与液态成形相关的新工艺、新技术简介
• 快速成形（Rapid Prototyping，简称RP）：利用 材料堆积法制造实物产品的一项高新技术。它能根 据产品的三维模样数据，不借助其它工具设备，迅 速而精确地制造出该产品，集中体现在计算机辅助 设计、数控、激光加工、新材料开发等多学科、多 技术的综合应用。传统的零件制造过程往往需要车、 钳、铣、刨、磨等多种机加工设备和各种工装、模 具，成本高又费时间。一个比较复杂的零件，其加 工周期甚至以月计，很难适应低成本、高效率生产 的要求。快速成形技术是现代制造技术的一次重大 变革。被认为是近年来制造技术领域的一次
• 3．烧结法—粉末材料选择性激光烧结 Selective Laser Sintering （SLS法） 粉末材料可以是塑料、蜡、陶瓷、金属或它 们复合物的粉体、覆膜砂等。粉末材料薄薄 地铺一层在工作台上，按截面轮廓的信息， CO2激光束扫过之处，粉末烧结成一定厚度 的实体片层，逐层扫描烧结最终形成快速原 型。用此法可以直接制作精铸蜡模、实型铸 造用消失模、用陶瓷制作铸造型壳和型芯、 用覆膜砂制作铸型、以及铸造用母模等。
• 4．熔化沉积法Fused Depostion Modeling—丝状材料选择性熔覆（FDM法） 加热喷头在计算机的控制下，根据截面 轮廓信息作X-Y平面运动和高度Ｚ方向的 运动，塑料、石腊质等丝材由供丝机构 送至喷头，在喷头中加热、熔化，然后 选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后 形成一层截面轮廓，层层叠加最终成为 快速原型。用此法可以制作精密铸造用 蜡模、铸造用母模等。
• 2．激光立体制模法Stereolithography Apparatus—液态光敏树脂选择性固化 （SLA法）液槽盛满液态光敏树脂，它在 计算机控制的激光束照射下会很快固化 形成一层轮廓，新固化的一层牢固地粘 结在前一层上，如此重复直至成形完毕， 即快速形成原型。激光立体制模法可以 用来制作消失模，在熔模精密铸造中替 代蜡模。
铸造生产技术的发展趋势
1、铸件凝固过程数值模拟 /铸造工艺CAD 2、快速成形在铸造中的应用 3、近终形状铸造技术
铸件凝固过程数值模拟
• 欲获得健全的铸件，必先确定一套合理的 工艺参数。数值模拟的目的，就是要通过 对铸件充型凝固过程的数值计算，分析工 艺参数对工艺实施结果的影响，便于技术 人员对所设计的铸造工艺进行验证和优化， 以及寻求工艺问题的尽快解决办法。
重大突破，其对制造业的影响可与数控技术 的出现相媲美。
快速成形技术系统的工作流程如图
1-61所示。
CAD模型 代码转换
Z向离散化Slicing 单元制造与结合
层层堆积
后处理
快速成形技术的基本工艺过程为：
（1）由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或 实体模型； （2）将三维模型沿一定方向（通常为Z向）离散成一 系列有序的二维层片（习惯称为分层Slicing）；
• 1．纸层叠法—薄形材料选择性切割 Laminated Object Manufacturing （LOM法） 计算机控制的CO２激光束按 三维实体模样每个截面轮廓对薄形材料 （如底面涂胶的卷状纸、或正在研制的 金属薄形材料等）进行切割，逐步得到 各个轮廓，并将其粘结快速形成原型。 用此法可以制作铸造母模或用于“失纸 精密铸造”。
基于Magma软件的转向摇臂铸造工 艺计算机模拟
#1 浇注系统模型
#2 浇注系统模型
#3 浇统有宏观缩 孔出现，#2和#3 浇注系统纠正了宏观收缩， #3浇注系统进一步铸件端部质量，并且不 需要横浇道。#2 浇注系统工艺出品率大约 71%， #3浇注系统工艺出品率大约77%, 是 比较经济的设计方法。
• 快速成形技术特点：①材料不限，各种金 属和非金属材料均可使用；②原型的复制 性、互换性高；③制造工艺与制造原型的 几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优 越；④加工周期短，成本低，成本与产品 复杂程度无关，一般制造费用降低50％， 加工周期缩短70％以上；⑤高度技术集成， 可实现设计制造一体化。
术的应用和借鉴。
战后日本工业恢复的需要使其首先对反向工 程进行了较早的研究，日本提出“第一台引进， 第二台国产化，第三台出口”的口号，用了近 二十年时间迅速崛起成为世界经济强国就是一
个生动的历史证明。
（一）快速成形工艺
• 快速成形技术就是利用三维CAD的数据， 通过快速成形机，将一层层的材料堆积成 实体原型。迄今为止，国内、外已开发成 功了10多种成熟的快速成形工艺，其中比 较常用的有以下几种：
快速成形技术在铸造上的应用
直接制模铸造的过程
• a) CAD 设计好的零件模型 b) 模壳设计装置构造模壳设计 c) 模壳制造装置上表面沉积薄层陶瓷粉 d) 喷墨头喷射微滴粘结剂 e) 过程重复出所有的薄层 f) 取走模壳处的疏松粉 g) 燃烧模壳注入熔融金 属 h) 分开模壳露出完成的零件
（3）根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选 择加工参数，自动生成数控代码； （4）成形机制造一系列层片并自动将它们联 接起来，得到三维物理实体。
逆向工程（Reverse Engineering)
在传统的产品设计制造过程中，新产品设计起源于由
功能需求产生概念设计，再进行详细设计，最终产生完整 CAD模型，继而进行分析、制造。 逆向工程是通过对存在的实物模型或零件进行测量， 然后根据测量数据重构设计概念的过程。
数据库
铸件三维 工艺实体
网格自 动剖分
流场 计算
温度 计算
应力 场计 算
后处理
缺陷 预测
结果 显示
前处理
主体计算 铸造数值模拟的过程
Procast软件在熔模铸造中的应用实例
初始的蜡模组布置，标示处就是气泡（左图），右图是铸件的气孔缺陷
X射线和procast模拟下的收缩缺陷
优化后的设计方案
修改前（左）和 修改后（右）的模拟 （灰色是凝固部分金属，红色是液态金属）
逆向工程技术始于油泥模型设计汽车﹑摩托车
外形，现已广泛地用于产品改进﹑创新设计，特 别是具有复杂自由曲面外形产品，它极大地缩短 了产品的开发周期，提高了产品精度和质量。是 消化﹑吸收先进技术进而创造和开发各种新产品
地有效途径 。
在设计制造领域，任何产品的问世，包括 创新、改进和仿制，都蕴含着对已有科学、技