基于RP的金属零件与金属模具的快速铸造

JournalofShaoyangUniversityOct.2002Vol.1.No.2

文章编号:1672-1012(2002)02-0038-03

基于RP的金属零件与金属模具的快速铸造蔡悦华,王从军,魏承辉,陈召国

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(1:华中科技大学材料学院湖北武汉430000　2:常德师范学院机械工程系湖南常德415003)

摘要:在日趋激烈的市场竞争中,时间就是机遇,时间就是市场,时间就是金钱.能够将适合市场需求的创新设计率先转化成实实在在的商品,就能为抢占市场份额创造有利条件,快速成形技术结合铸造技术快速生产金属零件和金属模具,为企业参与市场竞争提供了有力的手段.

关键词:快速成形;快速铸造;金属零件;金属模具中图分类号:TG241　　　文献标识码:A

随着我国加入WTO,国内企业将面临越来越激烈市场竞争.赢得市场的关键不仅在于要开发出适应市

场需求的高质量的创新产品,更重要的是要在第一时间将新产品推向市场,抢占市场的制高点.快速成形技术正是为满足这一要求而发展的先进制造技术,利用快速成形技术可以在很短的时间内计算机中设计的三维CAD模型加工出新产品的实物原型,以便进行设计验证和市场调查.目前快速成形技术所采用的材料主要是非金属材料,要直接加工出金属零件或金属模具还比较困难.但是,将快速成形技术与铸造技术

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相结合,就可以实现金属零件与金属模具的快速制造.

1　金属零件与金属模具快速制造的途径

利用快速成形技术与铸造技术快速制造金属零件与模具的途径较多,并且许多新的工艺方法还在不断的探索和完善之中.本文主要介绍几种目前比较成熟的工艺方法(图1).

图1　快速制造金属零件与模具的途径

2　金属零件与金属模具快速制造的途径

2.1　快速成形与砂型铸造结合

快速成形用于铸造最直接的途径就是用分层实体制造(LaminatedObjectManufacturing简称LOM)原型件

收稿日期:2002-08-10

作者简介:蔡悦华(1964-),男,常德师范学院机械工程系教师,华中科技大学在职硕士研究生.

第2期蔡悦华等:基于RP的金属零件与金属模具的快速铸造39　

代替木模.采用LOW方法加工原型件,可以制作任意复杂曲面并能保证模型的精度,同时与传统的木模加

工相比,时间可由几个月缩短至几天.LOM快速原型件的强度可以与木模相比,其寿命可达几百件以上.图2所示为采用华中科技大学武汉滨湖机电技术有限公司的HRP-Ⅲ型快速成形系统加工的LOM模具原型(左)和相应的铸件(右),加工周期为一个星期,与传统方法相比大大缩短了模具的加工时间.

图2　模具原型(左)铸件(右)

2.2　快速成形直接加工铸造型腔和型芯

采用选择性激光烧结技术(SelectiveLaserSintering简称SLS)烧结覆膜树脂砂可以直接加工铸造型腔和型芯,但需

要在CAD设计时就得到铸型和型芯的三维实体造型.图4所示为采用华中科技大学武汉滨湖机电技术有限公司的HRPS-Ⅰ型快速成形系统加工的铸造型腔、型芯和相应的金属铸件,这种方式适于快速制造单件金属零件或模具.2.3　快速成形与精密铸造结合

选择性激光烧结技术(SLS)的一个突出的优点就是烧

结的材料非常广泛,所以除了用SLS烧结覆膜砂外,还可以采用SLS直接烧结石蜡原型件后,与精密铸造技术相结合,加工制作金属零件与金属模具.图4所示采用华中科技大学武汉滨湖机电技术有限公司的HRPS-Ⅲ型快速成形系统加工的石蜡原型件及精密铸造的金属铸件.

图3　SLS烧结件的铸型和金属铸件

图4　SLS加工的石蜡原型件(左)及精密铸造的金属零件

如果利用快速成形与铸造结合的办法,首先加工出用于压制石蜡原型的金属模具,就可将石蜡批量加40　邵阳学院学报第1卷

工成石蜡原型,用于精密铸造批量生产金属铸件(如图5所示).2.4　快速成形与硅橡胶中间模结合

除了上述较直接的方法外,还可以通过间接的方法即采用硅橡胶中间模的方法快速铸造金属零件与金属模具.其步骤是首先利用快速成形技术加工出零件的原型件,通过硅橡胶模具转换石膏模或陶瓷模后,铸造出金属模具.图6所示为通过硅橡胶中间模转换得到的用于生产京九铁路金具汽化模的金属模具及用此模具生产的汽化模和金属零件.

图5　压制石蜡原型的金属模具　　　　　　　　　图6　铁路金具LOM原型件、汽化模模具及金属零件

2　结论

在日趋激烈的市场竞争中,时间就是机遇,时间就是市场,时间就是金钱.能够将适合市场需求的创新

设计率先转化成实实在在的商品,就能为抢占市场份额创造有利条件,快速成形技术结合铸造技术快速生产金属零件和金属模具,为企业参与市场竞争提供了有力的手段.

参考文献:

[1]　王从军,肖跃加,陈绪兵,等.金属模具的快速制造[J].模具工业,1998(5).

[2]　樊自田,黄乃瑜,叶升平.快速成型技术在消失模模具生产中的应用[C].’98消失模铸造技术国际会议论文集,1998.