一种连接件的快速精密铸造

（共享智能铸造产业创新中心有限公司，宁夏银川 750021）

1 产品介绍

我公司接到某种连接件的试制订单，首批共计16 件，材质为碳钢，尺寸57.5 mm×57.5mm×57.5 mm，重量450 g，其产品结构如图1 所示。铸件要求表面粗糙度Ra12.5，尺寸精度满足-0.5 mm～0 mm的负公差，要求交期14 天，采用砂型铸造无法满足技术要求。

2 试制过程

2.1 铸造方案分析

由于大螺纹孔较深，不利于铸造，故将此孔铸死，后续进行加工。从大螺纹孔面进流，利于铸件顺序凝固，浇口大小通过模数法计算得出，每组4 件，如图2 所示。

该铸件尺寸小，表面粗糙度及尺寸精度要求高，适合采用精密铸造的方式生产，但该产品尚处于开发阶段，且订单数量少，不适合开模，故考虑使用3D 打印SLA 蜡模替代传统蜡模进行生产，节省开模成本并缩短生产周期，使用传统蜡模与SLA 蜡模生产16 件成品，成本、周期对比如表1、表2 所示，节省制作成本约78%，节省生产周期约50%.

图1 铸件结构示意图

2.2 产品生产过程

由于铸件要求尺寸精度较高，首轮试制仅生产4 件，以确认铸造缩尺，试制缩尺为1.016，即不考虑蜡模收缩，仅考虑铸件液态收缩。

图2 铸造工艺示意图

表2 传统蜡模与SLA 蜡模周期对比

蜡模采用SLA 工艺打印，所用材料为DSM Somos WaterShed XC11122，打印时采用Magics 软件TetraShellTM 模块进行镂空处理，共打印4 件。打印时间为6 h，最终打印精度为±0.1 mm，表面粗糙度Ra 6.3，满足使用要求，打印蜡模如图3 所示。

铸件采用硅溶胶工艺制壳，型壳层数为7 层，按照传统蜡模工艺进行脱蜡。焙烧时间为1 h，浇注前使用气枪对型腔进行清理，最终铸件表面粗糙度为Ra6.3，关键尺寸测量如表3 所示。

通过分析表3 可知，铸件尺寸处于±0.2 mm 精度范围内，为保证铸件最终尺寸满足要求，第二轮生产将蜡模尺寸减少0.25 mm，根据修改后模型进行打印，共打印24 件，并制壳浇注，耗时5 天，最终得到合格铸件20 件，铸件毛坯如图4 所示。

2.3 产品生产总结

图3 3D 打印蜡模

表3 首批铸件关键尺寸测量表（单位：mm）

图4 铸件毛坯

使用3D 打印蜡型进行精密铸造是利用3D 打印蜡模来替代传统的蜡型，在整个生产过程中完全兼容，但SLA 工艺制作的3D 打印蜡模实际是一种热固性树脂，需要在焙烧过程中烧蚀去除，若焙烧过程温度和时间不足会造成树脂残留，导致铸件表面渣孔，在生产过程中应重点关注。

3 结论

基于SLA 工艺采用3D 打印蜡模进行精密铸造，可以实现小批量产品的工艺验证，节省开模成本，缩短生产周期，实现产品的快速铸造，有利于产品的开发及更新迭代。