彭艷鋒 來源：e-works
N:Yjz^Jt {S4^;Va1 摘要 介紹了激光快速成型技術(shù)的起源和發(fā)展，通過精密鑄件生產(chǎn)過程質(zhì)量問題分析和解決方案論述，系統(tǒng)闡述了快速成型蠟?zāi)３叽缈刂�、蠟�(zāi)Ｗ冃慰刂�、表面質(zhì)量控制的要點，對激光快速成型與精鑄結(jié)合技術(shù)在復(fù)雜、薄壁、大型精密型號產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用做出了探索性的研究。
%dMq'j 關(guān)鍵詞 快速成型 蠟?zāi)?熔模精密鑄造
<`8l8cL 1 引言 ~ow_&ftlo 快速自動成型（Rapid Prototyping）技術(shù)是近年來發(fā)展起來的直接根據(jù)CAD模型快速生產(chǎn)樣件或零件的成組技術(shù)總稱。該技術(shù)解決了計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)中三維造型的“看得見，摸不著”的問題，能將屏幕上的幾何圖形快速自動實體化。它集成了CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代化科技成果，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。其本質(zhì)是用積分法制造三維實體，將計算機(jī)中儲存的任意三維型體信息傳遞給成型機(jī)，通過材料逐層添加法直接制造出來，而不需要特殊的模具、工具或人工干涉。
T/Q#V)Tp 2 國內(nèi)外動態(tài)和發(fā)展趨向 )0Av:eF-+ 美國在發(fā)展快速自動成型技術(shù)方面，一直處于領(lǐng)先地位，一些著名的高校如麻省理工學(xué)院、得克薩斯大學(xué)和一批研究機(jī)構(gòu)從政府和工業(yè)界取得了大筆開發(fā)、研究經(jīng)費，用于這項技術(shù)的進(jìn)一步研究。各大公司紛紛購入成型機(jī)，以滿足爭分奪秒的市場需求。日本、德國、英國等都在研究新的成型技術(shù)，開發(fā)新產(chǎn)品�，F(xiàn)已有2500 多套快速成型機(jī)分布在世界各地的不同領(lǐng)域。
0U'g2F>{ 自從快速自動成型問世后，國外就很重視其與傳統(tǒng)精密鑄造技術(shù)相結(jié)合，繼而產(chǎn)生了快速鑄造�？焖俪尚图夹g(shù)在熔模精密鑄造中的應(yīng)用可以分為三種：一是消失成型件（模）過程，用于小量件生產(chǎn)；二是直接型殼法，也用于小量件生產(chǎn)；三是快速蠟?zāi)Ｄ＞咧圃�，用于大批量生產(chǎn)。這三種方法與傳統(tǒng)精密鑄造相比，解決了傳統(tǒng)方法的蠟?zāi)Ｖ圃炱款i問題，其流程示意如圖1。
B.nq3;Y 國內(nèi)目前主要有北京隆源、華北工學(xué)院、華中理工大學(xué)等在進(jìn)行快速成型設(shè)備生產(chǎn)與工藝研究。使用快速自動成型技術(shù)生產(chǎn)精鑄用蠟?zāi)５膹S家主要有航空部材料研究所、北京鋼鐵研究總院、西安航天發(fā)動機(jī)廠等，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。目前，該項技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于航空、航天、機(jī)械、化工、醫(yī)藥等行業(yè)。
u!TVvc 我公司選用的是北京隆源快速成型公司生產(chǎn)的AFS－320MZ設(shè)備。該設(shè)備采用固態(tài)粉末材料逐層選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)，目前主要是與公司現(xiàn)有的精密鑄造工藝相結(jié)合，生產(chǎn)用于熔模鑄造的蠟?zāi)！?span style="display:none"> SS; [{u !
3 蠟?zāi)５募す饪焖俪尚?/b> _]W
{)=ap
我公司在引進(jìn)快速成型技術(shù)前，采用圖1 所示的傳統(tǒng)精鑄工藝生產(chǎn)。對于新產(chǎn)品的研制，生產(chǎn)周期相當(dāng)長，其中壓型的設(shè)計及生產(chǎn)又占據(jù)了較長的時間。如圖2 所示的支架類零件，其形狀并不復(fù)雜，如果采用設(shè)計壓型進(jìn)行生產(chǎn)，其模具的設(shè)計、生產(chǎn)周期約需2～3 個月，模具投入生產(chǎn)到得到鑄件還需半個月的時間。而快速成型設(shè)備恰好具備這方面的優(yōu)勢，利用其特點，3 天內(nèi)可以得到零件蠟?zāi)蛹倩ò雮�月即可得到鑄件。 L1;IXCc=
使用激光快速成型設(shè)備制作蠟?zāi)＃铌P(guān)鍵是要控制蠟?zāi)５某叽绾妥冃�，同時盡可能地提高蠟?zāi)５谋砻尜|(zhì)量。 - gZI^EII
^Wk.D-
3.1 蠟?zāi)３叽缈刂?span style="display:none"> "|&xUWJ!)
我公司現(xiàn)使用Pro_Engineer 進(jìn)行三維造型，并將其轉(zhuǎn)換成STL 文件格式；再使用Magics RP 軟件導(dǎo)入該STL 文件，合理放置后進(jìn)行切片處理，導(dǎo)出CLI格式文件；然后使用隆源公司的ARPS 軟件將其轉(zhuǎn)換為設(shè)備使用的AFI 文件；最后導(dǎo)入快速成型設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。 71i".1l{K
要控制蠟?zāi)３叽纾刃韪鶕?jù)合金收縮率、模殼膨脹系數(shù)、工藝方案給出蠟?zāi)、Y、Z 方向上的線收縮率。該收縮率確定后，可以在Magics RP 軟件對零件處理時首先進(jìn)行放縮，這樣即可得到理想尺寸的蠟?zāi)＃^而獲得鑄件。通過對鑄件尺寸的測定反過來可再次對蠟?zāi)３叽邕M(jìn)行協(xié)調(diào)，最終獲得合格的蠟?zāi)：丸T件。例如某鑄鋼件，按最初的工藝方案生產(chǎn)，設(shè)定其綜合收縮率為2％，經(jīng)過對鑄件的實際測量，其綜合收縮率變?yōu)?.7％，只需在Magics RP 軟件下，對模型的放縮進(jìn)行調(diào)整即可校正蠟?zāi)３叽�。如果采用壓型生產(chǎn)，該收縮率的調(diào)整將可能導(dǎo)致其報廢，除造成成本大幅提高，其生產(chǎn)周期至少耽誤半年以上。 [ix45xu7
對于鑄件生產(chǎn)過程中存在阻礙收縮等非自由收縮情況，導(dǎo)致鑄件非線性收縮嚴(yán)重，繼而影響到鑄件尺寸精度時，我們可以在使用Pro_Engineer 進(jìn)行三維造型時考慮，直接根據(jù)其收縮關(guān)系繪出實際使用的蠟?zāi)３叽纾罱K獲得合格的鑄件。
