彭艷鋒 來源：e-works I7^X;Q F  
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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叽缈刂啤⑾災(zāi)Ｗ冃慰刂啤⒈砻尜|(zhì)量控制的要點(diǎn)，對(duì)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(hào)產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用做出了探索性的研究。 vqi$}=%n?W  
關(guān)鍵詞 快速成型 蠟?zāi)?熔模精密鑄造 9nS!  
1 引言 l|em E ^  
    快速自動(dòng)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(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(dòng)實(shí)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(shí)體，將計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)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。 veg!mY2&  
2 國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨向 !gHWYWu)!  
    美國(guó)在發(fā)展快速自動(dòng)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(fèi)，用于這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步研究。各大公司紛紛購(gòu)入成型機(jī)，以滿足爭(zhēng)分奪秒的市場(chǎng)需求。日本、德國(guó)、英國(guó)等都在研究新的成型技術(shù)，開發(fā)新產(chǎn)品。現(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。 H`lD@q'S  
    自從快速自動(dòng)成型問世后，國(guó)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。快速成型技術(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＞咧圃欤�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。 by[i"!RCu  
    國(guó)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(dòng)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(dòng)機(jī)廠等，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。目前，該項(xiàng)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)。 Au
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    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"> zxUj1  
3 蠟?zāi)５募す饪焖俪尚?/b> a BH1J]_  
    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(duì)于新產(chǎn)品的研制，生產(chǎn)周期相當(dāng)長(zhǎng)，其中壓型的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)又占據(jù)了較長(zhǎng)的時(shí)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(jì)壓型進(jìn)行生產(chǎn)，其模具的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期約需2～3 個(gè)月，模具投入生產(chǎn)到得到鑄件還需半個(gè)月的時(shí)間。而快速成型設(shè)備恰好具備這方面的優(yōu)勢(shì)，利用其特點(diǎn)，3 天內(nèi)可以得到零件蠟?zāi)�樣件，再花半個(gè)月即可得到鑄件。 A i){,nh`0  

    使用激光快速成型設(shè)備制作蠟?zāi)＃�最關(guān)鍵是要控制蠟?zāi)５某叽绾妥冃危�同時(shí)盡可能地提高蠟?zāi)５谋砻尜|(zhì)量。 8G] m7Z  
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3.1 蠟?zāi)３叽缈刂?span style="display:none"> =L),V~b  
    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)。 (<ZkmIXN  
    要控制蠟?zāi)３叽纾�先需根�?jù)合金收縮率、模殼膨脹系數(shù)、工藝方案給出蠟?zāi)�X、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(duì)零件處理時(shí)首先進(jìn)行放縮，這樣即可得到理想尺寸的蠟?zāi)＃�繼而獲得鑄件。通過對(duì)鑄件尺寸的測(cè)定反過來可再次對(duì)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(duì)鑄件的實(shí)際測(cè)量，其綜合收縮率變?yōu)?.7％，只需在Magics RP 軟件下，對(duì)模型的放縮進(jìn)行調(diào)整即可校正蠟?zāi)３叽纭Ｈ绻�采用壓型生產(chǎn)，該收縮率的調(diào)整將可能導(dǎo)致其報(bào)廢，除造成成本大幅提高，其生產(chǎn)周期至少耽誤半年以上。 r