CN102691079A - 快速制造低温合金浇注模具的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速制造低温合金浇注模具的方法，其目的在于克服传统的低温合金浇注模具制造工艺复杂、周期长、成本高和耐高温橡胶模具使用寿命短、尺寸精度难掌控、不利于小批量生产等缺点。本发明主要步骤如下：⑴通过快速成型技术制作母模原型；⑵设计分模面、分模线及浇注孔位置，合模定位结构，浇注件出模结构；⑶以母模原型为芯模，对母模原型进行电铸加工，获得金属模具；⑷调配耐高温树脂，通过真空灌注将耐高温树脂粘接在金属模具的模壳上形成背衬；⑸待背衬固化后，进行外形修整，得低温合金浇注模具。本发明制造成本低，制造时间短，操作简便，可靠性稳定，适用于小批量生产，生产的低温合金浇注模具尺寸精度稳定，使用寿命长。

Description

快速制造低温合金浇注模具的方法
技术领域
本发明涉及快速成型和快速制造技术领域，特别涉及一种快速制造低温合金浇注模具的方法。
背景技术
低温合金的熔点一般在200℃-450℃之间，熔化后通过离心浇注机或倒灌浇注法浇注，冷却固化成金属零件。由于浇注模具在高温状态工作，对浇注模具的制造材料具有一定的耐高温要求，传统上使用金属钢材制造的浇注模具，如公告号CN2612480Y的实用新型公开了一种用于铸造较小直径耐磨铸球的铸球离心浇注模具，它包括一对金属材料的圆盘形上模和下模，上、下模内侧相互对合，上、下模之间构成多个球形的浇注型腔，模具的浇口位于中心，上模中心为上浇口，下模中心为下浇口，下浇口呈环形，所述的球形浇注型腔呈放射状排布在浇口周围，各浇注型腔及浇口之间通过径向的浇道相连通。该铸球离心浇注模具需经过数控机床车、铣、磨等机械加工方式制造，工艺复杂，加工周期长，制造成本高；传统上也使用耐高温橡胶材料制造浇注模具，该工艺制造的橡胶模具抗老化，抗撕拉性差，模具使用寿命短暂，模具制作在硫化过程中母模原型易变形，难以浇注精细图案，模具型腔尺寸精度难以掌控。
发明内容
本发明的目的在于克服传统的低温合金浇注模具制造工艺复杂、周期长、成本高和耐高温橡胶模具使用寿命短、尺寸精度难掌控、不利于小批量生产等缺点，提供一种快速制造低温合金浇注模具的方法，它制造成本低，制造时间短，操作简便，可靠性稳定，适用于小批量生产，生产的低温合金浇注模具尺寸精度稳定，使用寿命长。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种快速制造低温合金浇注模具的方法，所述的方法步骤如下：
⑴通过快速成型技术制作母模原型；
通过快速成型技术制作母模原型为本领域的常规技术，本发明中不做过多表述。
⑵设计分模面、分模线及浇注孔位置，合模定位结构，浇注件出模结构；
为电铸加工获得预期的金属模具做准备。
⑶以母模原型为芯模，对母模原型进行电铸加工，获得与母模原型形状相对应的型腔的金属模具；
电铸加工为本领域的常规技术，电铸加工是利用金属的电解沉积原理来精确复制某些复杂或特殊形状工件的特种加工方法。电铸加工是把预先按所需形状制成的原模即母模原型作为阴极，用电铸材料作为阳极，一同放入与阳极材料相同的金属盐溶液中，通以直流电。在电解作用下，原模表面逐渐沉积出金属电铸层，达到所需的厚度后从溶液中取出，将电铸层与原模分离，便获得与原模形状相对应的金属复制件。
浇注模具通常分为两部分，如上模和下模，或左模和右模，对母模原型的上半部（或左半部）模壳进行电铸以获得金属模具的上模（或左模），对母模原型的下半部（或右半部）模壳进行电铸以获得金属模具的下模（或右模），这样便获得与母模原型形状相对应的型腔的金属模具。
⑷调配耐高温树脂，通过真空灌注将耐高温树脂粘接在金属模具的模壳上形成背衬；
虽然电铸加工能精确复制微细、复杂和某些难于用其他方法加工的特殊形状模具及工件，但是获得的金属模具厚度较小，结构强度不高，用于浇注时容易变形，使用寿命短，此外在浇注时由于温度较高，因此采用耐高温树脂作为背衬来加固，耐高温树脂不但制作成本低，易于快速加工成型，且能耐得高温，韧性和使用寿命都较长。
⑸待背衬固化后，进行外形修整，将背衬外形平面铣修平整得低温合金浇注模具。将背衬外形平面铣修平整这样方便使用时的固定，方便锁模，也便于模具的保存。
作为优选，电铸加工的金属为铜或镍。
作为优选，金属模具厚度在1.5-2.5mm。考虑生产成本、电铸加工周期和结构强度因素，控制金属模具厚度即电铸层的厚度在1.5-2.5mm。
作为优选，所述背衬的厚度≥30mm。为确保背衬的加固作用，保证模具的使用寿命，背衬最薄处的厚度不能小于30mm。
作为优选，所述耐高温树脂由以下重量份的组份混合组成：耐高温环氧树脂48-52份，耐高温固化剂48-52份，邻苯二甲酸丁二酯11-13份，铁粉25-35份，铝粉25-35份，石膏铸粉6-12份。
邻苯二甲酸丁二酯为稀释剂，加入铝粉可以提高耐高温树脂的导热性能，加入铁粉提高了耐高温树脂的抗磨损性能，这样增加了模具的寿命。石膏铸粉能增加耐高温树脂的耐高温性能和韧性，同时石膏铸粉能调节耐高温树脂组份混合时的浓稠度，达到最佳的制作条件，石膏铸粉还能减少铁粉、铝粉的使用量，降低模具重量，减少成本。
作为优选，耐高温树脂的调配方法为：先将耐高温环氧树脂、耐高温固化剂和邻苯二甲酸丁二酯混合均匀，然后加入铁粉和铝粉，最后加入石膏铸粉，混合均匀即可。
作为优选，所述铁粉的大小在100-200目。这样能分散均匀，使用效果好。
作为优选，所述铝粉的大小在100-200目。这样能分散均匀，使用效果好。
本发明的有益效果是：制造成本低，制造时间短，操作简便，可靠性稳定，适用于小批量生产，生产的低温合金浇注模具尺寸精度稳定，使用寿命长。 
附图说明
图1是本发明的一种模具的结构示意图。
图中：1、母模原型，2、金属模具，3、背衬，4、分模线，5、浇注孔。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：
⑴通过快速成型技术制作母模原型1；通过快速成型技术制作母模原型为本领域的常规技术，本发明在此不做赘述。
⑵设计分模面、分模线4及浇注孔5位置，合模定位结构，浇注件出模结构。
⑶以母模原型为芯模，对母模原型进行电铸铜加工，获得与母模原型形状相对应的型腔的金属模具2，金属模具厚度在1.5-2.5mm。
⑷调配耐高温树脂，通过真空灌注将耐高温树脂粘接在金属模具的模壳上形成背衬3，背衬的厚度≥30mm。耐高温树脂由耐高温环氧树脂、耐高温固化剂、邻苯二甲酸丁二酯、铁粉、铝粉和石膏铸粉组成，铁粉的大小在100-200目，铝粉的大小在100-200目；耐高温树脂的具体配方见表1，耐高温树脂的调配方法为：先将耐高温环氧树脂（深圳正大升化工有限公司，ZDS-4007耐高温环氧树脂）、耐高温固化剂（深圳正大升化工有限公司，ZDS-4007耐高温固化剂）和邻苯二甲酸丁二酯混合均匀，然后加入铁粉和铝粉，最后加入石膏铸粉（广州市泓景首饰铸造材料有限公司），混合均匀即可。
⑸待背衬固化后（常温下，经24小时以上即可固化），进行外形修整，将背衬外形平面铣修平整得低温合金浇注模具。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于耐高温树脂的具体配方，详见表1，其它同实施例1。
实施例3：
本实施例与实施例1的不同之处在于耐高温树脂的具体配方，详见表1，其它同实施例1。
表1耐高温树脂的配方
组份 实施例1 实施例2 实施例3
耐高温环氧树脂 48 50 52
耐高温固化剂 52 50 48
邻苯二甲酸丁二酯 11 12 13
铁粉 25 30 35
铝粉 25 30 35
石膏铸粉 6 8 12
与现有金属钢材制造的浇注模具相比较，本发明的方法制造浇注模具的成本是现有金属钢材制造的浇注模具制造成本的1/8~1/10，本发明制造浇注模具的时间在3天以内（现有金属钢材制造浇注模具需15天左右），本发明的耐高温温度在500℃左右，使用寿命在1000次左右。
本发明的方法制造成本低，制造时间短，耐高温树脂背衬配方材料易得，操作简便，可靠性稳定，是一种快速、经济的模具加工技术，适用于新产品开发与试制和小批量生产，能够快速适应市场变化的需求。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1. 一种快速制造低温合金浇注模具的方法，其特征在于：所述的方法步骤如下：
⑴通过快速成型技术制作母模原型；
⑵设计分模面、分模线及浇注孔位置，合模定位结构，浇注件出模结构；
⑶以母模原型为芯模，对母模原型进行电铸加工，获得与母模原型形状相对应的型腔的金属模具；
⑷调配耐高温树脂，通过真空灌注将耐高温树脂粘接在金属模具的模壳上形成背衬；
⑸待背衬固化后，进行外形修整，将背衬外形平面铣修平整得低温合金浇注模具。
2.根据权利要求1所述的快速制造低温合金浇注模具的方法，其特征在于：电铸加工的金属为铜或镍。
3.根据权利要求1或2所述的快速制造低温合金浇注模具的方法，其特征在于：金属模具厚度在1.5-2.5mm。
4.根据权利要求1所述的快速制造低温合金浇注模具的方法，其特征在于：所述背衬的厚度≥30mm。
5.根据权利要求1或2或4所述的快速制造低温合金浇注模具的方法，其特征在于：所述耐高温树脂由以下重量份的组份混合组成：耐高温环氧树脂48-52份，耐高温固化剂48-52份，邻苯二甲酸丁二酯11-13份，铁粉25-35份，铝粉25-35份，石膏铸粉6-12份。
6.根据权利要求5所述的快速制造低温合金浇注模具的方法，其特征在于：耐高温树脂的调配方法为：先将耐高温环氧树脂、耐高温固化剂和邻苯二甲酸丁二酯混合均匀，然后加入铁粉和铝粉，最后加入石膏铸粉，混合均匀即可。
7.根据权利要求5所述的快速制造低温合金浇注模具的方法，其特征在于：所述铁粉的大小在100-200目。
8.根据权利要求5所述的快速制造低温合金浇注模具的方法，其特征在于：所述铝粉的大小在100-200目。
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