本發(fā)明涉及一種工藝，尤其是涉及一種基于光固化3D打印技術(shù)的快速精密鑄造工藝，它屬于熔模精密鑄造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
3D打印技術(shù)是制造業(yè)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展的一項新興技術(shù)，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。3D打印技術(shù)的制造原理是基于“增材制造”的思想，它與傳統(tǒng)的加工工藝通過切削、打磨、沖壓等來實現(xiàn)產(chǎn)品成型的過程具有本質(zhì)區(qū)別，僅利用三維設(shè)計數(shù)據(jù)在一臺設(shè)備上即可快速而精確地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，且無需模具，有效縮短了加工周期，易于實現(xiàn)單件小批量復(fù)雜形狀產(chǎn)品的快速制造，在非批量化生產(chǎn)中具有明顯的成本和效率優(yōu)勢，目前較為主流的3D打印技術(shù)有光固化、選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積以及切紙層疊等幾種，其中光固化3D打印技術(shù)發(fā)展最成熟、打印精度最高。熔模精密鑄造是鑄造行業(yè)中一項優(yōu)異的工藝技術(shù)，是一種近凈成形先進工藝，它獲得的產(chǎn)品精密、復(fù)雜，接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，其應(yīng)用非常廣泛。但是，傳統(tǒng)熔模精密鑄造方法需要通過模具或者機加工來制造熔模，生產(chǎn)工藝復(fù)雜、開發(fā)周期長、制造成本高、制造精度不易控制，尤其是對于一些形狀復(fù)雜零件的熔模制作異常困難，有時甚至需要采用多模塊組拼裝成型的方式，耗費大量的人力、物力和財力，難以實現(xiàn)復(fù)雜精密鑄件的快速制造，直接影響產(chǎn)品開發(fā)效率，無法適應(yīng)快速多變的市場需求,因此，設(shè)計一種快速準確的制作熔模的方法，來替代目前傳統(tǒng)的熔模制作方式，顯得尤為必要。公開日為2014年04月16日，公開號為103722127A的中國專利中，公開了一種名稱為“一種基于光固化(SL)的快速熔模鑄造方法”的發(fā)明專利。該專利運用3D打印技術(shù)制作的樹脂原型代替熔模鑄造中的蠟型，樹脂原型為薄壁的蜂窩結(jié)構(gòu)，內(nèi)澆道設(shè)置在樹脂原型上，澆注系統(tǒng)采用常規(guī)的蠟澆注系統(tǒng)，在蠟澆注系統(tǒng)上設(shè)置凹槽（4），組樹時內(nèi)澆道插入凹槽中粘接固定；在樹脂原型上設(shè)置蠟棒，制殼后形成排氣孔。該方法雖然降低了鑄造成本，減小生產(chǎn)周期，避免了型殼在焙燒過程中的開裂現(xiàn)象，但是常規(guī)的蠟澆注系統(tǒng)，僅把內(nèi)澆道設(shè)置在樹脂原型上，還需在制作完成后的零件樹脂原型上人工設(shè)置蠟棒，費時費力，且難以保證所制作澆注系統(tǒng)與最優(yōu)化設(shè)計方案保持一致，從而對最終澆鑄金屬零件質(zhì)量存在一定的影響，并且將降低批量鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，而且受到手工工藝的限制，增加了工藝復(fù)雜性，故其還是存在缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種工藝合理、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低、制造精度高的基于光固化3D打印技術(shù)的快速精密鑄造工藝。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：該基于光固化3D打印技術(shù)的快速精密鑄造工藝，其特征在于，包括以下步驟：（1）三維模型CAD優(yōu)化設(shè)計通過三維建模軟件對目標零件進行CAD鑄造工藝的優(yōu)化設(shè)計，建立目標零件的三維模型，并在該目標零件的三維模型上直接設(shè)計相應(yīng)的澆注系統(tǒng)，使目標零件的三維模型及其澆注系統(tǒng)形成一個目標零件整體模型，對目標零件整體模型的各個部位按一定的尺寸比例進行預(yù)縮放處理，然后再對完成預(yù)縮放處理的目標零件整體模型進行抽殼處理；（2）光固化3D打印成形將目標零件整體模型轉(zhuǎn)換成STL數(shù)據(jù)格式，并導(dǎo)入前處理軟件進行前處理，該前處理依次包括零件造型方向定位、設(shè)計支撐以及分層處理，再將完成分層處理的模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入激光快速成型機，設(shè)置工藝參數(shù)，進行光固化3D打印成形，制作完成后得到帶支撐的目標零件整體樹脂原型，再進行后處理；（3）硅溶膠熔模精密鑄造對目標零件的整體樹脂原型進行逐層硅溶膠掛漿撒砂制殼，完成制殼后將目標零件的整體樹脂原型及其型殼整體放入高溫焙燒爐里進行高溫焙燒，將完成焙燒后的目標零件型殼從高溫焙燒爐中取出并澆注熔融金屬液，待其冷卻后進行震動脫殼，去除包覆在鑄件外表面的堅硬型殼，將澆注系統(tǒng)切除，再進行鑄件后處理，最終制得目標零件精密金屬鑄件。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（1）中，抽殼處理中的抽殼壁厚設(shè)置范圍為0.8mm-2.0mm。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（1）中，三維建模軟件采用Pro/E、UG和SolidWorks中的一種；也可選用其他的三維建模軟件。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（2）中，前處理軟件采用RPData和Imageware中的一種；并不局限于這兩種軟件。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（2）中，設(shè)計支撐包括設(shè)計基礎(chǔ)工藝支撐與設(shè)計零件內(nèi)部支撐。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（2）中，后處理包括依次進行清洗、去支撐、后固化和表面打磨。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（3）中的硅溶膠掛漿撒砂制殼，每掛一次漿對應(yīng)地撒一層砂，等前一層型殼干燥硬化后再次掛漿撒砂制下一層型殼，且除首次掛漿后撒鋯英砂作為面層砂外后面每次撒砂都用莫來砂，如此反復(fù)進行4-6次硅溶膠掛漿并撒砂過程，然后再進行硅溶膠封漿處理，待其干燥硬化后型殼制作完成。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（3）中，高溫焙燒爐的溫度設(shè)置為高于樹脂材料熔點50℃-100℃，焙燒時間持續(xù)1-3小時，使型殼中樹脂原型充分燃燒干凈，型殼內(nèi)部樹脂原型完全消失，隨后繼續(xù)升溫至型殼焙燒固化溫度，將型殼完全燒結(jié)固化。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果：1、省去了傳統(tǒng)熔模精密鑄造過程中壓蠟?zāi)＞叩募庸ぶ圃飙h(huán)節(jié)，精簡了零件制造工序，節(jié)省了蠟?zāi)Ｄ＞咧圃斐杀炯肮r；2、采用光固化3D打印技術(shù)直接快速制作出目標零件及其澆注系統(tǒng)整體樹脂原型，省去了復(fù)雜鑄件的蠟?zāi)Ｆ囱b所需的人工費用及工時；3、在有效繼承了硅溶膠熔模精密鑄造所具備的尺寸精度高及表面質(zhì)量好的基礎(chǔ)上，縮短了零件制造周期，提高了產(chǎn)品開發(fā)效率，可實現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的快速精密鑄造。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例的工藝流程示意圖。圖2為本發(fā)明實施例目標零件整體模型示意圖。圖3為本發(fā)明實施例目標零件整體模型剖視圖。圖4為本發(fā)明實施例目標零件整體模型完成抽殼處理后的剖視圖。圖5為本發(fā)明實施例目標零件整體模型設(shè)計零件內(nèi)部支撐后的剖視圖。圖中：目標零件的三維模型1，澆注系統(tǒng)2，零件內(nèi)部支撐3，抽殼壁厚H。具體實施方式下面結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。實施例。參見圖1，一種基于光固化3D打印技術(shù)的快速精密鑄造工藝，包括以下步驟：（1）三維模型CAD優(yōu)化設(shè)計基于三維建模軟件如Pro/E、UG、SolidWorks等，對目標零件模型進行CAD鑄造工藝的優(yōu)化設(shè)計。參見圖2-圖3，建立目標零件的三維模型1，并在零件模型上直接設(shè)計相應(yīng)的澆注系統(tǒng)2，澆注系統(tǒng)2包括澆口杯、直澆口、橫澆口和內(nèi)澆口等結(jié)構(gòu)，使得目標零件的三維模型1及其澆注系統(tǒng)2形成一個目標零件整體模型。根據(jù)目標零件的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合前期積累的實驗數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗，確定零件在快速鑄造過程中各個部位的線收縮率，據(jù)此對目標零件整體模型在各個部位按一定的尺寸比例進行預(yù)縮放處理。為了防止樹脂原型在高溫焙燒過程中脹裂型殼，參見圖4，對完成預(yù)縮放處理的目標零件整體模型進行抽殼處理，使得目標零件整體模型成為具有一定壁厚的中空結(jié)構(gòu)，這樣有利于在后續(xù)高溫焙燒脫樹脂過程中使樹脂原型受熱膨脹時向內(nèi)部中空部位塌陷，有效減小對外部型殼的作用力，防止脹裂型殼，且抽殼壁厚設(shè)置范圍為0.8mm-2.0mm，目標零件尺寸越大則相應(yīng)地抽殼壁厚數(shù)值越大，具體需根據(jù)目標零件的三維模型1實際情況確定。（2）光固化3D打印成形目標零件整體模型光固化3D打印成形，獲得目標零件及其澆注系統(tǒng)2的整體樹脂原型。將前述完成CAD優(yōu)化設(shè)計的目標零件整體模型轉(zhuǎn)換成STL數(shù)據(jù)格式，并導(dǎo)入前處理軟件如RPData、Imageware等進行前處理，依次包括零件造型方向定位、設(shè)計支撐以及分層處理，其中設(shè)計支撐包括設(shè)計基礎(chǔ)工藝支撐與設(shè)計零件內(nèi)部支撐3。參見圖5，零件內(nèi)部支撐3將極大地提高模型強度，減小模型變形，而且所設(shè)計的零件內(nèi)部支撐3間需留有氣體通道，以保證目標零件的三維模型1內(nèi)部中空部位直接與零件外部相通，這樣可以避免高溫焙燒脫樹脂過程中因樹脂原型燒蝕氣化產(chǎn)生的氣體在零件內(nèi)部形成高壓而脹裂外部型殼。將完成分層處理的模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入激光快速成型機，在RpBuild工藝控制軟件中設(shè)置好工藝參數(shù)后開始光固化3D打印成形，制作完成后得到帶支撐的目標零件整體樹脂原型，將制作完成得到的目標零件整體樹脂原型依次進行清洗、去支撐、后固化、表面打磨等后處理工序，以提高目標零件樹脂原型的尺寸精度、強度、表面質(zhì)量等性能。（3）硅溶膠熔模精密鑄造以目標零件整體樹脂原型為熔模進行硅溶膠熔模精密鑄造，最終制得目標零件精密金屬鑄件。對目標零件整體樹脂原型進行逐層硅溶膠掛漿撒砂制殼，其中每掛一次漿對應(yīng)地撒一層砂，等前一層型殼干燥硬化后再次掛漿撒砂制下一層型殼，且除首次掛漿后撒鋯英砂作為面層砂外后面每次撒砂都用莫來砂，如此反復(fù)進行4～6次硅溶膠掛漿并撒砂過程，然后再進行硅溶膠封漿處理，待其干燥硬化后型殼制作完成。將目標零件樹脂原型及其型殼整體放入高溫焙燒爐里進行焙燒脫樹脂，其中高溫焙燒爐的溫度設(shè)置成高于樹脂材料熔點50℃-100℃，焙燒時間持續(xù)1-3小時，使型殼中樹脂原型充分燃燒干凈，型殼內(nèi)部樹脂原型完全消失；隨后繼續(xù)升溫至型殼焙燒固化溫度，將型殼完全燒結(jié)固化。將完成焙燒后的目標零件型殼從高溫焙燒爐中取出并直接往型殼內(nèi)部澆注熔融金屬液，待其冷卻后進行震動脫殼，去除包覆在鑄件外表面的堅硬型殼，將澆注系統(tǒng)2切除，最后進行打磨、噴砂、拋光等后處理工序，以提高鑄件的表面質(zhì)量，最終制得目標零件精密金屬鑄件。本實施例中的目標零件的三維模型1及其澆注系統(tǒng)2設(shè)計成一個目標零件整體模型，并直接一次光固化3D打印成形，可快速制造目標零件及其澆注系統(tǒng)2整體樹脂原型，整個制造過程中無需模具，也無需像普通蠟?zāi)Ｄ菢咏M裝拼接，既節(jié)約了模具制造成本及人工成本，又縮短了零件制造周期。本實施例的工藝是將光固化3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)的硅溶膠熔模精密鑄造工藝相結(jié)合，且硅溶膠對光固化樹脂原型具有良好的涂掛性，使得該快速精密鑄造工藝在有效繼承了硅溶膠熔模精密鑄造所具備的尺寸精度高及表面質(zhì)量好的基礎(chǔ)上，縮短了零件制造周期，提高了產(chǎn)品開發(fā)效率，可實現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的快速精密鑄造。本實施例附圖中的目標零件的三維模型1僅僅是為了解釋本發(fā)明而設(shè)定的一個虛擬的一個應(yīng)用目標零件，并不影響本發(fā)明實際適用零件的廣泛性。此外，需要說明的是，本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明所作的舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明說明書的內(nèi)容或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。