葉片熔模精鑄虛擬仿真與快速成型技術研究.pdf

1、葉片零件在航空航天以及船舶重工領域應用廣泛，其加工涉及空間自由曲面，傳統(tǒng)機加工存在周期長、復雜型面難加工、合格率低的缺點。近些年來熔模精鑄因其近凈成型的特點，在某些場合取代機加工用于精密復雜零件的制造。目前的熔模鑄造工藝因為需要設計模具和后續(xù)注蠟成型工序，存在模具設計周期較長的缺點;而基于快速成型技術高精度“降維打印”對型面復雜和空間結(jié)構(gòu)不規(guī)則零件不敏感的特點，提出了將快速成型技術與熔模鑄造相結(jié)合，實現(xiàn)快速制造型芯的新型熔模精鑄工藝，并

2、設計了內(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，實現(xiàn)較短周期內(nèi)高精度鑄件的批量制造。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，根據(jù)葉片的特點進行特征分類，并用關鍵參數(shù)對葉身曲面進行數(shù)學描述，基于三維CAD/CAM平臺NX建立基于部分參數(shù)驅(qū)動的葉片三維數(shù)字化模型;利用各種材料空氣膨脹系數(shù)的不同，設計出一種內(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，將型芯模型進行3D打印，并對該型芯3D打印參數(shù)進行優(yōu)化，得到PLA實體模型，按工藝設計進行后處理，得到鑄造用葉片PLA塑料型芯模型;然后針對該型芯模型進行熔模鑄造工藝的設計，并通過數(shù)值模擬進行仿真和優(yōu)化，進而得到鑄造葉片的最優(yōu)參數(shù)設置。最后，進行熔模鑄造試驗，驗證工藝路線并得到鑄造精度為CT4的葉片鑄件，驗證了工藝的可行性。
　　研究表明，提出將葉片快速成型技術與熔模鑄造相結(jié)合的工藝方案，不僅能夠