【摘要】：無(wú)�；瘮�(shù)控銑削加工砂型因制造速度快、成本低、加工精度高、材料浪費(fèi)少、污染小等優(yōu)點(diǎn),特別適合于各類復(fù)雜精密砂型的單件、小批量快速制造,對(duì)于提升航空、航天及汽車工業(yè)等領(lǐng)域關(guān)鍵零件的快速響應(yīng)制造能力和制造水平有著重要的作用。目前應(yīng)用于數(shù)控銑削加工用的砂坯仍是沿用原有傳統(tǒng)砂型/芯的常用配方和制備方法,因砂型脆性大、韌性差、一致性差,且砂坯組成中的原砂顆粒硬,在銑削加工過(guò)程中仍易產(chǎn)生崩角(邊)、裂紋、斷裂、及表面凹凸、粗糙不平等缺陷。本文結(jié)合銑削加工和鑄造成型的二者特點(diǎn),從制備適合于數(shù)控銑削加工的砂坯角度入手,采用了原砂為角形系數(shù)≤1.10的70-270目的球形寶珠砂,進(jìn)行了適合于數(shù)控銑削用的熱硬性、自硬性磷酸二氫鋁砂坯的制備研究,研究了原砂粒徑、固化溫度、粘結(jié)劑含量及固化劑含量等對(duì)磷酸二氫鋁砂坯強(qiáng)度的影響;進(jìn)行了磷酸二氫鋁的熱硬性、自硬性砂坯銑削工藝研究,并與覆膜砂砂坯進(jìn)行對(duì)比,著重研究了銑削工藝參數(shù)(進(jìn)給速度、切削深度、切削寬度、主軸轉(zhuǎn)速)對(duì)上述三種砂坯切削力的影響規(guī)律,并建立了相應(yīng)的切削力公式,還進(jìn)一步探討了砂坯數(shù)控銑削過(guò)程中磷酸二氫鋁砂型斷裂機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn):熱硬性和自硬性砂坯中磷酸二氫鋁含量對(duì)砂坯的強(qiáng)度有著顯著影響,隨著磷酸二氫鋁溶液含量的增加,砂坯的強(qiáng)度明顯增大;砂坯中砂粒粒徑越細(xì),熱硬性和自硬性砂坯的拉伸強(qiáng)度反而越大,其中砂粒粒度為200/270目的自硬性和熱硬性砂坯的初強(qiáng)度分別達(dá)到了3.31MPa和3.47MPa,比70/140目的砂坯強(qiáng)度分別提高了67.95%和50.87%。熱硬性砂隨著焙燒溫度的提升,其抗拉強(qiáng)度逐步增大,其中磷酸二氫鋁含量20%的熱硬性砂在800℃時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最大值3.35Mpa;而磷酸二氫鋁含量20%的自硬砂固化劑加入量為粘結(jié)劑含量的20%時(shí),磷酸二氫鋁自硬性砂強(qiáng)度在室溫下達(dá)到最大值,為1.89Mpa;磷酸鹽砂的發(fā)氣量均小于7ml/g,為實(shí)現(xiàn)低發(fā)氣量精密砂型鑄造提供了有利的條件。三種砂坯的切削力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:熱硬性和自硬性砂坯的切削力較覆膜砂要大,且三種砂型在Z軸方向都呈現(xiàn)切削力最大,分別為48N、35N,覆膜砂最小為20N,且遠(yuǎn)大于在X、Y軸方向上的力;主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、切削寬度及切削深度對(duì)砂坯銑削力的影響差異明顯,其中,在主軸轉(zhuǎn)速小于980(r/min),三種砂坯Z軸方向上的最大切削力較平穩(wěn),主軸轉(zhuǎn)速大于980(r/min),覆膜砂砂坯和磷酸二氫鋁自硬性砂坯切削力稍有下降,而熱硬性砂坯切削力緩慢提高;切削寬度、進(jìn)給速度對(duì)砂型的切削力影響較小,而切削深度對(duì)砂坯的銑削力影響最大,其隨切削深度的增加,切削力呈直線大幅上升;通過(guò)線性回歸方程擬合得到三種砂坯切削過(guò)程中的切削力經(jīng)驗(yàn)公式,并對(duì)該公式進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)及相關(guān)系數(shù)的修正和優(yōu)化。同樣的銑削加工參數(shù)下,磷酸二氫鋁的熱硬性、自硬性砂坯銑削砂型表面粗糙度較覆膜砂砂坯銑削表面更為光滑,其中,在主軸轉(zhuǎn)速1000r/min、吃刀量1mm、進(jìn)給速度1000mm/min、銑削寬度1mm工藝參數(shù)下,熱硬性砂性、自硬性砂砂型表面粗糙度分別為5.3μm、4.7μm,均好于覆膜砂砂坯的6.3μm。觀察覆膜砂、熱硬性砂和自硬性砂銑削試樣的斷口形貌發(fā)現(xiàn),微觀上表現(xiàn)為砂粒與砂粒之間“粘結(jié)橋”即砂粒表面粘結(jié)膜的斷裂;宏觀上表現(xiàn)為砂型拐角處斷裂、崩角,三種砂坯銑削加工斷裂方式均為典型的脆性斷裂。采用較高的主軸轉(zhuǎn)速、較小的進(jìn)給速度、吃刀量及銑削寬度,并在加工有較薄的腔壁型腔時(shí)預(yù)留較大的加工余量等方法和工藝,可減小砂型銑削崩角、裂紋及斷裂,提高砂型的加工效率和表面質(zhì)量。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG547

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