快速成形技术在铸造模具制造中的应用

快速成形技术在铸造模具制造中的应用

梁培,徐志锋

(南昌航空大学航空制造工程学院,江西南昌

330063)

摘要:介绍了各种快速成形技术的工艺原理,详细分析了快速成形技术在铸造模(如木模、蜡模、消失模、覆膜砂型(芯)、陶瓷型壳、铸造金属模等)制造过程中的具体应用,讨论了快速成形技术的发展方向。关键词:快速成形;木模;蜡模;覆膜砂型(芯);铸造金属模中图分类号:TG316文献标识码:A文章编号:1001-2168(2010)10-0072-05

Applicationofrapidprototypingtechniquein

manufacturingcastingdies

LIANGPei,XUZhi_feng

(SchoolofAeronauticalManufacturingEngineering,NanchangHangkongUniversity,

Nanchang,Jiangxi330063,China)

Abstract:Thetechnicalprincipleofvariousrapidprototypingtechniqueswaspresented.Somespe-cificapplicationsofthetechniqueinthemanufacturingprocessofcastingdieswereinvestigatedintermsofwoodpattern,waxpattern,lostfoamcastingdie,resin_coatedsandmold(core),ceramicshellmouldandcastingmetaldie.FinallyafurtherdirectionofRPwasdiscussed.Keywords:rapidprototyping;woodpattern;waxpattern;resin_coatedsandmold(core);castingmetaldie

1引言硅橡胶模、石膏模等),再通过精密铸造等传统模具制造方法得到铸件或铸型。以下将对各种主要快速成形技术的特点和在铸造模制造过程中的实际应用与发展方向做详细介绍。2快速成形技术特点

快速成形技术的出现改变了传统的模具加工方式,其制造快捷、尺寸精确、性能稳定及市场响应速度快等特点开辟了模具制造的新途径,更主要的是,其成形方式与零件复杂性没有关系,尤其适用于复杂零件的快速制造,在模具制造方面取得了巨大进展。铸造作为一项传统的工艺,制造成本低、工艺灵活,且不受铸件形状、大小的限制,是复杂金属零件的主要成型方法之一。二者的结合可以充分发挥各自的特点和优势,为复杂零件的单件或小批量快速铸造创造条件。

目前应用较多的快速成形方法有:立体平板印刷(SLA),通过紫外波长激光束对液态光敏树脂进行逐层扫描使其发生聚合反应,固化后逐层堆积成三维实体;分层实体制造(LOM),采用激光束照射薄层材料(如纸片等),使其单面涂敷的热敏感材料达到一定温度后粘在一起生成实体;选择性激光烧结

随着经济竞争的日益全球化,各企业需要用最短的时间将新产品投放市场,以增强自身的竞争力。模具开发周期长是制约新产品开发的瓶颈,必需缩短模具开发周期,降低制造成本。20世纪80年代末出现的快速成形技术(rapidprototyping,RP)较好地满足了这一需要。RP技术是对一系列逐层零件制造工艺的统称,它使用近乎全自动化的工艺直接从CAD文件生产所需要的模型或模具,可以显著减少模具研发时间和成本,将更多的时间用于产品设计和优化,及早发现和更正设计中的错误,解决模具生产跟不上产品开发需要的矛盾,尤其在复杂薄壁零件的铸造模制造领域表现出极大的优越性。

快速成形模具制造分为直接法和间接法:直接法是将快速成形件进行后处理(如喷涂转移涂料、渗蜡等),制作木模、蜡模或消失模,获得铸件或铸型;间接法是用快速成形件做母模或过渡模具(如

收稿日期:2010-05-20。

基金项目:航空科学基金资助项目(2008ZF56016)。

作者简介:梁培(1986-),女,山东淄博人,在读硕士研究生,主要研究方向:快速成形技术,地址:江西南昌航空大学航空制造工程学院,(电话)13970826143,(电子信箱)137266414@http://。

(SLS),采用激光逐层有选择性地烧结固体粉末,叠加生成原型;熔化沉积成形(FDM),由计算机控制加热喷头将丝状热塑性材料加热至熔融状,有选择性的涂覆在工作台上,逐层固化后生成三维实体[1]。3快速成形技术制造的铸造模具3.1木模

在砂型铸造生产中,采用传统的手工制作或常规的机械加工制作木模,制造周期长,精度低,对于一些复杂铸件,木模制造困难,模工需经过多年培养。虽然一些大型铸造厂引进了数控机床,但设备价格昂贵,模具加工周期较长。近年来,用SLA制作的树脂模已成功代替木模用于砂型铸造

[2]

满足复杂薄壁铸件要求,且成型精度低。杨世洲等[7]针对SLS原型蜡模在灰分、与水玻璃的润湿性及涂覆性方面能否达到熔模铸造的相关试验标准进行了验证,并用实例证实,SLS原型蜡模代替熔模铸造蜡模是可行的。用SLS可迅速、精确的制作形状几乎任意复杂的蜡模,且不需要制备压蜡的模具,其蜡型尺寸精度可达 (0.13~0.25)mm,表面粗糙度均方根值为Ra=3.048~4.064 m,在熔模铸造领域已得到广泛应用。但因制造费用相对较高,常用SLS制造形状复杂部位的蜡模,而浇冒口等简单部位则用普通精铸蜡料,降低了产品开发成本。

SLS制造蜡模的材料为高分子化合物,熔化温度高,熔体黏度大,不利于脱蜡,易产生夹渣等缺陷,所以不能用一般的水煮或蒸气脱蜡方法,而是采用高温焙烧使材料熔化流走直到完全挥发。杨劲松等[9]针对材料特性设计出合理的结壳脱蜡工艺,在蜡模易积渣部位和凸台处设置出气冒口及排渣冒口,可使蜡料脱出干净,解决了铸件夹渣问题,成功浇注出了汽车排气管、大型不锈钢泵轮等复杂精密铸件。北京隆源自动成形系统有限公司采用SLS快速成形技术制造的精铸熔模如图1所示。

[8]

;用LOM

制造的纸制模也可取代传统木模用于铸造生产。

利用SLA制作树脂原型代替木模,缩短了模具制造时间,成形 …… 此处隐藏：6982字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……