CN105666750A

CN105666750A - 一种基于3d打印技术的浇注件的制备工艺及浇注模具

Info

Publication number: CN105666750A
Application number: CN201610152524.1A
Authority: CN
Inventors: 路文虎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2016-06-15

Abstract

本发明提供了一种基于3D打印技术的浇注件的制备工艺及浇注模具，属于模具加工技领域，制备工艺包括：A.利用三维软件设计浇注模具模型，将浇注模具模型转换成STL数据格式，并导入切片软件中进行切片处理，层片厚度为0.01-2mm，浇注模具模型的壁厚大于或等于0.5mm，得到浇注模具的三维模型数据；B.将步骤A中得到的浇注模具的三维模型数据导入3D打印设备中，打印成型得到浇注模具；C.将流体原材料注入步骤B中的浇注模具的型腔内，得到浇注件。该浇注模具包括型腔围板以及型腔围板围成的型腔；型腔围板的顶部设置有注射孔和溢流孔。该制备工艺及浇注模具具有加工精确度高，耗材少，生产效率高，制造工序简单以及生产成本低等优点。

Description

一种基于3D打印技术的浇注件的制备工艺及浇注模具

技术领域

本发明涉及模具加工技术领域，具体而言，涉及一种基于3D打印技术的浇注件的制备工艺及浇注模具。

背景技术

3D打印技术属于快速成型技术的一种，它是一种以模型文件为基础，通过逐层叠加、堆积成型的方式来构造物体的技术。目前，3D打印技术广泛应用于各个领域。

而现有的模具主要通过CNC(数控机床)加工制造，其存在耗费材料，工序复杂，生产成本高等不足。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于3D打印技术的浇注件的制备工艺及浇注模具，以节约耗材，减少制造工序，降低生产成本。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于3D打印技术的浇注件的制备工艺，包括以下工艺步骤：

A.利用三维软件设计浇注模具模型，将所述浇注模具模型转换成STL数据格式，并导入切片软件中进行切片处理，层片厚度为0.01-2mm，所述浇注模具模型的壁厚大于或等于0.5mm，得到浇注模具的三维模型数据；

B.将步骤A中得到的所述浇注模具的三维模型数据导入3D打印设备中，打印成型得到所述浇注模具；

C.将流体原材料注入步骤B中的所述浇注模具的型腔内，得到浇注件。

上述制备工艺通过采用3D打印技术首先打印出浇注模具，打印成型的浇注模具由厚度为0.01-2mm的层片堆叠而成，同时，浇注模具模型的壁厚大于或等于0.5mm，然后将流体原材料注入浇注模具中，从而制造生产浇注件。

现有的CNC加工模具是通过在方钢上扣出模具，而相对于现有技术，该制备工艺通过采用3D打印技术制备使得浇注模具打印成型，因此，其具有加工精确度高，耗材少，生产效率高，制造工序简单以及生产成本低等优点。

进一步，所述流体原材料经过抽真空处理，包括以下步骤：将流体原材料放入密封硬质透明容器中，然后连接真空泵进行抽真空，至流体原材料物无气泡冒出为止。

为了避免流体原材料中的空气对制备工艺的影响，优选地，流体原材料经过抽真空处理，从而将流体原材料中的空气排出，有效地避免后续加工的浇注件产生砂眼。

其中，优选地，抽真空处理的压力维持在-0.1MP。

进一步，步骤B中的所述浇注模具的成型方式选自热熔丝成型、光固化成型和激光选择性烧结成型中的一种；且打印成型的所述浇注模具还经过抛光处理，于所述浇注模具的型腔的内表面形成光滑层。

因采用3D打印的浇注模具是由层片堆叠而成，因此，需要对浇注模具的型腔的内表面进行抛光处理，使型腔的内标面更加光滑，降低粗糙度，从而提高加工的精细度。

进一步，所述抛光处理选自机械抛光、化学抛光和蒸汽抛光中的一种。

其中，机械抛光是指通过抛丸，震动，砂轮，砂纸、吹砂等方式对模具表面进行处理，以达到去除层纹，光滑处理。

化学抛光是指通过溶剂如丙酮、氯仿，腐蚀剂，胶水等对零件表面进行溶解，腐蚀，填充，以达到抹平层纹的目的。

蒸汽抛光是指通过高温蒸汽对模具精细表面进行高温抛光。

进一步，所述浇注模具的打印材料选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乳酸、聚酰胺纤维、聚丙烯、聚乙烯和热塑性聚氨酯弹性体橡胶中的一种；

所述制备工艺还包括步骤D：将所述浇注模具和所述浇注件放入烘箱内进行烘烤，至所述浇注件凝结为止，烘烤温度小于300°。

进一步，步骤B还包括底板预处理步骤：在打印前，对打印底板进行预加热处理；或者在打印底板的打印面涂覆胶水。

在浇注模具打印过程中，浇注模具的底边与底板的粘合性差而导致其底边容易翘起，影响浇注模具的打印。因此，优选地，在打印浇注模具前，需要对打印底板径向预处理，例如对底板进行预加热处理，或者在打印底板的打印面涂覆胶水。通过预处理的打印底板，使得浇注模具的底边更加容易与其粘合，从而有效地避免了在打印过程中，浇注模具的底边发生翘起的问题。

进一步，所述流体原材料为硅胶与固化剂按质量比100：2.5-5配制而成；或者所述流体原材料为聚氨酯AB料与固化剂按质量比1：0.8-1.2配制而成；或者所述流体原材料为聚氨酯高发泡料与固化剂按质量比10：3.5配制而成。

硅胶与固化剂的质量比优选为100：3.5；聚氨酯AB料与固化剂的质量比优选为1：1。

其中，优选地，浇注件于流体原材料注入浇注模具2-3小时，进行脱模，这时，浇注件发生了固化，且并未完全凝固，有利于脱模操作。

根据上述的基于3D打印技术的浇注件的制备工艺，本发明还提供了一种浇注模具，其包括：包括：型腔围板以及所述型腔围板围成的型腔；所述型腔围板的顶部设置有注射孔和溢流孔，且所述注射孔和所述溢流孔均分别与所述型腔连通；所述型腔的内表面为经过机械打磨或化学抛光的光滑层。

其中，优选地，所述注射孔和所述溢流孔均分别为阶梯孔，且所述注射孔和所述溢流孔的大孔径的一端位于所述型腔围板的顶部的外侧面，从而可以起到补缩作用，避免流体原材料在由液体变为固定的过程中，因产生收缩而导致在浇注件的内部产生缩孔而使浇注件报废。

为了能够更好地提高加工效率，其中，当模具的上、下两个面是平面时，上、下面可以直接使用现成平板代替，不在需要使用3d打印其上、下面，从而可以进一步提升生产效率。

进一步，所述型腔围板的厚度大于或等于0.5mm。

进一步，所述型腔围板的外表面涂覆有加强层。

通过加强层可以更好地提高型腔围板的强度，有利于浇注件的加工。其中，加强层可以选用环氧树脂涂层、聚氨酯涂层和石膏涂层中的一种、两种或多种的组合。

进一步，所述型腔围板的内部采用栅状填充；或者采用网格状填充；或者采用蜂窝状填充；或者采用实心填充。

其中，填充比率可以为10-100％

加工打印上述浇注模具时，型腔围板的内部的填充可以根据强度需求和效率需求的不同，可以分别采用栅状填充、网格状填充、蜂窝状填充或者实心填充，从而使得型腔围板满足不同的强度需求和效率需求，在满足强度要求的同时，节约制造型腔围板所需的耗材。

为了便于浇注件进行脱模，优选地，所述型腔围板的外表面设置有突边结构，这样，通过突边结构而便于对浇注模具进行操作，因此，有利于浇注件脱模。

本发明的有益效果：

本发明所提供的基于3D打印技术的浇注件的制备工艺及浇注模具，通过采用3D打印技术，使得浇注模具打印成型，因此，其具有加工精确度高，耗材少，生产效率高，制造工序简单以及生产成本低等优点。

附图说明

图1为实施例3中的浇注模具的结构示意图；

图2为图1中的A部分的局部放大图；

图3为实施例3中所述的盖板的剖视图；

图4为实施例3中的型腔围板的剖视图。

图中标记为：

底板101，侧面围板102，注射孔103，盖板104，溢流孔105，层纹106，型腔107。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1

本实施例提供了一种基于3D打印技术的浇注件的制备工艺，包括以下工艺步骤：

利用三维软件设计浇注模具模型，将所述浇注模具模型转换成STL数据格式，并导入切片软件中进行切片处理，层片厚度为0.05mm，浇注模具模型的壁厚为0.5mm，得到浇注模具的三维模型数据；

然后将得到的上述浇注模具的三维模型数据导入3D打印设备中，打印成型得到浇注模具；

最后将流体原材料注入上述浇注模具的型腔内，得到浇注件。

上述流体原材料为硅胶与固化剂，并按质量比100：3.5配制而成。

同时，配制好的流体在注入浇注模具前还经过抽真空处理：将流体原材料放入密封硬质透明容器中，然后连接真空泵于-0.1MP下进行抽真空，待流体原材料物无气泡冒出为止。

作为本实施例中的一种优选方案，步骤B中的打印成型的浇注模具还经过抛光处理，使浇注模具的型腔的内表现形成光滑层。

容易理解的，本实施例中的抛光处理选自机械抛光、化学抛光或者蒸汽抛光。

本实施例中的硅胶与固化剂的质量比还可以为100:2.5或者100:5。

同时，本实施例中的流体原材料还可以选用聚氨酯AB料与固化剂按质量比1:0.8-1.2配制而成，优选为1:1。或者，流体原材料选用聚氨酯高发泡材料与固化剂按质量比10:3.5配制而成。

本实施例中的层片厚度和浇注模具模型的壁厚根据实际情况，通过切片软件进行参数调整，使层片厚度为0.01-2mm内的其他值，浇注模具模型的壁厚为其他大于或等于0.5mm的值。

本实施例中，用于打印浇注模具的材料选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乳酸、聚酰胺纤维、聚丙烯、聚乙烯或者热塑性聚氨酯弹性体橡胶。

实施例2

利用三维软件设计浇注模具模型，将所述浇注模具模型转换成STL数据格式，并导入切片软件中进行切片处理，层片厚度为2mm，浇注模具模型的壁厚为1mm，得到浇注模具的三维模型数据；

然后将得到的上述浇注模具的三维模型数据导入3D打印设备中，并放入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物作为打印材料；待在打印底板的打印面涂覆胶水后，打印浇注模具并通过光固化成型；成型后的浇注模具进行抛光处理，使浇注模具的型腔的内表现形成光滑层；

最后将经过抽正空处理的流体原材料注入到上述浇注模具的型腔内，得到浇注件；其中流体原材料选用聚氨酯高发泡材料与固化剂，并按质量比10:3.5配置而成。

优选地，上述浇注件在流体原材料注入到浇注模具2-3小时内进行脱模，因流体原材料固化但为完全凝结而有利于脱模操纵。

更优地，为了缩短固化时间，可以将浇注件放入到烘箱内，于<300°的条件下进行烘烤，使流体原材料固化。

本实施例为了防止浇注模具在打印过程中，其打印底边发生翘起，而在打印底板的打印面涂覆了胶水，提高了打印底板的粘合力，使打印底板与浇注模具的打印底边牢固结合，避免打印过程中，浇注模具的打印底边出现翘起的问题。

作为其他实现方式，在打印浇注模具前，还可以对打印底板进行预热处理，并保持一定的温度，从而有利于打印底板与浇注模具的打印底边粘合，使打印底板与浇注模具的打印底边牢固结合，防止打印底边发生翘起。

实施例3

如图1和图4所示，根据实施例1和2的3D打印技术，本实施例提供了一种浇注模具，其包括：型腔围板以及型腔围板围成的型腔107，型腔围板的壁厚为1mm。

优选地，型腔围板包括底板101、侧面围板102以及盖板104；盖板104设置有注射孔103和溢流孔105，且注射孔103和溢流孔105均分别与型腔107连通；型腔107的内表面为光滑层，且光滑层设置有脱模剂层。

如图2所示，型腔围板的外侧面具有层纹106，相邻的两条层纹106的间距为0.05mm；型腔围板的内部采用蜂窝状填充。

作为本实施例的一种优选方案，如图3所示，上述注射孔103和溢流孔105均分别为阶梯孔，且注射孔103和溢流孔105的大孔径的一端位于盖板104的外侧。

为了进一步提高型腔围板的强度，更优地，型腔围板的外表面涂覆有环氧树脂涂层作为加强层，从而使得型腔围板更加牢固，有利于浇注件的加工。

其中，加强层还可以选用聚氨酯涂层和石膏涂层等中的一种，或者也可以选用其中两种或多种的组合作为加强层。

容易理解的，根据实际使用的强度需求和效率需求的不同，本实施例中的型腔围板的内部还可以采用栅状填充、网格状填充或者实心填充等，其填充比率可以为10-100％。

同时，为了便于浇注件进行脱模，型腔围板的外表面可以设置突边结构而有利于其操作脱模。

本实施例中的型腔围板的厚度包括但不限于1.0mm，其厚度还可以选自其他大于0.5mm的值，例如0.6mm，1.5mm或者2mm等。相邻的两条层纹106的间距包括但不限于0.05mm，其间距还可以选自0.01-2.0mm范围内的其他值，例如0.01mm，0.5mm或者1.0mm等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于3D打印技术的浇注件的制备工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：

2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述流体原材料经过抽真空处理，包括以下步骤：将流体原材料放入密封硬质透明容器中，然后连接真空泵进行抽真空，至流体原材料物无气泡冒出为止。

3.根据权利要求1或2所述的制备工艺，其特征在于，步骤B中的所述浇注模具的成型方式选自热熔丝成型、光固化成型和激光选择性烧结成型中的一种；且打印成型的所述浇注模具还经过抛光处理，于所述浇注模具的型腔的内表面形成光滑层。

4.根据权利要求3所述的制备工艺，其特征在于，所述抛光处理选自机械抛光、化学抛光和蒸汽抛光中的一种。

5.根据权利要去4所述的制备工艺，其特征在于，所述浇注模具的打印材料选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乳酸、聚酰胺纤维、聚丙烯、聚乙烯和热塑性聚氨酯弹性体橡胶中的一种；

6.根据权利要去1或2所述的制备工艺，其特征在于，步骤B还包括底板预处理步骤：在打印前，对打印底板进行预加热处理；或者在打印底板的打印面涂覆胶水。

7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述流体原材料为硅胶与固化剂按质量比100：2.5-5配制而成；或者所述流体原材料为聚氨酯AB料与固化剂按质量比1：0.8-1.2配制而成；或者所述流体原材料为聚氨酯高发泡料与固化剂按质量比10：3.5配制而成。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的制备工艺的浇注模具，其特征在于，包括：型腔围板以及所述型腔围板围成的型腔；所述型腔围板的顶部设置有注射孔和溢流孔，且所述注射孔和所述溢流孔均分别与所述型腔连通；所述型腔的内表面为经过机械打磨或化学抛光的光滑层。

9.根据权利要求8所述的浇注模具，其特征在于，所述型腔围板的厚度大于或等于0.5mm。

10.根据权利要求9所述的浇注模具，其特征在于，所述型腔围板的外表面涂覆有加强层。