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数字智能技术

3D打印和ProCAST技术在快速样件上的应用

金柱，陈娟

（东风（十堰）有色铸件有限公司，湖北十堰442062）

摘要：摘要：对某商用车前接梁样件采用ProCAST数值模拟技术辅助分析铸造工艺设计可靠性，确保样件制造

的一次合格率；通过选择性激光烧结技术（SLS），以聚苯乙烯为原料打印模样，再进行熔模铸造工艺生产，

最终获得符合尺寸和精度要求的样品。

关键词：关键词：3D打印；ProCAST；熔模铸造；SLS

中图中图分类号：分类号：TP2文献标识码：文献标识码：B文章编号：文章编号：1673－3320（2021）01－0037－06

熔模精密铸造使用可熔性材料做成表面光洁和尺寸

精准的模样，在蜡模表面均匀的涂覆耐火材料，在干燥、

硬化后，将其放入脱蜡釜中加热融化模壳内部的蜡，蜡

流出后形成空的模壳，模壳经过高温焙烧后，再把熔炼

后的钢液浇注到模壳里得到铸件。用这种工艺可以制作

复杂、精密的零部件，制作出来的零件接近最终的零件图1产品结构图

形态，是一种近净成型的工艺[1]Fig.1Productstructuredrawing

。

新品开发中，客户往往希望尽快将新的设计方案

按照图纸生产出实际的零件，因此给出的交期比较2熔模铸造工艺设计

短。他们常常需要用新品开发得到的样品反复做实

验，设计方案进行多次修改才能最终确定下来。而在为保证样件试制的一次成功率，确保客户的交付周

传统的精密制造工艺中，制作蜡模的压型模具的制造期，铸造工艺设计要偏于保守，首先采用ProCAST软

周期较长，一般制作一套模具需要半个月甚至更长的件多次模拟分析确保设计浇注系统的可靠性。

时间。制造模具的费用也比较高且不易改动，如果产快速原型样件浇口位置选择基于以下几个原则：

品结构改动较大模具需要重新制作。这会无法满足开（1）保证危险截面无缩孔；

发样件短周期、低成本的需求。3D打印技术的出现（2）优先考虑置于厚大热节部位；

及其快速的发展让人们看到了解决这些技术问题的可（3）保证铸件处理最佳浇注位置；

能性。（4）保证制壳、焙烧浇注时模组可以摆放平稳。

如图2左侧绿色标记部位为浇口位置。浇口棒设计

1产品结构介绍考虑到厚大部位在浇注时型壳易开裂导致“跑火”问题，

因此在大平面和曲面上设计成沉槽、凸凹结构、加强筋、

样件试制为某商用车前接梁，材质为高强度高韧性双螺旋等结构来提高型壳粘砂附着力和型壳自身强度，消

铸钢ZGD650-830，基本尺寸为750mm×390mm×除厚大部位“跑火”风险，如图2黄色标记部位所示。

410mm，成品单件质量为34.7kg，铸件内部缺陷标准

按ASTME446三级执行。产品结构如图1所示。

收稿日期：2020-08-12

修定日期：2020-10-31

作者简介：金柱（1990-），男，工程师，主要从事特种铸造图2浇口位置和浇注系统

工艺设计方面的工作。Fig.2Gatelocationandpouringsystem