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机械铸造生产中快速成型技术的应用研究

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年4期2月下作者：王维标

[导读] 在科技不断进步的过程中，用户的需求逐渐呈现出了多样化的趋势，传统机械铸造中一些常用的方法已无法适应时代的发展。快速成型技术依托信息技术的发展，可实现对产品的快速设计、评估与成产，可以结合产品设计自动化将其转化成铸造零件，极大缩短了产品的铸造周期，可以帮助企业降低生产成本，是提升企业市场竞争能力的一种关键技术。

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摘要：在科技不断进步的过程中，用户的需求逐渐呈现出了多样化的趋势，传统机械铸造中一些常用的方法已无法适应时代的发展。快速成型技术依托信息技术的发展，可实现对产品的快速设计、评估与成产，可以结合产品设计自动化将其转化成铸造零件，极大缩短了产品的铸造周期，可以帮助企业降低生产成本，是提升企业市场竞争能力的一种关键技术。对此，本文主要对机械铸造生产中快速成型技术的应用进行研究。
关键词：机械铸造；快速成型；应用研究
        引言：在市场经济不断转型与发展的过程中，使得机械铸造企业的生产水平大幅度提升。不过在机械铸造企业快速发展的过程中仍然存在一些亟需解决的问题，比如产品的生产效率、生产成本等，都是机械铸造企业需要重点控制的对象。在传统机械铸造生产中，很多企业受技术水平的限制，往往无法保证机械产品的质量，不过在生产环节中引进了计算机技术之后，企业的机械铸造成产水平得到了大幅度提升。
        一、快速成型技术概述
        在国际上快速成型技术是一种新型技术，该技术摒弃了传统机械铸造生产中的加工方法，利用计算机辅助技术生产机械零件的几何信息，并使用三维数据成型系统结合相应的方法堆积材料，最终得到制定机械零件。使用快速成型技术生产零件，通常不需要消耗过多时间，也不需要可以花时间去制造模具、工具，只需要提前在计算机上设置好相应的参数，并将材料添加到加工设备中就可以得到想要的零件[1]。快速成型技术与机械铸造生产的结合，实现了生产效率与产品质量的新突破，另一方面还提升了机械铸造的柔性。目前，市面上常用的快速成型技术有逐层轮廓成型、立体平板印刷法等，尽管每一种方法都有其独特的特点，不过铸造工艺基本类似。
        二、机械铸造生产中快速成型技术的应用分析
       （一）直接铸造法
        直接铸造技术主要是使用快速成型技术，直接将机械零件的型芯、型壳铸造出来，只需要经过简单的处理就可以直接进行金属浇筑，最终得到想要的金属零件。在这个过程中，快速成型技术的应用不需要进行造型转化，所以是直接铸造金属零件的一种方式。该方法在制造单间零件或较为复杂的零件时普遍适用，根据所制造的壳型，还可以分为直接制模制造和直接壳型制造两种方法。
        1、直接壳型制造
        直接壳型制造技术是利用激光选择性进行烧结，主要对被反应性树脂材料包括的陶瓷粉进行烧结，最终得到相应的型芯和型壳。在计算机辅助系统中，可以直接将材料转化为壳型，并实现与浇注系统的连接。比如当型壳厚度在5mm~10mm之间的时候，需要先对非零件部位进行烧结，零件部位一般是粉末，在烧结完成之后还需要对粉末进行固化处理，最终得到想要的型壳，在该工序之后进行浇筑，可以得到最终的金属零件。

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直接壳型制造技术，可省略传统机械铸造生产中一些较为复杂的工序，实现了传统铸造生产技术的突破可创新，在没有模具的情况下，设计人员就可以利用计算机技术直接在电脑上设计和制造型壳。需要注意的是，使用该技术必须控制好型壳的厚度，针对型壳表面粗糙的问题还需要进行打磨、抛光处理。
        2、直接制模制造
        适用直接制模制造技术，不需要使用激光选择性进行烧结，主要是利用粘结剂进行粘结出来。使用计算机辅助技术将模型转化为膜壳，随后需要使用熔模技术制造金属零件。直接制模制造技术用于机械铸造生产，通常生产时间不会超过10天，在金属零件制造设计领域是一个新的突破。
        （二）间接铸造法
        间接铸造法即利用快速成型技术制造铸造母型，并使用母型铸造零件的一种方式。根据转制次数的多少我们还可以将间接铸造法分为一次转制法和二次转制法。
        1、一次转制法
        一次转制法即使用快速成型技术提供的母型，将母型与熔模、真空、普通砂型等铸造工艺进行结合从而铸造金属零件的一种方式。使用一次转制法从材料原型到最后成型需要经过一次转化，因此被成为一次转制法。该方法适用于小规模机械铸造生产，具有生产周期短、生产方式灵活等特点[2]。以普通砂型制造为例，此工艺需要选择相应的数值材料制作原型，随后需要对原型表面进行喷镀处理，在制造砂型铸造模板的过程中，还需要使用专业软件辅助制造，可以在软件系统中添加铸造圆角、加工余量等数据，随后在快速成型机中输入这些数据，实现自动化制造零件的一个过程。所制造的零件模型可以用来拼装模板，也可以替代传统的手工砂型，在模型较大的情况下还可以分段进行制造，最后将各模块进行组装。为了在制造过程中节省制造材料和时间，通常会将模板背面制造成蜂窝状，这就可以节省大量制造材料，具体蜂窝机构以及模型的厚度都需要根据模板的承载压力来计算。同时为了保证模板的耐磨性，还可以在材料表面喷涂铝合金等材料。
        2、二次转制法
        二次转制法同样是利用快速转型技术的母型，使用硅橡胶、蜡等材料浇筑得到软模具，随后与陶瓷、熔模等工艺相结合，最终得到想要的金属零件。在使用二次转制法的过程中，一般需要经历二次及以上的转化，因此被称为二次转制法。该方法适用于批量生产机械零件，优势在于软膜尺寸精度较高，模型表面粗糙度较高，且模具定位较为精准等[3]。
        结语：综上所述，在机械铸造生产中使用快速成型技术，可有效降低生产的时间和成本，尤其是在一些结构较为复杂、尺寸较大的金属零件铸造中有良好的应用效果。在快速成型技术逐渐发展的过程中，机械铸造生产的周期越来越短，以逐渐具备了自动化、标准化、模块化生产，同时产品的质量也得到了进一步保障，在未来是一项有良好应用空间的技术。
参考文献
[1]马梦奇,霸志昊,王鹏.机械铸造生产中快速成型技术的应用[J].内燃机与配件,2021(03):196-197.
[2]王志强.机械铸造生产中快速成型技术的应用[J].矿业装备,2018(03):40-41.
[3]佟晓飞.浅谈快速成型技术在机械铸造生产中的应用[J].黑龙江科技信息,2009(20):7.