熔模铸造作为一种近净成形的技术被广泛运用,可以用来铸造精度等级高且结构复杂的零部件,几乎不受材料种类的限制。熔模铸件组结构复杂,模头和铸件通过铸件浇冒口连接,传统的熔模铸件组浇冒口去除方式是采用手动下压式砂轮切割机,然而在切割过程中存在劳动强度大,无安全防护措施,烟尘大,未实现自动化和生产效率低等缺点,影响行业发展。为了解决上述问题,根据作业现场环境特点和机械性能指标,设计并开发了一种新型铸件组浇冒口砂轮切割系统。该切割系统能够在封闭的环境中实现铸件组浇冒口的切割,不需要人工干预,保障了工人安全,新型可转动夹具和装卸机械臂相互配合极大地提高了切割效率。首先,通过研究国内外铸件浇冒口砂轮切割机发展进程及手动切割实验,结合实际生产需求,设计了一种铸件组浇冒口切割装置。该装置通过切割机和夹具相互配合实现铸件组浇冒口的自动去除。利用Solidworks软件对各个零件进行建模并搭建虚拟样机,采用Adams软件对切割过程进行运动学仿真,通过进给的方式对砂轮磨损量进行补偿,保证始终利用砂轮的最佳切割点对铸件组浇冒口进行切割,验证了新型铸件组浇冒口切割装置的可行性。其次,为了进一步提高自动化的水平,针对铸件组拆卸困难的问题,在原有夹具的基础上设计了一种可以自动装卸铸件组的装置。运用改进D-H法建立具有六个自由度的机械臂模型并对其进行正、逆运动学分析,以获得机械臂的运动空间云图。利用五次差值法进行轨迹规划,得到各个运动副的位移、角速度和角加速度曲线。采用卷积网络对铸件组图像进行分割和识别,保证了铸件组夹持状态的准确性。从微观角度对砂轮磨削过程中切屑去除方式及材料的受力情况进行分析,以单磨粒为研究对象,利用相对运动的方法减小了时间对切削速度的影响。基于切削仿真软件,通过J-C本构模型确定材料属性,构建刚玉磨粒外圆磨削模型,对单磨粒不同速度外圆磨削成屑机理进行仿真研究。最后,搭建实验台,对砂轮切割机的切削参数进行正交实验设计,研究进给速度、砂轮线速度和切削力之间的相互作用关系以及对浇冒口断面粗糙度和砂轮磨损量的影响。以此来选择合理的切削参数对切割过程进行优化,解决切削参数不确定,切割质量不稳定,砂轮使用寿命短等问题。