1.2.1 大型泵零件制作的工藝要求

　　對于激光燒結快速自動成型技術來說，其加工工藝、參數設置隨著成型件結構尺寸而呈現不同的變化。RPS-IV成型機的最大成型空間500×500×400（長×寬×高，單位：mm），需要制作的原型一般應小于這個尺寸。如圖3所示為一雙吸泵葉輪，其直徑為φ760mm，無法在成型機中一次性燒結制作。在這里我們將其剖分成四塊，然后逐一燒結。成型蠟模制好后，再按工藝要求進行整體組合、粘接，其粘合強度足以滿足制殼的強度需求。在這里我們特別說明是，在激光燒結成型時遇到象這樣的大件，采取提高成型質量的措施就顯得尤為重要了。在激光燒結過程中，未燒結的松散的粉末對成型件起到了自然支架的作用。對這些松散的粉末進行加熱處理可以使之粘結，加熱溫度越高其板結程度越高，其對零件的支撐作用就越顯著，可以更好地防止零件（蠟模）變形；但是要注意，加熱溫度越高，未燒結粉末越板結，隨后的清理就越困難了。另外，在成型缸上部裝有加熱器，并由溫控表控制粉末表面溫度，加熱的作用是減小成型過程中的變形、節(jié)省激光能量。對于PS粉末，其加工時的粉末表面溫度設定為98～102℃。為了防止零件變形，一般成型件底部的溫度要高于此值20℃，也就是120℃左右。具體辦法是當紅外測溫儀測得成型缸表面的粉末溫度達到120℃時就可以進行燒結，然后在前25 層燒結成型過程中，逐漸降低加熱溫度的值，也就是逐漸降低加熱器的功率。目的是使成型缸粉末的表面溫度恒定在98～120℃成型所需的溫度范圍內。因為剛開始激光器燒結粉末，在成型缸內熱積累較少，因此加熱器需要大功率加熱。經過一定層數的激光燒結以后，成型缸內具備了一定的熱積累，因此加熱器功率減小，這樣可以保證成型件上下成型時的溫度恒定，有利于防止底部熱變形，提高成型質量。

 

　　圖3 大尺寸零件，剖分成幾塊燒結

　　1.2.2 浸樹脂零件制作的工藝要求

　　制作的浸樹脂零件可以用于普通功能件，在HRPS-IV快速成型系統(tǒng)中由PS粉末直接成型的零件強度低、韌性差，容易遭破壞。通過后處理工藝過程的清粉、浸膠（浸入樹脂）、烘干、拋光后方能應用于產品裝配、干涉檢驗、性能測試，從而驗證設計零件的結構合理性、制造工藝的可行性。但是浸樹脂零件有一定的適用范圍，根據我們長期的實踐積累，如果成型制作的浸樹脂零件用于性能測試，只適用于如圖4 所示左側的葉輪，其直徑小于315mm，出口流道寬度控制在15mm以內。而承壓件，如圖示右側的泵體如若用于性能試驗，就不能夠進行浸樹脂零件制作了。

　　1.2.3 蠟模制作的工藝要求

　　激光燒結快速成型技術制作的蠟模，可以應用于金屬精密鑄造。具體方法是制出蠟模原型后，首先要把附在原型上未燒結的粉末清理干凈，然后放入65℃的蠟池中，浸透，待無氣泡溢出后把蠟模取出置，使多余蠟析出。待蠟模冷卻至室溫，再進行精整處理后就能得到表面光滑的蠟模。在HRPS-IV快速型系統(tǒng)中制作蠟模要控制其尺寸，根據合金收縮率、模殼膨脹系數、工藝方案調整蠟模X、Y、Z 方向上的線收縮率，給予模型放大補償。這樣即可得到理想尺寸的蠟模，繼而獲得鑄件。在這里，我們是用PS粉末作為成型材料做消失模，根據模具鑄造材料的不同選擇不同的縮放比例，如果消失模是用來鑄造鋁件，那么要CAD 模型整體放大1%；如果消失模是用來鑄造鋼件，那么要給CAD 模型整體放大2%。在實際制作工藝過程中，通過對鑄件尺寸的測定反過來可再次對蠟模尺寸進行協(xié)調，最終獲得合格的蠟模和鑄件。例如圖4 所示的葉輪，按最初的工藝方案生產，設定其綜合收縮率為2％，經過對鑄件的實際測量，其綜合收縮率變?yōu)?.7％，只需要在系統(tǒng)中對模型的放縮進行調整即可校正蠟模尺寸。如果采用壓型生產，該收縮率的調整將可能導致其報廢，除造成成本大幅提高，其生產周期至少耽誤半年以上。另外，對于鑄件生產過程中存在阻礙收縮等非自由收縮情況，導致鑄件非線性收縮嚴重，繼而影響到鑄件尺寸精度時，我們可以在使用Pro_Engineer進行三維造型時考慮，直接根據其收縮關系繪出實際使用的蠟模尺寸，最終獲得合格的鑄件。

　　1.3 HRPS-IV 快速成型系統(tǒng)提升泵制造技術

　　● 制造快速：激光燒結快速成型技術是并行工程中進行復雜原型或者零件制造的有效手段，能使產品設計和模具生產同步進行，從而提高企業(yè)研發(fā)效率，縮短產品設計周期，極大的降低了新產品開發(fā)的成本及風險，對于外形尺寸較小、異形的產品尤其適用。

　　● CAD/CAM 技術的集成設計制造一體化一直來說是現在的一個難點，計算機輔助工藝（CAPP）在現階段由于還無法與CAD、CAM 完全的無縫對接，這也是制約制造業(yè)信息化一直以來的難點之一，而快速成型技術集成CAD、CAM、激光技術、數控技術、化工、材料工程等多項技術，使得設計制造一體化的概念完美實現。

　　● 完全再現三維數據：經過快速成型制造完成的零部件，完全真實的再現三維造型，無論外表面的異形曲面還是內腔的異形孔，都可以真實準確的完成造型，基本上不再需要借助外部設備進行修復。

　　● 創(chuàng)造顯著的經濟效益：與傳統(tǒng)機械加工方式比較，開發(fā)成本上節(jié)約10 倍以上。同時，快速成型技術縮短了企業(yè)的產品開發(fā)周期，使得在新產品開發(fā)過程中出現反復修改設計方案的問題大大減少，也基本上消除了修改模具的問題，創(chuàng)造的經濟效益是顯而易見的。[9,10]

　　二、HRPS-IV 快速成型系統(tǒng)與傳統(tǒng)精密鑄造技術的組合應用

　　快速成型與傳統(tǒng)精密鑄造技術相結合，產生了快速鑄造?？焖俪尚图夹g在熔模精密鑄造中的應用可以分為三種：一是消失成型件（模）過程，用于小量件生產；二是直接型殼法，也用于小量件生產；三是快速蠟模模具制造，用于大批量生產。目前在我公司，激光燒結快速成型技術主要是與現有的精密鑄造工藝相結合，生產用于熔模鑄造的蠟模。

　　對精鑄工藝而言，蠟模用于后續(xù)工序的有蠟模組合、涂料、脫蠟。

　　2.1 模組組合

　　激光成型蠟模制好后，需要按工藝要求進行澆冒口組合。根據我們的經驗，使用車間現有的中溫蠟料即可對激光成型蠟模進行修補、組合、粘接，兩者的粘合強度足以滿足制殼的強度需求。因此，根據成本、機加、生產周期考慮，澆冒口一般選用車間現有澆注系統(tǒng)。由于澆冒口形狀簡單，即使車間澆注系統(tǒng)不合適，加工其壓型也很方便、快捷。