叶片零件在航空航天以及船舶重工领域应用广泛,其加工涉及空间自由曲面,传统机加工存在周期长、复杂型面难加工、合格率低的缺点。近些年来熔模精铸因其近净成型的特点,在某些场合取代机加工用于精密复杂零件的制造。当前的熔模铸造工艺因为需要设计模具以及注蜡成型工序,存在模具设计周期较长的缺点;而基于快速成型技术高精度“降维打印”对型面复杂和空间结构不规则零件不敏感的特点。提出了将快速成型技术与熔模铸造相结合,实现快速制造型芯的新型熔模精铸工艺,并设计了内塌陷结构解决快速成型材料在熔失熔模过程中型壳破碎问题,实现较短周期内高精度铸件的批量制造。主要研究内容如下:首先,根据叶片的特点进行特征分类,并用关键参数对叶身曲面进行数学描述,基于三维CAD/CAM平台NX建立基于部分参数驱动的叶片三维数字化模型;利用各种材料空气膨胀系数的不同,设计出一种内部塌陷结构,使其在熔失熔模升温过程中内部塌陷,从而解决型壳破碎问题,并将该结构嵌入到叶片三维模型中,构造出叶片的型芯数字化模型。其次,采用FDM快速成型技术,将型芯模型进行3D打印,并对该型芯3D打印参数进行优化,得到PLA实体模型,按工艺设计进行后处理,得到铸造用叶片PLA塑料型芯模型;然后针对该型芯模型进行熔模铸造工艺的设计,并通过数值模拟进行仿真和优化,进而得到叶片铸造的最优参数设置。最后,进行熔模铸造试验,验证工艺路线并得到铸造精度为CT4的叶片铸件,验证了工艺的可行性。研究表明,提出的叶片快速成型技术与熔模铸造相结合的工艺方案,不仅能够实现较短周期内叶片零件的小批量制造,按标准周期计算能节约70%设计周期,而且还大大降低了开发费用,解决了传统生产成本高、周期长、工序复杂的问题。