[发明专利]一种3D打印砂型制备复杂油路管铸件铸造工艺设计方法

说明书

一种3D打印砂型制备复杂油路管铸件铸造工艺设计方法，首先根据零件机加要求设计铸件，封堵油路管装配口；使用冷铁设计铸件浇注系统；根据铸件和浇注系统结构完成分型；采取3DP打印砂型的方式制作砂型块，采取3D打印或激光选择性烧结覆膜砂的工艺制作油路管砂芯；根据油路管芯结构设计工艺孔，在浇道底部铸造油路管芯堵头；将砂芯和砂型进行拼接后采用反重力低压浇注铸件。砂型块使用3DP(喷胶)方式是生产，生产成本低，制作效率更高，可以有效的节省铸件生产成本，砂芯采用3D打印(激光选择性烧结)覆膜砂方式生产砂芯，后续对砂芯进行烘烤硬化，砂芯的抗冲击性能优异。

技术领域

本发明涉及一种3D打印砂型制备复杂油路管铸件的工艺设计方法，该发明适用于3D打印砂型制备具有复杂油路管铸件的铸造工艺设计方法。

背景技术

我国工业设计的整体快速发展，对高性能复杂零部件的铸造水平提出了更高的要求，同时高性能的复杂零部件在航空航天领域、武器装备、汽车等领域有着重大需求，同时节能减排与性能提高等方面要求的提升对这些核心零部件的装备整体化与轻量化也进一步带来了极大的挑战。特别是随着航空航天领域的快速发展，铸件往复杂薄壁、外观设计各异以及多油路管集成化的方向发展，并且产品设计研发换代的频率也明显加快。而航空航天领域核心装备件的整体化与轻量化设计的提高依赖于关键零部件的高性能和复杂铸件制备技术集成化的提升，采用传统的铸造生产方式已不能满足现代铸件快速开发、多功能集成化、多油路管道等方面的发展需要。

现阶段针对多油路复杂铸件的生产大多数采用砂型铸造，传统的砂型铸造是一种以砂为主要原材料，在砂型中浇注成型铸件的铸造方式。一般砂型的制作首先都需要制作模具，而模具的制作一般需要4～6个月，对于复杂铸件的模具制作周期甚至更长，导致铸件的整个生产周期较长，铸件生产成本较高，并且传统砂型铸件的尺寸精度低，型腔稍微复杂的铸件造型困难，模具的制作也受限于铸件的复杂程度，不能达到真正零部件的近净成形。特别是航空航天领域更新换代较快，零部件的设计具有复杂薄壁、多油路管道的特点，传统的砂型铸造生产方式已经不能满足现代铸造的发展需要。

近年来发展迅速的3D打印砂型技术，在制作复杂油路、多功能集成铸件方面优势明显，具有无需模具、铸件生产周期短，其相对于传统砂型铸件，减少了模具的制作周期，并且3D打印砂型生产的铸件尺寸精度要明显优于传统砂型铸件，其也不受限于铸件型腔的复杂程度，造型简单，真正的达到铸件的近净成型，其特别适合复杂油路管铸件的设计开发，可以显著降低铸件的生产难度，3D打印砂型制作的铸件已经在航空航天领域关键铸件的生产已经展现出巨大的市场潜力。但是针对于3D打印砂型制作复杂薄壁多油路管铸件没有成型的工艺方法，大多沿用与传统砂型铸件的设计方法，而传统的砂型铸件铸造工艺方法只适用于厚大、尺寸精度要求较低的铸件，对于具有复杂油路管道的铸件，其只能制备出粗大的油路管，现阶段针对复杂薄壁类、具有细长管道类铸件还没有形成系统性的铸造工艺方法。特别是航空航天用复杂薄壁类铸件，其冶金质量、尺寸精度要求极高，现在高要求铸件的生产大多数采用反重力浇注方式，由于反重力浇注的充型压力较大，随之针对油路管砂芯的强度和工艺设计要求也相对较高。因此，现阶段需要提出一种合理的系统性工艺设计方法，进而为3D打印砂型生产复杂油路管铸件的铸造工艺设计提供参考借鉴。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印砂型制备复杂油路管铸件铸造工艺设计方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种3D打印砂型制备复杂油路管铸件铸造工艺设计方法，首先根据零件机加要求设计铸件，封堵油路管装配口；使用冷铁设计铸件浇注系统；根据铸件和浇注系统结构完成分型；采取3DP打印砂型的方式制作砂型块，采取3D打印或激光选择性烧结覆膜砂的工艺制作油路管砂芯；根据油路管砂芯结构设计工艺孔，在浇道底部铸造油路管砂芯堵头；将砂芯和砂型进行拼接后采用反重力低压浇注铸件。

本发明进一步的改进在于，具体步骤如下：

步骤1：根据零部件要求，设计铸件；