[发明专利]一种基于光固化3D打印技术的快速精密铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种工艺，尤其是涉及一种基于光固化3D打印技术的快速精密铸造工艺，它属于熔模精密铸造技术领域。

背景技术

3D打印技术是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。3D打印技术的制造原理是基于“增材制造”的思想，它与传统的加工工艺通过切削、打磨、冲压等来实现产品成型的过程具有本质区别，仅利用三维设计数据在一台设备上即可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，且无需模具，有效缩短了加工周期，易于实现单件小批量复杂形状产品的快速制造，在非批量化生产中具有明显的成本和效率优势，目前较为主流的3D打印技术有光固化、选择性激光烧结、熔融沉积以及切纸层叠等几种，其中光固化3D打印技术发展最成熟、打印精度最高。

熔模精密铸造是铸造行业中一项优异的工艺技术，是一种近净成形先进工艺，它获得的产品精密、复杂，接近于零件最后形状，可不加工或很少加工就直接使用，其应用非常广泛。但是，传统熔模精密铸造方法需要通过模具或者机加工来制造熔模，生产工艺复杂、开发周期长、制造成本高、制造精度不易控制，尤其是对于一些形状复杂零件的熔模制作异常困难，有时甚至需要采用多模块组拼装成型的方式，耗费大量的人力、物力和财力，难以实现复杂精密铸件的快速制造，直接影响产品开发效率，无法适应快速多变的市场需求,因此，设计一种快速准确的制作熔模的方法，来替代目前传统的熔模制作方式，显得尤为必要。

公开日为2014年04月16日，公开号为103722127A的中国专利中，公开了一种名称为“一种基于光固化(SL)的快速熔模铸造方法”的发明专利。该专利运用 3D 打印技术制作的树脂原型代替熔模铸造中的蜡型，树脂原型为薄壁的蜂窝结构，内浇道设置在树脂原型上，浇注系统采用常规的蜡浇注系统，在蜡浇注系统上设置凹槽（4），组树时内浇道插入凹槽中粘接固定 ；在树脂原型上设置蜡棒，制壳后形成排气孔。该方法虽然降低了铸造成本，减小生产周期，避免了型壳在焙烧过程中的开裂现象，但是常规的蜡浇注系统，仅把内浇道设置在树脂原型上，还需在制作完成后的零件树脂原型上人工设置蜡棒，费时费力，且难以保证所制作浇注系统与最优化设计方案保持一致，从而对最终浇铸金属零件质量存在一定的影响，并且将降低批量铸件产品的质量稳定性，而且受到手工工艺的限制，增加了工艺复杂性，故其还是存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种工艺合理、生产周期短、生产成本低、制造精度高的基于光固化3D打印技术的快速精密铸造工艺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该基于光固化3D打印技术的快速精密铸造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）三维模型CAD优化设计

通过三维建模软件对目标零件进行CAD铸造工艺的优化设计，建立目标零件的三维模型，并在该目标零件的三维模型上直接设计相应的浇注系统，使目标零件的三维模型及其浇注系统形成一个目标零件整体模型，对目标零件整体模型的各个部位按一定的尺寸比例进行预缩放处理，然后再对完成预缩放处理的目标零件整体模型进行抽壳处理；

（2）光固化3D打印成形

将目标零件整体模型转换成STL数据格式，并导入前处理软件进行前处理，该前处理依次包括零件造型方向定位、设计支撑以及分层处理，再将完成分层处理的模型数据导入激光快速成型机，设置工艺参数，进行光固化3D打印成形，制作完成后得到带支撑的目标零件整体树脂原型，再进行后处理；

（3）硅溶胶熔模精密铸造

对目标零件的整体树脂原型进行逐层硅溶胶挂浆撒砂制壳，完成制壳后将目标零件的整体树脂原型及其型壳整体放入高温焙烧炉里进行高温焙烧，将完成焙烧后的目标零件型壳从高温焙烧炉中取出并浇注熔融金属液，待其冷却后进行震动脱壳，去除包覆在铸件外表面的坚硬型壳，将浇注系统切除，再进行铸件后处理，最终制得目标零件精密金属铸件。

作为优选，本发明所述步骤（1）中，抽壳处理中的抽壳壁厚设置范围为0.8mm-2.0mm。

作为优选，本发明所述步骤（1）中，三维建模软件采用Pro/E、UG和SolidWorks中的一种；也可选用其他的三维建模软件。

作为优选，本发明所述步骤（2）中，前处理软件采用RPData和Imageware中的一种；并不局限于这两种软件。

作为优选，本发明所述步骤（2）中，设计支撑包括设计基础工艺支撑与设计零件内部支撑。

作为优选，本发明所述步骤（2）中，后处理包括依次进行清洗、去支撑、后固化和表面打磨。