CN109729713A - 制造注射模具的工装的快速原型制作方法 - Google Patents

Abstract

一种制造用于模制制品的注射模制工具的方法，包含使用增材制造工艺、固体自由形式制造工艺，或计算机数控(CNC)工艺中的至少一种制造制品的复制品。支承块配置为接收制品的复制品的至少一部分，并且以复制品的外周边表面或复制品的内周边表面中的至少一个来支承复制品，所述内周边表面定位在距支承块的周边表面一间隔开的距离处。复制品在间隔开的距离处支承在支承块内侧，陶瓷树脂材料被引入到间隔开的距离中并被固化，以形成陶瓷壳体插入件，将插入件从腔移除并烧结，并且插入件被定位在支承块内，以形成适于安装在标准塑料注射模制机中的模制工具的一部分。

Description

制造注射模具的工装的快速原型制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2017年8月31日的美国专利申请No.15/692,369和提交于2018年1月12日的美国专利申请No.15/869,138的优先权，其整体公开通过引用并入本申请。

技术领域

所公开的实施例总体上涉及用于注射模具的工装，并且更特别地，涉及制造注射模具的工装的快速原型制作方法。

背景技术

存在形成各种模制的制品的各种模制工艺。例如，注射模制、吹塑模制、压缩模制、真空模制等，已经在许多行业中被用于制造各种模制的制品。模具和模制的制品可以由若干材料以各种配置形成。在历史上，模具是昂贵的制造装备，并且典型地适于制造单个设计的模制的制品。在这样的布置中，对模制的制品的设计的任何改变将通常要求创建新的模具。则此布置在对模制的制品设计进行改变的任意时要求昂贵的重制工装(retooling)。

此外，对模制的制品设计或对模具自身的任何改变，将通常要求可观的时间，因为整个模具将需要重建。另外，给定的模具仅可用于其所为之创建的特定设计的模制的制品。这将要求多个完整的模具，以制造多个零件或多个设计(例如，不同大小、不同样式等的零件，其全部典型地要求新的和不同的模具)。这些常规模具布置是昂贵的并且通常限制给定的模制的制品的生产运行内可用的变化。

在一些应用中，用于制造制品的多个、尺寸上精确且功能性的原型的方法涉及在注射模制系统中使用聚合物模具。尽管以下说明书的主要关注点涉及用于注射模制的工装，本领域技术人员将认识到，诸如吹塑模制的其他模制系统将适于制造原型。注射模制是间歇的、循环的工艺，其中将聚合物材料的颗粒加热直到熔化。然后迫使熔化的材料进入到封闭的模具中，其在模具中凝固以形成期望的制品。熔化的材料凝固的方式取决于所注射的材料的类型。热塑性材料一经冷却而硬化，而热固性材料通过施加热量而凝固。注射模制系统典型地包含混合和熔化工段、用于注射熔化的物质的机构，以及模制工段。

注射模制系统内的模具含有腔(或母部)和芯(或公部)，腔表现期望的制品的外周边表面的反转图像，芯表现制品的内部细节。注射模具的腔和芯部被支承在模具夹具(或模座(shoes))中，其进而被支承在顶部部分和底部部分上，顶部部分有时称为上模(cope)，底部部分有时称为下模(drag)。上模和下模在压力下夹紧在一起。在模制工段的部分中提供一个或多个开口(或“铸口”)，以将聚合物材料的熔化的物质引入到模具的腔中。模具设计还必须提供排气，以允许空气和其他气体随着熔化的材料被引入到模具中而逸出。

模具构建所选择的材料必须能够承受注射模制操作。在工具内必须产生足够温度和压力，以确保所模制的产品将反映树脂制造商的性能规格。在注射和压紧(packing)期间对树脂施加的近似的塑性压力将从约1200psi变化到约20,000psi。

注射模制工艺中所使用的模具可以使用分析期望的制品的配置的计算机辅助设计软件包来设计。软件程序之后计算期望的制品的反转图像并允许结合期望的排气、冷却和脱模(ejection)通道。由若干不同的聚合物材料来模制原型。所选的模制材料对应于最终制品要使用的材料的类型。由于使用相同类型的模制材料，用户可以制造功能性原型。功能性原型是指，所得的原型具有与期望的最终制品实质上相同的性质，诸如重量、密度、触感，以及柔性。功能性原型可以经受一套性能测试以及为精度而进行视觉检查。与每个生产循环仅制造一个原型的系统相比，使所得的原型经受破坏性测试的能力是显著的优势。通常使用的聚合物材料的示例包含诸如聚丙烯的聚烯烃、诸如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的苯乙烯类塑料(styrenics)，聚碳酸酯、缩醛(acetal)等。

遗憾的是，由于所注射的材料的磨蚀性、温度，以及压力，注射模制对模具极度地严苛，因此典型地在增材制造工艺中由塑料材料制造的模具或模具插入件无法承受大量的所制造的制品的典型的塑料注射模制条件。

本公开涉及解决与用于注射模制操作的工装(tooling)的快速原型制作相关联的上面提出的问题和/或其他问题中的一个或多个。

发明内容

在一方面中，本公开涉及一种制造用于注射模制制品的模具的方法。方法包含使用增材制造工艺或减材制造工艺中的至少一种来制造制品的复制品。该方法还包含提供支承块，支承块配置为接收制品的复制品的至少一部分，并且以复制品的外周边表面或复制品的内周边表面中的至少一个来支承复制品，复制品的内周边表面定位在距支承块的一部分的周边表面一间隔开的距离处。复制品在支承块内侧被支承在间隔开的距离处，并且陶瓷树脂材料被引入到间隔开的距离中。允许陶瓷树脂材料固化并形成被支承在支承块中的陶瓷模具插入件。该方法还包含从陶瓷模具插入件移除复制品，从支承块移除陶瓷模具插入件，使模具插入件经受烧结工艺，以及替换支承块内的陶瓷模具插入件，以形成适于安装在标准塑料注射模制机中的模制工具的一部分。

在另一方面中，本公开涉及一种制造制品的方法，包含形成包括限定在其中的腔的支承块，腔包括周边表面，周边表面在配置上总体对应于制品的内周边表面或制品的外周边表面中的至少一个。制品的复制品至少部分地定位在腔内，使得在复制品的外周边表面或复制品的内周边表面中的至少一个与腔的周边表面之间产生空间。该方法包含将浸渍有陶瓷材料的树脂注射到空间中，使得树脂实质上覆盖复制品的外周边表面或复制品的内周边表面中的至少一个。允许树脂在空间中凝固，使得形成刚性模具插入件，刚性模具插入件形成复制品的外周边表面或内周边表面中的至少一个的印模。然后将复制品从模具插入件移除，并且具有模具插入件的支承块被安装在注射模制夹具中。该方法还包含将要形成制品的材料注射到注射模制夹具中并与模具插入件接触。

在又另一方面中，本公开涉及一种用于在制造制品中使用的注射模制工具。工具包含金属支承块，金属支承块包含形成在其中的腔，其在配置上对应于制品的外周边表面和内周边表面中的至少一个的缩放的尺寸。铸造壳体插入件被支承在腔内，铸造壳体插入件具有定位在距形成在支承块中的腔的周边表面一间隔开的距离的周边表面，铸造壳体插入件的周边表面的表面几何形状对应于制品的外周边表面和内周边表面中的至少一个的表面几何形状。铸造壳体插入件包括固化并烧结的陶瓷树脂材料。

应当理解，前述总体描述和以下详细描述两者都仅是示例性和解释性的，并且不限制如所要求保护的公开的实施例。

附图说明

附图并入且构成本说明书的一部分，其图示了所公开的实施例，并且与说明书一起解释所公开的实施例。在附图中：

图1是根据本公开的实施例的示例性注射模制工装的示意图；

图2是示出根据所公开的实施例的用于形成图1的注射模制工装的示例性方法的流程图。

具体实施方式

复杂形状的塑料制品典型地由注射模制或压缩模制技术形成。在一些应用中，在模制操作中使用的模具(也称为模子)的工装由金属(诸如钢)制造。使用由钢制成的工具在工装将用来制造超过来自工具的50,000个部件时通常是合适的。因为制造由钢制成的工具的高成本，以及涉及获得这样的工具的长预备时间，通常仅在将由工具制造大量的部件时选择钢工具，因为成本能够容易地分摊到大量的部件。然而，在期望的塑料制品或部件的数目仅为几百到几万时，制造机加工的钢工具的成本可能通常是过高的。

由于铝比钢可以更容易地机加工，铝是钢的一定程度较廉价的替代。然而，由于其抗磨蚀性差，铝工装自身可能不适于注射模制大量的塑料制品。除与钢和铝工装相关联的花费之外，还可以期望具有通过使用尽可能接近于将在实际制造工艺中使用的技术来快速地原型制作塑料部件的能力。例如，在金融服务行业中，交易卡、在重新充电可充电交易卡中使用的充电器、或与使用金融交易卡相关联的其他部件的制造商可能期望测试卡、充电器，或其他相关联的部件的各种替代设计。这些测试的目标可能是接近地模仿制造交易卡、卡充电器或其他相关联的部件的形式、装配以及功能，而同时允许快速和频繁地改变部件的设计。为此用途，钢或铝工装可能过于昂贵，并且每次开发新设计时重新设计和制造修改的工装所花费的时间可能是过长的。

铸造模具插入件可以提供小批量、快速制造的工装的方案。铸造模具插入件可以由可铸造材料形成，诸如环氧树脂、硅胶或聚氨酯树脂，具有或不具有陶瓷或金属填料。在制造铸造模具插入件的过程中，要在注射模制操作中制造的制品的样板或复制品可以由适当材料制成，诸如塑料、木、钢，和/或铝。可以在制造样板或复制品中使用包含例如3D打印的任意各种增材或减材制造工艺。样板可以复制要制造的制品的内部和/或外部尺寸特征。样板可以被放形成在模具支承块中的腔中。样板可以被支承在支承块中，在距支承块中的腔的周边表面一间隔开的距离处，以便形成封闭体积。诸如环氧树脂的可铸造材料可以在样板周围被倾倒或注射到封闭体积中。可以允许环氧树脂固化，之后可以打开模具，并且移除样板。铸造模具插入件(现为形成在样板与支承块之间的封闭体积中的壳体的形式)可以被从支承块移除以进一步加工，诸如烧结。

根据本公开的各种实施方式的工艺期间形成的所得的模具插入件然后可以被安装在标准化的模具支承块中，标准化的模具支承块可以包括模具腔支承块或模具芯支承块，其具有带有周边表面的一个或多个腔，周边表面包含对应于要制造的制品的尺寸，但不具有制品的全部详细的尺寸和特征。“标准化”模具支承块可以是“现成(off-the-shelf)”的支承块，其不必专用于要模制的特定零件。替代地，支承块可以为要模制的特定零件定制(至少一定程度上)，使得样板与支承块之间的封闭体积减小，并且可以减少引入到样板周围的封闭体积中的可铸造材料的量。已经抵靠复制要制造的制品的样板的周边表面铸造，铸造模具插入件也将复制制品的期望的尺寸。样板的尺寸(并且因此铸造模具插入件的尺寸)可以由最终制品的尺寸适当地缩放，以允许固化和其他工艺期间铸造模具插入件的尺寸上的改变，并允许用于形成最终制品的材料在最终制造工艺期间尺寸上的改变。

标准化的模具腔支承块或模具芯支承块可以由铝材料或具有足够结构强度和刚性特性的其他材料机加工，以在制造注射模制工艺期间提供对铸造模具插入件的必要支承。当支承在模具支承块中时，模具插入件可以承受制造工艺的压力和温度，而同时提供制品的详细尺寸特征的精确复制。包括模具腔和具有插入在其中的铸造壳体的模具芯支承块的所得工装可以适于承受多种不同注射模制的塑料材料的磨蚀特性，以及在标准注射模制机中制造大量的塑料零件期间经历的温度和压力。

结合根据本公开的各种实施例的铸造模具插入件使用的标准化的模具支承块可以显著地比传统钢工装更廉价，因为模具支承块不必机加工到期望的制品的精确尺寸。在不具体了解最终模具形状的情况下，可以提前制造适于支承具有不同详细尺寸的多种不同铸造模具插入件的标准化的模具支承块。每次实施制品的新的设计或对旧的设计的变化时，可以使用快速原型制作技术来制造新的制品的复制品。可以结合相同的标准化的模具支承块来使用新的复制品，来以制造具有机加工为支承块的一个或多个腔或凸起的期望的制品的精确尺寸的完全新的模具支承块所需的一小部分时间制造新的铸造模具插入件。

支承在标准化的模具支承块内的铸造模具插入件具有足够强度和刚性，以避免在典型的中到高温度和压力塑料注射模制和压缩模制应用期间的变形。铸造模具插入件与之中形成其的模具支承块之间的紧密配合与使用快速原型制作技术制造的样板结合，确保在注射模制操作期间施加在铸造模具插入件上的应力直接传递到模具支承块。铸造模具插入件还可以提供有填料和添加剂，以实现期望的热导率，以允许在注射模制操作期间塑料的适当凝固所要求的热传递。

通过在可铸造材料中包含诸如铝或碳化硅粉末的添加剂或填料，可以改善诸如环氧树脂铸件的聚合物基铸造工具的热导率。这些类型的添加剂可以以不连续方式分散在可铸造材料内。这些填料(例如，铝)还提供在树脂固化期间产生和释放(放热地)的疏导热量的机制并对铸造工具施加附加的抗磨蚀性(例如，碳化硅)。使用根据本公开的各种实施例的聚合物基铸造工具插入件提供使用“近生产(near production)”工艺原型制作零件的能力，使得原型零件和其制造两者的全部方面可以被分析和观察。这包含在模制期间影响热传递速率的能力，其模仿制造钢工装的热传递速率。

一种根据本公开的示例性实施方式的制造用于注射模制制品的模具的方法可以包含使用制造的快速原型制作方法来制造制品的复制品。制造复制品的快速原型制作方法可以包含增材制造工艺、固体自由形式制造工艺和计算机数控(CNC)工艺中的一个或多个。已经开发了能够根据本公开的各种实施方式使用的若干不同增材制造工艺，以由表征制品的设计的三维(3D)数据快速地制造期望的制品的原型或模型。

已知为熔融沉积成型法^TM(Fused Deposition Modeling,FDM)^TM的增材制造技术是固体基快速原型制作工艺，其逐层挤出诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)的塑料的构建材料，以构建3D模型。构建材料以包含在盒中的细丝状被添加到FDM^TM机。FDM^TM机将来自盒的材料给送到加热和熔化材料的头。头横贯X和Y方向并将构建材料挤出到平台上，以创建模型的二维截面。材料快速凝固，并且构建平台下降，以允许下一层被挤出在第一层上。该过程继续，直到完成3D模型。FDM^TM和其他增材制造技术允许操作者创建高强度原型，其为功能上手(hands-on)原型，且能够承受严格测试且不会弯曲、收缩或吸潮。

用于典型的塑料注射模制机中的标准模具基部(或主模具(master mold))由至少两个部分构成，通常称为腔和芯侧。根据本公开的各种示例性实施例，模具的腔和芯侧中的每一个可以包括模具支承块部分，在其中研磨或以其他方式形成适当的凸起、囊、或安装腔，以接收铸造模具腔插入件或铸造模具芯插入件，其复制要制造的制品的缩放的尺寸。当模具腔支承块和具有铸造模具插入件的模具芯支承块被结合在一起时，支承在模具腔支承块内的模具腔插入件与支承在模具芯支承块内的模具芯插入件之间的封闭体积限定要制造的制品的内和外周边表面的几何形状。模具部分还配置有分离表面，模具部分在分离表面处合在一起并配合，以在将塑料化合物引入到形成在腔与芯之间的封闭体积中之前密封对应于期望的注射模制的制品的封闭体积。附加特征还可以被包含在模具部分上，诸如用于辅助腔和芯部分的正确对准的配准(registration)特征、用于将化合物引入到封闭体积中的铸口、以及允许气体在将化合物引入到封闭体积期间逸出的排气口。

在本公开的各种示例性实施例中，用于模具腔插入件和模具芯插入件中的至少一个的原型模具可以通过各种软工装技术制造。这样的技术可以包含诸如铝或铜合金的软金属的机加工。只要在容差规格允许的情况下，还可以使用诸如FDM^TM或立体光刻法(stereolithography)(其中计算机引导的激光束将光敏聚合物成分转化为固体三维零件)的技术。尽管这样的软工装不常适于形成注射模制模具，因为添加剂材料典型地无法承受与注射模制相关联的热和/或压力，并且很可能不适于体积制造，因为这样的材料典型地容易磨损，其可能适于制造足以装备主动注射模制工具的有限数目的模具插入件的目的。

本公开的各种实施例中的用于模具插入件的材料可以为可模制陶瓷树脂，其可以含有诸如碳化硅、氮化硅、氧化铝或矾土(alumina)、锆石(zircon)的陶瓷材料，或其他高抗磨蚀材料。在一些示例性实施方式中，形成陶瓷模具插入件所需的模具支承块中的腔的尺寸被由最终配置的尺寸按比例放大近似20％，即，制品的最终期望的尺寸乘以近似1.2以确定模具腔尺寸。

可模制陶瓷树脂可能要求在已经被引入到模具或模子中之后固化并在烧结工艺期间暴露于升高的温度和压力下，以制造具有正确尺寸的硬化的陶瓷壳体插入件，以进行最终制品的注射模制制造。考虑到陶瓷树脂烧结时的收缩是能够从定制模具支承块以最小化在形成模具插入件中使用的陶瓷树脂的量是益处的一个方面，即，更少量的聚合物导致更小的收缩量。然而烧结时的收缩是非常各项同性的，使得全部尺寸实质上收缩为相同的比例因数。收缩的各项同性性质确保了角度在“生的(green)”(即，未烧制的)和烧制的制品中实质上保持不变。涉及的精确的比例因数取决于采用的特定配方和工艺技术。

图1图示了根据本公开的模制工具10的示例性实施方式。模制工具10包含模具支承块12，其可以由铝或其他材料制造为具有腔15。模具支承块12可以为模具腔支承块或模具芯支承块。腔15的周边表面配置为对应于要制造的制品的复制品的周边表面(外或内周边表面)。腔15可以包含复制品的外或内周边表面的大部分特征，但不具有完成的制品上将包含的表面精加工和细节。

模具支承块12可以包含附加的期望的设计特征，诸如一个或多个铸口22，以将可模制陶瓷树脂引入到腔15的周边表面与要制造的制品的复制品14的外或内周边表面之间限定的空间中。模具支承块12还可以包含一个或多个排气口24、26，其配置为允许气体在铸造陶瓷模具插入件16期间从复制品14与支承块12之间的空间离开。还可以提供附加的通路18，以在模制操作期间加热或冷却支承块。

在模具腔支承块的情况下，模具插入件16可以环绕形成在支承块中的凹陷表面或腔。在模具芯支承块的情况下，模具插入件16还可以环绕支承块的凸出表面。模具芯支承块可以包含一个或多个凸起或突出部，凸起或突出部配置的外周边表面的尺寸对应于要制造的制品的复制品的内周边表面的尺寸。可模制陶瓷树脂可以被引入到模具腔支承块12中的腔15的内周边表面与复制品14的外周边表面之间的空间中。相似地，可模制陶瓷树脂可以被引入到复制品14的内周边表面与模具芯支承块的一部分的外周边表面之间的空间中。

在模制图1中所示的示例性生陶瓷模具插入件16之后，可以在陶瓷模具插入件上进行任意期望的次级操作。例如，可以将排气口和浇口(gate)加工到生陶瓷模具插入件中(如果要求这样的设计特征且尚未在模制操作期间并入)。一经进行任何这样的次级操作，可以在烧结操作期间从生陶瓷模具插入件16提取可模制陶瓷树脂中的任意热塑性粘合剂。烧结的陶瓷模具插入件将总体上构成生副本的忠实缩小版。

烧结的陶瓷模具插入件16现在准备好被安装到模具支承块120的机加工的安装腔15中。烧结的陶瓷模具插入件16的外周边表面几何形状可以包括适当地设计的安装表面，其具有标准化的几何形状(诸如图1的矩形和半圆形凹陷19和20)，从而允许插入件16以插入件将在最终产品的制造模制期间被充分地支承并经受压缩应力的方式配合到任意标准化的主模具或模子的安装腔15中。生模具插入件的安装表面的精确配置将取决于期望的商业产品的特定类型。

在一些示例性实施例中，可以组装各自装备有陶瓷模具插入件16的不同模制工具10，以形成多腔模制模子。本领域存在许多已知方法来固定陶瓷模具插入件16，使得它们将在整个模制循环中维持在压缩应力的状态下。将陶瓷插入件固定在模具支承块12(模具腔支承块或模具芯支承块)的机加工的囊中的一种方法是通过机械楔固。另一种方法是通过在陶瓷模具插入件16的安装表面中提供一组安装插销和孔，且在模具支承块12的腔15的内周边表面中提供对应的孔和插销。接口附接特征可以可选地配合有弹簧加载的夹具，使得陶瓷模具插入件16可以容易地卡合在模具腔15内的正确位置上。将陶瓷模具插入件16固定到模具支承块12的腔15的又一种方法是通过施加真空。将陶瓷模具插入件16固定到模具支承块12的腔15的又一种方法是通过提供由金属合金制成的中间安装板或框架，其热膨胀系数与陶瓷模具插入件16实质上相同或比之稍低。在这样的实施例中，在塑料的典型模制温度下，根据本公开的各种示例性实施例制造的陶瓷模具插入件16将处于压缩应力下。

本公开的示例性实施例的优势之一在于有能力将陶瓷模具插入件制造为严密尺寸容差并具有优秀的表面精加工，由此排除了次级机加工或研磨的需要。这可以通过控制要在陶瓷模具插入件中使用的可模制陶瓷树脂的制造中的各种工艺变量实现。工艺变量可以包含陶瓷树脂材料中的颗粒材料的粒度测量或尺寸分布，以及模制配方中使用的颗粒材料的形态。例如，与使用粗糙颗粒材料相比，可在可模制陶瓷树脂中使用的亚微米尺寸的矾土粉末的极细氧化铝颗粒可以获得更好的表面精加工和清晰度。在陶瓷模具插入件形成中使用的可模制陶瓷树脂材料的制造中可以控制的另一工艺变量是生模制材料中的颗粒材料对粘合剂的体积比。颗粒材料对粘合剂的较高的体积比可以导致较小的收缩，并且因此，尺寸容差上改善的控制。因此，在诸如生模制材料的流变学因工艺变量和诸如陶瓷模具插入件的特定几何的自变量允许的限制内，可以实现具有优秀尺寸容差和更好的表面精加工的陶瓷模具插入件。

由于根据本公开的各种实施例制造的陶瓷模具插入件16是化学惰性的且对熔化金属、塑料以及金属或陶瓷注射模制给料的磨蚀有抗性，它们基本上是防磨损的且将无限期地保持它们的表面精加工，从而消除周期性翻新模具腔的需要。根据本公开的各种实施例制造的陶瓷模具插入件的更高的温度抗性和低热膨胀系数将模具内的热变形或容差转移最小化，允许更容易制造精密零件。陶瓷模具插入件可以甚至由非技术操作者容易且立即地配合到任意主动模制工具套件中，因为插入件整合了标准化的安装表面。

根据本公开的各种实施例制造的陶瓷模具插入件的净形状能力、优秀尺寸精度、表面精加工和抗磨蚀性，以及低制造成本的组合允许工装成本上的大量节省。此外，功能上改善的模制工具将制造具有更加精确和一致的尺寸的零件。从制造能力的角度以及基于以不同设计制造的制品的总体性能结果两者，复制品14的形成中使用的快速原型制作技术也大大加速了如制造和测试制品的不同设计的要求而制造修改的陶瓷模具插入件的工艺。模制工具10将成本节约和标准化的模具模子的其他效率组合，诸如适配为与标准注射模制机一起使用的模具腔支承块和模具芯支承块，其具有通过使用要批量制造的制品的以快速原型制作的复制品而制造的陶瓷模具插入件而允许的灵活性且节约时间。使用根据本公开的各种示例性实施例的模制工具10通过塑料的注射模制制造的制品可以提供优秀表面精加工、改善的尺寸精度、零件与零件的一致性，并花费将由现有技术可实现的时间和成本的一部分。

图2是示出了用于制造注射模制工装以及在注射模制的制品的制造中使用该工装的示例性方法的流程图。示例性方法可以包含，在步骤120，使用增材制造技术制造制品的复制品，如上面所讨论的。在步骤122，示例性方法还可以包含提供模具腔支承块，模具腔支承块配置为接收制品的复制品的至少一部分。

用于制造注射模制工装的示例性方法还可以包含，在步骤124，在模具腔支承块中以复制品的定位在距形成在支承块中的腔的内周边表面一间隔开的距离处的外周边表面来支承复制品。在步骤126，可以将陶瓷树脂材料引入到腔中，以填充复制品的外周边表面与支承块中形成的腔的内周边表面之间的间隔开的距离。如上面所讨论的，要制造的制品的复制品还可以相对于模具芯支承块以复制品的定位在距包含各种凸起或其他特征的模具芯支承块中的腔的外周边表面一间隔开的距离的内周边表面被支承。陶瓷树脂材料可以被引入到腔中，以填充复制品的内周边表面与模具芯支承块中的腔的外周边表面之间的间隔开的距离。在步骤128，可以允许陶瓷树脂材料固化并形成被支承在支承块的腔中的陶瓷壳体插入件。

在用于制造注射模制工装的方法的示例性实施方式的步骤130，可以将复制品从被支承在支承块的腔中的陶瓷壳体插入件移除。随后，在步骤132，可以将陶瓷壳体插入件从腔移除并经受烧结工艺。最终，在所公开的示例性实施方式中的步骤134中，可以在模具腔支承块(或模具芯支承块)中替换陶瓷壳体插入件，以形成适于安装在标准塑料注射模制机中并在制造制品的多个复制中使用的模制工具的一部分。

权利要求中的元素应基于权利要求中采用的语言而宽泛地解释，并且不限于本说明书中或在申请的审查期间描述的示例，示例应理解为非排他性的。因此，意图将说明书和示例仅认为是示例性，所附权利要求以及它们的等同的全部范围指示其真实范围和精神。

Claims (24)

1.一种制造用于注射模制制品的模具的方法，所述方法包括：

使用增材制造工艺或减材制造工艺中的至少一种，制造所述制品的复制品；

提供支承块，所述支承块配置为：

接收所述制品的复制品的至少一部分；并且

以以下中的至少一个来支承所述复制品：

所述复制品的外周边表面；或

所述复制品的内周边表面，所述复制品的内周边表面定位在距所述支承块的一部分的周边表面一间隔开的距离；

在所述支承块内侧将所述复制品支承在所述间隔开的距离处；

将陶瓷树脂材料引入到所述间隔开的距离中；

允许所述陶瓷树脂材料固化并形成被支承在所述支承块中的陶瓷模具插入件；

从所述陶瓷模具插入件移除所述复制品；

从所述支承块移除所述陶瓷模具插入件；

使所述陶瓷模具插入件经受烧结工艺；以及

替换所述支承块内的所述陶瓷模具插入件，以形成适于安装在标准塑料注射模制机中的模制工具的一部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述支承块包括模具腔支承块。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述支承块包括模具芯支承块。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述支承块由包括铝或钢的金属材料形成。

5.根据权利要求1所述的方法，其中使用胶粘剂或机械插销插座结构中的至少一个将所述复制品支承在所述支承块中。

6.根据权利要求1所述的方法，其中制造所述复制品包括使用增材制造的熔融沉积方法^TM(FDM^TM)来制造所述复制品。

7.根据权利要求1所述的方法，其中制造所述复制品包括制造具有由所述制品的尺寸按比例放大的尺寸的所述复制品，从而补偿在所述制品的注射模制中所使用的材料的收缩。

8.根据权利要求1所述的方法，其中制造所述制品的复制品包括制造具有以下尺寸的复制品：

外部尺寸，所述外部尺寸由所述制品的外部尺寸按比例缩放；以及

内部尺寸，所述内部尺寸由所述制品的内部尺寸按比例缩放。

9.根据权利要求1所述的方法，其中提供支承块包括：

提供模具腔支承块，所述模具腔支承块配置为：

接收所述复制品的一部分；并且

在距形成在所述模具腔支承块中的腔的内周边表面一间隔开的距离处支承所述复制品；并且

提供模具芯支承块，所述模具芯支承块配置为：

与所述模具腔支承块配合；

接收所述复制品的一部分；并且

在距所述模具芯支承块的一部分的外周边表面一间隔开的距离处支承所述复制品。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述间隔开的距离大约为0.25-0.50英寸。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷树脂材料包括浸渍有陶瓷颗粒的聚氨酯材料。

12.一种制造制品的方法，包括：

形成支承块，所述支承块包括限定在其中的腔，所述腔包括周边表面，所述周边表面在配置上大致对应于所述制品的内周边表面或所述制品的外周边表面中的至少一个；

将所述制品的复制品至少部分地定位在所述腔内，使得在以下表面之间产生空间：

所述复制品的外周边表面或所述复制品的内周边表面中的至少一个，与所述腔的周边表面；

将浸渍有陶瓷材料的树脂注射到所述空间中，使得所述树脂实质上覆盖所述复制品的外周边表面或所述复制品的内周边表面中的至少一个；

允许所述树脂在所述空间中凝固，使得形成刚性模具插入件，所述刚性模具插入件形成所述复制品的外周边表面或所述复制品的内周边表面中的至少一个的印模；

从所述模具插入件移除所述复制品；

将具有所述模具插入件的所述支承块安装在注射模制夹具中；以及

将要形成所述制品的材料注射到所述注射模制夹具中并与所述模具插入件接触。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述支承块包括模具腔支承块。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述支承块包括模具芯支承块。

15.根据权利要求12所述的方法，其中形成所述支承块包括由铝材料或钢材料中的至少一种形成所述支承块。

16.根据权利要求12所述的方法，其中使用胶粘剂或机械插销插座结构中的至少一个将所述复制品支承在所述支承块中。

17.根据权利要求12所述的方法，其中将所述复制品定位包括将使用增材制造的熔融沉积方法^TM(FDM^TM)制造的复制品定位。

18.根据权利要求12所述的方法，其中将所述复制品定位包括将制造为具有由所述制品的尺寸按比例放大的尺寸的复制品定位，从而补偿在所述制品的注射模制中所使用的材料的收缩。

19.根据权利要求12所述的方法，其中将所述复制品定位包括将具有外部尺寸和内部尺寸的复制品定位，所述外部尺寸由所述制品的外部尺寸缩放，所述内部尺寸由所述制品的内部尺寸缩放。

20.根据权利要求12所述的方法，其中形成支承块包括：

形成模具腔支承块，所述模具腔支承块配置为接收所述复制品的一部分，并且在距形成在所述模具腔支承块中的所述腔的内周边表面一间隔开的距离处支承所述复制品；以及

形成模具芯支承块，所述模具芯支承块配置为与所述模具腔支承块配合并接收所述复制品的一部分，并且在距所述模具芯支承块的一部分的外周边表面一间隔开的距离处支承所述复制品。

21.根据权利要求12所述的方法，其中所述空间大约为0.25-0.50英寸。

22.根据权利要求12所述的方法，其中所述陶瓷树脂材料包括浸渍有陶瓷颗粒的聚氨酯。

23.一种用于在制造制品中使用的注射模制工具，所述工具包括：

金属支承块，所述金属支承块包含在形成在其中的腔，其在配置上对应于所述制品的外周边表面和内周边表面中的至少一个的缩放的尺寸；以及

铸造壳体插入件，所述铸造壳体插入件被支承在所述腔内并且具有周边表面，所述周边表面定位在距形成在所述支承块中的所述腔的周边表面一间隔开的距离处，所述铸造壳体插入件的周边表面的表面几何形状对应于所述制品的外周边表面和内周边表面中的至少一个的表面几何形状，所述铸造壳体插入件包括固化并烧结的陶瓷树脂材料。

24.根据权利要求23所述的注射模制工具，其中：

所述金属支承块包括第一模具支承块，所述第一模具支承块配置为安装在标准注射模制模子的囊内；

所述模制工具包括第二模具支承块，所述第二模具支承块配置为沿着分离表面与所述第一模具支承块配合，并且安装在标准注射模制模子的囊内；并且

所述铸造壳体插入件包括第一部分和第二部分，所述第一部分被支承在所述第一模具支承块的第一腔内，所述第二部分被支承在所述第二模具支承块的第二腔内。