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模具產業

鋁壓鑄是機械部件的重要製造工藝。鋁壓鑄比其他類型的鑄造更精確。但通常需要進行後加工以達到所需的精度。透過 3D 掃描開發無加工鋁壓鑄件;3D 掃描數據包括關於在製造期間發生的變形的信息。因此,可以通過數據與產品進行比較來估計變形和校正量電腦輔助設計 (CAD) 數據。校正了模具 CAD 數據的平面和圓柱部分。評估用校正模具製造的精度提高來證明所提出方法的有效性。

壓鑄中的熱變形導致鑄鋁的尺寸精度降低。當熔融金屬在高溫下壓入金屬模具中時,模腔的形狀通過熱膨脹而改變。此外,鑄鋁在變冷時會收縮。由於這些變形,難以鑄造具有精確形狀的鋁。因此,在許多情況下,壓鑄鋁被加工以提高其精度。

壓鑄後的加工對於生產率和質量都是不利的。例如,在壓鑄期間,在鑄鋁表面上形成提高強度的冷卻層。但是,加工會破壞這一層並降低強度。第二個問題涉及氣孔。氣孔是在鑄件冷卻時由於在鑄件內形成氣泡或空隙而引起的鑄造缺陷。如果氣孔靠近表面,則可以通過機加工暴露。而且,加工複雜形狀是昂貴的。由於這些原因,加工過程是不希望的。

在本文中,提出了一種通過校正金屬模具來提高壓鑄精度的方法。在所提出的方法中,採用 3D 掃描來測量鑄鋁的形狀。鑄鋁的 3D 掃描數據包括有關壓鑄變形的信息; 因此,可以通過將掃描數據與產品 CAD 數據進行比較來估計變形和校正值。在圖 1 中顯示了3D 掃描數據的凝固收縮模擬結果。這些顏色圖說明了與產品 CAD 數據的差異。彩色圖是鑄鋁 3D 掃描數據的差異。認為熱膨脹模擬對於估計這種小變形是必要的。然而,由於高溫,難以模擬熱膨脹。因此,在本研究中,採用 3D 掃描來擷取鑄鋁的形狀。

在本節中,描述用於校正模具 CAD 數據的算法。提出的方法包括三個步驟。

  1. 鑄鋁的 3D 掃描。
  2. 掃描數據和產品 CAD 數據之間的比較,以及校正的估計。
  3. 使用估計的校正量校正模具 CAD 數據。

校正後掃描鑄鋁,並將其與校正前的鑄鋁掃描數據進行比較。產品 CAD 表面與鑄鋁掃描數據之間差異的彩色圖2所示。左圖像是校正前鑄鋁掃描數據的彩色圖,右圖像是校正後的圖像。儘管這些彩色圖受到 3D 掃描噪聲的影響,但是可以觀察到平坦度的改善。

提出了一種新的鋁壓鑄模具修正方法。使用3D掃描儀掃描使用初始金屬模具製造的鑄鋁。然後,將產品CAD數據與掃描數據進行比較,並使用掃描數據校正CAD數據。對於平面部件校正,根據校正的CAD數據加工金屬模具並獲得校正的鑄鋁。
該校正顯示了平面部分的平坦度的改善。這些評估顯示了我們方法的有效性。

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