芻議快速成型技術(shù)在機(jī)械鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用

【摘? 要】隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，在社會(huì)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)高效率和高利潤(rùn)已成為所有生產(chǎn)部門(mén)的重點(diǎn)。因此，社會(huì)生產(chǎn)部門(mén)采用了先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)來(lái)提高生產(chǎn)效率和優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上，制造業(yè)提出了快速成型技術(shù)。快速成型技術(shù)已在短短幾十年間被應(yīng)用于許多行業(yè)，例如汽車制造、航空航天、軍事生產(chǎn)等。基于此，本文首先分析了快速成型技術(shù)，隨后從三個(gè)方面分析了快速成型技術(shù)在機(jī)械鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用方法，最后分析了其應(yīng)用實(shí)例，以此來(lái)供相關(guān)人士交流參考。

【關(guān)鍵詞】快速成型技術(shù);機(jī)械鑄造;應(yīng)用

引言

RP（Rapid? Prototyping，快速原型）技術(shù)是世界上一項(xiàng)新興的高科技成果，被稱為Rapid? Prototyping技術(shù)。核心技能是計(jì)算機(jī)技術(shù)和材料技術(shù)。快速成型技術(shù)放棄了傳統(tǒng)的加工方法，根據(jù)CAD產(chǎn)生的零件的幾何信息控制三維數(shù)控成型系統(tǒng)，并通過(guò)激光束或其他方法層壓材料來(lái)形成零件。這種方法消除了對(duì)費(fèi)時(shí)和昂貴的模具或特殊工具設(shè)計(jì)和加工的需求，從而大大提高了生產(chǎn)效率和制造靈活性。

1.快速成型技術(shù)

快速成型技術(shù)的工作原理是：由于任何三維部分都可以看作是許多二維平面的重疊，因此可以將三維部分劃分為多個(gè)平面幾何形狀，然后可以通過(guò)特定過(guò)程創(chuàng)建平面形狀。根據(jù)目標(biāo)零件的幾何要求將生產(chǎn)的平面圖形粘貼起來(lái)，以完成三維零件的生產(chǎn)。快速成型技術(shù)是隨著社會(huì)時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)而使用的計(jì)算機(jī)技術(shù)和材料技術(shù)，因此快速成型技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，世界上有許多種快速原型制作技術(shù)，但歸根結(jié)底，主要有以下幾類：

一是輕聚合成型。該過(guò)程的原理是：使用液態(tài)光敏樹(shù)脂作為生產(chǎn)原料，并根據(jù)部件的橫截面形狀使用激光照射液態(tài)樹(shù)脂以固化液態(tài)樹(shù)脂。然后，在固化樹(shù)脂的表面上覆蓋一層液態(tài)樹(shù)脂，并使用相同的激光照射方法將新的樹(shù)脂層粘附到前一層。重復(fù)上述過(guò)程操作，直到零件生產(chǎn)完成。

二是分層物理制造。該技術(shù)主要用于制造物理零件，使用的材料是薄材料，例如銀箔或紙。首先，在手術(shù)臺(tái)上放置一層箔紙，然后使用激光根據(jù)零件橫截面的形狀和輪廓切割箔紙。切割完成后，將粘貼一層新的箔紙。重復(fù)上述步驟，直到完成整個(gè)部分。

三是融合沉積建模。該技術(shù)使用具有較高熱塑性的材料，首先將其熔化，然后使用噴射器根據(jù)零件的截面輪廓噴涂一層。噴涂后，將噴嘴稍微向上移動(dòng)并重復(fù)上述步驟，直到完成整個(gè)零件。

四是選擇性激光燒結(jié)，該方法更適合于制造空心零件。首先，在手術(shù)臺(tái)上放置一層原料粉末，然后使用激光進(jìn)行選擇性燒結(jié)。一層完成后，燒結(jié)下一層，最后完成整個(gè)零件的生產(chǎn)。

2.快速成型技術(shù)在機(jī)械鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用

自從提出以來(lái)，快速成型技術(shù)就一直嘗試應(yīng)用于機(jī)械鑄造行業(yè)，并且通過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐，快速成型技術(shù)和機(jī)械鑄造技術(shù)已經(jīng)完美地結(jié)合在一起，并在機(jī)械鑄造行業(yè)中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。

2.1直接鑄造法

直接鑄造法是指使用快速成型技術(shù)直接鑄造機(jī)械零件的模型，然后通過(guò)金屬注入鑄造的方法。首先，自己鑄造外殼模具，這種鑄造方法中使用的快速成型技術(shù)是選擇性激光燒結(jié)。在一般情況下，通常使用陶瓷粉末作為原料，并且在燒結(jié)過(guò)程中僅燒結(jié)零件輪廓，因此零件仍然是粉末，這有利于零件的注射。與傳統(tǒng)的澆鑄方法相比，它可以節(jié)省很多鏈接，例如模型制作，工程圖設(shè)計(jì)等，設(shè)計(jì)人員只需將零件的設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)發(fā)送到生產(chǎn)車間系統(tǒng)即可直接澆鑄零件。因此，該生產(chǎn)方法是快速且有效的，但是鑄件的表面比常規(guī)方法更粗糙。其次，直接鑄造模型。此方法中使用的快速成型技術(shù)是分層的實(shí)體制造，使用該技術(shù)建立零件模型，然后澆鑄零件。使用此方法鑄造零件速度很快，并且由于模型材料的靈活性，該方法適用于制造內(nèi)部結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的零件。另外，使用該方法的零件成本低并且生產(chǎn)效率良好。

2.2一次轉(zhuǎn)制法

此方法主要結(jié)合使用快速成型技術(shù)和其他鑄造技術(shù)來(lái)獲得零件。通常情況下，可以使用快速成型技術(shù)鑄造母模，然后與砂模，熔模和其他鑄造方法結(jié)合以獲得金屬零件。此過(guò)程通常更適合于小批量生產(chǎn)。首先是砂型鑄造模具的快速成型技術(shù)。該方法的第一步是使用快速成型技術(shù)將樹(shù)脂材料澆鑄到模型中，然后噴涂以得到合適的原型。接下來(lái)，需要將原型模型放入核心箱中以進(jìn)行交付，主要過(guò)程是使用關(guān)聯(lián)的軟件來(lái)設(shè)置要處理的零件的邊距，然后將獲取的幾何數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，以便可以獲取修改的零件。然后將所有模型連接在一起以形成模板，并使用背面形成蜂窩結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是不僅可以節(jié)省鑄造材料，還可以節(jié)省鑄造時(shí)間。另外，應(yīng)根據(jù)模型的實(shí)際耐壓能力設(shè)計(jì)蜂窩結(jié)構(gòu)，并且可以對(duì)模型進(jìn)行電鍍以增加模型的耐磨性。第二個(gè)是Banyan? Mold的快速原型技術(shù)。該技術(shù)主要使用相關(guān)軟件對(duì)陶瓷殼體進(jìn)行鑄造，可以減少鑄造環(huán)節(jié)，節(jié)省投資鑄造時(shí)間。同時(shí)，陶瓷殼模型可以完全忽略蠟?zāi)５淖冃我蜃樱瑥亩梢杂行У靥岣吡慵募庸べ|(zhì)量。第三是用于快速鑄造鑄件模塊原型的技術(shù)。在此過(guò)程中，使用三維打印類型的熱塑性材料快速成型，然后將耐火材料放入成型模型中，并放入裝有沙子的盒子中。之后，立即將盒子內(nèi)的所有空氣吸入，以形成真空環(huán)境，因此砂模看上去很緊湊。將金屬放入噴嘴中，然后使其緩慢流入砂模中，然后可以燃燒圖案以獲得金屬零件。如果此方法效果不佳，則激光燒結(jié)也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，它主要使用PMMA粉末澆鑄圖案，以避免在燃燒完成后重新染色。

2.3二次轉(zhuǎn)制法

該方法主要使用快速成型法鑄造原型模具。在鑄造圓形模具時(shí)，通過(guò)使用硅橡膠，環(huán)氧樹(shù)脂和其他材料，以及通過(guò)使用軟模具和適當(dāng)?shù)蔫T造工藝，可以達(dá)到一定程度的精度。度金屬零件。此過(guò)程稱為二次變換方法，因?yàn)樗辽傩枰獌纱巫儞Q。此方法更適合批量鑄造，主要技術(shù)方面主要是表面粗糙化和零件尺寸控制方法，因此這種方式也不是最為廣泛應(yīng)用的快速成型技術(shù)。

3.快速成型技術(shù)的實(shí)例分析

在實(shí)際的零件鑄造生產(chǎn)中，快速成型技術(shù)主要用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和試生產(chǎn)，實(shí)際裝配確認(rèn)和產(chǎn)品性能分析研究的生產(chǎn)過(guò)程中。首先，美國(guó)克萊斯勒公司使用快速成型技術(shù)對(duì)變速桿進(jìn)行了測(cè)試，然后對(duì)變速桿樣品進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，以確認(rèn)該產(chǎn)品是否合格。對(duì)比分析表明，不使用快速原型技術(shù)，樣品生產(chǎn)，加工和測(cè)試需要額外的18周時(shí)間和40，000美元。其次，美國(guó)克萊斯勒公司將快速成型技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)組裝和發(fā)電機(jī)進(jìn)氣道設(shè)計(jì)。以發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為例，過(guò)去，發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的模型生產(chǎn)時(shí)間大約為一個(gè)月，但是新技術(shù)將模型生產(chǎn)時(shí)間縮短為一周，從而大大提高了零件生產(chǎn)效率。

4.結(jié)束語(yǔ)

從以上可以看出，快速成型技術(shù)被廣泛使用，并且將該技術(shù)用于處理不僅提高了處理質(zhì)量，而且還提高了工作效率。如果要在該領(lǐng)域中做好工作，則需要掌握直接鑄造方法，一階轉(zhuǎn)換方法以及二階轉(zhuǎn)換方法的具體應(yīng)用方法。因此，在今后的工作中，相關(guān)工作人員應(yīng)通過(guò)制定更完整的計(jì)劃，積極工作，認(rèn)真思考，努力更好地發(fā)展快速成型技術(shù)。

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作者簡(jiǎn)介： 王培海（1972.9-）， 男，漢族，山東諸城人，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造、熱加工和企業(yè)信息化、政府信息化。