CN108274006A

CN108274006A - 一种生产复杂倒扣零件的工艺

Info

Publication number: CN108274006A
Application number: CN201810105678.4A
Authority: CN
Inventors: 张东平; 陈昱
Original assignee: Shenzhen Yibi Precision Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Yibi Precision Technology Co Ltd
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2018-07-13

Abstract

本发明公开了一种生产复杂倒扣零件的工艺，包括以下步骤：1)通过3D打印得到与目的零件形状一致的凸模母体；2)将凸模母体放入容器中，注入石膏浆体，煅烧，得到石膏凹模；3)向石膏凹模内注入合金熔融液，脱除石膏凹模，得到合金凸模；4)将合金凸模放入容器中，注入聚甲醛熔融液，通过置换反应脱去合金凸模，得到聚甲醛仿形支架；5)向聚甲醛仿形支架中注入金属粉末，在硝酸气体氛围中进行催化脱脂，烧结，得到复杂倒扣零件；6)将步骤3)得到的合金凸模压制胶模，利用胶模复制凸模母体。该工艺对零件的形状、材质具有较好的适用性，成本较低且过程可控，提高了零件加工企业灵活操作性和经济效益。

Description

一种生产复杂倒扣零件的工艺

技术领域

本发明涉及模具成型技术领域，尤其涉及一种生产复杂倒扣零件的工艺。

背景技术

然而，在金属粉末注塑成型技术领域，有些产品具有一些倒扣结构产品，即模具出口截面积小于其内部的截面积的坯体，或脱模过程需要多次模具发生拉伸变形的过程。这些结构不利于注塑过程中模具脱模，即使采用行位或斜顶也无法实现顺利脱模。

对于这种简单的倒扣结构，目前普遍采用的方法是先生产出常规的易于脱模的初坯体，再通过后续减料加工，以得到符合要求的形状。虽然这种加工方法也可以得到最终的形状，但是加工过程对金属粉末的消耗、工时和机械损耗非常大，不经济环保。也不适用某些价格昂贵的金属或是一些脆性零件。

3D打印技术的发展为模具加工技术领域带来了新的挑战和机遇。但因为目前3D打印发展的材料的品种、精度方面都存在较大的限制，所以对于模具加工技术领域，能适用3D打印加工的场合受到了很大的限制。如对于具有复杂倒扣的零件，因为3D打印的零件的形变性较差，也不适用于直接打印出可批量生产复杂倒扣的零件的凹模。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于生产复杂倒扣零件的工艺，该工艺结合3D打印与注射成型，可批量、低成本地生产大量的复杂倒扣零件。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种生产复杂倒扣零件的工艺，包括以下步骤：

1)通过3D打印得到与目的零件形状一致的凸模母体；

2)将凸模母体放入容器中，注入石膏浆体，煅烧，得到石膏凹模；

3)向石膏凹模内注入合金熔融液，脱除石膏凹模，得到合金凸模；

4)将合金凸模放入容器中，注入聚甲醛熔融液，通过置换反应脱去合金凸模，得到聚甲醛仿形支架；

5)向聚甲醛仿形支架中注入金属粉末，在硝酸气体氛围中进行催化脱脂，烧结，得到复杂倒扣零件；

6)将步骤3)得到的合金凸模压制胶模，利用胶模复制凸模母体。

进一步地，步骤1)中，3D打印的材料可以采用廉价、易得的原料进行打印，包括但不限于PLA或PS。

进一步地，步骤2)中，采用的是失蜡铸造法进到石膏凹模，为了减少石膏凹模的孔洞，提高石膏凹模的精密性，注入石膏浆体后通过真空脱泡。

进一步地，步骤3)中，因为3D打印与失蜡铸造得到的合金凸模，在精细度方面有欠缺，本发明再对合金凸模进行精修，对合金凸模精修过程成本相对低廉，精修后的合金凸模精细度高。

进一步地，步骤3)中，所述合金为活泼性大于铜的金属的合金。

进一步地，步骤3)中，所述合金为铝合金或锌合金。

进一步地，步骤4)中，脱去合金凸模的方法为采用饱和硫酸铜溶液进行震荡浸泡。

进一步地，步骤4)中，脱去合金凸模的溶液温度为60-70℃。

进一步地，步骤4)中，采用超声震荡。

进一步地，步骤4)中，向饱和硫酸铜溶液中加入硫酸铜粉末。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1)本发明提供的生产复杂倒扣零件的工艺，首创了结合高分子打印技术、橡胶倒膜技术、失蜡铸造技术、模内注射以及金属粉末注射成型技术，使得可以低成本、高精度地获得具有复杂倒扣结构的零件或缕空型零件，具有较大的市场前景；

2)本发明提供的工艺，提高了对坯体材料的适用性，适用于高熔点难加工的材料，提高了模具加工制造的适用性；

3)本发明提供的工艺，最终得到的零件，烧结密度可高达98％以上，使得得到的产品在获得相应外形的同时具有优良的性能；

4)本发明提供的工艺，即可适用于高效率地生产小量精度高的零件，又适用于低成本地批量生产高熔点金属零件或首饰，如氧化锆陶瓷零件，提高了重产加工企业对零件加工的灵活性。

附图说明

图1为本发明适用的零件结构示意；

图2为本发明得到的聚甲醛仿形支架结构示意。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本发明提供一种生产复杂倒扣零件的工艺，适用于复杂倒扣零件，如图1具有大于2/3的球体形状的零件，或进一步地具有缕空形状的零件，这类零件通常都无法通过简单的金属粉末成型铸造、3D打印或失蜡法铸造获得，而这类零件常规的生产方法需要花费大量的材料、能耗和工时，制作成本过高。

该工艺，包括以下步骤：

1)通过3D打印得到与目的零件形状一致的凸模母体；

该工艺对3D打印的材料的抗形变性能、耐高温性能等方面的要求相对较低，3D打印的尺寸可以是与目的零件尺寸一致或缩小的形式，且步骤1)与步骤2)可以分不同的地点和时间进行，这加大了对加工环境的适用性，适合于体积小零件、批量小的零件的生产加工；该工艺结合了3D打印的高立体结构，以及橡胶倒模的高可伸缩性，失蜡铸造的低成本性、强可操作性，以及合金凸模的易脱除性，从而可以制得空间结构精准的聚甲醛仿形支架。该工艺同时弥补了3D打印的精度低、耗时长、成本高，失蜡铸造的低精度性等问题，能高精度、低成本地获得空间结构复杂、具有复杂倒扣结构的零件，可应用于特殊金属零件加工、首饰制造等技术领域。

实施例1：

一种生产复杂倒扣零件的工艺，包括以下步骤：

1)计算机设计零件蓝图，采用PLA作为打印材料通过3D打印得到凸模母体；

2)将凸模母体放入圆柱形容器中，注入石膏浆体，煅烧，得到石膏凹模；

3)向石膏凹模内注入铝合金熔融液，冷却，脱去石膏凹模，得到铝合金凸模；

4)将铝合金凸模放入容器中，注入聚甲醛熔融液，置于含有过量的硫酸铜粉体的硫酸铜溶液中，加热至65℃进行超声震荡浸泡，脱去合金凸模，得到聚甲醛仿形支架，结构如图2所示；

5)向聚甲醛仿形支架中注入金属粉末，在硝酸气体氛围中进行催化脱脂，于1380℃烧结，得到复杂倒扣零件；

实施例2：

一种生产复杂倒扣零件的工艺，包括以下步骤：

1)使用实施例1步骤3)得到的铝合金凸模，压制胶模，利用胶模复制凸模母体；

4)将聚甲醛填充在合金凸模外部，置于含有过量的硫酸铜粉体的硫酸铜溶液中，加热至60℃进行超声震荡浸泡，脱去合金凸模，得到聚甲醛仿形支架；

5)向聚甲醛仿形支架中注入金属粉末，在硝酸气体氛围中进行催化脱脂，于1380℃烧结，得到复杂倒扣零件。

实施例3：

一种生产复杂倒扣零件的工艺，包括以下步骤：

1)计算机设计零件蓝图，采用PS作为打印材料通过3D打印得到凸模母体；

3)向石膏凹模内注入锌合金熔融液，冷却，脱去石膏凹模，得到锌合金凸模；

4)将聚甲醛填充在锌合金凸模外部，置于含有过量的硫酸铜粉体的硫酸铜溶液中，加热至70℃进行超声震荡浸泡，脱去锌合金凸模，得到聚甲醛仿形支架；

实施例4：

一种生产复杂倒扣零件的工艺，包括以下步骤：

1)使用实施例3步骤3)得到的锌合金凸模，压制胶模，利用胶模复制凸模母体；

4)将聚甲醛填充在锌合金凸模外部，置于含有过量的硫酸铜粉体的硫酸铜溶液中，加热至70℃进行超声震荡浸泡，脱去锌台金凸模，得到聚甲醛仿形支架；

实施例5：

一种生产复杂倒扣零件的工艺，包括以下步骤：

2)将凸模母体连接到模型树上，放入圆柱形容器中，注入石膏浆体，煅烧，得到石膏凹模；

3)向石膏凹模内注入锌合金熔融液，冷却，脱去石膏凹模，剪枝，锌合金凸模模型树；

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保扩的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims

1.一种生产复杂倒扣零件的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过3D打印得到与目的零件形状一致的凸模母体；

2.如权利要求1所述的生产复杂倒扣零件的工艺，其特征在于，步骤1)中，3D打印的材料为PLA或PS。

3.如权利要求1所述的生产复杂倒扣零件的工艺，其特征在于，步骤2)中，石膏浆体通过真空脱泡。

4.如权利要求1所述的生产复杂倒扣零件的工艺，其特征在于，步骤3)中，对合金凸模进行精修。

5.如权利要求1所述的生产复杂倒扣零件的工艺，其特征在于，步骤3)中，所述合金为活泼性大于铜的金属的合金。

6.如权利要求1所述的生产复杂倒扣零件的工艺，其特征在于，步骤3)中，所述合金为铝合金或锌合金。

7.如权利要求1所述的生产复杂倒扣零件的工艺，其特征在于，步骤4)中，脱去合金凸模的方法为采用饱和硫酸铜溶液进行震荡浸泡。

8.如权利要求7所述的生产复杂倒扣零件的工艺，其特征在于，步骤4)中，脱去合金凸模的溶液温度为60-70℃。

9.如权利要求7所述的生产复杂倒扣零件的工艺，其特征在于，步骤4)中，采用超声震荡。

10.如权利要求7所述的生产复杂倒扣零件的工艺，其特征在于，步骤4)中，向饱和硫酸铜溶液中加入硫酸铜粉末。