(高清版)GBT 42156-2023 鑄造砂型3D打印設備 通 用技術規(guī)范

鑄造砂型3D打印設備通用技術規(guī)范2023-03-17發(fā)布I 2規(guī)范性引用文件 l3術語和定義 14技術要求 24.1一般要求 24.2打印頭 34.3液料供給系統(tǒng) 34.4鋪砂器 34.5混砂設備 34.6控制系統(tǒng) 34.7數(shù)據(jù)接口 34.8安全防護與衛(wèi)生要求 34.9主要性能要求 4.10空運轉要求 44.11負荷運轉要求 45試驗方法 55.1概述 55.2定位精度和重復定位精度檢驗 55.3最大成形尺寸檢測 55.4打印速度和打印效率試驗 55.5打印精度試驗 55.6鋪砂均勻性試驗方法 55.7砂型力學性能試驗方法 55.8混砂均勻性試驗方法 55.9空運轉試驗 65.10負荷運轉試驗 66檢驗規(guī)則 76.1出廠檢驗 76.2型式檢驗 7 77.1標志 77.2包裝 7Ⅱ 87.4貯存 附錄A(資料性)測試樣件 9A.1鼓型測試件 A.2復合測試件 A.3“8”字形抗拉試塊和圓柱形抗壓試塊 附錄B(規(guī)范性)設備打印速度及打印效率試驗方法 B.1試驗條件 B.2試驗材料 B.3測試樣件 B.4試驗方法 B.5試驗數(shù)據(jù)處理 附錄C(規(guī)范性)鋪砂均勻性測試方法 C.1概述 C.2試驗條件 C.3試驗儀器與材料 C.4試樣選擇 C.5操作步驟 C.6數(shù)據(jù)處理 C.7測試報告 參考文獻 圖A.1鼓型測試件 9圖A.2復合型測試件示意圖 圖A.3“8”字形標準試樣 圖A.4圓柱形標準試塊 圖C.1鋪砂器的鋪砂均勻性檢測示意圖 表1砂型公稱尺寸與對應尺寸公差要求 5Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國鑄造機械標準化技術委員會(SAC/TC186)歸口。本文件起草單位：共享智能裝備有限公司、煙臺冰輪智能機械科技有限公司、廣東峰華卓立科技股份有限公司、陜西工業(yè)職業(yè)技術學院、華測檢測認證集團股份有限公司、上海航天精密機械研究所、南安市中機標準化研究院有限公司、武漢易制科技有限公司、浙江武精機器制造有限公司、五洋百川(青島)智能設備有限公司、中機中聯(lián)工程有限公司、湖南云箭集團有限公司、愛司凱科技股份有限公司、濟南大學、中國海洋大學、濟南鑄鍛所檢驗檢測科技有限公司、東莞市新支點科技服務有限公司、福建省閩旋科技股份有限公司、山東杰創(chuàng)機械有限公司、四川蜀興優(yōu)創(chuàng)安全科技有限公司、青島安泰重工機械有限公司、泉州大宇三維打印科技有限公司、南安市質量計量檢測所、泉州市標準化協(xié)會。1鑄造砂型3D打印設備通用技術規(guī)范本文件界定了鑄造砂型3D打印設備的術語和定義，規(guī)定了鑄造砂型3D打印設備的技術要求、試本文件適用于采用黏結劑噴射工藝制造砂型(芯)的數(shù)字化鑄造設備的設計、制造和驗收。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T191包裝儲運圖示標志GB/T1804—2000一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差GB/T2684—2009鑄造用砂及混合料試驗方法GB/T3766液壓傳動系統(tǒng)及其元件的通用規(guī)則和安全要求GB/T4879防銹包裝GB/T5048防潮包裝GB5083生產設備安全衛(wèi)生設計總則GB/T5226.1機械電氣安全機械電氣設備第1部分：通用技術條件GB/T6576機床潤滑系統(tǒng)GB/T7932氣動對系統(tǒng)及其元件的一般規(guī)則和安全要求GB/T15629.16信息技術系統(tǒng)間遠程通信和信息交換局域網和城域網特定要求第16部分：寬帶無線多媒體系統(tǒng)的空中接口GB/T17421.2機床檢驗通則第2部分：數(shù)控軸線的定位精度和重復定位精度的確定GB20905鑄造機械安全要求GB/T25138檢定鑄造黏結劑用標準砂GB/T25370鑄造機械術語GB/T25371鑄造機械噪聲聲壓級測量方法GB/T25711—2010鑄造機械通用技術條件GB/T26220工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成機床數(shù)值控制數(shù)控系統(tǒng)通用技術條件GB/T26803.2工業(yè)控制計算機系統(tǒng)總線第2部分：系統(tǒng)外部總線串行接口通用技術條件GB/T26803.3工業(yè)控制計算機系統(tǒng)總線第3部分：系統(tǒng)外部總線并行接口通用技術條件GB/T35351增材制造術語JB/T8497碗型樹脂砂混砂機技術條件3術語和定義GB/T25370和GB/T35351界定的以及下列術語和定義適用于本文件。2鑄造砂型3D打印設備3Dprintingequipmentforcastingsandmould采用3D打印技術制造砂型(芯)的數(shù)字化鑄造工藝裝備。最大成形尺寸maximumbuildsize鑄造砂型3D打印設備所能制作砂型(芯)的最大尺寸。3D打印過程中，根據(jù)模型切片圖像和工藝要求按需按量噴射黏結劑的部件。3D打印過程中用于鋪砂的部件。打印效率printingefficiency鑄造砂型3D打印設備單位時間內鋪設砂面并完成打印的疊加體積。注：通常以升每小時(L/h)為單位。鑄造砂型3D打印設備打印每層砂面所需的平均時間。注：通常以秒每層(s/層)為單位。鑄造砂型3D打印設備打印樣件的尺寸與樣件標準尺寸的差值。用于測試設備性能的試樣或產品。兼容性compatibility在規(guī)定條件下，若干個實體相互接觸，且接觸部位材料相互之間化學變化不超過允許范圍的能力。鋪砂均勻性sandinguniformity在規(guī)定條件下，鑄造砂型3D打印設備沿鋪砂器長度方向打印試塊重量的一致性程度。4技術要求4.1一般要求4.1.1鑄造砂型3D打印設備(以下簡稱“設備”)應按經規(guī)定程序批準的圖樣和技術文件制造。4.1.2設備所使用的主要外購件應附有原生產廠家的產品合格證明書。4.1.3設備機械加工零件的未注公差尺寸不應低于GB/T1804—2000規(guī)定的m級公差要求。4.1.4設備的液壓系統(tǒng)應符合GB/T3766的規(guī)定。4.1.5設備的氣動系統(tǒng)應符合GB/T7932的規(guī)定。34.1.6設備的潤滑系統(tǒng)應符合GB/T6576的規(guī)定。4.1.7設備的電氣系統(tǒng)應符合GB/T5226.1的規(guī)定。4.1.8設備的數(shù)控系統(tǒng)應符合GB/T26220的規(guī)定。4.1.9設備的外觀質量應符合GB/T25711—2010中第5章的要求。4.1.10設備上各種標牌應符合GB/T13306的規(guī)定。4.1.12隨機應附有一定數(shù)量用于設備負荷運轉試驗的鑄造用砂和黏結劑等原料。4.1.13隨機技術文件應包括產品說明書、產品合格證明書和裝箱單。4.2打印頭4.2.1打印頭與黏結劑接觸的部位應與黏結劑具有兼容性。4.2.2設備應配備噴孔防堵塞和噴頭噴出率檢測裝置和/或程序。4.3液料供給系統(tǒng)4.3.1液料供給系統(tǒng)中與液料接觸的零部件應與液料具有兼容性。4.3.2液料供給系統(tǒng)不應有阻塞和滲漏現(xiàn)象。4.3.3液料供給系統(tǒng)應有過濾裝置。4.4鋪砂器4.4.1鋪砂器的鋪砂均勻性偏差不應超過5%。4.4.2鋪砂器的下砂量應可調控。4.4.3設備應配備刮抹部件清潔裝置。4.5混砂設備4.5.1混砂設備的結構和配置型式應與鑄造3D打印砂型工藝條件相適應。4.5.2混砂設備的混砂均勻性相對誤差不應大于10%。4.6控制系統(tǒng)4.6.1系統(tǒng)軟件應能支持模擬運行，應能動態(tài)顯示打印層厚、打印層數(shù)、打印時間等工作參數(shù)和工作狀態(tài)信息。4.6.2設備控制系統(tǒng)應具有手動調試和自動生產的功能。4.6.3系統(tǒng)軟件應具有故障診斷功能，可記錄報警信息并能向用戶提供文本幫助。4.7數(shù)據(jù)接口4.7.1設備應至少具有并行接口、通用串行總線接口、以太網接口或無線接口中的一種接口。4.7.2并行接口應符合GB/T26803.3的規(guī)定。4.7.3通用串行總線接口應符合GB/T26803.2的規(guī)定。4.7.4無線網接口應符合GB/T15629.16的規(guī)定。4.8安全防護與衛(wèi)生要求4.8.1設備的安全防護應符合GB20905的規(guī)定。44.8.2設備的安全衛(wèi)生設計應符合GB5083的規(guī)定。4.8.3設備應配備防護罩。防護罩的開閉應和設備的運行聯(lián)鎖。4.8.4設備的防護罩應設置觀察設備運行情況的觀察窗。4.8.5運動系統(tǒng)做往復運動時應設置限位機構。4.8.6設備應具有急停和斷電保護功能。4.9主要性能要求設備X、Y和Z軸的定位精度不應大于0.05mm,重復定位精度不應大于0.02mm。最大成形尺寸不應小于設備標定值。設備測試的平均打印速度與設備標定打印速度的誤差不應大于10%。設備測試的打印效率與設備標定打印效率值的誤差不應大于10%。4.10空運轉要求4.10.1設備運轉過程中各部件的動作應準確、穩(wěn)定、可靠。4.10.2控制系統(tǒng)在自動運行或手動調試條件下動作應靈活、穩(wěn)定，限位準確可靠。4.10.3在防護罩未閉鎖和工作平臺未回到初始位置時，設備應無法運轉。4.10.4空運轉條件下的噪聲聲壓級不應大于80dB(A)。4.10.5氣動和液壓系統(tǒng)不應出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。4.11負荷運轉要求4.11.1負荷運轉試驗所需的砂型三維數(shù)字模型宜包括本文件規(guī)定的測試樣件模型或用戶提供的典型產品測試件模型，有特殊要求的，按技術協(xié)議或合同規(guī)定執(zhí)行。4.11.2通過設備數(shù)據(jù)接口導入負荷運轉試驗所需的三維數(shù)字模型，若有多個接口每個接口均應進行導入測試。4.11.3設備的運動機構應相互協(xié)調、靈活可靠、運轉平穩(wěn)和無異常聲響。4.11.5負荷運轉后，各固定聯(lián)結部位不應有松動現(xiàn)象。4.11.6負荷運轉后，對設備打印出的樣件進行試驗，樣件尺寸精度及力學性能規(guī)定如下：a)設備的打印精度可按照打印精度測試樣件的尺寸公差進行評定，公差等級要求應符合表1的規(guī)定；b)設備正常打印試塊的抗壓強度不應小于4MPa,抗拉強度不應小于0.8MPa。注：黏結劑加入量根據(jù)設備制造商確定，具體加入比例在隨機文件中說明。5表1砂型公稱尺寸與對應尺寸公差要求單位為毫米公稱尺寸砂型尺寸公差等級及相應的線性尺寸公差值DCTG4DCTG5DCTG60.560.78>100～400>400～10000.640.80注：尺寸公差等級DCTG4～DCTG6劃分依據(jù)GB/T6414—2017,其所對應的公稱尺寸及相應的線性尺寸公差值根據(jù)實際有所變動。5試驗方法本文件中的測試樣件見附錄A,根據(jù)測試項目類別進行選取。5.2定位精度和重復定位精度檢驗定位精度和重復定位精度檢驗按照GB/T17421.2的規(guī)定執(zhí)行。5.3最大成形尺寸檢測采用常規(guī)測量工具，分別測量成形平臺的最大成形范圍(測量面積)和成形方向最大尺寸。5.4打印速度和打印效率試驗打印速度和打印效率試驗按附錄B的規(guī)定執(zhí)行。5.5打印精度試驗使用設備打印精度測試樣件(見A.1和A.2),通過游標卡尺或精度與其相同或更高的尺寸測量設備進行測量。5.6鋪砂均勻性試驗方法鋪砂均勻性試驗方法按附錄C執(zhí)行。5.7砂型力學性能試驗方法砂型力學性能檢驗按GB/T2684—2009中5.6給出的方法執(zhí)行。5.8混砂均勻性試驗方法混砂均勻性的測試按JB/T8497規(guī)定的試驗方法執(zhí)行。65.9空運轉試驗5.9.1空運轉試驗條件5.9.1.1設備應在下列規(guī)定的環(huán)境條件進行空運轉試驗：——環(huán)境溫度18℃~28℃;——環(huán)境相對濕度20%～60%;——粉塵濃度小于0.5mg/m3。5.9.1.2空運轉試驗應在精度檢驗合格后進行。5.9.2調試控制試驗5.9.2.1分別控制設備的運動機構移動至最大行程位置，然后返回至初始位置，觀察設備運行狀態(tài)，至少重復5次試驗。5.9.2.2分別控制設備的打印頭和成形平臺運動至原點、最大行程及最大行程的1/4、2/4、3/4的位置，測量運動機構的定位精度和重復定位精度，至少重復5次試驗。5.9.2.3控制設備自動運行，在運行過程中啟動急停按鈕，觀察設備是否立即停止運行，至少重復3次試驗。5.9.2.4控制設備自動運行，在運行過程中打開保護罩或檢修口，觀察設備是否立即停止運行，至少重復3次試驗。5.9.2.5控制設備自動運行，在運行過程中關閉電源并立即重新供電，重新供電后，手動操作能否實現(xiàn)關鍵部件復位或繼續(xù)打印功能，至少重復2次試驗。5.9.3連續(xù)運行試驗5.9.3.1連續(xù)空運轉時間不應小于4h。5.9.3.2空運轉連續(xù)試驗中應確認是否符合4.10.1～4.10.5的要求。5.9.3.3控制設備自動運行，在運行過程中觀察設備各部件的運行狀態(tài)，并按GB/T25371規(guī)定的程序檢測設備運行噪聲。5.9.3.4設備運轉過程中如出現(xiàn)異常或故障，在查明原因進行調整或排除后，應重新開始試驗。5.10負荷運轉試驗5.10.1負荷運轉試驗條件5.10.1.1若無特別要求設備應在下列規(guī)定的環(huán)境條件進行負荷運轉試驗：——環(huán)境溫度18℃~28℃;——環(huán)境相對濕度20%～60%;——粉塵濃度小于0.5mg/m3。5.10.1.2負荷運轉試驗應在空運轉試驗合格后進行。5.10.1.3負荷運轉試驗應按照用戶的實際運行工況進行。5.10.1.4負荷運轉應使用隨機提供的試驗材料。5.10.2連續(xù)負荷運轉試驗5.10.2.1負荷運轉試驗連續(xù)無故障運行時間不應少于3個成形周期或72h。5.10.2.2連續(xù)負荷運轉中應確認是否符合4.11.2～4.11.5的要求。75.10.2.3連續(xù)負荷運轉試驗過程中如出現(xiàn)異常或故障，在查明原因進行調整或排除后，應重新開始試驗。5.10.2.4負荷運轉試驗結束后，將試驗的測試樣件清理后取出，按照本文件給出的試驗方法對打印精度、砂型力學性能等進行檢測。6檢驗規(guī)則6.1出廠檢驗6.1.1每臺設備應經制造廠商進行出廠檢驗合格后，并附有產品合格證明書方可出廠。6.1.2如無特別協(xié)議規(guī)定，出廠前應按4.1、4.8、4.9的規(guī)定進行檢驗，所檢項目應全部合格。6.2型式檢驗6.2.1有下列情況之一，應進行型式檢驗：a)新產品試制、鑒定或老產品轉廠后的生產試制；b)已定型的產品，如設計、關鍵部件、關鍵工藝等有較大改變，可能影響產品性能；c)產品停產兩年以上恢復生產；d)國家質量監(jiān)督機構提出型式檢驗要求時。6.2.2當制造廠不具備型式檢驗條件時，允許在用戶現(xiàn)場做試驗。6.2.3型式檢驗應對第4章規(guī)定的所有項目進行檢驗，所檢項目應全部合格。7.1.1設備上應標有銘牌，標識的信息應包含以下內容：——產品名稱；——產品型號；——額定電壓、功率和頻率；——產品批號；——產品重量；——防護等級；——生產單位、地址和電話；——出廠日期。7.1.2包裝箱外表面的包裝標志應按照GB/T191中的規(guī)定執(zhí)行。7.2包裝7.2.1設備的包裝應按照GB/T4879和GB/T5048的要求進行防銹、防潮包裝。7.2.2包裝箱內應有下列文件：——產品合格證明書；——裝箱清單。8運輸、裝卸時，應按照包裝箱上的包裝標志執(zhí)行，如豎立放置、禁止堆疊等，并有隔離潮濕環(huán)境等措施。設備的貯存應采用防潮、防銹措施。9(資料性)A.1鼓型測試件A.1.1鼓型測試件用于中小型設備(最大單邊打印尺寸≤1000mm)打印砂型精度的測量。A.1.2鼓型測試件由鼓型試塊和基板組成(見圖A.1),試塊尺寸如下：——鼓型試塊，球殼外徑φ200mm,球殼內徑φ180mm,筋厚5mm,柱芯φ40mm,高120mm;A.2復合測試件A.2.1復合測試件用于大型設備(最大單邊打印尺寸>1000mm)打印砂型精度的測量。A.2.2復合測試件宜包含吊耳、幾何體和基板典型結構，具體如下：——基板，最大單邊長度大于1000mm,厚度根據(jù)設備的成形能力調整；——吊耳，可在基板兩側安置便于轉運的吊耳，尺寸由轉運設備確定。示例見圖A.2。GB/T42156—20232——幾何體；3——吊耳。A.3“8”字形抗拉試塊和圓柱形抗壓試塊A.3.1“8”字形抗拉試塊和圓柱形抗壓試塊用于測試砂型的鑄造工藝性能。A.3.2“8”字形抗拉試塊和圓柱形抗壓試塊尺寸見圖A.3和圖A.4。單位為毫米圖A.3“8”字形標準試樣42156—2023單位為毫米圖A.4圓柱形標準試塊GB/T42156—2023(規(guī)范性)設備打印速度及打印效率試驗方法B.1試驗條件試驗應在設備制造商推薦的測試環(huán)境條件下進行，如果沒有規(guī)定，按以下環(huán)境條件進行：——環(huán)境溫度18℃~28℃;——環(huán)境相對濕度20%～60%;——粉塵濃度小于0.5mg/m3。B.2試驗材料B.2.1黏結劑及配套固化劑B.2.1.1試驗用黏結劑及配套固化劑(以下簡稱“液料”)應在設備制造商提供的液料清單中選擇。B.2.1.2若設備可適用多種液料，可選擇任意一組液料進行測試。B.2.1.3具有腐蝕性的液料在試驗中應防止皮膚直接接觸。B.2.1.4液料應存儲于防腐蝕的容器中，儲存在陰涼、避免陽光直射的地方。B.2.2鑄造用砂B.2.2.1試驗用鑄造用砂應在設備制造商提供的清單中選擇，或根據(jù)設備在制造商提供的粒度范圍和粒度分布進行購置。B.2.2.2若進行仲裁試驗應使用GB/T25138中規(guī)定的標準砂。B.2.2.3鑄造用砂應密封，存儲在干燥通風的環(huán)境。B.3測試樣件B.3.1試驗用的三維模型或圖紙應由委托方提供或選擇。B.3.2若進行仲裁試驗應使用A.1或A.2描述的測試件進行。B.4試驗方法B.4.1將測試樣件的三維數(shù)字模型導入設備，并記錄切片層數(shù)n(單位：層，精確到1層)。B.4.2操作設備開啟打印的同時啟動計時器開始計時。B.4.3當設備完成最后一層打印任務時，停止計時器并記錄時間t(單位：s,精確到1s)。B.4.4將測試樣件從打印設備中取出，并將打印設備恢復至待打印狀態(tài)。B.4.5使用長度測量器具，分別在X、Y、Z方向均勻地選取至少5個位置，測量測試樣件的尺寸并記錄(單位：mm,精確到0.01mm),根據(jù)成形范圍的幾何形狀和切片層數(shù)計算成形面積S和層厚H并記錄。B.4.6重復B.4.2～B.4.5,試驗并記錄共3組數(shù)據(jù)，t、S、H取平均值作為結果值。B.4.7根據(jù)B.5.1計算三次打印時間的一致性，如果一致性在±5%之內，結束試驗，否則重復B.4.2~B.4.5。GB/T42156—2023B.5試驗數(shù)據(jù)處理B.5.1數(shù)據(jù)一致性判斷測試數(shù)據(jù)的一致性c按式(B.1)計算：c——數(shù)據(jù)的一致性；取1或2或3,單位為秒(s);t?——第1次測試打印時間，單位為秒(s);t?——第2次測試打印時間，單位為秒(s);t?——第3次測試打印時間，單位為秒(s)。B.5.2打印速度計算打印速度按式(B.2)進行計算：v——打印速度，單位為秒每層(s/層);…B.5.3打印效率計算打印效率按式(B.3)進行計算：S——平均成形尺寸，單位為平方毫米(mmH——平均層厚，單位為毫米每層(mm/層);t——平均打印時間，單位為秒(s)。GB/T421