特種鑄造與工藝2011-第4部分

1、 砂型鑄造靈活、成本低、適應(yīng)性強(qiáng)，但質(zhì)量和尺寸精度不高、生產(chǎn)率低、勞動(dòng)條件差。 特種鑄造是指與普通砂型鑄造有顯著區(qū)別的一些鑄造方法。如熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造、實(shí)型鑄造等，每每種特種鑄造方法均有其優(yōu)越之處和適用的場(chǎng)合。種特種鑄造方法均有其優(yōu)越之處和適用的場(chǎng)合。近些年來，特種鑄造在我國得到了飛速發(fā)展，其地位和作用日益提高。特種鑄造 大多數(shù)特種鑄造方法大多數(shù)特種鑄造方法鑄件精度高、表面粗糙度鑄件精度高、表面粗糙度值小；易實(shí)現(xiàn)少、無切削加工；值小；易實(shí)現(xiàn)少、無切削加工；鑄件內(nèi)部組織致密，鑄件內(nèi)部組織致密，力學(xué)性能較好；金屬液消耗少，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效力學(xué)性能較好；

2、金屬液消耗少，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高；是今后發(fā)展的方向。率高；是今后發(fā)展的方向。1.5 少、無切削的鑄造方法（特種鑄造）1.1.實(shí)型鑄造實(shí)型鑄造 5.5.離心鑄造離心鑄造2.2.金屬型鑄造金屬型鑄造 6.6.熔模鑄造熔模鑄造3.3.壓力鑄造壓力鑄造 7.7.連續(xù)鑄造連續(xù)鑄造4.4.低壓鑄造低壓鑄造 制模材料制模材料常用常用聚苯乙烯聚苯乙烯泡沫塑料泡沫塑料。型。型砂砂多為多為無粘接無粘接劑的干硅砂劑的干硅砂。(1) (1) 模樣和型砂模樣和型砂圖圖2.2.262.2.26實(shí)型鑄造工藝過程實(shí)型鑄造工藝過程1.1.實(shí)型鑄造實(shí)型鑄造（消失模、氣化摸鑄造。（消失模、氣化摸鑄造?！澳幽? -鑄鑄型型”）

3、（P36P36）磁型）磁型鑄造：鑄造：造型材造型材料鐵丸或鋼丸。料鐵丸或鋼丸。(2) (2) 實(shí)型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用實(shí)型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用1)1)特點(diǎn)：特點(diǎn)：不必起模和修型不必起模和修型，無型芯，無分型面，因而無，無型芯，無分型面，因而無飛邊毛刺，不錯(cuò)箱，飛邊毛刺，不錯(cuò)箱，涂光潔和耐火涂料。涂光潔和耐火涂料。泡沫塑料粘合，為鑄件泡沫塑料粘合，為鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供充分的自由度。使造型效率比砂型鑄造提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供充分的自由度。使造型效率比砂型鑄造提高25倍。倍。 鑄件尺寸鑄件尺寸精度高精度高、表面粗糙度值小、表面粗糙度值小; ;易實(shí)現(xiàn)少、易實(shí)現(xiàn)少、無切削加工無切削加工; ; 工序少工序少, ,生產(chǎn)效率

4、高生產(chǎn)效率高; ; 采用無粘接劑的干砂造型采用無粘接劑的干砂造型, ,勞動(dòng)強(qiáng)度低，無粉塵勞動(dòng)強(qiáng)度低，無粉塵污染，作業(yè)環(huán)境好，被榮為污染，作業(yè)環(huán)境好，被榮為“綠色鑄造綠色鑄造”技術(shù)。技術(shù)。2)2)應(yīng)用：應(yīng)用：實(shí)型鑄造幾乎不受鑄件結(jié)構(gòu)、尺寸、實(shí)型鑄造幾乎不受鑄件結(jié)構(gòu)、尺寸、質(zhì)量、批量和合金種類的限制。質(zhì)量、批量和合金種類的限制。目前正在大力推廣。目前正在大力推廣。 用于不易起模的復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)。用于不易起模的復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)。缺點(diǎn)：模樣（缺點(diǎn)：模樣（一套設(shè)備一套設(shè)備）用一次，易變形，氣體有一）用一次，易變形，氣體有一定的污染。定的污染。 2.2.金屬型鑄造金屬型鑄造（砂型：一型一件，砂型：一型一件，

5、 塵、強(qiáng)度大，塵、強(qiáng)度大，勞動(dòng)條件差，且小型復(fù)雜件，批量大時(shí)，砂型有一定缺勞動(dòng)條件差，且小型復(fù)雜件，批量大時(shí)，砂型有一定缺陷。陷。“鑄型鑄型”） 即在重力作用下將熔融金屬澆入金屬型腔中獲得鑄件的方法。即在重力作用下將熔融金屬澆入金屬型腔中獲得鑄件的方法。(1)(1)金屬型金屬型 金屬型可分為整體、水平、垂直和綜合分型四種，其中金屬型可分為整體、水平、垂直和綜合分型四種，其中垂直分型便于開設(shè)澆冒口和安放金屬芯，易于排氣便于實(shí)垂直分型便于開設(shè)澆冒口和安放金屬芯，易于排氣便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，應(yīng)用較廣?，F(xiàn)機(jī)械化，應(yīng)用較廣。 (2)(2)工藝工藝特點(diǎn)特點(diǎn)( (與砂型比特點(diǎn)：散熱塊) )1)1)鑄型鑄型預(yù)熱預(yù)

6、熱;2);2)型腔噴刷型腔噴刷涂料涂料;3);3)澆鑄澆鑄溫度較高溫度較高;4;4）及時(shí)開型及時(shí)開型取件取件1噴刷涂料（耐火、隔熱緩沖） 金屬型的型腔和金屬型芯表面必須噴刷涂料。涂料可分襯料和表面涂料襯料和表面涂料兩種，前者以耐火材料耐火材料為主，厚度為0210mm；后者為可燃物質(zhì)可燃物質(zhì)(如燈煙、油類)，每次澆注噴涂一次，以產(chǎn)生隔熱氣膜隔熱氣膜。2金屬型應(yīng)保持一定的工作溫度（第一次要預(yù)熱） 通常鑄鐵件為250350，非鐵金屬件100250。其目的是減緩鑄型對(duì)澆入金屬的激冷作用，減少鑄件缺陷。同時(shí)，因減小鑄型和澆入金屬的溫差，（避免急冷急熱，“熱熱疲勞疲勞” ）提高了鑄型壽命。3、嚴(yán)格控制澆鑄

7、溫度金屬型冷卻快，澆鑄溫度比砂型通常要高2030攝氏度，過低，易產(chǎn)生冷隔、澆不到等缺陷，過高影響金屬型壽命。4適合的出型時(shí)間 澆注之后，鑄件在金屬型內(nèi)停留的時(shí)間愈長，鑄件的出型及抽芯出型及抽芯愈困難困難，鑄件的裂紋傾向加大。同時(shí)，鑄鐵件的白口傾向增加白口傾向增加，金屬型鑄造的生產(chǎn)率降低。為此，應(yīng)使鑄件凝固后盡早出型盡早出型。通常小型鑄鐵件出型時(shí)間為1060s，鑄件溫度約為780950。 此外，為避免避免灰鑄鐵件產(chǎn)生白口白口組織，除應(yīng)采用碳、硅含量高的鐵水碳、硅含量高的鐵水外，涂料中應(yīng)加入些硅鐵粉。對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生白口組織的鑄件，要利用出型時(shí)鑄件的自身余熱及時(shí)進(jìn)行退火。圖圖2.2.27垂直分型式金屬

8、型的結(jié)構(gòu)垂直分型式金屬型的結(jié)構(gòu)(3)(3)金屬型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用金屬型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用 1)1)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 金屬型鑄造金屬型鑄造一型多鑄一型多鑄, ,節(jié)省造型材料且減少了環(huán)境污染節(jié)省造型材料且減少了環(huán)境污染; ; 工藝簡(jiǎn)單工藝簡(jiǎn)單, ,易于實(shí)現(xiàn)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化機(jī)械化和自動(dòng)化; ; 鑄件鑄件精度高精度高、表面粗糙度值小表面粗糙度值??； 力學(xué)力學(xué)性能好性能好。 2) 2)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 不宜鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄壁或大型鑄件不宜鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄壁或大型鑄件; ;用于熔點(diǎn)較高的合金用于熔點(diǎn)較高的合金時(shí)時(shí), ,鑄型壽命短鑄型壽命短; ;灰鐵件鑄造時(shí)還易產(chǎn)生白口組織?；诣F件鑄造時(shí)還易產(chǎn)生白口組織。 3) 3

9、)應(yīng)用應(yīng)用 金屬型鑄造主要用于成批、大量生產(chǎn)金屬型鑄造主要用于成批、大量生產(chǎn)( (熔點(diǎn)較低熔點(diǎn)較低) )鋁合金、銅鋁合金、銅合金等非鐵合金的中、小型鑄件合金等非鐵合金的中、小型鑄件, ,如活塞、缸體、液壓泵殼體、如活塞、缸體、液壓泵殼體、軸瓦和軸套等。軸瓦和軸套等。 3.3.壓力鑄造壓力鑄造（金屬型容易出現(xiàn)澆不足、冷隔、裂紋等，充型能力差?！俺湫统湫汀保?壓力鑄造是指金屬液在高壓下高速充型，并在壓力下凝固的鑄造方法。壓力鑄造是指金屬液在高壓下高速充型，并在壓力下凝固的鑄造方法。 (1)(1)壓鑄機(jī)和壓壓鑄機(jī)和壓鑄工藝過程鑄工藝過程 壓鑄機(jī)是壓力鑄造生產(chǎn)壓鑄機(jī)是壓力鑄造生產(chǎn)的主要設(shè)備，按壓室（壓

10、的主要設(shè)備，按壓室（壓射室）分射室）分, ,一般分熱壓室壓一般分熱壓室壓鑄機(jī)（壓室浸于金屬液中）鑄機(jī)（壓室浸于金屬液中）和冷壓室壓鑄機(jī)（壓室與和冷壓室壓鑄機(jī)（壓室與金屬液保溫爐分開）兩大金屬液保溫爐分開）兩大類。類。 目前應(yīng)用較多的是臥式冷目前應(yīng)用較多的是臥式冷壓室壓鑄機(jī)。壓室壓鑄機(jī)。 臥式冷壓室壓鑄機(jī)的臥式冷壓室壓鑄機(jī)的壓鑄工藝過程如圖所示。壓鑄工藝過程如圖所示。 圖圖2.2.28 2.2.28 臥式冷壓室壓鑄機(jī)的工作過程臥式冷壓室壓鑄機(jī)的工作過程(2)(2)壓力鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用壓力鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)：特點(diǎn)： 生產(chǎn)率生產(chǎn)率比其他鑄造方法比其他鑄造方法都高都高；操作簡(jiǎn)便操作簡(jiǎn)便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)

11、化；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； 鑄件鑄件質(zhì)量好質(zhì)量好, ,尺寸精度高尺寸精度高，不需要進(jìn)行切削加工即可直接，不需要進(jìn)行切削加工即可直接裝配；裝配； （因?yàn)殍T件的冷卻速度快冷卻速度快，又是在壓力下結(jié)晶壓力下結(jié)晶，其表層晶粒細(xì)密。壓鑄件壓鑄件強(qiáng)度和硬度都較高，抗拉強(qiáng)度比砂型鑄件提高抗拉強(qiáng)度比砂型鑄件提高20%20%40%40%） （因壓力）（因壓力）可生產(chǎn)可生產(chǎn)形狀復(fù)雜、薄壁鑄件形狀復(fù)雜、薄壁鑄件,可直接鑄可直接鑄出螺紋、齒形、文字等；出螺紋、齒形、文字等； 可鑄造出鑲嵌件；可鑄造出鑲嵌件； 設(shè)備投資大設(shè)備投資大,壓鑄型壓鑄型費(fèi)用高費(fèi)用高,生產(chǎn)生產(chǎn)周期長周期長,只適用于只適用于大批量生產(chǎn)。大批量生產(chǎn)。缺點(diǎn)缺

12、點(diǎn)：（：（卷氣卷氣-吸氣吸氣）皮下氣孔）皮下氣孔不能大余量切削，不能大余量切削，不能熱處理；鑄型材料的選用要防不能熱處理；鑄型材料的選用要防“蠕變?nèi)渥儭保═工作工作大于大于T再結(jié)晶時(shí)）。再結(jié)晶時(shí)）。應(yīng)用應(yīng)用: : 壓力鑄造主要用于大批量生產(chǎn)鋁、鋅、鎂、銅等非鐵壓力鑄造主要用于大批量生產(chǎn)鋁、鋅、鎂、銅等非鐵合金的中、小型鑄件，儀表殼體等。合金的中、小型鑄件，儀表殼體等。 低壓鑄造是指金屬液在氣體壓力作用下完低壓鑄造是指金屬液在氣體壓力作用下完成充型和凝固的鑄造方法。其壓力為成充型和凝固的鑄造方法。其壓力為0.020.020.06MPa0.06MPa。是介于重力鑄造(如砂型鑄造、金屬型鑄造)和壓力

13、鑄造之間的一種鑄造方法。它是使液態(tài)合金在壓力下，自下而上地充填型腔，并在壓力下結(jié)晶、以形成鑄件的工藝過程。4.4.低壓鑄造低壓鑄造 （低壓、下而上（低壓、下而上充型平穩(wěn)。充型平穩(wěn)?！俺涑湫托汀保?1)(1)低壓鑄造的工低壓鑄造的工 藝過程藝過程 向坩堝中通壓縮向坩堝中通壓縮空氣空氣金屬液上升充金屬液上升充型型保壓、凝固保壓、凝固將將坩堝上部與空氣相通坩堝上部與空氣相通取出鑄件。如圖。取出鑄件。如圖。自下而上充型，壓力自下而上充型，壓力下凝固。下凝固。 圖圖2.2.29 2.2.29 低壓鑄造工藝過程低壓鑄造工藝過程特點(diǎn)特點(diǎn): : 可人為的可人為的調(diào)整壓力調(diào)整壓力, ,適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng); ; 可

14、用于可用于各種鑄型各種鑄型-適用于適用于各種合金各種合金及及各種大小各種大小的鑄件的鑄件; 鑄件組織鑄件組織致密致密, ,力學(xué)性能好力學(xué)性能好，對(duì)于，對(duì)于鋁合金鋁合金能有效地克服鑄件能有效地克服鑄件的的針孔針孔等缺陷，對(duì)于薄，有耐壓，防滲漏，氣密性要求的鑄件等缺陷，對(duì)于薄，有耐壓，防滲漏，氣密性要求的鑄件尤為重要，尤為重要，可生產(chǎn)形狀可生產(chǎn)形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁鑄件；鑄件；澆注時(shí)澆注時(shí)壓力較低壓力較低, ,底注充型底注充型, ,平穩(wěn)且易控制，無飛濺沖擊，不易平穩(wěn)且易控制，無飛濺沖擊，不易夾渣，砂眼，氣孔夾渣，砂眼，氣孔; ;金屬的實(shí)際利用率高金屬的實(shí)際利用率高; ;設(shè)備簡(jiǎn)

15、單設(shè)備簡(jiǎn)單, ,投資少投資少, ,操作簡(jiǎn)便操作簡(jiǎn)便, ,勞動(dòng)條件好勞動(dòng)條件好, ,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。自動(dòng)化。應(yīng)用應(yīng)用: : 低壓鑄造低壓鑄造目前主要用于目前主要用于生產(chǎn)鑄造生產(chǎn)鑄造質(zhì)量要求高的鋁、鎂質(zhì)量要求高的鋁、鎂合金鑄件。合金鑄件。(2)(2)低壓鑄造的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用低壓鑄造的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用(1)(1)離心鑄造機(jī)離心鑄造機(jī) 離心鑄造離心鑄造機(jī)是離心鑄造機(jī)是離心鑄造所用的設(shè)備所用的設(shè)備, ,按按其旋轉(zhuǎn)軸空間其旋轉(zhuǎn)軸空間位置的不同分位置的不同分為立式、臥式為立式、臥式兩種。兩種。圖圖2.2.30 2.2.30 離心鑄造示意離心鑄造示意5.5.離心鑄造離心鑄造 （ “ “充

16、型充型” ” ） 離心鑄造是將金屬液澆入繞水平、傾斜或立軸旋轉(zhuǎn)的鑄離心鑄造是將金屬液澆入繞水平、傾斜或立軸旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力的作用下凝固的鑄造方法。鑄型可用型中，在離心力的作用下凝固的鑄造方法。鑄型可用金屬型、金屬型、砂型、陶瓷型、熔模殼型等。砂型、陶瓷型、熔模殼型等。1)1)特點(diǎn)特點(diǎn) 鑄件組織鑄件組織致密致密, ,無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷, ,力學(xué)性能好力學(xué)性能好; ; 鑄造圓形中空鑄件時(shí)鑄造圓形中空鑄件時(shí), ,不用型芯和澆注系統(tǒng)不用型芯和澆注系統(tǒng), ,降低了金屬消耗降低了金屬消耗; ; 提高提高了金屬液的了金屬液的充型能力充型能力, ,可澆注可澆注流

17、動(dòng)性差的合金及薄壁鑄件流動(dòng)性差的合金及薄壁鑄件; ; 可生產(chǎn)可生產(chǎn)雙金屬鑄件雙金屬鑄件, ,如鋼套內(nèi)鑲銅軸承等如鋼套內(nèi)鑲銅軸承等, ,其其結(jié)合面牢固結(jié)合面牢固; ; 離心鑄造適應(yīng)性較廣離心鑄造適應(yīng)性較廣, ,鑄造合金的種類幾乎不受限制鑄造合金的種類幾乎不受限制; ; 既適于鑄造中空件既適于鑄造中空件, ,又可以鑄造成形鑄件，適應(yīng)性強(qiáng)。又可以鑄造成形鑄件，適應(yīng)性強(qiáng)。2)2)應(yīng)用應(yīng)用 離心鑄造主要用于生產(chǎn)各種管、套、環(huán)類鑄件，也可用離心鑄造主要用于生產(chǎn)各種管、套、環(huán)類鑄件，也可用于生產(chǎn)齒輪、葉輪、渦輪等成形鑄件。于生產(chǎn)齒輪、葉輪、渦輪等成形鑄件。(2)(2)離心鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用離心鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用

18、 熔模鑄造是指在易熔模樣的表面包覆多層耐火涂料熔模鑄造是指在易熔模樣的表面包覆多層耐火涂料, ,待其待其干燥硬化后熔出模樣而制成型殼干燥硬化后熔出模樣而制成型殼, ,型殼經(jīng)高溫培燒后即可澆注型殼經(jīng)高溫培燒后即可澆注的鑄造方法。熔模鑄造又稱失蠟鑄造。的鑄造方法。熔模鑄造又稱失蠟鑄造。(1)(1)熔模鑄造的工藝過程熔模鑄造的工藝過程 用鋼或銅合金等制造壓型的母模用鋼或銅合金等制造壓型的母模制造壓型制造壓型制造模樣制造模樣制造殼體制造殼體, ,熔去蠟?zāi)Ｈ廴ハ災(zāi)Ｔ煨驮煨?、澆注。如圖所示。、澆注。如圖所示。6.6.熔模鑄造熔模鑄造 （金屬型鑄造高熔點(diǎn)金屬（金屬型鑄造高熔點(diǎn)金屬“熱疲勞熱疲勞”，壓鑄，壓鑄

19、“蠕變?nèi)渥?” 低壓鑄造用金屬型、砂型、陶瓷型，普通砂型鑄造低壓鑄造用金屬型、砂型、陶瓷型，普通砂型鑄造對(duì)于小零件要分模、起模，對(duì)于小零件要分模、起模，易錯(cuò)箱，粗糙易錯(cuò)箱，粗糙只有金屬型是造型材只有金屬型是造型材料的改革但金屬型高溫下會(huì)料的改革但金屬型高溫下會(huì)“熱疲勞熱疲勞”、“蠕變?nèi)渥?”，又想到，又想到Sio2Sio2）（ “ “鑄型鑄型” ” ）圖圖2.2.31熔模鑄造工藝過程熔模鑄造工藝過程(2)(2)熔模鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用熔模鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用 1)1)特點(diǎn)特點(diǎn) 可生產(chǎn)形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁鑄件；可生產(chǎn)形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁鑄件； 鑄件鑄件精度高精度高, ,表面質(zhì)量好，實(shí)現(xiàn)了少、無切

20、削加工表面質(zhì)量好，實(shí)現(xiàn)了少、無切削加工; ; 適用于各種合金適用于各種合金, ,尤其適用于尤其適用于高熔點(diǎn)合金及難以切削加高熔點(diǎn)合金及難以切削加工的合金工的合金( (許多高質(zhì)量鑄造法無此特點(diǎn)許多高質(zhì)量鑄造法無此特點(diǎn)); ); 生產(chǎn)批量不受限制生產(chǎn)批量不受限制, ,可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化流水生產(chǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)機(jī)械化流水生產(chǎn)。但是工序但是工序繁多繁多, ,工藝過程復(fù)雜工藝過程復(fù)雜, ,生產(chǎn)周期長生產(chǎn)周期長, ,鑄件不能太大、太長。鑄件不能太大、太長。 2)2)應(yīng)用應(yīng)用 熔模鑄造主要用于生產(chǎn)汽輪機(jī)、水輪機(jī)上小型的葉片熔模鑄造主要用于生產(chǎn)汽輪機(jī)、水輪機(jī)上小型的葉片和葉輪、切削刀具及汽車、拖拉機(jī)、船舶、機(jī)床和風(fēng)動(dòng)和葉輪

21、、切削刀具及汽車、拖拉機(jī)、船舶、機(jī)床和風(fēng)動(dòng)工具上的工具上的小型零件小型零件等等, ,目前目前, ,其應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大。其應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大。(1)(1)連續(xù)鑄造的連續(xù)鑄造的 工藝過程工藝過程圖圖2.2.32 2.2.32 連續(xù)鑄造示意連續(xù)鑄造示意 7.7.連續(xù)鑄造連續(xù)鑄造 連續(xù)鑄造連續(xù)鑄造是指將金屬液是指將金屬液連續(xù)的澆入連續(xù)的澆入水水冷金屬型冷金屬型( (結(jié)結(jié)晶器晶器) )中中, ,連續(xù)連續(xù)凝固成形的方凝固成形的方法法。 組織致密組織致密, ,力學(xué)性能好力學(xué)性能好; ; 不用澆注系統(tǒng)不用澆注系統(tǒng), ,中空鑄件不用型芯中空鑄件不用型芯, ,降低了金屬的損耗，簡(jiǎn)化了降低了金屬的損耗，簡(jiǎn)化了

22、 造型工序造型工序, ,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度降低了勞動(dòng)強(qiáng)度, ,減少了生產(chǎn)占地面積減少了生產(chǎn)占地面積; ; 設(shè)備比較簡(jiǎn)單設(shè)備比較簡(jiǎn)單, ,生產(chǎn)過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化；生產(chǎn)過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化； 幾乎適用于各種合金幾乎適用于各種合金; ; 但連續(xù)鑄造不適于截面有變化但連續(xù)鑄造不適于截面有變化, ,壁厚不均勻的鑄件生產(chǎn)壁厚不均勻的鑄件生產(chǎn), ,而且鑄而且鑄 管的質(zhì)量較離心鑄造差。管的質(zhì)量較離心鑄造差。 連續(xù)鑄造主要用于連續(xù)鑄造主要用于大批量大批量生產(chǎn)具有生產(chǎn)具有等截面的鑄錠、鑄等截面的鑄錠、鑄管、板坯、棒坯等長鑄件。管、板坯、棒坯等長鑄件。其中鑄錠直徑可由幾十毫米至其中鑄錠直徑可由幾十毫米至5

23、00500毫米，鑄管直徑為毫米，鑄管直徑為1001001300mm1300mm；長度可達(dá)；長度可達(dá)5 510 m10 m。(2)(2)連續(xù)鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用連續(xù)鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用1)1)特點(diǎn)特點(diǎn)（了解）（了解）2)2)應(yīng)用應(yīng)用8、陶瓷型鑄造 陶瓷型鑄造是以陶瓷作為鑄型材料的一種鑄造方法。1基本工藝過程 陶瓷型鑄造有不同的工藝方法，較為普遍的如圖249所示。(1)砂套造型 為節(jié)省昂貴的陶瓷材料和提高鑄型的透氣性，通常先用水玻璃砂制出砂套(相當(dāng)于砂型鑄造的背砂)。制造砂套的木模B比鑄件的木模A應(yīng)增大一個(gè)陶瓷料的厚度(圖a)。砂套的制造方法與砂型鑄造雷同(圖b)。陶瓷型鑄造工藝過程(2)灌漿與膠結(jié) 即制

24、造陶瓷面層。其過程是將鑄件木模固定于平板上，刷上分型劑，扣上砂套。將配制好的陶瓷漿通過澆口注入型腔(圖c)，經(jīng)數(shù)分鐘后，陶瓷漿便開始膠結(jié)。 陶瓷漿由耐火材料(如剛玉粉、鋁釩土等)、粘結(jié)劑(硅酸乙酯水解液)、催化劑(如Ca(OH) 2 MgO)、透氣劑(雙氧水)等組成。(3)起模與噴燒 灌漿515min后，趁漿料尚有一定彈性便可起出模樣。為加速固化過程，必須用明火均勻地噴燒整個(gè)型腔(圖d)。(4)焙燒與合箱 陶瓷型要在澆注前加熱到350550焙燒35h，以燒去殘存的乙醇、水分等，并使鑄型的強(qiáng)度進(jìn)一步提高。(5)澆注。澆注溫度可略高，以便獲得輪廓清晰的鑄件。2陶瓷型鑄造的特點(diǎn)及適用范圍 (1)陶瓷

25、型鑄造具有熔模鑄造的許多優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)槠鹉Ｊ窃谔沾蓪犹幱趶椥誀顟B(tài)下進(jìn)行的，同時(shí)，陶瓷型高溫時(shí)變形小，故鑄件的尺寸精度和表面粗糙度與熔模鑄造相近。此外，陶瓷材料耐高溫，故也可澆注高熔點(diǎn)合金。 (2)陶瓷型鑄件的大小幾乎不受限制，如鑄件重量可從幾千陶瓷型鑄件的大小幾乎不受限制，如鑄件重量可從幾千克到數(shù)噸，而克到數(shù)噸，而熔模鑄件熔模鑄件最大僅幾十千克最大僅幾十千克。 (3)在單件、小批生產(chǎn)條件下，需要的投資少、生產(chǎn)周期短，單件、小批生產(chǎn)條件下，需要的投資少、生產(chǎn)周期短，在一般鑄造車間較易實(shí)現(xiàn)在一般鑄造車間較易實(shí)現(xiàn)。陶瓷型鑄造的不足之處是：不適于批量大、重量輕或形狀復(fù)雜鑄件，且在生產(chǎn)過程難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自

26、動(dòng)化。 目前陶瓷型鑄造主要用于生產(chǎn)厚大的精密鑄件生產(chǎn)厚大的精密鑄件，廣泛用于鑄造沖模、鍛模、玻璃器皿模、壓鑄模、模板等，也可用于生產(chǎn)中型鑄鋼件。 項(xiàng)目項(xiàng)目砂型砂型鑄造鑄造金屬金屬型鑄型鑄造造壓力鑄壓力鑄造造低壓鑄低壓鑄造造離心鑄離心鑄造造熔模鑄熔模鑄造造實(shí)型鑄實(shí)型鑄造造連續(xù)鑄連續(xù)鑄造造鑄鑄件件特特征征材質(zhì)材質(zhì)各類各類合金合金非鐵非鐵合金合金為主為主非鐵合非鐵合金金各類合各類合金金各類合各類合金金各類合各類合金金各類合各類合金金各類合各類合金金尺寸大尺寸大小小各種各種尺寸尺寸中、中、小件小件為主為主中、小中、小件件中、小中、小件件各種尺各種尺寸寸小件為小件為主主各種尺各種尺寸寸各種尺各種尺寸寸結(jié)

27、構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜復(fù)雜一般一般較復(fù)雜較復(fù)雜較復(fù)雜較復(fù)雜 一般一般復(fù)雜復(fù)雜較復(fù)雜較復(fù)雜簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單鑄鑄件件質(zhì)質(zhì)量量尺寸精尺寸精度度(CT)7-136-94-86-96-94-77-97-9內(nèi)部質(zhì)內(nèi)部質(zhì)量量組織組織較松較松,晶粒晶粒較粗較粗組織組織致密致密,晶體晶體細(xì)小細(xì)小組織致組織致密密,晶晶體細(xì)小體細(xì)小,有氣孔有氣孔組織致組織致密密,晶晶體細(xì)小體細(xì)小組織致組織致密密,晶體晶體細(xì)小細(xì)小組織較組織較松松,晶晶粒較粗粒較粗組織較組織較松松,晶晶粒較粗粒較粗組織致組織致密密,晶體晶體細(xì)小細(xì)小技技術(shù)術(shù)經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)指指標(biāo)標(biāo)生產(chǎn)效生產(chǎn)效率率低或低或一般一般較高較高很高很高較高較高較高較高低或一低或一般般一般一般高高表表2.

28、2.92.2.9常用鑄造方法的特點(diǎn)和適用范圍常用鑄造方法的特點(diǎn)和適用范圍1.5.7 常用鑄造方法的比較1.6 現(xiàn)代鑄造技術(shù)的發(fā)展 1.6.1 快速成型(原型)及快速鑄造技術(shù) 1.6.2 近凈成形技術(shù)半固態(tài)加工 1.6.3 鑄造工程專家系統(tǒng)技術(shù)1.6.1.1 快速原型技術(shù)簡(jiǎn)介 1. 1. 快速原型技術(shù)的概念快速原型技術(shù)的概念 快速原型（快速原型（RP&MRP&M）技術(shù)是）技術(shù)是由由CADCAD模型直接驅(qū)動(dòng)模型直接驅(qū)動(dòng)的快的快速制造復(fù)雜形狀三維實(shí)體零件技術(shù)的總稱。速制造復(fù)雜形狀三維實(shí)體零件技術(shù)的總稱。RP&MRP&M技術(shù)技術(shù)的成形原理不同于傳統(tǒng)制造的的成形原理不同于

29、傳統(tǒng)制造的去除法去除法（切削加工、電（切削加工、電火花加工等）和火花加工等）和變形法變形法（鑄造、鍛壓等），而是一種（鑄造、鍛壓等），而是一種分層制造的材料累加方法分層制造的材料累加方法。從成形角度看，零件可視。從成形角度看，零件可視為為“點(diǎn)點(diǎn)”或或“面面”疊加而成。疊加而成。RP&MRP&M技術(shù)從技術(shù)從CADCAD三維模型三維模型中離散得到點(diǎn)、面的幾何信息，再與成形工藝參數(shù)信中離散得到點(diǎn)、面的幾何信息，再與成形工藝參數(shù)信息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點(diǎn)到面，由面到息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點(diǎn)到面，由面到體地堆積零件。從制造角度看，它根據(jù)體地堆積零件。從制造角度看，它根

30、據(jù)CADCAD造型生成零造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。2. 快速原型技術(shù)的特征 RP&MRP&M技術(shù)是技術(shù)是CADCAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)以及材料科學(xué)技術(shù)的高度集成以及材料科學(xué)技術(shù)的高度集成，在成形概念上以，在成形概念上以離散、堆積為指導(dǎo)，在控制上以計(jì)算機(jī)和數(shù)控為離散、堆積為指導(dǎo)，在控制上以計(jì)算機(jī)和數(shù)控為基礎(chǔ)，以最大的柔性為目標(biāo)?；A(chǔ)，以最大的柔性為目標(biāo)。CADCAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)零件的技術(shù)實(shí)現(xiàn)零件的曲面和實(shí)體造

31、型，能夠進(jìn)行精確的計(jì)算和復(fù)雜的曲面和實(shí)體造型，能夠進(jìn)行精確的計(jì)算和復(fù)雜的數(shù)據(jù)交換；數(shù)控技術(shù)使精確的運(yùn)動(dòng)控制、能量傳數(shù)據(jù)交換；數(shù)控技術(shù)使精確的運(yùn)動(dòng)控制、能量傳輸控制、材料轉(zhuǎn)移控制等成為可能；激光的極高輸控制、材料轉(zhuǎn)移控制等成為可能；激光的極高能量密度和極小光斑直徑的特性是實(shí)現(xiàn)切割、燒能量密度和極小光斑直徑的特性是實(shí)現(xiàn)切割、燒結(jié)、聚合反應(yīng)等工藝的保證；材料科學(xué)則提供滿結(jié)、聚合反應(yīng)等工藝的保證；材料科學(xué)則提供滿足各種性能要求的材料，如光敏材料、熱敏材料足各種性能要求的材料，如光敏材料、熱敏材料等。此外等。此外RP&MRP&M技術(shù)還有以下特征：技術(shù)還有以下特征： （l l）高度柔性。它

32、取消了專用工具，）高度柔性。它取消了專用工具，在計(jì)算在計(jì)算機(jī)管理和控制下可以制造出任意復(fù)雜形狀的零件機(jī)管理和控制下可以制造出任意復(fù)雜形狀的零件。 （2 2）設(shè)計(jì)制造一體化。）設(shè)計(jì)制造一體化。RP&MRP&M技術(shù)采用了離散、技術(shù)采用了離散、堆積分層制造工藝，能夠克服傳統(tǒng)的堆積分層制造工藝，能夠克服傳統(tǒng)的CAD/CAMCAD/CAM技技術(shù)中成型思想的局限性，很好地將術(shù)中成型思想的局限性，很好地將CAD/CAMCAD/CAM一體一體化?；?。 （3 3）快速性。）快速性。RP&MRP&M技術(shù)中，從技術(shù)中，從CADCAD設(shè)計(jì)到原型設(shè)計(jì)到原型的加工完成只需幾小時(shí)至幾十小時(shí)，

33、比傳統(tǒng)的成的加工完成只需幾小時(shí)至幾十小時(shí)，比傳統(tǒng)的成型方法速度要快得多，適合于新產(chǎn)品的開發(fā)與管型方法速度要快得多，適合于新產(chǎn)品的開發(fā)與管理。理。 （4 4）自由成形制造。）自由成形制造。RP&MRP&M技術(shù)的這一特技術(shù)的這一特點(diǎn)是基于自由成形制造的思想。自由的含義有點(diǎn)是基于自由成形制造的思想。自由的含義有兩個(gè)方面：兩個(gè)方面：一是一是指根據(jù)零件的形狀，指根據(jù)零件的形狀，不受任何不受任何專用工具（或模腔）的限制專用工具（或模腔）的限制而自由成形；而自由成形；二是二是指指不受零件任何復(fù)雜程度的限制不受零件任何復(fù)雜程度的限制。 （5 5）材料的廣泛性。）材料的廣泛性。由于各種由于各種R

34、P&MRP&M工藝的成工藝的成形方式不同，因而材料的使用也各不相同，形方式不同，因而材料的使用也各不相同，如如金屬、紙、塑料、光敏樹脂、蠟、陶瓷，甚至金屬、紙、塑料、光敏樹脂、蠟、陶瓷，甚至纖維等材料纖維等材料在快速原型領(lǐng)域已有很好的應(yīng)用。在快速原型領(lǐng)域已有很好的應(yīng)用。 因此因此RP&MRP&M技術(shù)與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，技術(shù)與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，有如下優(yōu)勢(shì)：有如下優(yōu)勢(shì)： （l l）從設(shè)計(jì)角度）從設(shè)計(jì)角度可以設(shè)計(jì)制造可以設(shè)計(jì)制造任意復(fù)雜任意復(fù)雜的三維幾何的三維幾何實(shí)體，不用考慮毛坯形狀、工裝卡具、時(shí)間和成本的實(shí)體，不用考慮毛坯形狀、工裝卡具、時(shí)間和成本的限制；減少零件

35、數(shù)量，不受刀具加工能力的限制，同限制；減少零件數(shù)量，不受刀具加工能力的限制，同時(shí)用于精度、裝配的時(shí)間減少。時(shí)用于精度、裝配的時(shí)間減少。 目前已發(fā)展出多種多樣的目前已發(fā)展出多種多樣的RP&MRP&M方法。方法。各種各種RP&MRP&M方法方法工藝過程基本相同（圖工藝過程基本相同（圖10.1.110.1.1），），先由先由CADCAD軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)出出所需要零件的所需要零件的計(jì)算機(jī)三維曲面或?qū)嶓w模型，計(jì)算機(jī)三維曲面或?qū)嶓w模型，然后根據(jù)然后根據(jù)工藝要求，將其按照一定厚度進(jìn)行工藝要求，將其按照一定厚度進(jìn)行分層，分層，把原來的把原來的三三維電子模型變成二維平面信息（截面

36、信息），維電子模型變成二維平面信息（截面信息），再將分再將分層后的層后的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的進(jìn)行一定的處理，加入工藝參數(shù)，產(chǎn)生數(shù)處理，加入工藝參數(shù)，產(chǎn)生數(shù)控代碼；最后數(shù)控系統(tǒng)以平面加工方式控代碼；最后數(shù)控系統(tǒng)以平面加工方式有序地加工出有序地加工出每個(gè)薄層并使它們自動(dòng)粘結(jié)而成形。每個(gè)薄層并使它們自動(dòng)粘結(jié)而成形。 （2 2）從制造角度）從制造角度CADCAD模型直接驅(qū)動(dòng)，成形模型直接驅(qū)動(dòng)，成形過程無需人干預(yù)或較少干預(yù)；通用成形設(shè)備無過程無需人干預(yù)或較少干預(yù)；通用成形設(shè)備無需專用夾具或工具；減少材料浪費(fèi)，降低原材需專用夾具或工具；減少材料浪費(fèi)，降低原材料儲(chǔ)存運(yùn)輸費(fèi)用等；參數(shù)化設(shè)計(jì)、參數(shù)化制造，料儲(chǔ)存運(yùn)

37、輸費(fèi)用等；參數(shù)化設(shè)計(jì)、參數(shù)化制造，零件一致性好。零件一致性好。圖圖10.1.1 10.1.1 快速原型工藝基本過程快速原型工藝基本過程 （3 3）從市場(chǎng)和用戶從市場(chǎng)和用戶角度角度 避免傳統(tǒng)方法中復(fù)雜的中間加避免傳統(tǒng)方法中復(fù)雜的中間加工制造環(huán)節(jié)和設(shè)計(jì)失誤造成的工制造環(huán)節(jié)和設(shè)計(jì)失誤造成的損失，實(shí)時(shí)地根據(jù)市場(chǎng)需求低損失，實(shí)時(shí)地根據(jù)市場(chǎng)需求低成本、少風(fēng)險(xiǎn)地改變產(chǎn)品；產(chǎn)成本、少風(fēng)險(xiǎn)地改變產(chǎn)品；產(chǎn)品多樣化，面向訂單生產(chǎn)。品多樣化，面向訂單生產(chǎn)。1.6.1.2 快速原型工藝 發(fā)展新型的先進(jìn)成形工藝是發(fā)展新型的先進(jìn)成形工藝是RP&MRP&M的核心。目前市場(chǎng)上推出的的核心。目前市場(chǎng)上推出的RP&

38、amp;MRP&M成形方成形方法已有法已有十余種十余種，并還在迅速發(fā)展，常見，并還在迅速發(fā)展，常見的有的有立體平版印刷法、逐層輪廓成形法立體平版印刷法、逐層輪廓成形法以及選擇性激光燒結(jié)法、光掩膜法、熔以及選擇性激光燒結(jié)法、光掩膜法、熔化堆積法和直接制模鑄造法等?；逊e法和直接制模鑄造法等。1. 激光燒結(jié)（SLS）法 SLSSLS法的基本原理是依靠法的基本原理是依靠CADCAD軟件，在計(jì)軟件，在計(jì)算機(jī)中建立三維實(shí)體模型及其表面，由算機(jī)中建立三維實(shí)體模型及其表面，由COCO2 2激激光器發(fā)出的光束在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)幾何光器發(fā)出的光束在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)幾何形體各層橫截面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)材

39、料粉末層進(jìn)行形體各層橫截面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)材料粉末層進(jìn)行掃描，在激光照射的位置上，掃描，在激光照射的位置上，粉末熔化并凝固粉末熔化并凝固在一起。再鋪上一層新的粉末，再用激光掃描、在一起。再鋪上一層新的粉末，再用激光掃描、燒結(jié)，新的一層和前一層自然地?zé)Y(jié)在一起，燒結(jié)，新的一層和前一層自然地?zé)Y(jié)在一起，最后就可制造出所需零件。最后就可制造出所需零件。 SLSSLS法與法與立體平版印刷法立體平版印刷法生產(chǎn)過程相生產(chǎn)過程相似，只是似，只是將液態(tài)激光固化樹脂將液態(tài)激光固化樹脂換成在激光換成在激光照射下可燒結(jié)成形的粉末燒結(jié)材料。其工照射下可燒結(jié)成形的粉末燒結(jié)材料。其工藝過程如圖藝過程如圖10.1.210.1.

40、2所示，用紅外線板將粉所示，用紅外線板將粉末燒結(jié)材料加熱至恰好低于燒結(jié)點(diǎn)的溫度，末燒結(jié)材料加熱至恰好低于燒結(jié)點(diǎn)的溫度，然后用計(jì)算機(jī)控制激光束，按零件的截面然后用計(jì)算機(jī)控制激光束，按零件的截面形狀掃描平臺(tái)上的粉末燒結(jié)材料，使其受形狀掃描平臺(tái)上的粉末燒結(jié)材料，使其受熱熔化燒結(jié)，繼而平臺(tái)下降一個(gè)厚層，用熱熔化燒結(jié)，繼而平臺(tái)下降一個(gè)厚層，用滾子將粉末燒結(jié)材料均勻地分布在燒結(jié)層滾子將粉末燒結(jié)材料均勻地分布在燒結(jié)層上，再用激光燒結(jié)，如此反復(fù)進(jìn)行，逐層上，再用激光燒結(jié)，如此反復(fù)進(jìn)行，逐層燒結(jié)成形。燒結(jié)成形。 SLSSLS技術(shù)所用的材料技術(shù)所用的材料除金屬粉末外，還可以除金屬粉末外，還可以使用聚合物和陶瓷，從

41、使用聚合物和陶瓷，從而使所成形的模樣性能而使所成形的模樣性能符合設(shè)計(jì)要求，適應(yīng)不符合設(shè)計(jì)要求，適應(yīng)不同的需要，也可以制造同的需要，也可以制造出高強(qiáng)度的零件。因?yàn)槌龈邚?qiáng)度的零件。因?yàn)榉勰┦墙?jīng)過壓實(shí)的，所粉末是經(jīng)過壓實(shí)的，所以以SLSSLS技術(shù)不需要支撐。技術(shù)不需要支撐。但是但是SLSSLS模型是一種燒結(jié)模型是一種燒結(jié)技術(shù)產(chǎn)品，燒結(jié)過程中技術(shù)產(chǎn)品，燒結(jié)過程中單位面積的吸收功率要單位面積的吸收功率要非常準(zhǔn)確，控制有一定非常準(zhǔn)確，控制有一定難度，此外模型表面相難度，此外模型表面相對(duì)粗糙，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶?duì)粗糙，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋簾袒⒔?jīng)打磨處理。焙燒固化并經(jīng)打磨處理。當(dāng)粉末粒徑為當(dāng)粉末粒徑為0.1mm0.1

42、mm以下以下時(shí)，時(shí)，SLSSLS法成形后的模樣法成形后的模樣精度可達(dá)精度可達(dá)1 1。圖圖10.1.2 10.1.2 選擇性激光燒結(jié)法工藝原理選擇性激光燒結(jié)法工藝原理 SGCSGC是立體平版是立體平版印刷法的擴(kuò)展，與立體印刷法的擴(kuò)展，與立體平版印刷法激光直接在平版印刷法激光直接在樹脂液面掃描成形不同，樹脂液面掃描成形不同，而是讓激光通過一個(gè)可而是讓激光通過一個(gè)可編程的光掩膜照射樹脂編程的光掩膜照射樹脂成形。如圖成形。如圖10.1.310.1.3所示，所示，光掩膜上的圖形是掩膜光掩膜上的圖形是掩膜機(jī)在模型片層參數(shù)的控機(jī)在模型片層參數(shù)的控制下，利用電傳照相技制下，利用電傳照相技術(shù)在平板玻璃上調(diào)色或術(shù)

43、在平板玻璃上調(diào)色或靜電噴涂而成零件斷面靜電噴涂而成零件斷面圖形，零件截面部分可圖形，零件截面部分可透過紫外光。透過紫外光。 SGCSGC法采用高能紫外法采用高能紫外激光器，成形速度快，激光器，成形速度快，可以省去支撐結(jié)構(gòu)?？梢允∪ブ谓Y(jié)構(gòu)。SGCSGC法的模型精度可達(dá)法的模型精度可達(dá)0 0l l。圖圖10.1.310.1.3光掩膜法光掩膜法 2. 2. 光掩膜（光掩膜（SGCSGC）法）法 FDMFDM技術(shù)是在技術(shù)是在SLSSLS技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型成形技術(shù)。起來的新型成形技術(shù)。FDMFDM技術(shù)不采用激光，技術(shù)不采用激光，而采用一個(gè)加熱頭將熱塑性材料細(xì)絲加熱而采用一個(gè)加熱

44、頭將熱塑性材料細(xì)絲加熱成半液態(tài)，計(jì)算機(jī)控制下的成半液態(tài)，計(jì)算機(jī)控制下的FDMFDM噴嘴根據(jù)噴嘴根據(jù)CADCAD模型所確定的幾何信息將半液態(tài)的熱塑模型所確定的幾何信息將半液態(tài)的熱塑性材料擠出，沉積成薄層，層層堆積，將性材料擠出，沉積成薄層，層層堆積，將零件的幾何設(shè)計(jì)變成真實(shí)零件。零件的幾何設(shè)計(jì)變成真實(shí)零件。3. 3. 熔化堆積（熔化堆積（FDM)FDM)法法 FDMFDM的大致工作過程如圖的大致工作過程如圖1.1.41.1.4所示，所示，F(xiàn)DMFDM噴噴嘴在計(jì)算機(jī)的控制下作零件堆砌所需的運(yùn)動(dòng)，而嘴在計(jì)算機(jī)的控制下作零件堆砌所需的運(yùn)動(dòng)，而整個(gè)過程中所需的成型材料則由噴嘴以半熔融狀整個(gè)過程中所需的成

45、型材料則由噴嘴以半熔融狀態(tài)擠壓出來。通過正確控制成型材料的熔化溫度態(tài)擠壓出來。通過正確控制成型材料的熔化溫度和成型的工作環(huán)境溫度，和成型的工作環(huán)境溫度，使從噴嘴中擠壓出的半使從噴嘴中擠壓出的半熔融狀態(tài)的成型材料在離開噴嘴的瞬間開始凝固，熔融狀態(tài)的成型材料在離開噴嘴的瞬間開始凝固，即當(dāng)噴嘴離開成型位置后，成型位置處留下的是即當(dāng)噴嘴離開成型位置后，成型位置處留下的是已（或接近）凝固的成型材料。經(jīng)過噴嘴以一定已（或接近）凝固的成型材料。經(jīng)過噴嘴以一定的厚度填充出一個(gè)個(gè)截面的薄層，然后在高度方的厚度填充出一個(gè)個(gè)截面的薄層，然后在高度方向堆砌出成型零件的三維實(shí)體。由于液流非常細(xì)向堆砌出成型零件的三維實(shí)體

46、。由于液流非常細(xì)小，所以固化十分迅速，不會(huì)發(fā)生流淌。小，所以固化十分迅速，不會(huì)發(fā)生流淌。 圖圖1.1.4 1.1.4 熔化堆積法工藝原理熔化堆積法工藝原理 FDMFDM技術(shù)可以最大限度地利用技術(shù)可以最大限度地利用成型材料，但由于必須使噴嘴按一定成型材料，但由于必須使噴嘴按一定的軌跡運(yùn)動(dòng)，所以成型時(shí)間較長。同的軌跡運(yùn)動(dòng)，所以成型時(shí)間較長。同時(shí)，由于噴嘴有一定的質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，由于噴嘴有一定的質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)時(shí)有慣性，其動(dòng)態(tài)性能與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，有慣性，其動(dòng)態(tài)性能與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，這在很大程度上限制了成型速度的提這在很大程度上限制了成型速度的提高。高。FDMFDM技術(shù)做出的模型，從材料的技術(shù)做出的模型，從材

47、料的性能以及外觀上都非常接近實(shí)際，制性能以及外觀上都非常接近實(shí)際，制得的石蠟?zāi)涌梢灾苯佑米魅勰ｈT造得的石蠟?zāi)涌梢灾苯佑米魅勰ｈT造的蠟?zāi)?，所以在制造概念模型和?yàn)證的蠟?zāi)?，所以在制造概念模型和?yàn)證產(chǎn)品功能方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用產(chǎn)品功能方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用范圍越來越廣泛。范圍越來越廣泛。4. 直接制模鑄（殼型制造）（DSPC） DSPCDSPC法得到的法得到的是一個(gè)型腔形狀、是一個(gè)型腔形狀、尺寸與零件一致的尺寸與零件一致的陶瓷陶瓷模殼模殼，可直接，可直接用來澆注，因此又用來澆注，因此又稱 為稱 為 陶 瓷 殼 法 。陶 瓷 殼 法 。DSPCDSPC法首先把法首先把零件零件的的CADCAD

48、模型模型輸入輸入模模殼設(shè)計(jì)裝置，殼設(shè)計(jì)裝置，選擇選擇零件的鑄造收縮率、零件的鑄造收縮率、鑄造圓角、加工余鑄造圓角、加工余量等量等. . 圖圖10.1.5 DSPC10.1.5 DSPC法工藝過程法工藝過程 設(shè)計(jì)各個(gè)模殼的模腔數(shù)和澆注系統(tǒng)類型設(shè)計(jì)各個(gè)模殼的模腔數(shù)和澆注系統(tǒng)類型等，模殼設(shè)計(jì)裝置就產(chǎn)生一個(gè)達(dá)到規(guī)定厚度、等，模殼設(shè)計(jì)裝置就產(chǎn)生一個(gè)達(dá)到規(guī)定厚度、需要時(shí)需要時(shí)配有模芯的模殼組件的電子模型；把模配有模芯的模殼組件的電子模型；把模殼的電子模型輸人模殼制造裝置，由電子模型殼的電子模型輸人模殼制造裝置，由電子模型驅(qū)動(dòng)制成固體的三維陶瓷模殼。驅(qū)動(dòng)制成固體的三維陶瓷模殼。 陶瓷模殼的制造過程如圖陶瓷模

49、殼的制造過程如圖10.1.510.1.5所示，先所示，先涂敷一層陶瓷粉末，噴頭在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)涂敷一層陶瓷粉末，噴頭在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)零件截面形狀零件截面形狀噴粘結(jié)劑噴粘結(jié)劑（印刷一次印刷一次），形成一），形成一層凝結(jié)粉末層，沒有噴到粘結(jié)劑的粉末仍為分層凝結(jié)粉末層，沒有噴到粘結(jié)劑的粉末仍為分散狀在成形部分間起支撐作用，一層一層重復(fù)散狀在成形部分間起支撐作用，一層一層重復(fù)循環(huán)，最終粘結(jié)形成一個(gè)三維實(shí)體，即直接得循環(huán)，最終粘結(jié)形成一個(gè)三維實(shí)體，即直接得到一個(gè)陶瓷殼，燒結(jié)后即可用于澆注（再構(gòu)成到一個(gè)陶瓷殼，燒結(jié)后即可用于澆注（再構(gòu)成機(jī)器造型的模板）。機(jī)器造型的模板）。1.1.3快速原型技術(shù)在熱加工

50、中的應(yīng)用 RP&M RP&M技術(shù)自技術(shù)自2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代初問年代初問世以來得到迅速發(fā)展，成為先進(jìn)制世以來得到迅速發(fā)展，成為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，并得到廣造技術(shù)的重要組成部分，并得到廣泛應(yīng)用。目前泛應(yīng)用。目前RP&MRP&M技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已遍及機(jī)械、電子、汽車、醫(yī)療、已遍及機(jī)械、電子、汽車、醫(yī)療、建筑等行業(yè)。建筑等行業(yè)。 RP&MRP&M技術(shù)在熱加工中的應(yīng)用主技術(shù)在熱加工中的應(yīng)用主要有以下幾方面：要有以下幾方面： （1 1）直接制造形狀復(fù)雜的單個(gè)零件）直接制造形狀復(fù)雜的單個(gè)零件 快速原快速原型工藝制作樹脂模樣或石蠟原

51、型，可用熔模鑄型工藝制作樹脂模樣或石蠟原型，可用熔模鑄造或?qū)嵭丸T造方法直接澆注鑄件，例如航空航造或?qū)嵭丸T造方法直接澆注鑄件，例如航空航天工業(yè)中特種鑄造產(chǎn)品的生產(chǎn)，或新產(chǎn)品試制。天工業(yè)中特種鑄造產(chǎn)品的生產(chǎn)，或新產(chǎn)品試制。 （2 2）中小批量生產(chǎn)時(shí)利用中小批量生產(chǎn)時(shí)利用原型原型翻制翻制模具模具后再后再制造零件制造零件 快速原型工藝制作的原型快速原型工藝制作的原型采用采用熔模鑄熔模鑄造、石膏型鑄造或砂型鑄造等方法翻制母模造、石膏型鑄造或砂型鑄造等方法翻制母模，然后然后制蠟?zāi)；蛑苯訚沧⒊设T件制蠟?zāi)；蛑苯訚沧⒊设T件。美國克萊斯勒。美國克萊斯勒公司用選擇性激光燒結(jié)法制成蠟?zāi)?，生產(chǎn)形狀公司用選擇性激光燒結(jié)法

52、制成蠟?zāi)?，生產(chǎn)形狀很復(fù)雜的汽車進(jìn)排氣管。很復(fù)雜的汽車進(jìn)排氣管。 （3 3）批量生產(chǎn)時(shí)利用原型模樣制造模具）批量生產(chǎn)時(shí)利用原型模樣制造模具 利用快速原型技術(shù)制得的模具原型直接鑄造出利用快速原型技術(shù)制得的模具原型直接鑄造出金屬模具，也可以將低熔點(diǎn)合金噴涂在原型表金屬模具，也可以將低熔點(diǎn)合金噴涂在原型表面用作熔模鑄造壓蠟?zāi)＞?。此外，利用陶瓷殼面用作熔模鑄造壓蠟?zāi)＞?。此外，利用陶瓷殼法制作的陶瓷型可直接用來澆注金屬模具。美法制作的陶瓷型可直接用來澆注金屬模具。美國福特汽車公司采用逐層輪廓成形法制造長國福特汽車公司采用逐層輪廓成形法制造長685mm685mm的汽車曲軸陶瓷原型，將先后制作的三的汽車曲軸陶

53、瓷原型，將先后制作的三部分拼裝成砂型鑄造用的模板，尺寸精度達(dá)到部分拼裝成砂型鑄造用的模板，尺寸精度達(dá)到0.13mm0.13mm 傳統(tǒng)傳統(tǒng)模具制造模具制造往往是靠切削加工和特種加往往是靠切削加工和特種加工的方法，有時(shí)還需要鉗工修整，費(fèi)時(shí)耗資，工的方法，有時(shí)還需要鉗工修整，費(fèi)時(shí)耗資，且精度不高，尤其是形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，例且精度不高，尤其是形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，例如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片、船用螺旋漿、汽車拖拉如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片、船用螺旋漿、汽車拖拉機(jī)的缸體、缸蓋等。機(jī)的缸體、缸蓋等。采用數(shù)控機(jī)床、仿型銑等采用數(shù)控機(jī)床、仿型銑等先進(jìn)設(shè)備加工模具的周期長。先進(jìn)設(shè)備加工模具的周期長。與之相比，快速與之相比，快速

54、原型技術(shù)以較低的費(fèi)用迅速由圖紙直接得到零原型技術(shù)以較低的費(fèi)用迅速由圖紙直接得到零件的實(shí)物原型，并能件的實(shí)物原型，并能方便地進(jìn)行修改方便地進(jìn)行修改，使模具，使模具開模制造的風(fēng)險(xiǎn)降低到最低限度。開模制造的風(fēng)險(xiǎn)降低到最低限度。1.6.2 近凈成形技術(shù)半固態(tài)加工 指零件成形后，僅需少量加工或不再加工成形后，僅需少量加工或不再加工，就可用作機(jī)械構(gòu)件的成形技術(shù)。 它是建立在新材料、新能源、機(jī)電一體化、精密模具技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)值分析和模擬技術(shù)等多學(xué)科高新技術(shù)成果基礎(chǔ)上，改造了傳統(tǒng)的毛坯成形技術(shù)，使之由粗糙成形變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、高效、高精度、輕量化、低成本的成形技術(shù)。 該項(xiàng)技術(shù)包括近凈鑄造成形、精確塑

55、性成形、精確連接、精密熱處理改性、表面改性、高精度模具等專業(yè)領(lǐng)域，并且是新工藝、新裝備、新材料以及各項(xiàng)新技術(shù)成果的綜合集成技術(shù)。 （液固共存區(qū)）半固態(tài)加工：1、原理：利用半固態(tài)攪拌近球狀晶體。2、特點(diǎn)： （流動(dòng)性）壓鑄充型平穩(wěn)，降低卷氣、縮 松，晶粒小、組織致密。 （收縮）澆注溫度低，壓力下充型和結(jié) 晶， 減小收縮，變形小，縮松少，余量小， 精度高。 澆注溫度低，提高金屬型壽命。1.6.3 專家系統(tǒng) 1. 1. 專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念 專家系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)軟件，它把有關(guān)領(lǐng)域的專家知識(shí)表專家系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)軟件，它把有關(guān)領(lǐng)域的專家知識(shí)表示成計(jì)算機(jī)能夠利用的形式。示成計(jì)算機(jī)能夠利用的形式。

56、傳統(tǒng)程序通過一套算法處理數(shù)據(jù)，以達(dá)到在有限步驟內(nèi)解決傳統(tǒng)程序通過一套算法處理數(shù)據(jù)，以達(dá)到在有限步驟內(nèi)解決問題的目的。與之不同，專家系統(tǒng)利用產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)來解決問題，問題的目的。與之不同，專家系統(tǒng)利用產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)來解決問題，產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)包括，包含事實(shí)的知識(shí)庫、規(guī)則和如何應(yīng)用規(guī)則的推產(chǎn)生式結(jié)構(gòu)包括，包含事實(shí)的知識(shí)庫、規(guī)則和如何應(yīng)用規(guī)則的推理機(jī)構(gòu)。一般專家系統(tǒng)包括知識(shí)獲取模塊、知識(shí)庫、推理機(jī)構(gòu)及理機(jī)構(gòu)。一般專家系統(tǒng)包括知識(shí)獲取模塊、知識(shí)庫、推理機(jī)構(gòu)及人機(jī)接口四個(gè)核心部分（圖人機(jī)接口四個(gè)核心部分（圖10.2.310.2.3）。）。圖圖10.2.3 10.2.3 專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1 1）知識(shí)獲取模塊）

57、知識(shí)獲取模塊 實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)，使專家系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)，使專家系統(tǒng)的“業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)水平水平”進(jìn)一步提高。進(jìn)一步提高。 2 2）知識(shí)庫）知識(shí)庫 存儲(chǔ)領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑膶ｉT知識(shí)，含有與領(lǐng)域問題相關(guān)的存儲(chǔ)領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑膶ｉT知識(shí)，含有與領(lǐng)域問題相關(guān)的理論知識(shí)、常識(shí)性知識(shí)和專家憑經(jīng)驗(yàn)得到的啟發(fā)性知識(shí)。理論知識(shí)、常識(shí)性知識(shí)和專家憑經(jīng)驗(yàn)得到的啟發(fā)性知識(shí)。 3 3）推理機(jī)構(gòu)）推理機(jī)構(gòu) 是在一定的控制策略下針對(duì)當(dāng)前問題的信息，識(shí)別、是在一定的控制策略下針對(duì)當(dāng)前問題的信息，識(shí)別、選取、匹配知識(shí)庫中的產(chǎn)生式規(guī)則，以得到問題求解結(jié)果的一種機(jī)制。選取、匹配知識(shí)庫中的產(chǎn)生式規(guī)則，以得到問題求解結(jié)果的一種機(jī)制。 4

58、4）人機(jī)接口）人機(jī)接口 將專家和用戶的輸入信息翻譯成系統(tǒng)可接收的內(nèi)部形將專家和用戶的輸入信息翻譯成系統(tǒng)可接收的內(nèi)部形式，同時(shí)把系統(tǒng)向?qū)＜一蛴脩舻妮敵鲂畔⑥D(zhuǎn)換為人類易于理解的形式。式，同時(shí)把系統(tǒng)向?qū)＜一蛴脩舻妮敵鲂畔⑥D(zhuǎn)換為人類易于理解的形式。 其中，其中，知識(shí)庫是整個(gè)專家系統(tǒng)的重要支柱。知識(shí)庫是整個(gè)專家系統(tǒng)的重要支柱。知識(shí)庫的建立是通過收知識(shí)庫的建立是通過收集、整理、歸納和提煉現(xiàn)有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充發(fā)集、整理、歸納和提煉現(xiàn)有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充發(fā)展新的信息，使其形成一種資源。建立盡可能完整、豐富的知識(shí)庫，展新的信息，使其形成一種資源。建立盡可能完整、豐富的知識(shí)庫，就

59、可以使計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)對(duì)所遇到的問題進(jìn)行全面、綜合的分析，并就可以使計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)對(duì)所遇到的問題進(jìn)行全面、綜合的分析，并可從浩渺的數(shù)據(jù)海洋中得到人工分析不可能得出的有用的結(jié)果。知識(shí)可從浩渺的數(shù)據(jù)海洋中得到人工分析不可能得出的有用的結(jié)果。知識(shí)庫水平的高低，在很大程度上決定專家系統(tǒng)的知識(shí)水平和工作能力。庫水平的高低，在很大程度上決定專家系統(tǒng)的知識(shí)水平和工作能力。 專家系統(tǒng)分為診斷型、規(guī)劃設(shè)計(jì)型和實(shí)時(shí)控制型等類型。它們專家系統(tǒng)分為診斷型、規(guī)劃設(shè)計(jì)型和實(shí)時(shí)控制型等類型。它們分別解決生產(chǎn)故障、廢品分析與改進(jìn)；生產(chǎn)狀況與產(chǎn)品的預(yù)測(cè)和規(guī)分別解決生產(chǎn)故障、廢品分析與改進(jìn)；生產(chǎn)狀況與產(chǎn)品的預(yù)測(cè)和規(guī)劃、生產(chǎn)工藝過程

60、的優(yōu)化與設(shè)計(jì)；生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制與監(jiān)測(cè)等任劃、生產(chǎn)工藝過程的優(yōu)化與設(shè)計(jì)；生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制與監(jiān)測(cè)等任務(wù)。務(wù)。 專家系統(tǒng)與人類專家相比，具有以下特點(diǎn)：專家系統(tǒng)與人類專家相比，具有以下特點(diǎn)： 1 1）在知識(shí)的廣度方面，一個(gè)專家系統(tǒng)只是人類專家知識(shí)極為有）在知識(shí)的廣度方面，一個(gè)專家系統(tǒng)只是人類專家知識(shí)極為有限的一部分，并且在求解方面基本上還是以模仿的方式進(jìn)行，而對(duì)限的一部分，并且在求解方面基本上還是以模仿的方式進(jìn)行，而對(duì)于其他領(lǐng)域則一無所知。另外，系統(tǒng)的知識(shí)獲取主要靠人工輸入，于其他領(lǐng)域則一無所知。另外，系統(tǒng)的知識(shí)獲取主要靠人工輸入，現(xiàn)有的專家系統(tǒng)自學(xué)能力有限?，F(xiàn)有的專家系統(tǒng)自學(xué)能力有限。 2 2）在知識(shí)的深度方面，專家系統(tǒng)缺乏對(duì)基本原理的理解，知識(shí)）在知識(shí)的深度方面，專家系統(tǒng)缺乏對(duì)基本原理的理解，知識(shí)層次不夠，所以有些專家系統(tǒng)盡管在限定范圍內(nèi)問題求解的性能上層次不夠，所以有些專家系統(tǒng)盡管在限定范圍內(nèi)問題求解的性能上達(dá)到專家水平，但仍不能稱