文档介绍：计算机技术与熔模精密铸造
摘要:本文概述了计算机技术在熔模精密铸造中的应用,包括铸件结构设计、工艺制定、压型、熔模、型壳及型芯制造等的最新成果,展望了计算机技术对未来精铸业带来的巨大变革。
关键词:计算机精密铸造压型
熔模精密铸造生产具有许多优点,但其同时具有工序多,工艺过程复杂,生产周期长,影响铸件质量的因素较多的缺点,在一定程度上制约了精密铸造的应用和发展。随着计算机技术的快速发展,计算机技术在精铸中的应用,从精铸件的结构设计、工艺制定到压型设计与制造、蜡模成型、型壳制造、型芯的制造等,给精铸件的生产带来了巨大变革。

熔模铸件向更轻、薄及精整化方向发展,近年来提出了净形或近净形化铸造,以发挥熔模铸造的优势,满足现代工业对高质量零件的需求。这就要求熔模精铸件的结构更加合理,制定的工艺方案更加优化,对精铸技术提出了越来越高的要求。
传统的精铸件生产工艺,包括以下5个步骤:
(1)铸件用户给铸造厂下达设计蓝图;
(2)铸造厂作预算并从利于生产和降低成本的角度对设计提出改进意见;
(3)铸造厂设计铸造工艺装备;
(4)铸造厂向模具车间或造型车间下达工装图纸;
(5)浇注铸件,铸件检验。
在铸件结构设计、压型设计、注蜡工艺参数制定、浇注系统等过程,传统的生产主要依靠工程技术人员的实际工作经验,缺乏科学的理论依据。特别对于复杂件和重要件,生产中往往要反复地修改铸件结构、压型或铸造工艺方案来达到最终的技术要求,计算机具有强大的计算能力和图形处理能力,能将数值分析技术、数据库技术、可视化技术结合经典传热、流动和凝固理论,通过模拟铸件充型、凝固及冷却,分析精密铸造过程的流场、温度场和应力场,预测铸件组织和许多铸造缺陷如冷隔、缩孔、热裂和变形等。因此可以通过并行工程,利用计算机技术对铸件的结构工艺性、铸造工艺进行模拟,为技术人员设计较合理的铸件结构和确定合理的工艺方案提供了有效的依据,从而避免传统的依靠经验进行结构设计和工艺制定的盲目性,可以缩短生产准备周期,节约试制成本。数值模拟过程见示意图1。

快速样件制造技术的出现,使压型和熔模的制造周期大大缩短。所谓快速样件制造就是首先在计算机上,形成熔模铸件的三维CAD数据文件,将之沿高度方向切割成许多薄片,然后按次序制造和组合,最终形成一个立体形状的制品。
(1)用快速样件成型方法制造压型
根据成型方法,将快速样件成型方法制造压型可分为两种:一种是先用快速样件制作方法制成树脂或蜡质母模(原型),再用它来翻制环氧树脂或硅橡胶压型。此法生产压型可以满足小批量精铸件生产。如在SLA法制作的塑料母模表面喷涂约2mm厚的金属层,并在其后部充填环氧树脂制成金属-环氧树脂复合压型,可以满足数百件批量的精铸件生产。
另一种方法是根据CAD系统生产的压型型块几何模型,直接由SLA、SLS等法制成树脂压型。SLS法制造压型是将加工对象由树脂粉末换成表面带一薄层热固性树脂的钢粉,经激光烧结后,粘结成压型,然后再焙烧制品,将树脂烧掉,最后以铜液渗入,就可获得与金属性能相似的压型。
(2)快速样件成型方法制造熔模
表1列举的快速样件成型方法-SLA法、SLS法、FDM法和LOM法,均可用于