(高清版)GBT 42156-2023 铸造砂型3D打印设备 通 用技术规范

铸造砂型3D打印设备通用技术规范2023-03-17发布I 2规范性引用文件 l3术语和定义 14技术要求 24.1一般要求 24.2打印头 34.3液料供给系统 34.4铺砂器 34.5混砂设备 34.6控制系统 34.7数据接口 34.8安全防护与卫生要求 34.9主要性能要求 4.10空运转要求 44.11负荷运转要求 45试验方法 55.1概述 55.2定位精度和重复定位精度检验 55.3最大成形尺寸检测 55.4打印速度和打印效率试验 55.5打印精度试验 55.6铺砂均匀性试验方法 55.7砂型力学性能试验方法 55.8混砂均匀性试验方法 55.9空运转试验 65.10负荷运转试验 66检验规则 76.1出厂检验 76.2型式检验 7 77.1标志 77.2包装 7Ⅱ 87.4贮存 附录A(资料性)测试样件 9A.1鼓型测试件 A.2复合测试件 A.3“8”字形抗拉试块和圆柱形抗压试块 附录B(规范性)设备打印速度及打印效率试验方法 B.1试验条件 B.2试验材料 B.3测试样件 B.4试验方法 B.5试验数据处理 附录C(规范性)铺砂均匀性测试方法 C.1概述 C.2试验条件 C.3试验仪器与材料 C.4试样选择 C.5操作步骤 C.6数据处理 C.7测试报告 参考文献 图A.1鼓型测试件 9图A.2复合型测试件示意图 图A.3“8”字形标准试样 图A.4圆柱形标准试块 图C.1铺砂器的铺砂均匀性检测示意图 表1砂型公称尺寸与对应尺寸公差要求 5Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国铸造机械标准化技术委员会(SAC/TC186)归口。本文件起草单位：共享智能装备有限公司、烟台冰轮智能机械科技有限公司、广东峰华卓立科技股份有限公司、陕西工业职业技术学院、华测检测认证集团股份有限公司、上海航天精密机械研究所、南安市中机标准化研究院有限公司、武汉易制科技有限公司、浙江武精机器制造有限公司、五洋百川(青岛)智能设备有限公司、中机中联工程有限公司、湖南云箭集团有限公司、爱司凯科技股份有限公司、济南大学、中国海洋大学、济南铸锻所检验检测科技有限公司、东莞市新支点科技服务有限公司、福建省闽旋科技股份有限公司、山东杰创机械有限公司、四川蜀兴优创安全科技有限公司、青岛安泰重工机械有限公司、泉州大宇三维打印科技有限公司、南安市质量计量检测所、泉州市标准化协会。1铸造砂型3D打印设备通用技术规范本文件界定了铸造砂型3D打印设备的术语和定义，规定了铸造砂型3D打印设备的技术要求、试本文件适用于采用黏结剂喷射工艺制造砂型(芯)的数字化铸造设备的设计、制造和验收。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T1804—2000一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差GB/T2684—2009铸造用砂及混合料试验方法GB/T3766液压传动系统及其元件的通用规则和安全要求GB/T4879防锈包装GB/T5048防潮包装GB5083生产设备安全卫生设计总则GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T6576机床润滑系统GB/T7932气动对系统及其元件的一般规则和安全要求GB/T15629.16信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第16部分：宽带无线多媒体系统的空中接口GB/T17421.2机床检验通则第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定GB20905铸造机械安全要求GB/T25138检定铸造黏结剂用标准砂GB/T25370铸造机械术语GB/T25371铸造机械噪声声压级测量方法GB/T25711—2010铸造机械通用技术条件GB/T26220工业自动化系统与集成机床数值控制数控系统通用技术条件GB/T26803.2工业控制计算机系统总线第2部分：系统外部总线串行接口通用技术条件GB/T26803.3工业控制计算机系统总线第3部分：系统外部总线并行接口通用技术条件GB/T35351增材制造术语JB/T8497碗型树脂砂混砂机技术条件3术语和定义GB/T25370和GB/T35351界定的以及下列术语和定义适用于本文件。2铸造砂型3D打印设备3Dprintingequipmentforcastingsandmould采用3D打印技术制造砂型(芯)的数字化铸造工艺装备。最大成形尺寸maximumbuildsize铸造砂型3D打印设备所能制作砂型(芯)的最大尺寸。3D打印过程中，根据模型切片图像和工艺要求按需按量喷射黏结剂的部件。3D打印过程中用于铺砂的部件。打印效率printingefficiency铸造砂型3D打印设备单位时间内铺设砂面并完成打印的叠加体积。注：通常以升每小时(L/h)为单位。铸造砂型3D打印设备打印每层砂面所需的平均时间。注：通常以秒每层(s/层)为单位。铸造砂型3D打印设备打印样件的尺寸与样件标准尺寸的差值。用于测试设备性能的试样或产品。兼容性compatibility在规定条件下，若干个实体相互接触，且接触部位材料相互之间化学变化不超过允许范围的能力。铺砂均匀性sandinguniformity在规定条件下，铸造砂型3D打印设备沿铺砂器长度方向打印试块重量的一致性程度。4技术要求4.1一般要求4.1.1铸造砂型3D打印设备(以下简称“设备”)应按经规定程序批准的图样和技术文件制造。4.1.2设备所使用的主要外购件应附有原生产厂家的产品合格证明书。4.1.3设备机械加工零件的未注公差尺寸不应低于GB/T1804—2000规定的m级公差要求。4.1.4设备的液压系统应符合GB/T3766的规定。4.1.5设备的气动系统应符合GB/T7932的规定。34.1.6设备的润滑系统应符合GB/T6576的规定。4.1.7设备的电气系统应符合GB/T5226.1的规定。4.1.8设备的数控系统应符合GB/T26220的规定。4.1.9设备的外观质量应符合GB/T25711—2010中第5章的要求。4.1.10设备上各种标牌应符合GB/T13306的规定。4.1.12随机应附有一定数量用于设备负荷运转试验的铸造用砂和黏结剂等原料。4.1.13随机技术文件应包括产品说明书、产品合格证明书和装箱单。4.2打印头4.2.1打印头与黏结剂接触的部位应与黏结剂具有兼容性。4.2.2设备应配备喷孔防堵塞和喷头喷出率检测装置和/或程序。4.3液料供给系统4.3.1液料供给系统中与液料接触的零部件应与液料具有兼容性。4.3.2液料供给系统不应有阻塞和渗漏现象。4.3.3液料供给系统应有过滤装置。4.4铺砂器4.4.1铺砂器的铺砂均匀性偏差不应超过5%。4.4.2铺砂器的下砂量应可调控。4.4.3设备应配备刮抹部件清洁装置。4.5混砂设备4.5.1混砂设备的结构和配置型式应与铸造3D打印砂型工艺条件相适应。4.5.2混砂设备的混砂均匀性相对误差不应大于10%。4.6控制系统4.6.1系统软件应能支持模拟运行，应能动态显示打印层厚、打印层数、打印时间等工作参数和工作状态信息。4.6.2设备控制系统应具有手动调试和自动生产的功能。4.6.3系统软件应具有故障诊断功能，可记录报警信息并能向用户提供文本帮助。4.7数据接口4.7.1设备应至少具有并行接口、通用串行总线接口、以太网接口或无线接口中的一种接口。4.7.2并行接口应符合GB/T26803.3的规定。4.7.3通用串行总线接口应符合GB/T26803.2的规定。4.7.4无线网接口应符合GB/T15629.16的规定。4.8安全防护与卫生要求4.8.1设备的安全防护应符合GB20905的规定。44.8.2设备的安全卫生设计应符合GB5083的规定。4.8.3设备应配备防护罩。防护罩的开闭应和设备的运行联锁。4.8.4设备的防护罩应设置观察设备运行情况的观察窗。4.8.5运动系统做往复运动时应设置限位机构。4.8.6设备应具有急停和断电保护功能。4.9主要性能要求设备X、Y和Z轴的定位精度不应大于0.05mm,重复定位精度不应大于0.02mm。最大成形尺寸不应小于设备标定值。设备测试的平均打印速度与设备标定打印速度的误差不应大于10%。设备测试的打印效率与设备标定打印效率值的误差不应大于10%。4.10空运转要求4.10.1设备运转过程中各部件的动作应准确、稳定、可靠。4.10.2控制系统在自动运行或手动调试条件下动作应灵活、稳定，限位准确可靠。4.10.3在防护罩未闭锁和工作平台未回到初始位置时，设备应无法运转。4.10.4空运转条件下的噪声声压级不应大于80dB(A)。4.10.5气动和液压系统不应出现渗漏现象。4.11负荷运转要求4.11.1负荷运转试验所需的砂型三维数字模型宜包括本文件规定的测试样件模型或用户提供的典型产品测试件模型，有特殊要求的，按技术协议或合同规定执行。4.11.2通过设备数据接口导入负荷运转试验所需的三维数字模型，若有多个接口每个接口均应进行导入测试。4.11.3设备的运动机构应相互协调、灵活可靠、运转平稳和无异常声响。4.11.5负荷运转后，各固定联结部位不应有松动现象。4.11.6负荷运转后，对设备打印出的样件进行试验，样件尺寸精度及力学性能规定如下：a)设备的打印精度可按照打印精度测试样件的尺寸公差进行评定，公差等级要求应符合表1的规定；b)设备正常打印试块的抗压强度不应小于4MPa,抗拉强度不应小于0.8MPa。注：黏结剂加入量根据设备制造商确定，具体加入比例在随机文件中说明。5表1砂型公称尺寸与对应尺寸公差要求单位为毫米公称尺寸砂型尺寸公差等级及相应的线性尺寸公差值DCTG4DCTG5DCTG60.560.78>100～400>400～10000.640.80注：尺寸公差等级DCTG4～DCTG6划分依据GB/T6414—2017,其所对应的公称尺寸及相应的线性尺寸公差值根据实际有所变动。5试验方法本文件中的测试样件见附录A,根据测试项目类别进行选取。5.2定位精度和重复定位精度检验定位精度和重复定位精度检验按照GB/T17421.2的规定执行。5.3最大成形尺寸检测采用常规测量工具，分别测量成形平台的最大成形范围(测量面积)和成形方向最大尺寸。5.4打印速度和打印效率试验打印速度和打印效率试验按附录B的规定执行。5.5打印精度试验使用设备打印精度测试样件(见A.1和A.2),通过游标卡尺或精度与其相同或更高的尺寸测量设备进行测量。5.6铺砂均匀性试验方法铺砂均匀性试验方法按附录C执行。5.7砂型力学性能试验方法砂型力学性能检验按GB/T2684—2009中5.6给出的方法执行。5.8混砂均匀性试验方法混砂均匀性的测试按JB/T8497规定的试验方法执行。65.9空运转试验5.9.1空运转试验条件5.9.1.1设备应在下列规定的环境条件进行空运转试验：——环境温度18℃~28℃;——环境相对湿度20%～60%;——粉尘浓度小于0.5mg/m³。5.9.1.2空运转试验应在精度检验合格后进行。5.9.2调试控制试验5.9.2.1分别控制设备的运动机构移动至最大行程位置，然后返回至初始位置，观察设备运行状态，至少重复5次试验。5.9.2.2分别控制设备的打印头和成形平台运动至原点、最大行程及最大行程的1/4、2/4、3/4的位置，测量运动机构的定位精度和重复定位精度，至少重复5次试验。5.9.2.3控制设备自动运行，在运行过程中启动急停按钮，观察设备是否立即停止运行，至少重复3次试验。5.9.2.4控制设备自动运行，在运行过程中打开保护罩或检修口，观察设备是否立即停止运行，至少重复3次试验。5.9.2.5控制设备自动运行，在运行过程中关闭电源并立即重新供电，重新供电后，手动操作能否实现关键部件复位或继续打印功能，至少重复2次试验。5.9.3连续运行试验5.9.3.1连续空运转时间不应小于4h。5.9.3.2空运转连续试验中应确认是否符合4.10.1～4.10.5的要求。5.9.3.3控制设备自动运行，在运行过程中观察设备各部件的运行状态，并按GB/T25371规定的程序检测设备运行噪声。5.9.3.4设备运转过程中如出现异常或故障，在查明原因进行调整或排除后，应重新开始试验。5.10负荷运转试验5.10.1负荷运转试验条件5.10.1.1若无特别要求设备应在下列规定的环境条件进行负荷运转试验：——环境温度18℃~28℃;——环境相对湿度20%～60%;——粉尘浓度小于0.5mg/m³。5.10.1.2负荷运转试验应在空运转试验合格后进行。5.10.1.3负荷运转试验应按照用户的实际运行工况进行。5.10.1.4负荷运转应使用随机提供的试验材料。5.10.2连续负荷运转试验5.10.2.1负荷运转试验连续无故障运行时间不应少于3个成形周期或72h。5.10.2.2连续负荷运转中应确认是否符合4.11.2～4.11.5的要求。75.10.2.3连续负荷运转试验过程中如出现异常或故障，在查明原因进行调整或排除后，应重新开始试验。5.10.2.4负荷运转试验结束后，将试验的测试样件清理后取出，按照本文件给出的试验方法对打印精度、砂型力学性能等进行检测。6检验规则6.1出厂检验6.1.1每台设备应经制造厂商进行出厂检验合格后，并附有产品合格证明书方可出厂。6.1.2如无特别协议规定，出厂前应按4.1、4.8、4.9的规定进行检验，所检项目应全部合格。6.2型式检验6.2.1有下列情况之一，应进行型式检验：a)新产品试制、鉴定或老产品转厂后的生产试制；b)已定型的产品，如设计、关键部件、关键工艺等有较大改变，可能影响产品性能；c)产品停产两年以上恢复生产；d)国家质量监督机构提出型式检验要求时。6.2.2当制造厂不具备型式检验条件时，允许在用户现场做试验。6.2.3型式检验应对第4章规定的所有项目进行检验，所检项目应全部合格。7.1.1设备上应标有铭牌，标识的信息应包含以下内容：——产品名称；——产品型号；——额定电压、功率和频率；——产品批号；——产品重量；——防护等级；——生产单位、地址和电话；——出厂日期。7.1.2包装箱外表面的包装标志应按照GB/T191中的规定执行。7.2包装7.2.1设备的包装应按照GB/T4879和GB/T5048的要求进行防锈、防潮包装。7.2.2包装箱内应有下列文件：——产品合格证明书；——装箱清单。8运输、装卸时，应按照包装箱上的包装标志执行，如竖立放置、禁止堆叠等，并有隔离潮湿环境等措施。设备的贮存应采用防潮、防锈措施。9(资料性)A.1鼓型测试件A.1.1鼓型测试件用于中小型设备(最大单边打印尺寸≤1000mm)打印砂型精度的测量。A.1.2鼓型测试件由鼓型试块和基板组成(见图A.1),试块尺寸如下：——鼓型试块，球壳外径φ200mm,球壳内径φ180mm,筋厚5mm,柱芯φ40mm,高120mm;A.2复合测试件A.2.1复合测试件用于大型设备(最大单边打印尺寸>1000mm)打印砂型精度的测量。A.2.2复合测试件宜包含吊耳、几何体和基板典型结构，具体如下：——基板，最大单边长度大于1000mm,厚度根据设备的成形能力调整；——吊耳，可在基板两侧安置便于转运的吊耳，尺寸由转运设备确定。示例见图A.2。GB/T42156—20232——几何体；3——吊耳。A.3“8”字形抗拉试块和圆柱形抗压试块A.3.1“8”字形抗拉试块和圆柱形抗压试块用于测试砂型的铸造工艺性能。A.3.2“8”字形抗拉试块和圆柱形抗压试块尺寸见图A.3和图A.4。单位为毫米图A.3“8”字形标准试样42156—2023单位为毫米图A.4圆柱形标准试块GB/T42156—2023(规范性)设备打印速度及打印效率试验方法B.1试验条件试验应在设备制造商推荐的测试环境条件下进行，如果没有规定，按以下环境条件进行：——环境温度18℃~28℃;——环境相对湿度20%～60%;——粉尘浓度小于0.5mg/m³。B.2试验材料B.2.1黏结剂及配套固化剂B.2.1.1试验用黏结剂及配套固化剂(以下简称“液料”)应在设备制造商提供的液料清单中选择。B.2.1.2若设备可适用多种液料，可选择任意一组液料进行测试。B.2.1.3具有腐蚀性的液料在试验中应防止皮肤直接接触。B.2.1.4液料应存储于防腐蚀的容器中，储存在阴凉、避免阳光直射的地方。B.2.2铸造用砂B.2.2.1试验用铸造用砂应在设备制造商提供的清单中选择，或根据设备在制造商提供的粒度范围和粒度分布进行购置。B.2.2.2若进行仲裁试验应使用GB/T25138中规定的标准砂。B.2.2.3铸造用砂应密封，存储在干燥通风的环境。B.3测试样件B.3.1试验用的三维模型或图纸应由委托方提供或选择。B.3.2若进行仲裁试验应使用A.1或A.2描述的测试件进行。B.4试验方法B.4.1将测试样件的三维数字模型导入设备，并记录切片层数n(单位：层，精确到1层)。B.4.2操作设备开启打印的同时启动计时器开始计时。B.4.3当设备完成最后一层打印任务时，停止计时器并记录时间t(单位：s,精确到1s)。B.4.4将测试样件从打印设备中取出，并将打印设备恢复至待打印状态。B.4.5使用长度测量器具，分别在X、Y、Z方向均匀地选取至少5个位置，测量测试样件的尺寸并记录(单位：mm,精确到0.01mm),根据成形范围的几何形状和切片层数计算成形面积S和层厚H并记录。B.4.6重复B.4.2～B.4.5,试验并记录共3组数据，t、S、H取平均值作为结果值。B.4.7根据B.5.1计算三次打印时间的一致性，如果一致性在±5%之内，结束试验，否则重复B.4.2~B.4.5。GB/T42156—2023B.5试验数据处理B.5.1数据一致性判断测试数据的一致性c按式(B.1)计算：c——数据的一致性；取1或2或3,单位为秒(s);t₁——第1次测试打印时间，单位为秒(s);t₂——第2次测试打印时间，单位为秒(s);t₃——第3次测试打印时间，单位为秒(s)。B.5.2打印速度计算打印速度按式(B.2)进行计算：v——打印速度，单位为秒每层(s/层);…B.5.3打印效率计算打印效率按式(B.3)进行计算：S——平均成形尺寸，单位为平方毫米(mmH——平均层厚，单位为毫米每层(mm/层);t——平均打印时间，单位为秒(s)。GB/T421