一種連接件的快速精密鑄造

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1 產(chǎn)品介紹

我公司接到某種連接件的試制訂單，首批共計(jì)16 件，材質(zhì)為碳鋼，尺寸57.5 mm×57.5mm×57.5 mm，重量450 g，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1 所示。鑄件要求表面粗糙度Ra12.5，尺寸精度滿足-0.5 mm～0 mm的負(fù)公差，要求交期14 天，采用砂型鑄造無法滿足技術(shù)要求。

2 試制過程

2.1 鑄造方案分析

由于大螺紋孔較深，不利于鑄造，故將此孔鑄死，后續(xù)進(jìn)行加工。從大螺紋孔面進(jìn)流，利于鑄件順序凝固，澆口大小通過模數(shù)法計(jì)算得出，每組4 件，如圖2 所示。

該鑄件尺寸小，表面粗糙度及尺寸精度要求高，適合采用精密鑄造的方式生產(chǎn)，但該產(chǎn)品尚處于開發(fā)階段，且訂單數(shù)量少，不適合開模，故考慮使用3D 打印SLA 蠟?zāi)Ｌ娲鷤鹘y(tǒng)蠟?zāi)＿M(jìn)行生產(chǎn)，節(jié)省開模成本并縮短生產(chǎn)周期，使用傳統(tǒng)蠟?zāi)ＥcSLA 蠟?zāi)Ｉa(chǎn)16 件成品，成本、周期對(duì)比如表1、表2 所示，節(jié)省制作成本約78%，節(jié)省生產(chǎn)周期約50%.

圖1 鑄件結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 產(chǎn)品生產(chǎn)過程

由于鑄件要求尺寸精度較高，首輪試制僅生產(chǎn)4 件，以確認(rèn)鑄造縮尺，試制縮尺為1.016，即不考慮蠟?zāi)Ｊ湛s，僅考慮鑄件液態(tài)收縮。

圖2 鑄造工藝示意圖

表2 傳統(tǒng)蠟?zāi)ＥcSLA 蠟?zāi)Ｖ芷趯?duì)比

蠟?zāi)２捎肧LA 工藝打印，所用材料為DSM Somos WaterShed XC11122，打印時(shí)采用Magics 軟件TetraShellTM 模塊進(jìn)行鏤空處理，共打印4 件。打印時(shí)間為6 h，最終打印精度為±0.1 mm，表面粗糙度Ra 6.3，滿足使用要求，打印蠟?zāi)Ｈ鐖D3 所示。

鑄件采用硅溶膠工藝制殼，型殼層數(shù)為7 層，按照傳統(tǒng)蠟?zāi)９に囘M(jìn)行脫蠟。焙燒時(shí)間為1 h，澆注前使用氣槍對(duì)型腔進(jìn)行清理，最終鑄件表面粗糙度為Ra6.3，關(guān)鍵尺寸測(cè)量如表3 所示。

通過分析表3 可知，鑄件尺寸處于±0.2 mm 精度范圍內(nèi)，為保證鑄件最終尺寸滿足要求，第二輪生產(chǎn)將蠟?zāi)３叽鐪p少0.25 mm，根據(jù)修改后模型進(jìn)行打印，共打印24 件，并制殼澆注，耗時(shí)5 天，最終得到合格鑄件20 件，鑄件毛坯如圖4 所示。

2.3 產(chǎn)品生產(chǎn)總結(jié)

圖3 3D 打印蠟?zāi)?/p>

表3 首批鑄件關(guān)鍵尺寸測(cè)量表（單位：mm）

圖4 鑄件毛坯

使用3D 打印蠟型進(jìn)行精密鑄造是利用3D 打印蠟?zāi)硖娲鷤鹘y(tǒng)的蠟型，在整個(gè)生產(chǎn)過程中完全兼容，但SLA 工藝制作的3D 打印蠟?zāi)?shí)際是一種熱固性樹脂，需要在焙燒過程中燒蝕去除，若焙燒過程溫度和時(shí)間不足會(huì)造成樹脂殘留，導(dǎo)致鑄件表面渣孔，在生產(chǎn)過程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。

3 結(jié)論

基于SLA 工藝采用3D 打印蠟?zāi)＿M(jìn)行精密鑄造，可以實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的工藝驗(yàn)證，節(jié)省開模成本，縮短生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速鑄造，有利于產(chǎn)品的開發(fā)及更新迭代。