基于3D打印的铸造生产工艺的制作方法

本发明属于砂型铸造技术领域，特别是涉及一种基于3d打印的铸造生产工艺。

背景技术

铸造是指将固态金属熔化为液态倒入特定形状的铸型，待其凝固成形的加工方式。广泛用于能源、交通、化工、建筑、航空航天等工程领域。随着科学技术的日新月异,铸造企业的竞争已不再是规模和数量的竞争，而是产品开发速度的竞争。

3d打印技术，即“增材制造”。是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。现在主要的3d打印技术有热熔堆积成型、光固化成型、三维粉末粘接成型、选择性激光烧结成型等。

传统的铸造通常首先需要制作模具，然后才能浇注成型，且模具制作极为耗时，而且成本很高，一旦原型参数需要修改，则要重新制作模具。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于3d打印的铸造生产工艺，通过利用3d打印技术进行模具设计以及通过cae进行模拟铸造，解决了现有模具制造时间长、成本高的问题，避免了模具的重复制作。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为基于3d打印的铸造生产工艺，包括如下过程：

ss00、图纸建模：根据产品的工程图,用三维软件进行1:1建模；

ss01、石膏型铸件打印：根据产品的三维建模通过3d打印机打印出石膏型产品铸件；并对打印出的石膏型产品铸件模型进行结构分析，分析结构合理性；

ss02、模具设计：根据产品的三维建模进行模具设计；

ss03、模拟铸造：用cae软件模拟铸造工艺全模拟，记录cae模拟结果与实际状况相符时的物性参数；

ss04、模具生产：结构分析合理，同时cae模拟结果与实际状况相符后进行模具制造；

ss05、产品铸造：根据获得的模具进行产品浇注。

进一步地，所述ss00图纸建模具体包括：利用三维软件建立目标零件的三维模型，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；核对尺寸后输出为3d打印机可识别的格式文件。

进一步地，所述ss02模具设计包括对上砂型、下砂型和砂芯的结构设计。

进一步地，所述ss03模拟铸造包括用cae软件模拟铸件的高压充型过程：首先在cae软件中导入铸件的三维模型和材料属性；再根据实际生产中的工艺设置cae分析参数，对高压铸造过程进行cae模拟。

进一步地，所述对高压铸造过程进行cae模拟具体包括：首先在cae软件中导入铸件的三维模型和材料属性；再根据实际生产中的工艺设置cae分析参数，对高压铸造过程进行cae模拟。

进一步地，所述ss04模具生产包括根据力学性能要求选择相应的造型材料和造型工艺；将设计完成的上砂型、下砂型和砂芯按照制造工艺进行加工。

进一步地，所述制造工艺包括使用工业级喷射3d打印机打印出上砂型、下砂型和砂芯。

进一步地，所述ss05产品铸造包括将上砂型、下砂型和砂芯进行合模，形成铸造所需的型腔；根据铸造工艺进行浇注；浇注完成后，将铸型及铸芯取出得到相应的铸件。

进一步地，所述ss04模具生产包括前处理，所述前处理依次包括如下加工参数优化工艺：零件打印方向定位、数据模拟及加工预估、加温层识别及切片处理；将完成切片处理的模型数据进行选择性激光粉末烧结3d打印快速成型系统进行激光烧结3d打印成型；打印完成后得到带未烧结粉末的目标零件整体ps材料原型工件，进行清粉处理；将清粉处理完成后的目标零件整体ps材料原型工件在自制渗蜡机构用一定蜡温进行渗蜡处理，再用可控温的烘箱进行干燥的后处理。

进一步地，所述后处理包括依次进行未烧结粉末清除、渗蜡处理、干燥和表面净化。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过利用3d打印技术进行模具设计以及通过cae进行模拟铸造，解决了现有模具制造时间长、成本高的问题，避免了模具的重复制作；

2、通过本发明的铸造方法制得首件研制周期和成本大大降低，尤其是可大幅度缩减复杂铸件的模具成本，同时还适用于单件、小批量铸件的生产；省去了模具制造和翻砂造型，因此也就不存在拔模斜度，可在一定程度上减轻铸件重量；

3、本发明成型过程完全数控，因此砂型质量不受人为因素影响，铸件质量稳定性高；不受铸件形状限制，尤其适合于复杂特征零件的三维打印。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明铸造生产工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为基于3d打印的铸造生产工艺，包括如下过程：

ss00、图纸建模：根据产品的工程图,用三维软件进行1:1建模；

ss01、石膏型铸件打印：根据产品的三维建模通过3d打印机打印出石膏型产品铸件；并对打印出的石膏型产品铸件模型进行结构分析，分析结构合理性；

ss02、模具设计：根据产品的三维建模进行模具设计；

ss03、模拟铸造：用cae软件模拟铸造工艺全模拟，记录cae模拟结果与实际状况相符时的物性参数；

ss04、模具生产：结构分析合理，同时cae模拟结果与实际状况相符后进行模具制造；

ss05、产品铸造：根据获得的模具进行产品浇注。

其中，ss00图纸建模具体包括：利用三维软件建立目标零件的三维模型，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；核对尺寸后输出为3d打印机可识别的格式文件。

其中，ss02模具设计包括对上砂型、下砂型和砂芯的结构设计。

其中，ss03模拟铸造包括用cae软件模拟铸件的高压充型过程：首先在cae软件中导入铸件的三维模型和材料属性；再根据实际生产中的工艺设置cae分析参数，对高压铸造过程进行cae模拟。

其中，对高压铸造过程进行cae模拟具体包括：首先在cae软件中导入铸件的三维模型和材料属性；再根据实际生产中的工艺设置cae分析参数，对高压铸造过程进行cae模拟。

其中，ss04模具生产包括根据力学性能要求选择相应的造型材料和造型工艺；将设计完成的上砂型、下砂型和砂芯按照制造工艺进行加工。

其中，制造工艺包括使用工业级喷射3d打印机打印出上砂型、下砂型和砂芯。

其中，ss05产品铸造包括将上砂型、下砂型和砂芯进行合模，形成铸造所需的型腔；根据铸造工艺进行浇注；浇注完成后，将铸型及铸芯取出得到相应的铸件。

其中，ss04模具生产包括前处理，前处理依次包括如下加工参数优化工艺：零件打印方向定位、数据模拟及加工预估、加温层识别及切片处理；将完成切片处理的模型数据进行选择性激光粉末烧结3d打印快速成型系统进行激光烧结3d打印成型；打印完成后得到带未烧结粉末的目标零件整体ps材料原型工件，进行清粉处理；将清粉处理完成后的目标零件整体ps材料原型工件在自制渗蜡机构用一定蜡温进行渗蜡处理，再用可控温的烘箱进行干燥的后处理。

其中，后处理包括依次进行未烧结粉末清除、渗蜡处理、干燥和表面净化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。