2模具的三维设计三维造型是保证LOM模乃至整副模具尺寸精度的基础。应用先进的三维造型软件，我们分别完成了产品、分片及整副模具的三维设计工作。

　　2.1涡轮壳零件的的三维设计CAD建模常用的方法是实体建模和曲面建模。

　　我们使用的三维造型软件虽具有强大的实体建模系统，可实现拉伸、旋转、截面延伸、非均匀截面延伸等特征造型，但因其不支持多实体的混合布尔运算在构造复杂实体模型时显得有些力不从心。曲面建模（Surfacemodeling）的原理是分别建构零件的各个曲面，然后将这些曲面整合为完整且无间隙的曲面模型。它除具有与实体建模相同的建构方外，还具有合剪切（Trim）、延伸（Extend）等实体建模所缺乏的特性，可实现复杂零件的三维造型。

　　为涡轮壳铸件的曲面建模法三维造型。

　　增压器是广泛用于汽车节能和尾气达标排放的重要部件，涡轮壳是其关键零件，其气道形状显著影响节能及尾气处理效果。根据其结构特点并综合考虑成本和质量要求，消失模铸造是其佳生产工艺之一。

　　涡轮壳消失模铸造的关键是其发泡模具的制造。

　　由于其外形和气道形状均十分复杂，采用传统的木模铸造工艺，难以保证发泡模具的质量；采用NC加工和电火花加工则周期长、成本高。为此，我们在三维造型基础上，基于LOM模，采用转移涂料铸造工艺，实现了涡轮壳发泡模具的快速制造。

　　1涡轮壳发泡模具快速制造流程为涡轮壳发泡模具快速制造工艺流程框图。

　　零件的三维造型―模样分片―模具的三维造型―生成STL文件无余量模具毛坯―转移涂料铸造工艺―LOM模快速制造发泡模具快速制造工艺流程杂的泡沫模样。对于形状复杂的涡轮壳铸件，其消失模显然不可能整体发泡成形，只能通过分片发泡成形而后粘接的办法来制取。根据铸件特点，初步考虑将其消失模分为三片。

　　模样分片的关键是分模面（即泡沫模块粘接面）的确定，其核心是确定相应的三维分模曲线。由于涡轮壳铸件内外表面的分模面不在同一曲面上，故采用内外表面分别确定分模面的方法。在构造分模面的三维分模曲线时，主要综合采用了以下三种方法〔1：在曲面造型过程中的各剖面曲线上设置分模点，这些分模点在造型后自动形成一条结构线。由于这条结构线的形成算法与曲面建构算法一致且具有独立的特征，因此可直接选取该线作为分模线，并可单独对其进行操作。

　　由于在建模时已绘制出各个剖面的特征曲线，因此可以以这些曲线作为基准（注意：此处是作为基准特征而不是在原有曲线上添加，若采用后者会造成原有的剖面曲线具有多余的特征，而影响原有模型的形状，甚至造成意想不到的后果），逐个剖面地绘制出分模点，然后构造出分模曲线。

　　当曲面过于复杂或无法用其他方法找出分模线位置时，可采用投影法在曲面外的一个平面内构造曲线，然后将该曲线投影在曲面上，得到位于曲面上的空间曲线，该曲线即为分模曲线。

　　用分模曲线作为分模面的边界曲线，对曲面进行剪裁（Trim）操作，将曲面模型分为三片。后适当增加分模曲线的网格，构造出光顺的异型分模曲面。由于相同的边界曲线及相同的网格具有完全相同消失模模具的一个突出特点就是薄壳随形，它是获得表面光洁泡沫模样的基础。在曲面模型基础上可非常方便地制作薄壳随形的消失模模具。

　　（2）获得薄壳随形面的方法有两种：①以已存在的剖面曲线为基准，作平移（Offset）操作建构随型面的剖面形状，然后采用同样的曲面造型步骤直接构造随形面；②用投影法得到模型表面相应位置的曲线轮廓，然后以所得到的投影线为基准，用相同的方法得到随形面。

　　为综合运用上述方法，依照曲面造型规范得到的模具实体模型。

　　3LOM模具快速制造的算法，即采用相同方法形成的边界可建构完全吻合分层物体制造（LOM）是用加热辊和激光束对的曲面，避免了设计者担心的发泡模块结合面不吻背面涂有热熔胶的薄片材料（如纸、金属箔等）进行合的问题。分片所得的三片模样如所示。逐层粘结和切割，以形成零件各层的轮廓，终形成2薄壳随4形模具a的造ElectronicPublishing零件原型2〕。由于只须沿截面轮廓线逐层切割薄片材料，无须对整个截面进行扫描成形，因此原型的成形速度快、生产率高，适合于大中型零件原型的制造。

　　以模具三维造型为基础，考虑进消失模及铸件的收缩率后，即可将能被快速造型机识别的STL文件传输给快速造型机，制得模具的LOM原型。

　　我们采用的是本校快速造型中心开发的HRP―I型快速造型机，它以纸作为造型材料，精度高、速度快，几个小时即可获得LOM原型，再经过后处理，即可获得终使用的模具LOM原型，其精度达100士005~0.1mm，表面粗糖度为Ra0.8~1.6um.为所制成的涡轮壳消失模发泡模具的LOM原型。

　　4发泡模具转移涂料铸造成形工艺在模具L0M原型基础上，结合转移涂料铸造成形工艺即可实现消失模发泡模具的快速制造。该工艺有两个特点：一是转移涂料技术二是直接将发泡模具的LOM原型作为铸造用模样，无需转制硅橡胶等中间模。

　　转移涂料又称非占位涂料，它是将涂料直接涂覆在模样上，脱模时涂料转移到砂型或砂芯表面上。由于涂料不占用型腔空间，因此可获得尺寸、表面光洁的铸件（可达Ra0.8~1.6um）〔3〕。直接将L0M原型作为铸造用模样则可避免因转制中间模所引起的形状和尺寸误差，进一步确保终铸造模具的精度。

　　其造型工艺如下：首先将作为铸造用模样的L0M原型平放在一块铺有塑料膜的木块上，对模样任一面（工作面或随形面）喷涂水基脱模剂，脱模剂挥发后在模样上形成光洁薄膜，然后在模样上刷涂厚度约0.5~1.5mm的自制自硬转移涂料覆盖模样全部表面，然后填入水玻璃砂造型，吹C2硬化后放置2~4h；翻转砂型，重复以上步骤，得到另一半铸型；后采用专用起模装置，实现平稳起模，保证涂层安全转移到型腔上，获得整个铸型。将铸型在100~240°C烘烤10h后，即可进行浇注。

　　发泡模具的材质选用ZL108合金，浇注温度为700°C.铸件冷却后去掉浇注系统及飞边，经局部打磨及抛光后即获得无余量发泡模具的铸造毛坯。在该发泡模具铸造毛坯上，适当添加排气塞及相关零件，即制成用于制造消失模模块的发泡模具。所示为涡轮壳消失模左片的发泡模具及消失模模样。

　　左片模具及模样左为由三副发泡模具制造的发泡模块粘接的整体涡轮壳铸件的消失模模样，右为用该消失模铸造的涡轮壳铸件。经检验，铸件的尺寸精度完全达到了设计要求。由此可以看出，采用此种工艺方法可以实现小型、复杂浅腔模具的快速制造。

　　机床类铸铁件水玻璃砂芯温度场的测定及溃散性的改善李忠华（江苏理工大学材料科学与工程学院，江苏镇江212000）度不超过600°C；加入2的机油可降低这个温度区域水破璃砂的残留强度。

　　水玻璃砂由于具有价格低、来源广、使用方便、对环境基本上无污染等特点，因而在铸钢、铸铁、有色铸造中广泛使用，但其高温溃散性差的缺点严重阻碍其应用范围的扩大，因此改善水玻璃砂的溃散性一直是国内外铸造界重要研究工作之一。

　　水玻璃砂溃散性的好坏直接与砂的残留强度有关，残留强度低则溃散性好。水玻璃砂的残留强度与受热温度关系密切，不同温度下其残留强度差别很大，在200C和1000C左右残留强度大，而600C左右则低〔1.水玻璃砂型（芯）的受热温度与合金种类、铸件壁厚、型芯大小等因素有关，因此要改善其溃散性就必须了解水玻璃砂型（芯）在铸件浇注、冷却过程中的温度变化，然后有针对性地降低其某个温度区域的残留强度。

　　无锡某机床厂原铸铁件米用水玻璃砂C2 +烘干联合硬化工艺，水玻璃量为7，另加1.24水泥作溃散齐4但还存在溃散性差的问题。这也是用水玻璃砂生产机床铸铁件的普遍问题。机床类铸件大部分是体积较大而壁厚较小的灰铸铁件，要改善这类铸件水玻璃砂型（芯）的溃散性，须了解它在浇注、冷却中的温度变化，然后寻找合适的添加剂，来提高其溃散性。

　　1砂芯温度场的测定1.1试验设备与主要原材料收穑日期：2000-0i-14收到初稿，200CMfr30收到修订稿。

　　5结论采用曲面建模技术完成了模具的三维造型，在此基础上，结合L0M快速造型技术和转移涂料特种铸造工艺，实现了涡轮壳模具的快速制造；（2）本项模具制造工艺，具有速度快、模具质量高等特点，特别适合小型、复杂浅腔模具的快速制造。