efficiency.This paper gives an overview on recent progress in time domain semi-analytical methods for chatter stability analysis of milling processes.The state of art methods of milling stability prediction in milling processes and their applications are introduced in detail.The bottlenecks involved are analyzed,and potential solutions are discussed.Finally,a brief prospect on future works is presented.     

基于整体式陶瓷铸型的复杂零件快速铸造技术

传统的熔模铸造因其陶瓷铸型制备过程复杂、生产周期长、成本高,不适合单件、小批量生产及新产品试制.本文将光固化成形技术和凝胶注模成型技术结合在一起开发了一种面向复杂铸件整体式陶瓷铸型快速制备新方法.首先介绍了整体式陶瓷铸型快速制造过程,其次设计制造了与之相应的光固化树脂原型,制订了其热解工艺,并讨论了陶瓷铸型坯体干燥、烧结等问题,最后给出了空心涡轮叶片铸造实例,证实了新技术的可行性和有效性.     

圆弧曲面加工铣削力预报解析模型

为了控制在多轴机床上对圆弧曲面进行精确的铣削加工,建立了铣削力解析模型。在加工过程中为了保证加工的精度,铣刀与被加工表面之间保持垂直,这就造成了瞬时未变形切屑厚度在铣刀轴线方向上是一个变量。因此圆弧曲面铣削加工是一个动态切削过程。将铣刀沿轴线方向划分成若干微段,每个微段的切削看作一个稳态切削,根据已有的稳态过程铣削力模型,可以得到在每个微段上单位铣削力模型,然后沿轴线方向积分得到圆弧曲面铣削加工铣削力解析模型。通过实验,验证了该模型的有效性。     

精密多腔注塑模CAD/CAE/CAM系统

精密多腔注塑模CAD/CAE/CAM系统集成了注塑模图形输入、结构设计、流道设计、流动及冷却分析软件和数控加工软件,功能全面、实用性强,可广泛应用于彩电、仪表行业.     

超硬刀具切削复合材料的实验研究

复合材料作为一种新型的工程材料 ,已在航空、航天等现代工业中得到广泛应用。超硬材料 (金刚石 ,立方氮化硼 )则是在 2 0世纪后期发展起来的新型刀具材料。文中阐述了复合材料和超硬刀具材料的种类、性能与制造方法。用超硬刀具对复合材料进行了切削试验 ,文中介绍了部分试验内容 ,并列出试验数据。实验研究表明 ,超硬刀具是加工复合材料最有效的刀具。PCD与 PCBN复合片及 CVD厚膜金刚石刀具能够有效地加工各种复合材料 ;但 CVD薄膜金刚石刀具只能加工纤维加强的复合材料。     

钢纤维树脂混凝土阻尼及其机床构件动态性能

通过实验证明了钢纤维树脂混凝土(SIC)具有高阻尼性，其阻尼比为铸铁的5—6倍。研制了这种新材料的铣床卡具体，并通过实验证明了钢纤维树脂混凝土卡具体与传统材料——铸铁为材料的铣床卡具相比具有较好的动态性能。本实验分析的结果对于SPC材料制造其它机床构件具有普遍意义。本文的研究结果为SPC材料在机床制造业的应用提供了理论依据。