葉片熔模精鑄虛擬仿真與快速成型技術(shù)研究.pdf

1、葉片零件在航空航天以及船舶重工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其加工涉及空間自由曲面，傳統(tǒng)機(jī)加工存在周期長(zhǎng)、復(fù)雜型面難加工、合格率低的缺點(diǎn)。近些年來熔模精鑄因其近凈成型的特點(diǎn)，在某些場(chǎng)合取代機(jī)加工用于精密復(fù)雜零件的制造。目前的熔模鑄造工藝因?yàn)樾枰O(shè)計(jì)模具和后續(xù)注蠟成型工序，存在模具設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)的缺點(diǎn);而基于快速成型技術(shù)高精度“降維打印”對(duì)型面復(fù)雜和空間結(jié)構(gòu)不規(guī)則零件不敏感的特點(diǎn)，提出了將快速成型技術(shù)與熔模鑄造相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)快速制造型芯的新型熔模精鑄工藝，并

2、設(shè)計(jì)了內(nèi)塌陷結(jié)構(gòu)解決快速成型材料在熔失熔模過程中型殼破碎問題，實(shí)現(xiàn)較短周期內(nèi)高精度鑄件的批量制造。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，根據(jù)葉片的特點(diǎn)進(jìn)行特征分類，并用關(guān)鍵參數(shù)對(duì)葉身曲面進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，基于三維CAD/CAM平臺(tái)NX建立基于部分參數(shù)驅(qū)動(dòng)的葉片三維數(shù)字化模型;利用各種材料空氣膨脹系數(shù)的不同，設(shè)計(jì)出一種內(nèi)部塌陷結(jié)構(gòu)，使其在熔失熔模升溫過程中內(nèi)部塌陷，從而解決了型殼破碎問題，并將該結(jié)構(gòu)嵌入到葉片三維模型中，構(gòu)造出葉片的型芯數(shù)字化模

3、型。其次，采用FDM快速成型技術(shù)，將型芯模型進(jìn)行3D打印，并對(duì)該型芯3D打印參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到PLA實(shí)體模型，按工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行后處理，得到鑄造用葉片PLA塑料型芯模型;然后針對(duì)該型芯模型進(jìn)行熔模鑄造工藝的設(shè)計(jì)，并通過數(shù)值模擬進(jìn)行仿真和優(yōu)化，進(jìn)而得到鑄造葉片的最優(yōu)參數(shù)設(shè)置。最后，進(jìn)行熔模鑄造試驗(yàn)，驗(yàn)證工藝路線并得到鑄造精度為CT4的葉片鑄件，驗(yàn)證了工藝的可行性。
　　研究表明，提出將葉片快速成型技術(shù)與熔模鑄造相結(jié)合的工藝方案，不僅能夠