GB/T 42156-2023 铸造砂型3D打印设备 通用技术规范

　　ICS 25 . 120 . 30 CCS J 61

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 42156—2023

　　铸造砂型 3D打印设备 通用技术规范

　　3D printing equipment for casting sand mould—General technical specification

　　2023-03-17 发布 2023-10-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 42156—2023

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 技术要求 2

　　4 . 1 一般要求 2

　　4 . 2 打印头 3

　　4 . 3 液料供给系统 3

　　4 . 4 铺砂器 3

　　4 . 5 混砂设备 3

　　4 . 6 控制系统 3

　　4 . 7 数据接口 3

　　4 . 8 安全防护与卫生要求 3

　　4 . 9 主要性能要求 4

　　4 . 10 空运转要求 4

　　4 . 11 负荷运转要求 4

　　5 试验方法 5

　　5 . 1 概述 5

　　5 . 2 定位精度和重复定位精度检验 5

　　5 . 3 最大成形尺寸检测 5

　　5 . 4 打印速度和打印效率试验 5

　　5 . 5 打印精度试验 5

　　5 . 6 铺砂均匀性试验方法 5

　　5 . 7 砂型力学性能试验方法 5

　　5 . 8 混砂均匀性试验方法 5

　　5 . 9 空运转试验 6

　　5 . 10 负荷运转试验 6

　　6 检验规则 7

　　6 . 1 出厂检验 7

　　6 . 2 型式检验 7

　　7 标志、包装、运输和贮存 7

　　7 . 1 标志 7

　　7 . 2 包装 7

　　I

　　GB/T 42156—2023

　　7 . 3 运输 8

　　7 . 4 贮存 8

　　附录 A(资料性) 测试样件 9

　　A. 1 鼓型测试件 9

　　A. 2 复合测试件 9

　　A. 3 “ 8”字形抗拉试块和圆柱形抗压试块 10

　　附录 B(规范性) 设备打印速度及打印效率试验方法 12

　　B. 1 试验条件 12

　　B. 2 试验材料 12

　　B. 3 测试样件 12

　　B. 4 试验方法 12

　　B. 5 试验数据处理 13

　　附录 C(规范性) 铺砂均匀性测试方法 14

　　C. 1 概述 14

　　C. 2 试验条件 14

　　C. 3 试验仪器与材料 14

　　C. 4 试样选择 14

　　C. 5 操作步骤 14

　　C. 6 数据处理 15

　　C. 7 测试报告 15

　　参考文献 16

　　图 A. 1 鼓型测试件 9

　　图 A. 2 复合型测试件示意图 10

　　图 A. 3 “ 8”字形标准试样 10

　　图 A. 4 圆柱形标准试块 11

　　图 C. 1 铺砂器的铺砂均匀性检测示意图 15

　　表 1 砂型公称尺寸与对应尺寸公差要求 5

　　Ⅱ

　　GB/T 42156—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 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 。

　　本文件主要起草人:彭凡 、何捷军 、周志军 、田立海 、金枫 、李云 、黄庆 、邹文兵 、朱斌 、蔡道生 、王勇武 、王德润 、周军 、张琼 、于本礼 、梁伟武 、陈建 、王守仁 、刘永辉 、李琛 、詹昌俊 、李毅 、刘嫒 、张杰 、泰培均 、丁仁相 、屈志 、古金涛 、杨凯 、张战英 、庄云婷 、陈仁杰 、陈育财 、马睿 、刘轶 。

　　Ⅲ

　　GB/T 42156—2023

　　铸造砂型 3D打印设备 通用技术规范

　　1 范围

　　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 、试验方法 、检验规则及标志 、包装 、运输和贮存。

　　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/T 191 包装储运图示标志

　　GB/T 1804—2000 一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差

　　GB/T 2684—2009 铸造用砂及混合料试验方法

　　GB/T 3766 液压传动 系统及其元件的通用规则和安全要求

　　GB/T 4879 防锈包装

　　GB/T 5048 防潮包装

　　GB 5083 生产设备安全卫生设计总则

　　GB/T 5226 . 1 机械电气安全 机械电气设备 第 1 部分:通用技术条件

　　GB/T 6576 机床润滑系统

　　GB/T 7932 气动 对系统及其元件的一般规则和安全要求

　　GB/T 13306 标牌

　　GB/T 15629 . 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/T 17421 . 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/T 25138 检定铸造黏结剂用标准砂

　　GB/T 25370 铸造机械 术语

　　GB/T 25371 铸造机械 噪声声压级测量方法

　　GB/T 25711—2010 铸造机械 通用技术条件

　　GB/T 26220 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/T 26803 . 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/T 26803 . 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/T 35351 增材制造 术语

　　JB/T 8497 碗型树脂砂混砂机 技术条件

　　3 术语和定义

　　GB/T 25370 和 GB/T 35351 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　1

　　GB/T 42156—2023

　　3.1

　　铸造砂型 3D打印设备 3D printing equipment f0r casting sand m0uld

　　采用 3D打印技术制造砂型(芯)的数字化铸造工艺装备 。

　　3.2

　　最大成形尺寸 maximum build size

　　铸造砂型 3D打印设备所能制作砂型(芯)的最大尺寸 。

　　3.3

　　打印头 printing head

　　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 。

　　3.4

　　铺砂器 rec0ater

　　3D打印过程中用于铺砂的部件 。

　　[来源: GB/T 25370—2020 , 4 . 5 . 2] 3.5

　　打印效率 printing efficiency

　　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 。

　　3.6

　　打印速度 printing speed

　　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 。

　　3.7

　　打印精度 printing accuracy

　　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 。

　　3.8

　　样件 sample

　　用于测试设备性能的试样或产品 。

　　注 : 包含鼓型 、“8”字形 、圆柱形和复合型测试件等 。

　　3.9

　　兼容性 c0mpatibility

　　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 。

　　3 . 10

　　铺砂均匀性 sanding unif0rmity

　　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/T 1804—2000 规定的 m 级公差要求 。

　　4 . 1 . 4 设备的液压系统应符合 GB/T 3766 的规定 。

　　4 . 1 . 5 设备的气动系统应符合 GB/T 7932 的规定 。

　　2

　　GB/T 42156—2023

　　4 . 1 . 6 设备的润滑系统应符合 GB/T 6576 的规定 。

　　4 . 1 . 7 设备的电气系统应符合 GB/T 5226 . 1 的规定 。

　　4 . 1 . 8 设备的数控系统应符合 GB/T 26220 的规定 。

　　4 . 1 . 9 设备的外观质量应符合 GB/T 25711—2010 中第 5 章的要求 。

　　4 . 1 . 10 设备上各种标牌应符合 GB/T 13306 的规定 。

　　4 . 1 . 1 1 随机附件 、备件应齐全 。

　　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 。

　　注 : 设备所需液料包含黏结剂 、固化剂 、打印头清洗剂(如有)等 。

　　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 。

　　注 : 刮抹部件为长条形或圆形等形状的部件 , 通过推 、压铺设后的砂面 , 使砂面平整 。

　　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/T 26803 . 3 的规定 。

　　4 . 7 . 3 通用串行总线接口应符合 GB/T 26803 . 2 的规定 。

　　4 . 7 . 4 无线网接口应符合 GB/T 15629 . 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 。

　　3

　　GB/T 42156—2023

　　4 . 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

　　4 . 9 . 1 设备精度要求

　　设备 x 、y 和 Z 轴的定位精度不应大于 0. 05 mm,重复定位精度不应大于 0. 02 mm。

　　4 . 9 . 2 最大成形尺寸

　　最大成形尺寸不应小于设备标定值。

　　4 . 9 . 3 打印速度误差

　　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% 。

　　4 . 9 . 4 打印效率误差

　　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 80 dB(A) 。

　　4 . 10 . 5 气动和液压系统不应出现渗漏现象。

　　4 . 1 1 负荷运转要求

　　4 . 1 1 . 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 . 1 1 . 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 . 1 1 . 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 . 1 1 . 4 设备控制系统应协调 、灵敏 、可靠。

　　4 . 1 1 . 5 负荷运转后,各固定联结部位不应有松动现象。

　　4 . 1 1 . 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 4 Mpa,抗拉强度不应小于 0. 8 Mpa。

　　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。

　　4

　　GB/T 42156—2023

　　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

　　DCTG 4

　　DCTG 5

　　DCTG 6

　　≤100

　　0.4

　　0 . 56

　　0 . 78

　　>100~400

　　0.5

　　0.7

　　1.0

　　>400~1 000

　　0 . 64

　　0.9

　　1.2

　　>1 000

　　0 . 80

　　1.1

　　1.6

　　注 : 尺寸公差等级 DCTG 4~DCTG 6 划分依据 GB/T 6414—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

　　5 . 1 概述

　　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/T 17421 . 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/T 2684—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/T 8497 规定的试验方法执行 。

　　5

　　GB/T 42156—2023

　　5 . 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. 5 mg/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 4 h 。

　　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/T 25371 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. 5 mg/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 72 h 。

　　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 。

　　6

　　GB/T 42156—2023

　　5 . 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 标志 、包装 、运输和贮存

　　7 . 1 标志

　　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/T 191 中的规定执行 。

　　7 . 2 包装

　　7 . 2 . 1 设备的包装应按照 GB/T 4879 和 GB/T 5048 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 ;

　　— 使用 、维护说明书 ;

　　— 随机备件 、附件 、工具 ;

　　— 装箱清单 。

　　7

　　GB/T 42156—2023

　　7 . 3 运输

　　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 。

　　7 . 4 贮存

　　设备的贮存应采用防潮 、防锈措施 。

　　8

　　GB/T 42156—2023