基于快速成型技术的机械铸造生产的研究

罗加祥

摘要：快速成型技术作为一种机械生产的加工技术，在促进工业和制造业的发展中具有重要的作用。科学技术的发展为快速成型技术的研发和优化提供了一定的助力，将快速成型技术与机械铸造生产相结合，能够有效提高工业和制造业的生产效率。本文以机械铸造生产为主要研究对象，着重对基于快速成型技术的机械铸造生产进行了研究和分析，旨在促进我国快速成型技术水平的提高。

关键词：快速成型技术 机械铸造生产 机械铸造 金属零件 一次转制法

中图分类号：TG24 文献标识码：A 文章編号：1674-098X（2021）07（c）-0059-03

Research on Mechanical Casting Production Based on RapidMolding Technology

LUO Jiaxiang

（ Guizhou Geological Prospecting Equipment Service Center， Guiyang， Guizhou Province， 550005 China ）

Abstract： As a machining technology of mechanical production， rapid molding technology plays an important role in promoting the development of industry and manufacturing. The development of science and technology provides a certain help for the R & D and optimization of rapid molding technology. The combination of rapid molding technology and mechanical casting production can effectively improve the production efficiency of industry and manufacturing. Taking mechanical casting production as the main research object， this paper focuses on the research and analysis of mechanical casting production based on rapid molding technology， in order to promote the improvement of rapid molding technology in China.

Key Words： Rapid molding technology; Mechanical casting production; Mechanical casting; Metal parts; One time conversion method

机械铸造生产作为制造业的重要组成部分，在促进工业和社会的发展中发挥着重要的作用。快速成型技术作为一种区别于传统机械加工工艺的新型技术，不仅能够实现机械工艺的生产和铸造，还能够有效提高机械铸造生产的质量和效率。对基于快速成型技术的机械铸造生产进行分析，能够为我国快速成型技术的研发和优化提供可借鉴的经验和思路。

1 快速成型技术

1.1 快速成型技术的主要原理

快速成型技术主要是建立在计算机和网络技术基础之上的，借助CAD等传统的绘图软件和现代化的三维立体技术来构建机械产品的模型，以便能够为机械设计和生产人员提供更直观的工艺应用情况。在应用快速成型技术进行机械铸造和加工时，首先依据CAD软件来实现对机械零件几何信息的获取，然后将这些数据信息输入到三维数控系统当中，以激光等措施来将材料加工成具体的零件[1]。与传统的机械生产加工技术相比，快速成型技术在实际应用中无需耗费额外的时间和精力来制作模具，且与制造模具相比，快速成型技术能够实现对机械部件的及时调整和改进，在减少机械设计不合理情况的同时，也能够提高机械铸造和生产的效率。现阶段，快速成型技术已经被逐渐应用到机械铸造生产当中，有效提高了机械产品的生产质量和效率。

1.2 快速成型技术的应用特点

快速成型技术在机械铸造生产中应用的特点，主要体现在以下几个方面。第一，快速成型技术在应用中，能够利用三维建模技术来实现对任意造型和形状机械产品的设计，在适应各种机械产品设计复杂要求的同时，也能够满足对机械产品的质量要求。第二，快速成型技术还具有快速制造的特点。与人工绘制设计图纸的方式相比，在利用计算机来进行机械产品模型的建造时，能够直接省略制造模具这一步骤，并通过计算机技术来实现对模型数据的变化调整，能够大大提高机械产品的设计生产效率[2]。而快速成型技术拥有的这一优势，能够在提升机械产品生产效率的同时，为企业获得更大的市场优势。第三，快速成型技术应用的特点还主要体现在其能够实现计算机设计与制造的一体化上。将计算机技术、网络技术以及虚拟现实技术相结合，不仅能够为机械产品的铸造和生产提供助力，还能够为机械产品的设计和研发提供更加便利的条件，并以此来提高机械产品的开发能力，提高机械产品的制造工艺水平。

2 基于快速成型技术的机械铸造生产分析

快速成型技术的应用，是符合当前我国机械生产制造行业发展趋势的重要措施。基于当前市场对多功能机械产品的复杂设计需求，将快速成型技术应用到机械铸造生产当中，对促进机械加工行业的发展具有重要的作用[3]。在对基于快速成型技术的机械铸造生产进行分析时，主要可以从以下几个方面来入手。

2.1 直接铸造法

一步成型是直接铸造法应用的最主要特点，由于在整个铸造过程中无需进行额外的拼接和熔接，因而大多应用于一些结构简单的金属零件铸造生产当中。当前应用于金属零件的直接铸造法，具体分为直接壳型铸造法和直接制模铸造法两种不同的方式。

2.1.1 直接壳型铸造法

直接壳型铸造法主要是在利用计算机完成壳型物件的设计之后，通过设置浇注系统，以激光来实现对浇筑壳型应用的陶瓷粉的烧结。具体来说，为了能够保证机械产品的质量符合实际规定的标准，首先需要在CAD等辅助软件的设计中将零件模型转化为5～10mm厚度的壳型，再利用浇注系统对其进行浇注。而在利用激光對壳型进行烧结时，则要注意对壳型物件的非零件材料进行烧结，让零件材料仍然维持在粉末状态下。在非零件材料烧结完成后，则需要对剩余的部分进行固化，用以获得壳型物件。最后向壳型物件中进行浇筑，就能够得到金属零件[4]。由于壳型物体的厚度会对零件表面的粗糙程度造成一定的影响，因而在整个技术和方法的应用过程中，需要结合金属零件的设计需求，对壳型物体的厚度进行适当的调整，以便能够满足金属零件的设计目标。然而也正是由于这种原因，导致直接壳型铸造法难以实现大批量金属零件的生产。

2.1.2 直接制模铸造法

直接制模铸造法需要依靠粘结剂来实现对金属零件的铸造。在应用直接制模铸造法时，首先仍需要借助CAD等辅助软件来实现由零件到模壳的转化，在转化完成后，需要借助熔模铸造的方式对零件进行加工。熔模铸造是机械零件在加工中应用较为广泛的一种铸造工艺，该工艺在实际应用中不仅能够满足机械零件的铸造需求，还具有一定的环保性和柔性特征，能够减少污染物的排放。除了熔模铸造的方法之外，通过制造用砂也能够满足模型的构建需求。在得到金属零件的模型之后，对其进行浇筑就能够完成金属零件的铸造生产。与直接壳型铸造法相比，直接制模铸造法更多应用于一些较为复杂的、大型的零件铸造当中，不仅能够满足复杂零件的设计要求，还能够减少整个铸造生产过程对环境造成的污染[5]。

2.2 一次转制法

一次转制法主要是在应用快速成型技术的基础上，还要对得到的机械零件进行再次加工，才能够完成机械产品的铸造生产需求。当前我国在应用一次转制法进行机械铸造生产时，除了快速成型技术以外，还主要应用砂型铸造、熔模铸造以及真空铸造3种加工工艺来得到机械产品。与前一种加工工艺方法相比，一次转制法主要应用于小批量零件的生产当中。

2.2.1 砂型铸造用模的快速成型技术

砂型铸造用模的快速成型技术，主要是以树脂材料为基础来进行零件制造的。在利用计算机构建机械零件的模型之后，利用树脂材料来制造机械零件的模样，然后以喷涂和镀金的方式，得到机械零件的生产原型，企业依据这一生产原型来实现对机械零件的批量化生产加工。为了能够更好地保证机械零件的各项数据符合标准，在应用该技术时需要重点注意以下几个方面的内容：首先，在构建机械零件的模型时，需要对加工的零件设置余量、起模斜度以及圆角等内容，在依据这些数据内容构建模型之后，需要对模型的外观和形状进行优化和调整。在依据这些模样来拼接模板时，则需要依据模样的大小，选择直接拼接还是分模块拼接的方法。在这个过程中，为了能够满足模型的承压性能，可以将模样的背面设置成蜂窝的结构，在减少材料使用量的同时，也能够节省模板模型的上机时间。与此同时，为了能够让建造的模型体现出更好的耐磨性能，需要采取在表面电镀铝合金或喷涂特氟隆塑料的方法，进而保证机械零件能够拥有更优良的性能。

2.2.2 铸造熔模快速成型技术

与以往的机械制造工艺相比，铸造熔模快速成型技术能够节省蜡模和压型等工序耗费的时间和人力、物力，大大提高机械零件生产和建造的效率。在应用铸造熔模快速成型技术时，仅仅通过CAD等辅助软件和三维成型技术，就能够实现陶瓷壳的快速制造。与以往机械零件加工工艺应用的蜡模有所区别的是，这种陶瓷壳在机械零件的加工中无需考虑壳型本身容易变形的因素，对提高机械零件的加工铸造精度具有重要的作用。而铸造熔模快速成型技术拥有的这一优势，还能够被应用到中空零件的生产当中，对促进我国机械生产制造行业的发展具有重要的作用。

2.2.3 铸造消失模快速成型技术

与砂型铸造用模的快速成型技术不同的是，铸造消失模块的快速成型技术在实际应用中不仅会用到树脂材料，还能够通过应用热塑性材料来满足机械零件的加工制造需求。铸造消失模块快速成型技术在实际应用中，首先需要以立体印刷SLA和融积成型FDM等方式，促进树脂材料和热塑性材料的快速成型。在将成型后的模样涂上耐火材料之后，将其放到装有砂的密闭箱体中，通过抽取箱中的气体来营造真空的环境，以便能够提高箱内砂型的紧密程度。在完成以上步骤之后，将融化的金属注入到砂型中，再将多余的模样烧掉，就可以得到金属零件。而在科学技术的不断发展下，现阶段在应用铸造消失模快速成型技术时，还能够与激光烧结模式相结合，能够有效保证金属零件铸造生产的质量[6]。

2.3 二次转制法

与一次转制法相对应，二次转制法主要是在应用快速成型技术之后，仍需要采用其他的生产加工技术进行二次或二次以上的转换，才能够获得机械产品的方法。基于当前社会对各种机械产品的高质量和多功能需求，这种需要进行二次转制的机械加工方法，能够在实现机械产品制造的同时，满足工业和制造业发展对机械产品提出的需求。现阶段，二次转制法是能够被用到批量零件生产的主要方法。二次转制法主要是在利用快速成型技术构建机械零件的模型之后，借助蜡、硅橡胶和环氧树脂等材料，再构建一个软模具。将获得的零件模型、软模具经过熔模铸造、涂料转移法等铸造工艺的加工助力之后，就可以得到机械零件。二次转制法在实际应用中的核心技术优势，主要体现在其能够实现对机械零件的尺寸精度以及零件表面粗糙度的加工处理，提高机械零件的铸造生产质量。

3 结语

综上所述，快速成型技术的应用，对提高机械铸造生产的质量和效率具有重要的作用。在当前科学技术快速发展的背景下，制造业和工业的发展对机械产品的质量提出了更高的要求。充分发挥快速成型技术在机械铸造生产中的作用，不仅能够有效发挥现代信息技术和计算机技术的应用优势，还能够在一定程度上提高快速成型技术的水平，进而为我国制造业和工业的发展提供更大的助力。

参考文献

[1] 韩芙蓉，高文优.机械铸造生产中快速成型技术的应用分析[J].南方农机，2021，52（16）：135-137.

[2] 王丽丽，姚敬博.机械铸造生产中粉尘危害和防尘技术措施探析[J].中国设备工程，2021（8）：198-199.

[3] 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（3）：196-197.

[4] 黄晶晶. 基于快速成型技术的汽车吸能盒结构优化[D].西安：西安理工大学，2019.

[5] 刘皓. 金属零件三维焊接快速成型技术控制研究[D].西安：西安石油大学，2019.

[6] 李艳茹. 基于FDM快速成型的质量精度研究及设备优化[D].包头：内蒙古科技大学，2019.