CN107598170A - 金属零件快速模具注射成型方法与设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属零件快速模具注射成型方法，特点是包括如下步骤：步骤一，制备金属粉末喂粒；步骤二，制作零件原型件、气道原型件及浇道原型件；步骤三，选用金属外模；步骤四，制作下半硅胶内模；步骤五，制作上半硅胶内模；步骤六，模具清理与装配；步骤七，安装模具；步骤八，低压注射振动成型；步骤九，脱脂；步骤九，烧结。其优点为：可用于各种金属成型，尤其适用于具有复杂型腔的中小型零件的快速制造，所需设备简单，生产周期短，成本低，且零件成型精度较高。

Description

金属零件快速模具注射成型方法与设备

技术领域

本发明涉及一种金属零件快速模具注射成型方法与设备。

背景技术

金属粉末注射成型技术（Metal Injection Molding，简称MIM技术）是美国的Parmatech公司发明的一门新型近终成型技术，其基本工艺过程是先将金属粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在加热塑化状态下用注射成型机注入模具型腔内固化成型，然后用化学或热分解的方法将成型坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。金属粉末注射成型技术集粉末冶金技术、塑料注塑成型技术、高分子化学等多门学科于一体，利用模具注射的方法来成型坯件，并通过对坯件进行烧结从而制造出高密度、高精度、高强度、形状复杂的金属零件。金属粉末注射成型技术具有成本低、效率高、一致性好等优点，且其突破传统金属粉末模压成型技术在产品形状上的限制，对于一些形状复杂、利用机械加工等其他方法难以制造的小型零件，金属粉末注射成型技术能够比较容易制出，因此被称为“当今最热门的零部件成型技术”。

现有技术中，金属粉末注射成型技术采用与塑料注射成型相同的金属模具，这种模具质量好、使用寿命长，但结构复杂、设计和制造要求高、生产周期长、成本高，只适合批量较大的零件制造，这在很大程度上制约了金属粉末注射成型技术的应用。

近年来随着3D打印技术的迅猛发展，一种称为快速软模的新型制造技术逐渐发展起来，这种技术是利用3D打印制作出零件原型件，根据零件原型件的尺寸用粘胶带或玻璃胶等将木板、塑料板或纸板等围成型框，将零件原型件固定在型框中，倒入硅胶，待硅胶固化后拆掉型框，然后用刀沿分型线将模具切成两半，取出零件原型件，再重新合模并用粘胶带绑好，从而得到具有与零件原型件相应型腔的硅胶软模，在真空注型机内往硅胶模内腔浇注双组分树脂，待固化后就可以得到所需零件。这种硅胶软模制作快速简便、成本低、柔性高，且对于结构复杂、无拔模斜度或具有倒拔模斜度以及具有深凹槽的零件来说，在制件浇注完成后均可直接取出，这是其他模具技术无法做到的。硅胶软模使用次数一般为十几到几百件左右，浇注成型时间较长，适于小批量生产。由于硅胶模具整体刚性低、导热性能差以及模温难控制，因此硅胶模具主要用于双组分树脂材料的浇注成型，而需要较高压力和对模具温度控制有较高要求的注射成型方法目前无法使用硅胶模具。

随着市场竞争的加剧和制造技术的不断发展，多品种、小批量甚至单件生产的方式应用日益广泛，现有金属粉末注射成型技术只能应用于大批量生产中，这就严重限制了该技术在工程上的应用。如果能将金属粉末注射成型技术与快速模具技术相结合，研制出一种可用于单件小批生产中的新型金属粉末注射成型技术，对金属粉末注射成型技术的进一步发展具有重要意义。

要将快速硅胶软模技术应用于金属粉末注射成型上，需要解决三个关键问题：

1、 提高硅胶软模的整体刚性和强度 硅胶硬度较低，导致模具容易变形，且变形量大。进一步的研究表明，硅胶的弹性模量为0.00784GPa，远低于碳钢的196～206GPa，但其泊松比为0.49～0.499，高于碳钢的数值0.24～0.28，根据弹性力学的知识可知泊松比越高，压缩时体积变化越小，当泊松比为0.5时（泊松比不能超过0.5），固体的体积不可压缩或在拉伸时无体积变化，由此可见，尽管硅胶模具很容易变形，但在变形时其体积几乎保持不变。因此，为了提高硅胶软模的整体刚性，本发明提出用具有较高刚性的金属材料作为外模，用硅胶往外模内腔浇注出内模，再进行注射成型，此时在金属外模的支承下，硅胶内模承受均匀载荷，这种复合模具的整体刚性和强度就可以大大提高。

2、降低模腔的压力 压力是影响金属粉末注射成型质量的一个关键因素, 如果能够降低成型过程中模腔内的压力, 就可以减小制品的内应力、降低能耗以及减少液压系统的复杂程度、减小成型设备的体积等。Allan、Ibar、瞿金平等人在注塑机的挤出螺杆上增加振动注射成型装置,研究将振动场引入塑料成型中的作用,研究表明, 振动的引入可以降低成型过程中聚合物的熔体粘度, 提高聚合物的熔体流动性,从而可以实现在较低的注射压力下完成注射充模过程。然而，由于受到现有注塑机和注塑模具结构的限制，型腔内部聚合物的振动只能从挤出机的浇道引入，导致振动场对模具型腔内部聚合物的影响范围较小，且作用不均匀。本发明将采用新的技术进行改进。

3、提高硅胶的导热能力，增加模温控制装置。研究表明，硅胶导热能力的提升，可以通过往硅胶内加入导热添加剂来实现，而这些添加剂也有助于提高硅胶模具的耐磨能力。硅胶导热能力提升后，就可以通过在金属外模上设置水道来实现对硅胶内模模温的控制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种无需拔模斜度，可用于各种金属成型，尤其适用于具有复杂型腔的中小型零件的快速制造，所需设备简单，生产周期短，成本低，且零件成型精度较高的金属零件快速模具注射成型方法与设备。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种金属零件快速模具注射成型方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一 制备金属粉末喂粒，

将金属粉末和粘结剂按（60~65）∶（40~35）的体积比进行混炼和制粒，得到金属粉末喂粒；所述金属粉末的颗粒尺寸为0.5～15μm，所述粘结剂采用低温低粘度热塑性粘结剂, 粘结剂包括65%~75%的石蜡和25%~35%聚乳酸；

步骤二 制作零件原型件、气道原型件及浇道原型件

用三维软件将所需制造的零件原型件、气道原型件及浇道原型件的三维实体模型绘制出来并放大，放大比例是1.15～1.33，1.15～1.33是金属粉末喂粒烧结后的综合收缩率的倒数；将零件原型件、气道原型件及浇道原型件的三维CAD模型数据均转为3D打印机能识别的数据；用3D打印机打印出零件原型件、气道原型件及浇道原型件；

步骤三 选用金属外模

根据所要制作零件原型件的大小确定金属外模的尺寸，所述金属外模包括外模底板、外模侧板组件、外模顶板、螺杆紧固组件；所述外模顶板及外模底板分别设在外模侧板组件的上下两开口端，外模底板、外模侧板组件及外模顶板相互配合形成外模内腔，所述螺杆紧固组件设在外模顶板及外模底板上从而将外模侧板组件固定在外模底板与外模顶板之间，在所述外模底板上分别设有底部注胶口及冷却流道组件，所述底部注胶口与外模内腔连通，在所述外模顶板上设有顶部注胶口及沉孔，所述顶部注胶口及沉孔分别与外模内腔连通；

步骤四 制作下半硅胶内模

倒置金属外模，打开外模底板，清理干净金属外模及零件原型件；分析零件原型件，确定零件原型件的分型面位置；堵塞住顶部注胶口，用橡皮泥将零件原型件固定在外模内腔中，橡皮泥与零件原型件的相交线为分型面的部位；在橡皮泥的上平面挖一个凹坑用于制作防错凹凸配合，以避免上、下半硅胶内模合模时装错方向；用毛刷在金属外模的内壁、橡皮泥的上表面及零件原型件的表面刷上一层薄的白凡士林，然后将外模底板装上，并拉紧螺杆紧固组件从而将金属外模紧固成一个整体；

配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件的尺寸及分型面的位置，计算出制作下半硅胶内模所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后，得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空5～10 min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模底板的底部注胶口倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模底板的内表面20～30mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空5～10 min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配2～4份的固化剂及8～11份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在0.5～15μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；

硅胶固化处理；从真空注型机取出金属外模，放入烤箱内，将烤箱温度设置为40～60℃，保持2～4h，使硅胶充分固化从而制成下半硅胶内模；

步骤五 制作上半硅胶内模

将经过步骤四的金属外模从烤箱中取出，松开螺杆紧固组件并沿开口槽取出，将金属外模翻转180度正向放置，打开外模顶板，去除外模内腔中的橡皮泥，并重新清洁零件原型件，将气道原型件及浇道原型件安装在零件原型件上，用毛刷在金属外模内壁、零件原型件、气道原型件及浇道原型件的表面刷上一层薄的白凡士林；将外模顶板的顶部注胶口打开，再将外模顶板装上，拉紧螺杆紧固组件将金属外模紧固；

配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件的尺寸及分型面的位置，计算出制作上半硅胶内模所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空5～10 min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模顶板的顶部注胶口倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模顶板的内表面20～30mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空5～10 min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配2～4份的固化剂及8～11份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在0.5～15μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；

硅胶固化处理，从真空注型机取出金属外模，放入烤箱内，将烤箱温度设置为40～60℃，保持2～4h，使硅胶充分固化从而制成上半硅胶内模；

步骤六 模具清理与装配

拆开金属外模，取出上半硅胶内模及下半硅胶内模，移除零件原型件、气道原型件及浇道原型件，所述上半硅胶内模的底面及下半硅胶内模的顶面相互配合形成注射腔，在上半硅胶内模中设有气道及浇道，所述气道的两端分别与顶部注胶口及注射腔连通，所述浇道的两端分别与沉孔及注射腔连通；用手术刀片将上半硅胶内模及下半硅胶内模上的浇注口凸出部分切平，然后用毛刷在注射腔的内壁上刷上一层薄的白凡士林，再分别将顶部注胶口及底部注胶口堵上，此时用于堵住顶部注胶口的锥塞上具有通气孔，通气孔与气道连通，将上半硅胶内模及下半硅胶内模放入外模内腔中，拉紧螺杆紧固组件将上半硅胶内模及下半硅胶内模和金属外模重新固定装配；

步骤七 安装模具

金属零件快速模具注射成型设备包括工作台、振动台、橡胶定位套、浇道过渡套及螺杆挤出机；将经过步骤六的金属外模安装到振动台上并固定；将橡胶定位套放入外模顶板的沉孔上，在橡胶定位套内设有出料流道，所述出料流道与浇道连通，启动液压缸使工作台上升，橡胶定位套与浇道过渡套相抵靠，橡胶定位套被压缩5～7mm；将外模底板上的冷却流道组件与外界循环冷却系统连通；

步骤八 低压注射振动成型

设置金属零件快速模具注射成型设备的工作参数：a、螺杆挤出机的机筒各区注射温度按金属粉末喂粒要求设定，螺杆挤出机的螺杆转速为20～30 转/分钟，注射速度为4～10立方厘米/秒，成型压力为150～200bar，保压压力为150～200 bar，保压时间为15～20分种；b、设置振动台工作参数：频率为5～15Hz，振幅为0.5～1.5mm；启动螺杆挤出机，待注射温度达到要求后开启振动台，使整个金属外模沿垂直方向作振动，同时将金属粉末喂粒从挤出机进料口送入机筒，加热融化后经浇道过渡套、出料流道及浇道注射入注射腔内，注射腔充满后保压，启动外界循环冷却系统，使注射腔内的金属粉末喂粒从下往上逐步凝固，型腔内的金属粉末喂粒全部凝固后，形成零件生坯并取出；

步骤九 脱脂

将步骤八得到的零件生坯放到脱脂炉内，在脱脂炉内充入保护性气体；以0.8～1.0℃/min的速度升温脱脂炉，待脱脂炉内的温度升至200 ℃后保温2～3h，从而除去零件生坯上的大部分粘结剂，再以1.5℃/min的速度将脱脂炉内的温度升至450℃，之后保温1～2h，从而脱去粘结剂中的聚乳酸, 并形成连通孔；随后以4℃/min 的速度将炉内温度快速升至790～810℃，保温1～2 h, 使粘结剂中的聚乳酸完全分解，以完成脱脂和预烧结；

步骤十 烧结

将经过步骤九的零件生坯放入真空烧结炉中加热, 真空度设置为0.1～0.3Pa，先以4～6℃/min的速度将真空烧结炉内的温度升至烧结温度以下300～400℃，保温45～90min，再以5～7℃/min的速度将真空烧结炉内的温度升至烧结温度，保温45～90min,从而将疏松状的零件生坯烧结成所需较为致密的零件，所述烧结温度是0.7～0.8T，T为金属粉末材料的熔点；待零件随炉冷却至200～300℃后取出。

在本技术方案中，所述金属粉末喂粒的粘结剂体系在注射成型各阶段工作温度不超过200℃。

在本技术方案中，所述三维软件是UG或ProE或Solidworks，所述3D打印机能识别的数据格式是STL。

在本技术方案中，所述保护性气体为氮气或氢气。

在本技术方案中，所述加成型模具硅胶的耐热温度不低于200℃，瞬时耐热温度达到250℃。

一种金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于包括：

底座、液压缸、工作台、两根以上的立柱及中梁；其中每根所述立柱的下部设在底座上，所述中梁设在每根立柱的上部，在中梁上设有通孔，所述工作台设在立柱上并能沿着立柱轴向移动，所述液压缸设在底座上，液压缸的输出端与工作台连接从而带动工作台轴向移动；

振动台、金属外模、下半硅胶内模、上半硅胶内模14；所述振动台设在工作台上，所述金属外模可拆卸的固定设在振动台上，在所述金属外模的顶部分别设有沉孔及一个以上的通气孔，在金属外模的底部设有冷却流道组件，所述下半硅胶内模及上半硅胶内模设在金属外模中，在所述上半硅胶内模中设有一条以上的气道及浇道，所述下半硅胶内模的顶面与上半硅胶内模底面相互配合形成注射腔，每条所述气道的两端分别与注射腔及对应的通气孔连通，所述浇道的两端分别与注射腔及沉孔连通,所述注射腔的形状与用户需要做的零件的形状相适应；以及

橡胶定位套、浇道过渡套、螺杆挤出机及顶梁；所述浇道过渡套设在通孔的下部，在浇道过渡套中设有过渡流道，所述顶梁设在中梁上，所述螺杆挤出机设在顶梁上，螺杆挤出机的出料口与过渡流道的进口连通，所述橡胶定位套的下端部设在沉孔中，在橡胶定位套中设有出料流道，所述出料流道的出口与浇道连通，所述工作台向上轴向移动后，过渡流道的出口与出料流道的进口连通。

在本技术方案中，所述螺杆挤出机包括挤出嘴、挤出机进料口、液压计量马达、挤出螺杆、机筒、加热装置、安装板及一个以上的注射缸；所述机筒设在顶梁上，所述挤出机进料口与机筒的上部连通 ，所述加热装置设在机筒上从而对机筒进行加热，所述挤出嘴设在机筒的下部并一体成型，所述挤出螺杆设在机筒中并可转动，所述液压计量马达设在安装板上并与挤出螺杆轴连接从而带动挤出螺杆转动，挤出螺杆转动将机筒内的喂料定量挤至挤出嘴处；所述注射缸设在顶梁上，注射缸的伸出杆与安装板连接，注射缸可推动安装板、液压计量马达及挤出螺杆作整体移动，从而将机筒内的喂料注射入注射腔中。

在本技术方案中，所述金属外模包括外模底板、外模侧板组件、外模顶板、螺杆紧固组件；所述外模顶板及外模底板分别设在外模侧板组件的上下两开口端，外模底板、外模侧板组件及外模顶板相互配合形成可容纳下半硅胶内模及上半硅胶内模的外模内腔，所述螺杆紧固组件设在外模顶板及外模底板上从而将外模侧板组件固定在外模底板与外模顶板之间，所述冷却流道组件设在外模底板上，每个所述通气孔及沉孔设在外模顶板上；

在本技术方案中，所述外模底板、外模顶板及外模侧板组件由铝合金或钢构成，外模底板及外模顶板的厚度为35～45mm，外模侧板组件的厚度为厚度为8～15mm；。

在本技术方案中，所述冷却流道组件包括两条以上的冷却水路、一根以上的“U”形连接管及两个水管接口；每条所述冷却水路设在外模底板中且均匀分布，两条相邻的冷却水路通过“U”形连接管连通；一个所述水管接口设在一条入水的冷却水路的进水口，该冷却水路的进水口通过水管接口与外界循环冷却系统的出口连通；另一个所述水管接口设在另一条出水的冷却水路的出水口上，该冷却水路的出水口通过水管接口与外界循环冷却系统的进口连通，所述冷却水路的直径为10～15mm。

在本技术方案中，在所述外模底板上设有下部环形卡槽，在所述外模顶板上设有上部环形卡槽，所述外模侧板组件的上下两开口端分别卡设在上部环形卡槽及下部环形卡槽上从而定位，所述下部环形卡槽及上部环形卡槽的深度为5～8mm。

在本技术方案中，还包括下橡胶条及上橡胶条，所述外模侧板组件上下两端部的内壁分别与上部环形卡槽的内侧及下部环形卡槽的内侧之间具有间隙，该间隙的宽度均为1～2mm，所述上橡胶条设在外模侧板组件的上端部与上部环形卡槽内侧之间的间隙中，所述下橡胶条设在外模侧板组件的下端部与下部环形卡槽内侧之间的间隙中，从而使外模侧板组件上下两端部的外壁均紧密贴合在上部环形卡槽及下部环形卡槽的外侧。

在本实施例中，所述下半硅胶内模及上半硅胶内模均采用耐高温的加成型硅胶制成。

在本实施例中，所述外模侧板组件由四块侧板组成，所述上部环形卡槽由四条上卡槽组成，所述下部环形卡槽由四条下卡槽组成，所述四块侧板的上下两端部分别插设在对应的上卡槽及下卡槽上，四块侧板与外模顶板及外模底板相互配合形成外模内腔。

在本技术方案中，所述螺杆紧固组件包括螺母、垫圈及螺栓，所述螺栓的下部通过六角头固定在外模底板上，螺栓的上部穿过外模顶板，所述螺母与螺栓的上部螺纹连接，转动螺母将外模侧板组件固定在外模底板与外模顶板之间，所述垫圈设在螺母与外模顶板之间。

本发明与现有技术相比的优点为：无需拔模斜度，可用于各种金属材料的注射成型，尤其适用于具有复杂型腔的中小型零件的快速制造，所需设备简单，生产周期短，成本低，且零件成型精度较高。

附图说明

图1是本发明金属零件快速模具注射成型的设备的结构示意图；

图2是本发明的制作上半硅胶内模时金属外模的结构示意图；

图3是本发明的制作下半硅胶内模时金属外模的结构示意图；

图4是本发明的取出零件原型件、气道原型件及浇道原型件后的金属外模/硅胶内模的结构示意图；

图5是本发明金属外模底板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本发明的描述中，术语“第一”及“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

如图1至图5所示，其是一种金属零件快速模具注射成型方法，包括：

步骤一 制备金属粉末喂粒，

将金属粉末和粘结剂按60∶40的体积比进行混炼和制粒，得到金属粉末喂粒；所述金属粉末的颗粒尺寸为0.5μm，所述粘结剂采用低温低粘度热塑性粘结剂, 粘结剂包括65%的石蜡和35%聚乳酸；

步骤二 制作零件原型件、气道原型件及浇道原型件

用三维软件将所需制造的零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17的三维实体模型绘制出来并放大，放大比例是1.15，1.15是金属粉末喂粒烧结后的综合收缩率的倒数；将零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17的三维CAD模型数据均转为3D打印机能识别的数据；用3D打印机打印出零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17；

步骤三 选用金属外模

根据所要制作零件原型件12的大小确定金属外模6的尺寸，所述金属外模6包括外模底板61、外模侧板组件62、外模顶板63、螺杆紧固组件64；所述外模顶板63及外模底板61分别设在外模侧板组件62的上下两开口端，外模底板61、外模侧板组件62及外模顶板63相互配合形成外模内腔，所述螺杆紧固组件64设在外模顶板63及外模底板61上从而将外模侧板组件62固定在外模底板61与外模顶板63之间，在所述外模底板61上分别设有底部注胶口611及冷却流道组件20，所述底部注胶口611与外模内腔连通，在所述外模顶板63上设有顶部注胶口631及沉孔633，所述顶部注胶口631及沉孔633分别与外模内腔连通；

步骤四 制作下半硅胶内模

倒置金属外模6，打开外模底板61，清理干净金属外模6及零件原型件12；分析零件原型件12，确定零件原型件12的分型面位置；堵塞住顶部注胶口631，用橡皮泥11将零件原型件12固定在外模内腔中，橡皮泥11与零件原型件12的相交线为分型面的部位；在橡皮泥11的上平面挖一个凹坑111用于制作防错凹凸配合，以避免上、下半硅胶内模合模时装错方向；用毛刷在金属外模6的内壁、橡皮泥11的上表面及零件原型件12的表面刷上一层薄的白凡士林，然后将外模底板61装上，并拉紧螺杆紧固组件64从而将金属外模6紧固成一个整体；

配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件12的尺寸及分型面的位置，计算出制作下半硅胶内模13所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后，得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空5 min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模底板61的底部注胶口611倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模底板61的内表面20mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空5 min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配2份的固化剂及8份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在0.5μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；

硅胶固化处理；从真空注型机取出金属外模6，放入烤箱内，将烤箱温度设置为40℃，保持2h，使硅胶充分固化从而制成下半硅胶内模13；

步骤五 制作上半硅胶内模

将经过步骤四的金属外模6从烤箱中取出，松开螺杆紧固组件64并沿开口槽取出，将金属外模6翻转180度正向放置，打开外模顶板63，去除外模内腔中的橡皮泥11，并重新清洁零件原型件12，将气道原型件16及浇道原型件17安装在零件原型件12上，用毛刷在金属外模内壁、零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17的表面刷上一层薄的白凡士林；将外模顶板63的顶部注胶口631打开，再将外模顶板63装上，拉紧螺杆紧固组件64将金属外模6紧固；

配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件12的尺寸及分型面的位置，计算出制作上半硅胶内模14所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空5 min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模顶板63的顶部注胶口631倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模顶板63的内表面20mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空5 min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配2份的固化剂及8份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在0.5μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；

硅胶固化处理，从真空注型机取出金属外模6，放入烤箱内，将烤箱温度设置为40℃，保持2h，使硅胶充分固化从而制成上半硅胶内模14；

步骤六 模具清理与装配

拆开金属外模6，取出上半硅胶内模14及下半硅胶内模13，移除零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17，所述上半硅胶内模14的底面及下半硅胶内模13的顶面相互配合形成注射腔15，在上半硅胶内模14中设有气道141及浇道142，所述气道141的两端分别与顶部注胶口631及注射腔15连通，所述浇道142的两端分别与沉孔633及注射腔15连通；用手术刀片将上半硅胶内模14及下半硅胶内模13上的浇注口凸出部分切平，然后用毛刷在注射腔15的内壁上刷上一层薄的白凡士林，再分别将顶部注胶口631及底部注胶口611堵上，此时用于堵住顶部注胶口631的锥塞上具有通气孔19，通气孔19与气道141连通，将上半硅胶内模14及下半硅胶内模13放入外模内腔中，拉紧螺杆紧固组件64将上半硅胶内模14及下半硅胶内模13和金属外模6重新固定装配；

步骤七 安装模具

金属零件快速模具注射成型设备包括工作台3、振动台4、橡胶定位套7、浇道过渡套8及螺杆挤出机9；将经过步骤六的金属外模6安装到振动台4上并固定；将橡胶定位套7放入外模顶板63的沉孔633上，在橡胶定位套7内设有出料流道71，所述出料流道71与浇道142连通，启动液压缸2使工作台3上升，橡胶定位套7与浇道过渡套8相抵靠，橡胶定位套7被压缩5mm；将外模底板61上的冷却流道组件20与外界循环冷却系统连通；

步骤八 低压注射振动成型

设置金属零件快速模具注射成型设备的工作参数：a、螺杆挤出机9的机筒95各区注射温度按金属粉末喂粒要求设定，螺杆挤出机9的螺杆转速为20 转/分钟，注射速度为4立方厘米/秒，成型压力为150bar，保压压力为150 bar，保压时间为15分种；b、设置振动台4工作参数：频率为5Hz，振幅为0.5mm；启动螺杆挤出机9，待注射温度达到要求后开启振动台4，使整个金属外模6沿垂直方向作振动，同时将金属粉末喂粒从挤出机进料口92送入机筒95，加热融化后经浇道过渡套8、出料流道71及浇道142注射入注射腔15内，注射腔15充满后保压，启动外界循环冷却系统，使注射腔15内的金属粉末喂粒从下往上逐步凝固，型腔内的金属粉末喂粒全部凝固后，形成零件生坯并取出；

步骤九 脱脂

将步骤八得到的零件生坯放到脱脂炉内，在脱脂炉内充入保护性气体；以0.8℃/min的速度升温脱脂炉，待脱脂炉内的温度升至200 ℃后保温2h，从而除去零件生坯上的大部分粘结剂，再以1.5℃/min的速度将脱脂炉内的温度升至450℃，之后保温1h，从而脱去粘结剂中的聚乳酸, 并形成连通孔；随后以4℃/min 的速度将炉内温度快速升至790℃，保温1 h,使粘结剂中的聚乳酸完全分解，以完成脱脂和预烧结；

步骤十 烧结

将经过步骤九的零件生坯放入真空烧结炉中加热, 真空度设置为0.1Pa，先以4℃/min的速度将真空烧结炉内的温度升至烧结温度以下300℃，保温45min，再以5℃/min的速度将真空烧结炉内的温度升至烧结温度，保温45min,从而将疏松状的零件生坯烧结成所需较为致密的零件，所述烧结温度是0.7T，T为金属粉末材料的熔点；待零件随炉冷却至200℃后取出。

在本实施例中，所述金属粉末喂粒的粘结剂体系在注射成型各阶段工作温度不超过200℃。

在本实施例中，所述三维软件是UG或ProE或Solidworks，所述3D打印机能识别的数据格式是STL。

在本实施例中，所述保护性气体为氮气或氢气。

在本实施例中，所述加成型模具硅胶的耐热温度不低于200℃，瞬时耐热温度达到250℃。

在本实施例中，一种金属零件快速模具注射成型的设备，包括：

底座1、液压缸2、工作台3、两根以上的立柱5及中梁10；其中每根所述立柱5的下部设在底座1上，所述中梁10设在每根立柱5的上部，在中梁10上设有通孔101，所述工作台3设在立柱5上并能沿着立柱5轴向移动，所述液压缸2设在底座1上，液压缸2的输出端与工作台3连接从而带动工作台3轴向移动；

振动台4、金属外模6、下半硅胶内模13、上半硅胶内模14；所述振动台4设在工作台3上，所述金属外模6可拆卸的固定设在振动台4上，在所述金属外模6的顶部分别设有沉孔633及一个以上的通气孔19，在金属外模6的底部设有冷却流道组件20，所述下半硅胶内模13及上半硅胶内模14设在金属外模6中，在所述上半硅胶内模14中设有一条以上的气道141及浇道142，所述下半硅胶内模13的顶面与上半硅胶内模14底面相互配合形成注射腔15，每条所述气道141的两端分别与注射腔15及对应的通气孔19连通，所述浇道142的两端分别与注射腔15及沉孔633连通,所述注射腔15的形状与用户需要做的零件的形状相适应；以及

橡胶定位套7、浇道过渡套8、螺杆挤出机9及顶梁23；所述浇道过渡套8设在通孔101的下部，在浇道过渡套8中设有过渡流道81，所述顶梁23设在中梁10上，所述螺杆挤出机9设在顶梁23上，螺杆挤出机9的出料口与过渡流道81的进口连通，所述橡胶定位套7的下端部设在沉孔633中，在橡胶定位套7中设有出料流道71，所述出料流道71的出口与浇道142连通，所述工作台3向上轴向移动后，过渡流道81的出口与出料流道71的进口连通。

在本实施例中，所述螺杆挤出机9包括挤出嘴91、挤出机进料口92、液压计量马达93、挤出螺杆94、机筒95、加热装置96、安装板97及一个以上的注射缸98；所述机筒95设在顶梁23上，所述挤出机进料口92与机筒95的上部连通 ，所述加热装置96设在机筒95上从而对机筒95进行加热，所述挤出嘴91设在机筒95的下部并一体成型，所述挤出螺杆94设在机筒95中并可转动，所述液压计量马达93设在安装板97上并与挤出螺杆94轴连接从而带动挤出螺杆94转动，挤出螺杆94转动将机筒95内的喂料定量挤至挤出嘴91处；所述注射缸98设在顶梁23上，注射缸98的伸出杆与安装板97连接，注射缸98可推动安装板97、液压计量马达93及挤出螺杆94作整体移动，从而将机筒95内的喂料注射入注射腔15中。

在本实施例中，所述金属外模6包括外模底板61、外模侧板组件62、外模顶板63、螺杆紧固组件64；所述外模顶板63及外模底板61分别设在外模侧板组件62的上下两开口端，外模底板61、外模侧板组件62及外模顶板63相互配合形成可容纳下半硅胶内模13及上半硅胶内模14的外模内腔，所述螺杆紧固组件64设在外模顶板63及外模底板61上从而将外模侧板组件62固定在外模底板61与外模顶板63之间，所述冷却流道组件20设在外模底板61上，每个所述通气孔19及沉孔633设在外模顶板63上；

在本实施例中，所述外模底板61、外模顶板63及外模侧板组件62由铝合金或钢构成，外模底板61及外模顶板63的厚度为35mm，外模侧板组件62的厚度为厚度为8mm；。

在本实施例中，所述冷却流道组件20包括两条以上的冷却水路201、一根以上的“U”形连接管202及两个水管接口203；每条所述冷却水路201设在外模底板64中且均匀分布，两条相邻的冷却水路201通过“U”形连接管202连通；一个所述水管接口203设在一条入水的冷却水路201的进水口，该冷却水路201的进水口通过水管接口203与外界循环冷却系统的出口连通；另一个所述水管接口203设在另一条出水的冷却水路201的出水口上，该冷却水路201的出水口通过水管接口203与外界循环冷却系统的进口连通，所述冷却水路201的直径为10mm。

在本实施例中，在所述外模底板61上设有下部环形卡槽612，在所述外模顶板63上设有上部环形卡槽632，所述外模侧板组件62的上下两开口端分别卡设在上部环形卡槽632及下部环形卡槽612上从而定位，所述下部环形卡槽612及上部环形卡槽632的深度为5mm。

在本实施例中，还包括下橡胶条21及上橡胶条22，所述外模侧板组件21上下两端部的内壁分别与上部环形卡槽632的内侧及下部环形卡槽612的内侧之间具有间隙，该间隙的宽度均为1mm，所述上橡胶条22设在外模侧板组件21的上端部与上部环形卡槽632内侧之间的间隙中，所述下橡胶条21设在外模侧板组件62的下端部与下部环形卡槽612内侧之间的间隙中，从而使外模侧板组件62上下两端部的外壁均紧密贴合在上部环形卡槽632及下部环形卡槽612的外侧。

在本实施例中，所述下半硅胶内模13及上半硅胶内模14均采用耐高温的加成型硅胶制成。

在本实施例中，所述外模侧板组件62由四块侧板组成，所述上部环形卡槽632由四条上卡槽组成，所述下部环形卡槽612由四条下卡槽组成，所述四块侧板的上下两端部分别插设在对应的上卡槽及下卡槽上，四块侧板与外模顶板63及外模底板61相互配合形成外模内腔。

在本实施例中，所述螺杆紧固组件64包括螺母641、垫圈642及螺栓643，所述螺栓643的下部通过六角头固定在外模底板61上，螺栓643的上部穿过外模顶板63，所述螺母641与螺栓643的上部螺纹连接，转动螺母641将外模侧板组件62固定在外模底板61与外模顶板63之间，所述垫圈642设在螺母641与外模顶板63之间。

实施例二

如图1至图5所示，其是一种金属零件快速模具注射成型方法，包括：

步骤一 制备金属粉末喂粒，

将金属粉末和粘结剂按65∶35的体积比进行混炼和制粒，得到金属粉末喂粒；所述金属粉末的颗粒尺寸为15μm，所述粘结剂采用低温低粘度热塑性粘结剂, 粘结剂包括75%的石蜡和25%聚乳酸；

步骤二 制作零件原型件、气道原型件及浇道原型件

用三维软件将所需制造的零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17的三维实体模型绘制出来并放大，放大比例是1.33，1.33是金属粉末喂粒烧结后的综合收缩率的倒数；将零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17的三维CAD模型数据均转为3D打印机能识别的数据；用3D打印机打印出零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17；

步骤三 选用金属外模

根据所要制作零件原型件12的大小确定金属外模6的尺寸，所述金属外模6包括外模底板61、外模侧板组件62、外模顶板63、螺杆紧固组件64；所述外模顶板63及外模底板61分别设在外模侧板组件62的上下两开口端，外模底板61、外模侧板组件62及外模顶板63相互配合形成外模内腔，所述螺杆紧固组件64设在外模顶板63及外模底板61上从而将外模侧板组件62固定在外模底板61与外模顶板63之间，在所述外模底板61上分别设有底部注胶口611及冷却流道组件20，所述底部注胶口611与外模内腔连通，在所述外模顶板63上设有顶部注胶口631及沉孔633，所述顶部注胶口631及沉孔633分别与外模内腔连通；

步骤四 制作下半硅胶内模

倒置金属外模6，打开外模底板61，清理干净金属外模6及零件原型件12；分析零件原型件12，确定零件原型件12的分型面位置；堵塞住顶部注胶口631，用橡皮泥11将零件原型件12固定在外模内腔中，橡皮泥11与零件原型件12的相交线为分型面的部位；在橡皮泥11的上平面挖一个凹坑111用于制作防错凹凸配合，以避免上、下半硅胶内模合模时装错方向；用毛刷在金属外模6的内壁、橡皮泥11的上表面及零件原型件12的表面刷上一层薄的白凡士林，然后将外模底板61装上，并拉紧螺杆紧固组件64从而将金属外模6紧固成一个整体；

配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件12的尺寸及分型面的位置，计算出制作下半硅胶内模13所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后，得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空10 min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模底板61的底部注胶口611倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模底板61的内表面30mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空10 min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配4份的固化剂及11份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在15μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；

硅胶固化处理；从真空注型机取出金属外模6，放入烤箱内，将烤箱温度设置为60℃，保持4h，使硅胶充分固化从而制成下半硅胶内模13；

步骤五 制作上半硅胶内模

将经过步骤四的金属外模6从烤箱中取出，松开螺杆紧固组件64并沿开口槽取出，将金属外模6翻转180度正向放置，打开外模顶板63，去除外模内腔中的橡皮泥11，并重新清洁零件原型件12，将气道原型件16及浇道原型件17安装在零件原型件12上，用毛刷在金属外模内壁、零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17的表面刷上一层薄的白凡士林；将外模顶板63的顶部注胶口631打开，再将外模顶板63装上，拉紧螺杆紧固组件64将金属外模6紧固；

配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件12的尺寸及分型面的位置，计算出制作上半硅胶内模14所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空10 min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模顶板63的顶部注胶口631倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模顶板63的内表面30mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空10 min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配4份的固化剂及11份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在15μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；

硅胶固化处理，从真空注型机取出金属外模6，放入烤箱内，将烤箱温度设置为60℃，保持4h，使硅胶充分固化从而制成上半硅胶内模14；

步骤六 模具清理与装配

拆开金属外模6，取出上半硅胶内模14及下半硅胶内模13，移除零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17，所述上半硅胶内模14的底面及下半硅胶内模13的顶面相互配合形成注射腔15，在上半硅胶内模14中设有气道141及浇道142，所述气道141的两端分别与顶部注胶口631及注射腔15连通，所述浇道142的两端分别与沉孔633及注射腔15连通；用手术刀片将上半硅胶内模14及下半硅胶内模13上的浇注口凸出部分切平，然后用毛刷在注射腔15的内壁上刷上一层薄的白凡士林，再分别将顶部注胶口631及底部注胶口611堵上，此时用于堵住顶部注胶口631的锥塞上具有通气孔19，通气孔19与气道141连通，将上半硅胶内模14及下半硅胶内模13放入外模内腔中，拉紧螺杆紧固组件64将上半硅胶内模14及下半硅胶内模13和金属外模6重新固定装配；

步骤七 安装模具

金属零件快速模具注射成型设备包括工作台3、振动台4、橡胶定位套7、浇道过渡套8及螺杆挤出机9；将经过步骤六的金属外模6安装到振动台4上并固定；将橡胶定位套7放入外模顶板63的沉孔633上，在橡胶定位套7内设有出料流道71，所述出料流道71与浇道142连通，启动液压缸2使工作台3上升，橡胶定位套7与浇道过渡套8相抵靠，橡胶定位套7被压缩7mm；将外模底板61上的冷却流道组件20与外界循环冷却系统连通；

步骤八 低压注射振动成型

设置金属零件快速模具注射成型设备的工作参数：a、螺杆挤出机9的机筒95各区注射温度按金属粉末喂粒要求设定，螺杆挤出机9的螺杆转速为30 转/分钟，注射速度为10立方厘米/秒，成型压力为200bar，保压压力为200 bar，保压时间为20分种；b、设置振动台4工作参数：频率为15Hz，振幅为1.5mm；启动螺杆挤出机9，待注射温度达到要求后开启振动台4，使整个金属外模6沿垂直方向作振动，同时将金属粉末喂粒从挤出机进料口92送入机筒95，加热融化后经浇道过渡套8、出料流道71及浇道142注射入注射腔15内，注射腔15充满后保压，启动外界循环冷却系统，使注射腔15内的金属粉末喂粒从下往上逐步凝固，型腔内的金属粉末喂粒全部凝固后，形成零件生坯并取出；

步骤九 脱脂

将步骤八得到的零件生坯放到脱脂炉内，在脱脂炉内充入保护性气体；以1.0℃/min的速度升温脱脂炉，待脱脂炉内的温度升至200 ℃后保温3h，从而除去零件生坯上的大部分粘结剂，再以1.5℃/min的速度将脱脂炉内的温度升至450℃，之后保温2h，从而脱去粘结剂中的聚乳酸, 并形成连通孔；随后以4℃/min 的速度将炉内温度快速升至810℃，保温2 h,使粘结剂中的聚乳酸完全分解，以完成脱脂和预烧结；

步骤十 烧结

将经过步骤九的零件生坯放入真空烧结炉中加热, 真空度设置为0.3Pa，先以6℃/min的速度将真空烧结炉内的温度升至烧结温度以下400℃，保温90min，再以7℃/min的速度将真空烧结炉内的温度升至烧结温度，保温90min,从而将疏松状的零件生坯烧结成所需较为致密的零件，所述烧结温度是0.8T，T为金属粉末材料的熔点；待零件随炉冷却至300℃后取出。

在本实施例中，所述金属粉末喂粒的粘结剂体系在注射成型各阶段工作温度不超过200℃。

在本实施例中，所述三维软件是UG或ProE或Solidworks，所述3D打印机能识别的数据格式是STL。

在本实施例中，所述保护性气体为氮气或氢气。

在本实施例中，所述加成型模具硅胶的耐热温度不低于200℃，瞬时耐热温度达到250℃。

在本实施例中，一种金属零件快速模具注射成型的设备，包括：

底座1、液压缸2、工作台3、两根以上的立柱5及中梁10；其中每根所述立柱5的下部设在底座1上，所述中梁10设在每根立柱5的上部，在中梁10上设有通孔101，所述工作台3设在立柱5上并能沿着立柱5轴向移动，所述液压缸2设在底座1上，液压缸2的输出端与工作台3连接从而带动工作台3轴向移动；

振动台4、金属外模6、下半硅胶内模13、上半硅胶内模14；所述振动台4设在工作台3上，所述金属外模6可拆卸的固定设在振动台4上，在所述金属外模6的顶部分别设有沉孔633及一个以上的通气孔19，在金属外模6的底部设有冷却流道组件20，所述下半硅胶内模13及上半硅胶内模14设在金属外模6中，在所述上半硅胶内模14中设有一条以上的气道141及浇道142，所述下半硅胶内模13的顶面与上半硅胶内模14底面相互配合形成注射腔15，每条所述气道141的两端分别与注射腔15及对应的通气孔19连通，所述浇道142的两端分别与注射腔15及沉孔633连通,所述注射腔15的形状与用户需要做的零件的形状相适应；以及

橡胶定位套7、浇道过渡套8、螺杆挤出机9及顶梁23；所述浇道过渡套8设在通孔101的下部，在浇道过渡套8中设有过渡流道81，所述顶梁23设在中梁10上，所述螺杆挤出机9设在顶梁23上，螺杆挤出机9的出料口与过渡流道81的进口连通，所述橡胶定位套7的下端部设在沉孔633中，在橡胶定位套7中设有出料流道71，所述出料流道71的出口与浇道142连通，所述工作台3向上轴向移动后，过渡流道81的出口与出料流道71的进口连通。

在本实施例中，所述螺杆挤出机9包括挤出嘴91、挤出机进料口92、液压计量马达93、挤出螺杆94、机筒95、加热装置96、安装板97及一个以上的注射缸98；所述机筒95设在顶梁23上，所述挤出机进料口92与机筒95的上部连通 ，所述加热装置96设在机筒95上从而对机筒95进行加热，所述挤出嘴91设在机筒95的下部并一体成型，所述挤出螺杆94设在机筒95中并可转动，所述液压计量马达93设在安装板97上并与挤出螺杆94轴连接从而带动挤出螺杆94转动，挤出螺杆94转动将机筒95内的喂料定量挤至挤出嘴91处；所述注射缸98设在顶梁23上，注射缸98的伸出杆与安装板97连接，注射缸98可推动安装板97、液压计量马达93及挤出螺杆94作整体移动，从而将机筒95内的喂料注射入注射腔15中。

在本实施例中，所述金属外模6包括外模底板61、外模侧板组件62、外模顶板63、螺杆紧固组件64；所述外模顶板63及外模底板61分别设在外模侧板组件62的上下两开口端，外模底板61、外模侧板组件62及外模顶板63相互配合形成可容纳下半硅胶内模13及上半硅胶内模14的外模内腔，所述螺杆紧固组件64设在外模顶板63及外模底板61上从而将外模侧板组件62固定在外模底板61与外模顶板63之间，所述冷却流道组件20设在外模底板61上，每个所述通气孔19及沉孔633设在外模顶板63上；

在本实施例中，所述外模底板61、外模顶板63及外模侧板组件62由铝合金或钢构成，外模底板61及外模顶板63的厚度为45mm，外模侧板组件62的厚度为厚度为15mm；。

在本实施例中，所述冷却流道组件20包括两条以上的冷却水路201、一根以上的“U”形连接管202及两个水管接口203；每条所述冷却水路201设在外模底板64中且均匀分布，两条相邻的冷却水路201通过“U”形连接管202连通；一个所述水管接口203设在一条入水的冷却水路201的进水口，该冷却水路201的进水口通过水管接口203与外界循环冷却系统的出口连通；另一个所述水管接口203设在另一条出水的冷却水路201的出水口上，该冷却水路201的出水口通过水管接口203与外界循环冷却系统的进口连通，所述冷却水路201的直径为15mm。

在本实施例中，在所述外模底板61上设有下部环形卡槽612，在所述外模顶板63上设有上部环形卡槽632，所述外模侧板组件62的上下两开口端分别卡设在上部环形卡槽632及下部环形卡槽612上从而定位，所述下部环形卡槽612及上部环形卡槽632的深度为8mm。

在本实施例中，还包括下橡胶条21及上橡胶条22，所述外模侧板组件21上下两端部的内壁分别与上部环形卡槽632的内侧及下部环形卡槽612的内侧之间具有间隙，该间隙的宽度均为2mm，所述上橡胶条22设在外模侧板组件21的上端部与上部环形卡槽632内侧之间的间隙中，所述下橡胶条21设在外模侧板组件62的下端部与下部环形卡槽612内侧之间的间隙中，从而使外模侧板组件62上下两端部的外壁均紧密贴合在上部环形卡槽632及下部环形卡槽612的外侧。

在本实施例中，所述下半硅胶内模13及上半硅胶内模14均采用耐高温的加成型硅胶制成。

在本实施例中，所述外模侧板组件62由四块侧板组成，所述上部环形卡槽632由四条上卡槽组成，所述下部环形卡槽612由四条下卡槽组成，所述四块侧板的上下两端部分别插设在对应的上卡槽及下卡槽上，四块侧板与外模顶板63及外模底板61相互配合形成外模内腔。

在本实施例中，所述螺杆紧固组件64包括螺母641、垫圈642及螺栓643，所述螺栓643的下部通过六角头固定在外模底板61上，螺栓643的上部穿过外模顶板63，所述螺母641与螺栓643的上部螺纹连接，转动螺母641将外模侧板组件62固定在外模底板61与外模顶板63之间，所述垫圈642设在螺母641与外模顶板63之间。

实施例三

如图1至图5所示，其是一种金属零件快速模具注射成型方法，包括：

步骤一 制备金属粉末喂粒，

将金属粉末和粘结剂按62.5∶37.5的体积比进行混炼和制粒，得到金属粉末喂粒；所述金属粉末的颗粒尺寸为7.75μm，所述粘结剂采用低温低粘度热塑性粘结剂, 粘结剂包括70%的石蜡和30%聚乳酸；

步骤二 制作零件原型件、气道原型件及浇道原型件

用三维软件将所需制造的零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17的三维实体模型绘制出来并放大，放大比例是1.24，1.24是金属粉末喂粒烧结后的综合收缩率的倒数；将零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17的三维CAD模型数据均转为3D打印机能识别的数据；用3D打印机打印出零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17；

步骤三 选用金属外模

根据所要制作零件原型件12的大小确定金属外模6的尺寸，所述金属外模6包括外模底板61、外模侧板组件62、外模顶板63、螺杆紧固组件64；所述外模顶板63及外模底板61分别设在外模侧板组件62的上下两开口端，外模底板61、外模侧板组件62及外模顶板63相互配合形成外模内腔，所述螺杆紧固组件64设在外模顶板63及外模底板61上从而将外模侧板组件62固定在外模底板61与外模顶板63之间，在所述外模底板61上分别设有底部注胶口611及冷却流道组件20，所述底部注胶口611与外模内腔连通，在所述外模顶板63上设有顶部注胶口631及沉孔633，所述顶部注胶口631及沉孔633分别与外模内腔连通；

步骤四 制作下半硅胶内模

倒置金属外模6，打开外模底板61，清理干净金属外模6及零件原型件12；分析零件原型件12，确定零件原型件12的分型面位置；堵塞住顶部注胶口631，用橡皮泥11将零件原型件12固定在外模内腔中，橡皮泥11与零件原型件12的相交线为分型面的部位；在橡皮泥11的上平面挖一个凹坑111用于制作防错凹凸配合，以避免上、下半硅胶内模合模时装错方向；用毛刷在金属外模6的内壁、橡皮泥11的上表面及零件原型件12的表面刷上一层薄的白凡士林，然后将外模底板61装上，并拉紧螺杆紧固组件64从而将金属外模6紧固成一个整体；

配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件12的尺寸及分型面的位置，计算出制作下半硅胶内模13所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后，得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空7.5 min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模底板61的底部注胶口611倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模底板61的内表面25mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空7.5 min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配3份的固化剂及9份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在7.75μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；

硅胶固化处理；从真空注型机取出金属外模6，放入烤箱内，将烤箱温度设置为50℃，保持3h，使硅胶充分固化从而制成下半硅胶内模13；

步骤五 制作上半硅胶内模

将经过步骤四的金属外模6从烤箱中取出，松开螺杆紧固组件64并沿开口槽取出，将金属外模6翻转180度正向放置，打开外模顶板63，去除外模内腔中的橡皮泥11，并重新清洁零件原型件12，将气道原型件16及浇道原型件17安装在零件原型件12上，用毛刷在金属外模内壁、零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17的表面刷上一层薄的白凡士林；将外模顶板63的顶部注胶口631打开，再将外模顶板63装上，拉紧螺杆紧固组件64将金属外模6紧固；

配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件12的尺寸及分型面的位置，计算出制作上半硅胶内模14所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空7.5 min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模顶板63的顶部注胶口631倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模顶板63的内表面25mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空7.5 min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配3份的固化剂及9份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在7.75μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；

硅胶固化处理，从真空注型机取出金属外模6，放入烤箱内，将烤箱温度设置为50℃，保持3h，使硅胶充分固化从而制成上半硅胶内模14；

步骤六 模具清理与装配

拆开金属外模6，取出上半硅胶内模14及下半硅胶内模13，移除零件原型件12、气道原型件16及浇道原型件17，所述上半硅胶内模14的底面及下半硅胶内模13的顶面相互配合形成注射腔15，在上半硅胶内模14中设有气道141及浇道142，所述气道141的两端分别与顶部注胶口631及注射腔15连通，所述浇道142的两端分别与沉孔633及注射腔15连通；用手术刀片将上半硅胶内模14及下半硅胶内模13上的浇注口凸出部分切平，然后用毛刷在注射腔15的内壁上刷上一层薄的白凡士林，再分别将顶部注胶口631及底部注胶口611堵上，此时用于堵住顶部注胶口631的锥塞上具有通气孔19，通气孔19与气道141连通，将上半硅胶内模14及下半硅胶内模13放入外模内腔中，拉紧螺杆紧固组件64将上半硅胶内模14及下半硅胶内模13和金属外模6重新固定装配；

步骤七 安装模具

金属零件快速模具注射成型设备包括工作台3、振动台4、橡胶定位套7、浇道过渡套8及螺杆挤出机9；将经过步骤六的金属外模6安装到振动台4上并固定；将橡胶定位套7放入外模顶板63的沉孔633上，在橡胶定位套7内设有出料流道71，所述出料流道71与浇道142连通，启动液压缸2使工作台3上升，橡胶定位套7与浇道过渡套8相抵靠，橡胶定位套7被压缩6mm；将外模底板61上的冷却流道组件20与外界循环冷却系统连通；

步骤八 低压注射振动成型

设置金属零件快速模具注射成型设备的工作参数：a、螺杆挤出机9的机筒95各区注射温度按金属粉末喂粒要求设定，螺杆挤出机9的螺杆转速为25 转/分钟，注射速度为7立方厘米/秒，成型压力为175bar，保压压力为175 bar，保压时间为17.5分种；b、设置振动台4工作参数：频率为10Hz，振幅为1mm；启动螺杆挤出机9，待注射温度达到要求后开启振动台4，使整个金属外模6沿垂直方向作振动，同时将金属粉末喂粒从挤出机进料口92送入机筒95，加热融化后经浇道过渡套8、出料流道71及浇道142注射入注射腔15内，注射腔15充满后保压，启动外界循环冷却系统，使注射腔15内的金属粉末喂粒从下往上逐步凝固，型腔内的金属粉末喂粒全部凝固后，形成零件生坯并取出；

步骤九 脱脂

将步骤八得到的零件生坯放到脱脂炉内，在脱脂炉内充入保护性气体；以0.9℃/min的速度升温脱脂炉，待脱脂炉内的温度升至200 ℃后保温2.5h，从而除去零件生坯上的大部分粘结剂，再以1.5℃/min的速度将脱脂炉内的温度升至450℃，之后保温1.5h，从而脱去粘结剂中的聚乳酸, 并形成连通孔；随后以4℃/min 的速度将炉内温度快速升至800℃，保温1.5 h, 使粘结剂中的聚乳酸完全分解，以完成脱脂和预烧结；

步骤十 烧结

将经过步骤九的零件生坯放入真空烧结炉中加热, 真空度设置为0.2Pa，先以5℃/min的速度将真空烧结炉内的温度升至烧结温度以下350℃，保温67.5min，再以6℃/min的速度将真空烧结炉内的温度升至烧结温度，保温67.5min,从而将疏松状的零件生坯烧结成所需较为致密的零件，所述烧结温度是0.75T，T为金属粉末材料的熔点；待零件随炉冷却至250℃后取出。

在本实施例中，所述金属粉末喂粒的粘结剂体系在注射成型各阶段工作温度不超过200℃。

在本实施例中，所述三维软件是UG或ProE或Solidworks，所述3D打印机能识别的数据格式是STL。

在本实施例中，所述保护性气体为氮气或氢气。

在本实施例中，所述加成型模具硅胶的耐热温度不低于200℃，瞬时耐热温度达到250℃。

在本实施例中，一种金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于包括：

底座1、液压缸2、工作台3、两根以上的立柱5及中梁10；其中每根所述立柱5的下部设在底座1上，所述中梁10设在每根立柱5的上部，在中梁10上设有通孔101，所述工作台3设在立柱5上并能沿着立柱5轴向移动，所述液压缸2设在底座1上，液压缸2的输出端与工作台3连接从而带动工作台3轴向移动；

振动台4、金属外模6、下半硅胶内模13、上半硅胶内模14；所述振动台4设在工作台3上，所述金属外模6可拆卸的固定设在振动台4上，在所述金属外模6的顶部分别设有沉孔633及一个以上的通气孔19，在金属外模6的底部设有冷却流道组件20，所述下半硅胶内模13及上半硅胶内模14设在金属外模6中，在所述上半硅胶内模14中设有一条以上的气道141及浇道142，所述下半硅胶内模13的顶面与上半硅胶内模14底面相互配合形成注射腔15，每条所述气道141的两端分别与注射腔15及对应的通气孔19连通，所述浇道142的两端分别与注射腔15及沉孔633连通,所述注射腔15的形状与用户需要做的零件的形状相适应；以及

橡胶定位套7、浇道过渡套8、螺杆挤出机9及顶梁23；所述浇道过渡套8设在通孔101的下部，在浇道过渡套8中设有过渡流道81，所述顶梁23设在中梁10上，所述螺杆挤出机9设在顶梁23上，螺杆挤出机9的出料口与过渡流道81的进口连通，所述橡胶定位套7的下端部设在沉孔633中，在橡胶定位套7中设有出料流道71，所述出料流道71的出口与浇道142连通，所述工作台3向上轴向移动后，过渡流道81的出口与出料流道71的进口连通。

在本实施例中，所述螺杆挤出机9包括挤出嘴91、挤出机进料口92、液压计量马达93、挤出螺杆94、机筒95、加热装置96、安装板97及一个以上的注射缸98；所述机筒95设在顶梁23上，所述挤出机进料口92与机筒95的上部连通 ，所述加热装置96设在机筒95上从而对机筒95进行加热，所述挤出嘴91设在机筒95的下部并一体成型，所述挤出螺杆94设在机筒95中并可转动，所述液压计量马达93设在安装板97上并与挤出螺杆94轴连接从而带动挤出螺杆94转动，挤出螺杆94转动将机筒95内的喂料定量挤至挤出嘴91处；所述注射缸98设在顶梁23上，注射缸98的伸出杆与安装板97连接，注射缸98可推动安装板97、液压计量马达93及挤出螺杆94作整体移动，从而将机筒95内的喂料注射入注射腔15中。

在本实施例中，所述金属外模6包括外模底板61、外模侧板组件62、外模顶板63、螺杆紧固组件64；所述外模顶板63及外模底板61分别设在外模侧板组件62的上下两开口端，外模底板61、外模侧板组件62及外模顶板63相互配合形成可容纳下半硅胶内模13及上半硅胶内模14的外模内腔，所述螺杆紧固组件64设在外模顶板63及外模底板61上从而将外模侧板组件62固定在外模底板61与外模顶板63之间，所述冷却流道组件20设在外模底板61上，每个所述通气孔19及沉孔633设在外模顶板63上；

在本实施例中，所述外模底板61、外模顶板63及外模侧板组件62由铝合金或钢构成，外模底板61及外模顶板63的厚度为40mm，外模侧板组件62的厚度为厚度为11.5mm；。

在本实施例中，所述冷却流道组件20包括两条以上的冷却水路201、一根以上的“U”形连接管202及两个水管接口203；每条所述冷却水路201设在外模底板64中且均匀分布，两条相邻的冷却水路201通过“U”形连接管202连通；一个所述水管接口203设在一条入水的冷却水路201的进水口，该冷却水路201的进水口通过水管接口203与外界循环冷却系统的出口连通；另一个所述水管接口203设在另一条出水的冷却水路201的出水口上，该冷却水路201的出水口通过水管接口203与外界循环冷却系统的进口连通，所述冷却水路201的直径为12.5mm。

在本实施例中，在所述外模底板61上设有下部环形卡槽612，在所述外模顶板63上设有上部环形卡槽632，所述外模侧板组件62的上下两开口端分别卡设在上部环形卡槽632及下部环形卡槽612上从而定位，所述下部环形卡槽612及上部环形卡槽632的深度为6.5mm。

在本实施例中，还包括下橡胶条21及上橡胶条22，所述外模侧板组件21上下两端部的内壁分别与上部环形卡槽632的内侧及下部环形卡槽612的内侧之间具有间隙，该间隙的宽度均为1.5mm，所述上橡胶条22设在外模侧板组件21的上端部与上部环形卡槽632内侧之间的间隙中，所述下橡胶条21设在外模侧板组件62的下端部与下部环形卡槽612内侧之间的间隙中，从而使外模侧板组件62上下两端部的外壁均紧密贴合在上部环形卡槽632及下部环形卡槽612的外侧。

在本实施例中，所述下半硅胶内模13及上半硅胶内模14均采用耐高温的加成型硅胶制成。

在本实施例中，所述外模侧板组件62由四块侧板组成，所述上部环形卡槽632由四条上卡槽组成，所述下部环形卡槽612由四条下卡槽组成，所述四块侧板的上下两端部分别插设在对应的上卡槽及下卡槽上，四块侧板与外模顶板63及外模底板61相互配合形成外模内腔。

在本实施例中，所述螺杆紧固组件64包括螺母641、垫圈642及螺栓643，所述螺栓643的下部通过六角头固定在外模底板61上，螺栓643的上部穿过外模顶板63，所述螺母641与螺栓643的上部螺纹连接，转动螺母641将外模侧板组件62固定在外模底板61与外模顶板63之间，所述垫圈642设在螺母641与外模顶板63之间。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种金属零件快速模具注射成型方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一 制备金属粉末喂粒，

将金属粉末和粘结剂按（60~65）∶（40~35）的体积比进行混炼和制粒，得到金属粉末喂粒；所述金属粉末的颗粒尺寸为0.5～15μm，所述粘结剂采用低温低粘度热塑性粘结剂, 粘结剂包括65%~75%的石蜡和25%~35%聚乳酸；

步骤二 制作零件原型件、气道原型件及浇道原型件

用三维软件将所需制造的零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇道原型件（17）的三维实体模型绘制出来并放大，放大比例是1.15～1.33，1.15～1.33是金属粉末喂粒烧结后的综合收缩率的倒数；将零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇道原型件（17）的三维CAD模型数据均转为3D打印机能识别的数据；用3D打印机打印出零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇道原型件（17）；

步骤三 选用金属外模

根据所要制作零件原型件（12）的大小确定金属外模（6）的尺寸，所述金属外模（6）包括外模底板（61）、外模侧板组件（62）、外模顶板（63）、螺杆紧固组件（64）；所述外模顶板（63）及外模底板（61）分别设在外模侧板组件（62）的上下两开口端，外模底板（61）、外模侧板组件（62）及外模顶板（63）相互配合形成外模内腔，所述螺杆紧固组件（64）设在外模顶板（63）及外模底板（61）上从而将外模侧板组件（62）固定在外模底板（61）与外模顶板（63）之间，在所述外模底板（61）上分别设有底部注胶口（611）及冷却流道组件（20），所述底部注胶口（611）与外模内腔连通，在所述外模顶板（63）上设有顶部注胶口（631）及沉孔（633），所述顶部注胶口（631）及沉孔（633）分别与外模内腔连通；

步骤四 制作下半硅胶内模

倒置金属外模（6），打开外模底板（61），清理干净金属外模（6）及零件原型件（12）；分析零件原型件（12），确定零件原型件（12）的分型面位置；堵塞住顶部注胶口（631），用橡皮泥（11）将零件原型件（12）固定在外模内腔中，橡皮泥（11）与零件原型件（12）的相交线为分型面的部位；在橡皮泥（11）的上平面挖一个凹坑（111）用于制作防错凹凸配合，以避免上、下半硅胶内模合模时装错方向；用毛刷在金属外模（6）的内壁、橡皮泥（11）的上表面及零件原型件（12）的表面刷上一层薄的白凡士林，然后将外模底板（61）装上，并拉紧螺杆紧固组件（64）从而将金属外模（6）紧固成一个整体；

配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件（12）的尺寸及分型面的位置，计算出制作下半硅胶内模（13）所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后，得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空5～10 min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模底板（61）的底部注胶口（611）倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模底板（61）的内表面20～30mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空5～10 min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配2～4份的固化剂及8～11份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶，该硅胶耐热温度不低于200℃，瞬时耐热温度达到250℃；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在0.5～15μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；

硅胶固化处理；从真空注型机取出金属外模（6），放入烤箱内，将烤箱温度设置为40～60℃，保持2～4h，使硅胶充分固化从而制成下半硅胶内模（13）；

步骤五 制作上半硅胶内模

将经过步骤四的金属外模（6）从烤箱中取出，松开螺杆紧固组件（64）并沿开口槽取出，将金属外模（6）翻转180度正向放置，打开外模顶板（63），去除外模内腔中的橡皮泥（11），并重新清洁零件原型件（12），将气道原型件（16）及浇道原型件（17）安装在零件原型件（12）上，用毛刷在金属外模内壁、零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇道原型件（17）的表面刷上一层薄的白凡士林；将外模顶板（63）的顶部注胶口（631）打开，再将外模顶板（63）装上，拉紧螺杆紧固组件（64）将金属外模（6）紧固；

配制及浇注硅胶；根据外模内腔及零件原型件（12）的尺寸及分型面的位置，计算出制作上半硅胶内模（14）所需硅胶重量，再按比例算出硅胶、固化剂和导热添加剂的重量：将硅胶、固化剂与导热添加剂搅拌均匀后得到硅胶混合液，将硅胶混合液放入真空注型机中抽真空，并保持真空5～10 min以排出硅胶混合液内部的空气，将抽真空后的硅胶混合液通过外模顶板（63）的顶部注胶口（631）倒入外模内腔中，硅胶混合液的液面高出外模顶板（63）的内表面20～30mm作补缩用；然后将整个模具放入真空注型机中抽真空，保持真空5～10 min排出内部空气，所述每100份的硅胶需配2～4份的固化剂及8～11份的导热添加剂；硅胶采用加成型模具硅胶；固化剂按硅胶厂家配套；导热添加剂由颗粒尺寸在0.5～15μm的氧化铝、氧化镁、氮化硅粉末组成，氧化铝、氧化镁、氮化硅的重量比是5：3：2；

硅胶固化处理，从真空注型机取出金属外模（6），放入烤箱内，将烤箱温度设置为40～60℃，保持2～4h，使硅胶充分固化从而制成上半硅胶内模（14）；

步骤六 模具清理与装配

拆开金属外模（6），取出上半硅胶内模（14）及下半硅胶内模（13），移除零件原型件（12）、气道原型件（16）及浇道原型件（17），所述上半硅胶内模（14）的底面及下半硅胶内模（13）的顶面相互配合形成注射腔（15），在所述上半硅胶内模（14）中设有气道（141）及浇道（142），所述气道（141）的两端分别与顶部注胶口（631）及注射腔（15）连通，所述浇道（142）的两端分别与沉孔（633）及注射腔（15）连通；用手术刀片将上半硅胶内模（14）及下半硅胶内模（13）上的浇注口凸出部分切平，然后用毛刷在注射腔（15）的内壁上刷上一层薄的白凡士林，再分别将顶部注胶口（631）及底部注胶口（611）堵上，此时用于堵住顶部注胶口（631）的锥塞上具有通气孔（19），通气孔（19）与气道（141）连通，将上半硅胶内模（14）及下半硅胶内模（13）放入外模内腔中，拉紧螺杆紧固组件（64）将上半硅胶内模（14）及下半硅胶内模（13）和金属外模（6）重新固定装配；

步骤七 安装模具

金属零件快速模具注射成型设备包括工作台（3）、振动台（4）、橡胶定位套（7）、浇道过渡套（8）及螺杆挤出机（9）；将经过步骤六的金属外模（6）安装到振动台（4）上并固定；将橡胶定位套（7）放入外模顶板（63）的沉孔（633）上，在橡胶定位套（7）内设有出料流道（71），所述出料流道（71）与浇道（142）连通，启动液压缸（2）使工作台（3）上升，橡胶定位套（7）与浇道过渡套（8）相抵靠，橡胶定位套（7）被压缩5～7mm；将外模底板（61）上的冷却流道组件（20）与外界循环冷却系统连通；

步骤八 低压注射振动成型

设置金属零件快速模具注射成型设备的工作参数：a、螺杆挤出机（9）的机筒（95）各区注射温度按金属粉末喂粒要求设定，螺杆挤出机（9）的螺杆转速为20～30 转/分钟，注射速度为4～10立方厘米/秒，成型压力为150～200bar，保压压力为150～200 bar，保压时间为15～20分种；b、设置振动台（4）工作参数：频率为5～15Hz，振幅为0.5～1.5mm；启动螺杆挤出机（9），待注射温度达到要求后开启振动台（4），使整个金属外模（6）沿垂直方向作振动，同时将金属粉末喂粒从挤出机进料口（92）送入机筒（95），加热融化后经浇道过渡套（8）、出料流道（71）及浇道（142）注射入注射腔（15）内，注射腔（15）充满后保压，启动外界循环冷却系统，使注射腔（15）内的金属粉末喂粒从下往上逐步凝固，型腔内的金属粉末喂粒全部凝固后，形成零件生坯并取出；

步骤九 脱脂

将步骤八得到的零件生坯放到脱脂炉内，在脱脂炉内充入保护性气体；以0.8～1.0℃/min的速度升温脱脂炉，待脱脂炉内的温度升至200 ℃后保温2～3h，从而除去零件生坯上的大部分粘结剂，再以1.5℃/min的速度将脱脂炉内的温度升至450℃，之后保温1～2h，从而脱去粘结剂中的聚乳酸, 并形成连通孔；随后以4℃/min 的速度将炉内温度快速升至790～810℃，保温1～2 h, 使粘结剂中的聚乳酸完全分解，以完成脱脂和预烧结；

步骤十 烧结

将经过步骤九的零件生坯放入真空烧结炉中加热, 真空度设置为0.1～0.3Pa，先以4～6℃/min的速度将真空烧结炉内的温度升至烧结温度以下300～400℃，保温45～90min，再以5～7℃/min的速度将真空烧结炉内的温度升至烧结温度，保温45～90min,从而将疏松状的零件生坯烧结成所需较为致密的零件，所述烧结温度是0.7～0.8T，T为金属粉末材料的熔点；待零件随炉冷却至200～300℃后取出。

2.根据权利要求1所述的金属零件快速模具注射成型方法，其特征在于所述金属粉末喂粒的粘结剂体系在注射成型各阶段工作温度不超过200℃。

3.根据权利要求1所述的金属零件快速模具注射成型方法，其特征在于所述三维软件是UG或ProE或Solidworks，所述3D打印机能识别的数据格式是STL。

4.根据权利要求1所述的金属零件快速模具注射成型方法，其特征在于所述保护性气体为氮气或氢气。

5.根据权利要求1所述的金属零件快速模具注射成型方法，其特征在于所述加成型模具硅胶的耐热温度不低于200℃，瞬时耐热温度达到250℃。

6.一种金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于包括：

底座（1）、液压缸（2）、工作台（3）、两根以上的立柱（5）及中梁（10）；其中每根所述立柱（5）的下部设在底座（1）上，所述中梁（10）设在每根立柱（5）的上部，在中梁（10）上设有通孔（101），所述工作台（3）设在立柱（5）上并能沿着立柱（5）轴向移动，所述液压缸（2）设在底座（1）上，液压缸（2）的输出端与工作台（3）连接从而带动工作台（3）轴向移动；

振动台（4）、金属外模（6）、下半硅胶内模（13）、上半硅胶内模（14）；所述振动台（4）设在工作台（3）上，所述金属外模（6）可拆卸的固定设在振动台（4）上，在所述金属外模（6）的顶部分别设有沉孔（633）及一个以上的通气孔（19），在金属外模（6）的底部设有冷却流道组件（20），所述下半硅胶内模（13）及上半硅胶内模（14）设在金属外模（6）中，在所述上半硅胶内模（14）中设有一条以上的气道（141）及浇道（142），所述下半硅胶内模（13）的顶面与上半硅胶内模（14）底面相互配合形成注射腔（15），每条所述气道（141）的两端分别与注射腔（15）及对应的通气孔（19）连通，所述浇道（142）的两端分别与注射腔（15）及沉孔（633）连通,所述注射腔（15）的形状与用户需要做的零件的形状相适应；以及

橡胶定位套（7）、浇道过渡套（8）、螺杆挤出机（9）及顶梁（23）；所述浇道过渡套（8）设在通孔（101）的下部，在浇道过渡套（8）中设有过渡流道（81），所述顶梁（23）设在中梁（10）上，所述螺杆挤出机（9）设在顶梁（23）上，螺杆挤出机（9）的出料口与过渡流道（81）的进口连通，所述橡胶定位套（7）的下端部设在沉孔（633）中，在橡胶定位套（7）中设有出料流道（71），所述出料流道（71）的出口与浇道（142）连通，所述工作台（3）向上轴向移动后，过渡流道（81）的出口与出料流道（71）的进口连通。

7. 根据权利要求6所述的金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于所述螺杆挤出机（9）包括挤出嘴（91）、挤出机进料口（92）、液压计量马达（93）、挤出螺杆（94）、机筒（95）、加热装置（96）、安装板（97）及一个以上的注射缸（98）；所述机筒（95）设在顶梁（23）上，所述挤出机进料口（92）与机筒（95）的上部连通 ，所述加热装置（96）设在机筒（95）上从而对机筒（95）进行加热，所述挤出嘴（91）设在机筒（95）的下部并一体成型，所述挤出螺杆（94）设在机筒（95）中并可转动，所述液压计量马达（93）设在安装板（97）上并与挤出螺杆（94）轴连接从而带动挤出螺杆（94）转动，挤出螺杆（94）转动将机筒（95）内的喂料定量挤至挤出嘴（91）处；所述注射缸（98）设在顶梁（23）上，注射缸（98）的伸出杆与安装板（97）连接，注射缸（98）可推动安装板（97）、液压计量马达（93）及挤出螺杆（94）作整体移动，从而将机筒（95）内的喂料注射入注射腔（15）中。

8.根据权利要求6所述的金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于所述金属外模（6）包括外模底板（61）、外模侧板组件（62）、外模顶板（63）、螺杆紧固组件（64）；所述外模顶板（63）及外模底板（61）分别设在外模侧板组件（62）的上下两开口端，外模底板（61）、外模侧板组件（62）及外模顶板（63）相互配合形成可容纳下半硅胶内模（13）及上半硅胶内模（14）的外模内腔，所述螺杆紧固组件（64）设在外模顶板（63）及外模底板（61）上从而将外模侧板组件（62）固定在外模底板（61）与外模顶板（63）之间，所述冷却流道组件（20）设在外模底板（61）上，每个所述通气孔（19）及沉孔（633）设在外模顶板（63）上。

9.根据权利要求8所述的金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于所述外模底板（61）、外模顶板（63）及外模侧板组件（62）由铝合金或钢构成，外模底板（61）及外模顶板（63）的厚度为35～45mm，外模侧板组件（62）的厚度为厚度为8～15mm。

10.根据权利要求8所述的金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于所述冷却流道组件（20）包括两条以上的冷却水路（201）、一根以上的“U”形连接管（202）及两个水管接口（203）；每条所述冷却水路（201）设在外模底板（64）中且均匀分布，两条相邻的冷却水路（201）通过“U”形连接管（202）连通；一个所述水管接口（203）设在一条入水的冷却水路（201）的进水口，该冷却水路（201）的进水口通过水管接口（203）与外界循环冷却系统的出口连通；另一个所述水管接口（203）设在另一条出水的冷却水路（201）的出水口上，该冷却水路（201）的出水口通过水管接口（203）与外界循环冷却系统的进口连通，所述冷却水路（201）的直径为10～15mm。

11.根据权利要求8述的金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于在所述外模底板（61）上设有下部环形卡槽（612），在所述外模顶板（63）上设有上部环形卡槽（632），所述外模侧板组件（62）的上下两开口端分别卡设在上部环形卡槽（632）及下部环形卡槽（612）上从而定位，所述下部环形卡槽（612）及上部环形卡槽（632）的深度为5～8mm。

12.根据权利要求11述的金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于还包括下橡胶条（21）及上橡胶条（22），所述外模侧板组件（21）上下两端部的内壁分别与上部环形卡槽（632）的内侧及下部环形卡槽（612）的内侧之间具有间隙，该间隙的宽度均为1～2mm，所述上橡胶条（22）设在外模侧板组件（21）的上端部与上部环形卡槽（632）内侧之间的间隙中，所述下橡胶条（21）设在外模侧板组件（62）的下端部与下部环形卡槽（612）内侧之间的间隙中，从而使外模侧板组件（62）上下两端部的外壁均紧密贴合在上部环形卡槽（632）及下部环形卡槽（612）的外侧。

13.根据权利要求6所述的金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于所述下半硅胶内模（13）及上半硅胶内模（14）采用耐高温的加成型硅胶制成。

14.根据权利要求11所述的金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于所述外模侧板组件（62）由四块侧板组成，所述上部环形卡槽（632）由四条上卡槽组成，所述下部环形卡槽（612）由四条下卡槽组成，所述四块侧板的上下两端部分别插设在对应的上卡槽及下卡槽上，四块侧板与外模顶板（63）及外模底板（61）相互配合形成外模内腔。

15.根据权利要求8所述的金属零件快速模具注射成型的设备，其特征在于所述螺杆紧固组件（64）包括螺母（641）、垫圈（642）及螺栓（643），所述螺栓（643）的下部通过六角头固定在外模底板（61）上，螺栓（643）的上部穿过外模顶板（63），所述螺母（641）与螺栓（643）的上部螺纹连接，转动螺母（641）将外模侧板组件（62）固定在外模底板（61）与外模顶板（63）之间，所述垫圈（642）设在螺母（641）与外模顶板（63）之间。