基于快速成型技術的機械鑄造生產的研究

羅加祥

摘要：快速成型技術作為一種機械生產的加工技術，在促進工業和制造業的發展中具有重要的作用。科學技術的發展為快速成型技術的研發和優化提供了一定的助力，將快速成型技術與機械鑄造生產相結合，能夠有效提高工業和制造業的生產效率。本文以機械鑄造生產為主要研究對象，著重對基于快速成型技術的機械鑄造生產進行了研究和分析，旨在促進我國快速成型技術水平的提高。

關鍵詞：快速成型技術 機械鑄造生產 機械鑄造 金屬零件 一次轉制法

中圖分類號：TG24 文獻標識碼：A 文章編號：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

機械鑄造生產作為制造業的重要組成部分，在促進工業和社會的發展中發揮著重要的作用。快速成型技術作為一種區別于傳統機械加工工藝的新型技術，不僅能夠實現機械工藝的生產和鑄造，還能夠有效提高機械鑄造生產的質量和效率。對基于快速成型技術的機械鑄造生產進行分析，能夠為我國快速成型技術的研發和優化提供可借鑒的經驗和思路。

1 快速成型技術

1.1 快速成型技術的主要原理

快速成型技術主要是建立在計算機和網絡技術基礎之上的，借助CAD等傳統的繪圖軟件和現代化的三維立體技術來構建機械產品的模型，以便能夠為機械設計和生產人員提供更直觀的工藝應用情況。在應用快速成型技術進行機械鑄造和加工時，首先依據CAD軟件來實現對機械零件幾何信息的獲取，然后將這些數據信息輸入到三維數控系統當中，以激光等措施來將材料加工成具體的零件[1]。與傳統的機械生產加工技術相比，快速成型技術在實際應用中無需耗費額外的時間和精力來制作模具，且與制造模具相比，快速成型技術能夠實現對機械部件的及時調整和改進，在減少機械設計不合理情況的同時，也能夠提高機械鑄造和生產的效率。現階段，快速成型技術已經被逐漸應用到機械鑄造生產當中，有效提高了機械產品的生產質量和效率。

1.2 快速成型技術的應用特點

快速成型技術在機械鑄造生產中應用的特點，主要體現在以下幾個方面。第一，快速成型技術在應用中，能夠利用三維建模技術來實現對任意造型和形狀機械產品的設計，在適應各種機械產品設計復雜要求的同時，也能夠滿足對機械產品的質量要求。第二，快速成型技術還具有快速制造的特點。與人工繪制設計圖紙的方式相比，在利用計算機來進行機械產品模型的建造時，能夠直接省略制造模具這一步驟，并通過計算機技術來實現對模型數據的變化調整，能夠大大提高機械產品的設計生產效率[2]。而快速成型技術擁有的這一優勢，能夠在提升機械產品生產效率的同時，為企業獲得更大的市場優勢。第三，快速成型技術應用的特點還主要體現在其能夠實現計算機設計與制造的一體化上。將計算機技術、網絡技術以及虛擬現實技術相結合，不僅能夠為機械產品的鑄造和生產提供助力，還能夠為機械產品的設計和研發提供更加便利的條件，并以此來提高機械產品的開發能力，提高機械產品的制造工藝水平。

2 基于快速成型技術的機械鑄造生產分析

快速成型技術的應用，是符合當前我國機械生產制造行業發展趨勢的重要措施。基于當前市場對多功能機械產品的復雜設計需求，將快速成型技術應用到機械鑄造生產當中，對促進機械加工行業的發展具有重要的作用[3]。在對基于快速成型技術的機械鑄造生產進行分析時，主要可以從以下幾個方面來入手。

2.1 直接鑄造法

一步成型是直接鑄造法應用的最主要特點，由于在整個鑄造過程中無需進行額外的拼接和熔接，因而大多應用于一些結構簡單的金屬零件鑄造生產當中。當前應用于金屬零件的直接鑄造法，具體分為直接殼型鑄造法和直接制模鑄造法兩種不同的方式。

2.1.1 直接殼型鑄造法

直接殼型鑄造法主要是在利用計算機完成殼型物件的設計之后，通過設置澆注系統，以激光來實現對澆筑殼型應用的陶瓷粉的燒結。具體來說，為了能夠保證機械產品的質量符合實際規定的標準，首先需要在CAD等輔助軟件的設計中將零件模型轉化為5～10mm厚度的殼型，再利用澆注系統對其進行澆注。而在利用激光對殼型進行燒結時，則要注意對殼型物件的非零件材料進行燒結，讓零件材料仍然維持在粉末狀態下。在非零件材料燒結完成后，則需要對剩余的部分進行固化，用以獲得殼型物件。最后向殼型物件中進行澆筑，就能夠得到金屬零件[4]。由于殼型物體的厚度會對零件表面的粗糙程度造成一定的影響，因而在整個技術和方法的應用過程中，需要結合金屬零件的設計需求，對殼型物體的厚度進行適當的調整，以便能夠滿足金屬零件的設計目標。然而也正是由于這種原因，導致直接殼型鑄造法難以實現大批量金屬零件的生產。

2.1.2 直接制模鑄造法

直接制模鑄造法需要依靠粘結劑來實現對金屬零件的鑄造。在應用直接制模鑄造法時，首先仍需要借助CAD等輔助軟件來實現由零件到模殼的轉化，在轉化完成后，需要借助熔模鑄造的方式對零件進行加工。熔模鑄造是機械零件在加工中應用較為廣泛的一種鑄造工藝，該工藝在實際應用中不僅能夠滿足機械零件的鑄造需求，還具有一定的環保性和柔性特征，能夠減少污染物的排放。除了熔模鑄造的方法之外，通過制造用砂也能夠滿足模型的構建需求。在得到金屬零件的模型之后，對其進行澆筑就能夠完成金屬零件的鑄造生產。與直接殼型鑄造法相比，直接制模鑄造法更多應用于一些較為復雜的、大型的零件鑄造當中，不僅能夠滿足復雜零件的設計要求，還能夠減少整個鑄造生產過程對環境造成的污染[5]。

2.2 一次轉制法

一次轉制法主要是在應用快速成型技術的基礎上，還要對得到的機械零件進行再次加工，才能夠完成機械產品的鑄造生產需求。當前我國在應用一次轉制法進行機械鑄造生產時，除了快速成型技術以外，還主要應用砂型鑄造、熔模鑄造以及真空鑄造3種加工工藝來得到機械產品。與前一種加工工藝方法相比，一次轉制法主要應用于小批量零件的生產當中。

2.2.1 砂型鑄造用模的快速成型技術

砂型鑄造用模的快速成型技術，主要是以樹脂材料為基礎來進行零件制造的。在利用計算機構建機械零件的模型之后，利用樹脂材料來制造機械零件的模樣，然后以噴涂和鍍金的方式，得到機械零件的生產原型，企業依據這一生產原型來實現對機械零件的批量化生產加工。為了能夠更好地保證機械零件的各項數據符合標準，在應用該技術時需要重點注意以下幾個方面的內容：首先，在構建機械零件的模型時，需要對加工的零件設置余量、起模斜度以及圓角等內容，在依據這些數據內容構建模型之后，需要對模型的外觀和形狀進行優化和調整。在依據這些模樣來拼接模板時，則需要依據模樣的大小，選擇直接拼接還是分模塊拼接的方法。在這個過程中，為了能夠滿足模型的承壓性能，可以將模樣的背面設置成蜂窩的結構，在減少材料使用量的同時，也能夠節省模板模型的上機時間。與此同時，為了能夠讓建造的模型體現出更好的耐磨性能，需要采取在表面電鍍鋁合金或噴涂特氟隆塑料的方法，進而保證機械零件能夠擁有更優良的性能。

2.2.2 鑄造熔模快速成型技術

與以往的機械制造工藝相比，鑄造熔模快速成型技術能夠節省蠟模和壓型等工序耗費的時間和人力、物力，大大提高機械零件生產和建造的效率。在應用鑄造熔模快速成型技術時，僅僅通過CAD等輔助軟件和三維成型技術，就能夠實現陶瓷殼的快速制造。與以往機械零件加工工藝應用的蠟模有所區別的是，這種陶瓷殼在機械零件的加工中無需考慮殼型本身容易變形的因素，對提高機械零件的加工鑄造精度具有重要的作用。而鑄造熔模快速成型技術擁有的這一優勢，還能夠被應用到中空零件的生產當中，對促進我國機械生產制造行業的發展具有重要的作用。

2.2.3 鑄造消失模快速成型技術

與砂型鑄造用模的快速成型技術不同的是，鑄造消失模塊的快速成型技術在實際應用中不僅會用到樹脂材料，還能夠通過應用熱塑性材料來滿足機械零件的加工制造需求。鑄造消失模塊快速成型技術在實際應用中，首先需要以立體印刷SLA和融積成型FDM等方式，促進樹脂材料和熱塑性材料的快速成型。在將成型后的模樣涂上耐火材料之后，將其放到裝有砂的密閉箱體中，通過抽取箱中的氣體來營造真空的環境，以便能夠提高箱內砂型的緊密程度。在完成以上步驟之后，將融化的金屬注入到砂型中，再將多余的模樣燒掉，就可以得到金屬零件。而在科學技術的不斷發展下，現階段在應用鑄造消失模快速成型技術時，還能夠與激光燒結模式相結合，能夠有效保證金屬零件鑄造生產的質量[6]。

2.3 二次轉制法

與一次轉制法相對應，二次轉制法主要是在應用快速成型技術之后，仍需要采用其他的生產加工技術進行二次或二次以上的轉換，才能夠獲得機械產品的方法。基于當前社會對各種機械產品的高質量和多功能需求，這種需要進行二次轉制的機械加工方法，能夠在實現機械產品制造的同時，滿足工業和制造業發展對機械產品提出的需求。現階段，二次轉制法是能夠被用到批量零件生產的主要方法。二次轉制法主要是在利用快速成型技術構建機械零件的模型之后，借助蠟、硅橡膠和環氧樹脂等材料，再構建一個軟模具。將獲得的零件模型、軟模具經過熔模鑄造、涂料轉移法等鑄造工藝的加工助力之后，就可以得到機械零件。二次轉制法在實際應用中的核心技術優勢，主要體現在其能夠實現對機械零件的尺寸精度以及零件表面粗糙度的加工處理，提高機械零件的鑄造生產質量。

3 結語

綜上所述，快速成型技術的應用，對提高機械鑄造生產的質量和效率具有重要的作用。在當前科學技術快速發展的背景下，制造業和工業的發展對機械產品的質量提出了更高的要求。充分發揮快速成型技術在機械鑄造生產中的作用，不僅能夠有效發揮現代信息技術和計算機技術的應用優勢，還能夠在一定程度上提高快速成型技術的水平，進而為我國制造業和工業的發展提供更大的助力。

參考文獻

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[2] 王麗麗，姚敬博.機械鑄造生產中粉塵危害和防塵技術措施探析[J].中國設備工程，2021（8）：198-199.

[3] 馬夢奇，霸志昊，王鵬.機械鑄造生產中快速成型技術的應用[J].內燃機與配件，2021（3）：196-197.

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[5] 劉皓. 金屬零件三維焊接快速成型技術控制研究[D].西安：西安石油大學，2019.

[6] 李艷茹. 基于FDM快速成型的質量精度研究及設備優化[D].包頭：內蒙古科技大學，2019.