[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于光固化3D打印技術(shù)的快速精密鑄造工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410839106.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104493094A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜耀林;邵中魁;沈永華;何朝輝;郭嘉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22C9/04
• 分類(lèi)號(hào): B22C9/04
• 代理公司: 杭州天欣專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 33209
• 代理人: 余木蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種工藝，尤其是涉及一種基于光固化3D打印技術(shù)的快速精密鑄造工藝，它屬于熔模精密鑄造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)是制造業(yè)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展的一項(xiàng)新興技術(shù)，被稱(chēng)為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。3D打印技術(shù)的制造原理是基于“增材制造”的思想，它與傳統(tǒng)的加工工藝通過(guò)切削、打磨、沖壓等來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成型的過(guò)程具有本質(zhì)區(qū)別，僅利用三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在一臺(tái)設(shè)備上即可快速而精確地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，且無(wú)需模具，有效縮短了加工周期，易于實(shí)現(xiàn)單件小批量復(fù)雜形狀產(chǎn)品的快速制造，在非批量化生產(chǎn)中具有明顯的成本和效率優(yōu)勢(shì)，目前較為主流的3D打印技術(shù)有光固化、選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積以及切紙層疊等幾種，其中光固化3D打印技術(shù)發(fā)展最成熟、打印精度最高。

熔模精密鑄造是鑄造行業(yè)中一項(xiàng)優(yōu)異的工藝技術(shù)，是一種近凈成形先進(jìn)工藝，它獲得的產(chǎn)品精密、復(fù)雜，接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，其應(yīng)用非常廣泛。但是，傳統(tǒng)熔模精密鑄造方法需要通過(guò)模具或者機(jī)加工來(lái)制造熔模，生產(chǎn)工藝復(fù)雜、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、制造成本高、制造精度不易控制，尤其是對(duì)于一些形狀復(fù)雜零件的熔模制作異常困難，有時(shí)甚至需要采用多模塊組拼裝成型的方式，耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜精密鑄件的快速制造，直接影響產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率，無(wú)法適應(yīng)快速多變的市場(chǎng)需求,因此，設(shè)計(jì)一種快速準(zhǔn)確的制作熔模的方法，來(lái)替代目前傳統(tǒng)的熔模制作方式，顯得尤為必要。

公開(kāi)日為2014年04月16日，公開(kāi)號(hào)為103722127A的中國(guó)專(zhuān)利中，公開(kāi)了一種名稱(chēng)為“一種基于光固化(SL)的快速熔模鑄造方法”的發(fā)明專(zhuān)利。該專(zhuān)利運(yùn)用?3D?打印技術(shù)制作的樹(shù)脂原型代替熔模鑄造中的蠟型，樹(shù)脂原型為薄壁的蜂窩結(jié)構(gòu)，內(nèi)澆道設(shè)置在樹(shù)脂原型上，澆注系統(tǒng)采用常規(guī)的蠟澆注系統(tǒng)，在蠟澆注系統(tǒng)上設(shè)置凹槽（4），組樹(shù)時(shí)內(nèi)澆道插入凹槽中粘接固定?；在樹(shù)脂原型上設(shè)置蠟棒，制殼后形成排氣孔。該方法雖然降低了鑄造成本，減小生產(chǎn)周期，避免了型殼在焙燒過(guò)程中的開(kāi)裂現(xiàn)象，但是常規(guī)的蠟澆注系統(tǒng)，僅把內(nèi)澆道設(shè)置在樹(shù)脂原型上，還需在制作完成后的零件樹(shù)脂原型上人工設(shè)置蠟棒，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且難以保證所制作澆注系統(tǒng)與最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案保持一致，從而對(duì)最終澆鑄金屬零件質(zhì)量存在一定的影響，并且將降低批量鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，而且受到手工工藝的限制，增加了工藝復(fù)雜性，故其還是存在缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種工藝合理、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低、制造精度高的基于光固化3D打印技術(shù)的快速精密鑄造工藝。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：該基于光固化3D打印技術(shù)的快速精密鑄造工藝，其特征在于，包括以下步驟：

（1）三維模型CAD優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過(guò)三維建模軟件對(duì)目標(biāo)零件進(jìn)行CAD鑄造工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立目標(biāo)零件的三維模型，并在該目標(biāo)零件的三維模型上直接設(shè)計(jì)相應(yīng)的澆注系統(tǒng)，使目標(biāo)零件的三維模型及其澆注系統(tǒng)形成一個(gè)目標(biāo)零件整體模型，對(duì)目標(biāo)零件整體模型的各個(gè)部位按一定的尺寸比例進(jìn)行預(yù)縮放處理，然后再對(duì)完成預(yù)縮放處理的目標(biāo)零件整體模型進(jìn)行抽殼處理；

（2）光固化3D打印成形

將目標(biāo)零件整體模型轉(zhuǎn)換成STL數(shù)據(jù)格式，并導(dǎo)入前處理軟件進(jìn)行前處理，該前處理依次包括零件造型方向定位、設(shè)計(jì)支撐以及分層處理，再將完成分層處理的模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入激光快速成型機(jī)，設(shè)置工藝參數(shù)，進(jìn)行光固化3D打印成形，制作完成后得到帶支撐的目標(biāo)零件整體樹(shù)脂原型，再進(jìn)行后處理；

（3）硅溶膠熔模精密鑄造

對(duì)目標(biāo)零件的整體樹(shù)脂原型進(jìn)行逐層硅溶膠掛漿撒砂制殼，完成制殼后將目標(biāo)零件的整體樹(shù)脂原型及其型殼整體放入高溫焙燒爐里進(jìn)行高溫焙燒，將完成焙燒后的目標(biāo)零件型殼從高溫焙燒爐中取出并澆注熔融金屬液，待其冷卻后進(jìn)行震動(dòng)脫殼，去除包覆在鑄件外表面的堅(jiān)硬型殼，將澆注系統(tǒng)切除，再進(jìn)行鑄件后處理，最終制得目標(biāo)零件精密金屬鑄件。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（1）中，抽殼處理中的抽殼壁厚設(shè)置范圍為0.8mm-2.0mm。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（1）中，三維建模軟件采用Pro/E、UG和SolidWorks中的一種；也可選用其他的三維建模軟件。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（2）中，前處理軟件采用RPData和Imageware中的一種；并不局限于這兩種軟件。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（2）中，設(shè)計(jì)支撐包括設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工藝支撐與設(shè)計(jì)零件內(nèi)部支撐。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（2）中，后處理包括依次進(jìn)行清洗、去支撐、后固化和表面打磨。