CN110328329B - 一种提高fdm压型模具表面质量的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高FDM压型模具表面质量的装置及方法，包括机架，机架上固定连接有振动器，振动器上固定连接有下模座，下模座上可拆卸连接有FDM压型模具，FDM压型模具型面上均匀涂敷一层铝修补剂Ⅰ；机架两侧分别通过螺栓与上底板可拆卸连接，上底板下固定连接有上模座，上模座下可拆卸连接有硅胶底板模，硅胶底板模正下方为FDM压型模具，硅胶底板模的型面与FDM压型模具的型面相吻合，通过螺栓将硅胶底板模与FDM压型模具压紧；开启振动器，使振动器持续振动15～30分钟，关闭振动器，取出所述FDM压型模具，经冲洗、清理、保温后，完成所述FDM压型模具的表面光整处理，该装置具有结构简单，效率高，能显著提高FDM压型模具表面质量等优点。
Description
技术领域
本发明涉及模具铸造领域，尤其涉及一种熔模铸造工艺中提高FDM压型模具表面质量的装置及方法。
背景技术
熔模铸造技术因其铸件尺寸精度高、表面质量好、能制造复杂结构铸件等优点，在高端铸件制造方面具有独特的优势。但由于熔模铸造工艺包含模具制造、压制蜡模、挂浆撒砂制壳、高温焙烧、浇注成形、铸件后处理等多道工序，工艺过程复杂且制造周期长，难以满足现代社会对产品多样化和市场快速响应的需求。
快速成型技术是一种先进制造技术，它采用材料累加成型原理，根据零件的三维CAD模型，可直接制作出三维实体零件，是一种极富生命力的新技术。其中熔融沉积成型法(FDM)综合性能较好，是迄今为止使用最广泛的快速成型工艺之一，可使用生产级别热塑性塑料，制作的零件具有较好的机械、耐热性和化学强度。
将快速成型技术与熔模铸造工艺相结合，采用熔融沉积成型法(FDM)制作的原型，作为压型模具用于压制“蜡模”，将蜡模作为熔模，在其基础上制作型壳，再高温焙烧去除熔模，即可进行铸件浇注成形，该技术可有效缩短零件开发周期、降低生产成本，应用前景广阔。但在利用FDM工艺制作原型时，从设计到制作的各个环节中，有很多因素直接影响制件的表面质量，使得利用该工艺制作的制件表面粗糙度以及表面质量较差，不能满足作为压型模具的表面质量要求，因此，提高FDM压型模具表面质量已刻不容缓。
发明内容
有鉴于此，本发明设计完成了一种提高FDM压型模具表面质量的装置及方法，该装置具有结构简单，效率高，利用硅胶材料的流动性及固化特性，能显著提高FDM压型模具表面质量等优点。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种提高FDM压型模具表面质量的装置，包括机架，所述机架上固定连接有振动器，所述振动器上固定连接有下模座，所述下模座上可拆卸连接有FDM压型模具，所述FDM压型模具型面上均匀涂敷一层铝修补剂Ⅰ；所述机架两侧分别通过螺栓与上底板可拆卸连接，所述上底板下固定连接有上模座，所述上模座下可拆卸连接有硅胶底板模，所述硅胶底板模正下方为所述FDM压型模具，所述硅胶底板模的型面与所述FDM压型模具的型面相吻合。
进一步地，所述FDM压型模具为FDM压型模具型腔或FDM压型模具型芯。
进一步地，所述机架与所述振动器可拆卸连接，所述振动器与所述下模座可拆卸连接。
进一步地，所述上底板与所述上模座可拆卸连接。
一种提高FDM压型模具表面质量的方法，利用前述提高FDM压型模具表面质量的装置，包括以下步骤：
步骤1：根据熔模铸造工艺中所需蜡模的3D模型，设计压型模具的3D模型；利用FDM快速成型系统，制作出所述FDM压型模具；
步骤2：利用所述FDM压型模具作为母模，制作所述硅胶底板模；
步骤3：将购买的铝修补剂中的硬化剂与环氧基树脂复合物按照1：112的重量比混合，用搅拌器搅拌均匀后，抽真空30-60分钟，排除气泡，得到所述铝修补剂Ⅰ；
步骤4、将所述FDM压型模具可拆卸安装在所述下模座上，在所述FDM压型模具的型面上均匀涂敷一层厚度为1.5mm～2mm的所述铝修补剂Ⅰ，将所述硅胶底板模可拆卸安装在所述上模座下，所述硅胶底板模正下方为所述FDM压型模具，所述硅胶底板模的型面与所述FDM压型模具的型面相吻合，通过所述螺栓将所述硅胶底板模与所述FDM压型模具压紧；
步骤5：将所述振动器的振动力设置为30～35N，振动频率设置为50～60Hz，开启振动器，使振动器持续振动15～30分钟；
步骤6：关闭所述振动器，取出所述FDM压型模具，经冲洗、清理后，将所述FDM压型模具置于热处理炉内，在50～55℃温度下保温2小时，随后在110～120℃温度下再保温2小时，取出所述FDM压型模具，完成所述FDM压型模具的表面光整处理。
进一步地，所述步骤2具体按照以下步骤实施:
步骤2.1：利用所述FDM压型模具作为母模，所述FDM压型模具为FDM压型模具型腔时，制作硅胶底板模型芯，所述FDM压型模具为FDM压型模具型芯时，制作硅胶底板模型腔；
步骤2.2：根据欲制作所述硅胶底板模的体积V，由公式m＝ρV计算，得到所需模具硅胶的质量m，其中模具硅胶的密度ρ＝1.1～1.12g/cm3，将相应质量的所述模具硅胶盛入容器备用；
步骤2.3：称取一定量的硬化剂，所述硬化剂占所述模具硅胶的重量比为1.5％～2.5％，将所述硬化剂加入容器中同所述模具硅胶进行混合，将混合后的模具硅胶和硬化剂放进真空浇注机中，进行搅拌并抽真空20～30分钟，排除气泡，得到混合硅胶；
步骤2.4：将FDM压型模具洗净晾干，打一层脱模蜡，作光滑处理，用胶板将FDM压型模具围档，将所述混合硅胶倒入围档内的FDM压型模具上面，待所述混合硅胶干燥成型10～15小时后，得到硅胶底板模。
本发明的一种提高FDM压型模具表面质量的装置及方法，具有以下有益效果：本发明公开了一种提高FDM压型模具表面质量的装置及方法，包括机架，机架上固定连接有振动器，振动器上固定连接有下模座，下模座上可拆卸连接有FDM压型模具，FDM压型模具型面上均匀涂敷一层铝修补剂Ⅰ；机架两侧分别通过螺栓与上底板可拆卸连接，上底板下固定连接有上模座，上模座下可拆卸连接有硅胶底板模，硅胶底板模正下方为FDM压型模具，硅胶底板模的型面与FDM压型模具的型面相吻合，通过螺栓将硅胶底板模与FDM压型模具压紧；开启振动器，使振动器持续振动15～30分钟，关闭振动器，取出所述FDM压型模具，经冲洗、清理、保温后，完成所述FDM压型模具的表面光整处理，该装置具有结构简单，效率高，利用硅胶材料的流动性及固化特性，能显著提高FDM压型模具表面质量等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种提高FDM压型模具表面质量的装置结构示意图；
图2为本发明的FDM压型模具处理前后压制的蜡模局部对比图；图2(a)是利用FDM压型模具(未采用本专利方法处理)压制的蜡模局部，图2(b)是该蜡模局部在显微镜下的照片，其粗糙度达到1700微米。图2(c)是利用本发明提出的方法，对FDM压型模具处理后，利用该FDM压型模具压制的蜡模局部，图2(d)是该蜡模局部在显微镜下的照片，其粗糙度为270微米。
其中：1.机架；2.螺栓；3.振动器；4.下模座；5.FDM压型模具；6.硅胶底板模；7.上模座；8.上座板；9.铝修补剂Ⅰ。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，一种提高FDM压型模具表面质量的装置，包括机架1，所述机架1上固定连接有振动器3，所述振动器3上固定连接有下模座4，所述下模座4上可拆卸连接有FDM压型模具5，所述FDM压型模具5型面上均匀涂敷一层铝修补剂Ⅰ9；所述机架1两侧分别通过螺栓2与上底板8可拆卸连接，所述上底板8下固定连接有上模座7，所述上模座7下可拆卸连接有硅胶底板模6，所述硅胶底板模6正下方为所述FDM压型模具5，所述硅胶底板模6的型面与所述FDM压型模具5的型面相吻合。
具体的，所述FDM压型模具5为FDM压型模具型腔或FDM压型模具型芯。
具体的，所述机架1与所述振动器3可拆卸连接，所述振动器3与所述下模座4可拆卸连接。
具体的，所述上底板8与所述上模座7可拆卸连接。
具体的，一种提高FDM压型模具表面质量的方法，利用前述提高FDM压型模具表面质量的装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据熔模铸造工艺中所需蜡模的3D模型，设计压型模具的3D模型；利用FDM快速成型系统，制作出所述FDM压型模具5；
步骤2：利用所述FDM压型模具5作为母模，制作所述硅胶底板模6；
步骤3：将购买的铝修补剂中的硬化剂与环氧基树脂复合物按照1：112的重量比混合，用搅拌器搅拌均匀后，抽真空30-60分钟，排除气泡，得到所述铝修补剂Ⅰ9；优选的，购买的铝修补剂为“得复康DEVCON10610”铝修补剂；
步骤4、将所述FDM压型模具5可拆卸安装在所述下模座4上，在所述FDM压型模具5的型面上均匀涂敷一层厚度为1.5mm～2mm的所述铝修补剂Ⅰ9，将所述硅胶底板模6可拆卸安装在所述上模座7下，所述硅胶底板模6正下方为所述FDM压型模具5，所述硅胶底板模6的型面与所述FDM压型模具5的型面相吻合，通过所述螺栓2将所述硅胶底板模6与所述FDM压型模具5压紧；
步骤5：将所述振动器3的振动力设置为30～35N，振动频率设置为50～60Hz。开启振动器3，使振动器3持续振动15～30分钟；
步骤6：关闭所述振动器3，取出所述FDM压型模具5，经冲洗、清理后，将所述FDM压型模具5置于热处理炉内，在50～55℃温度下保温2小时，随后在110～120℃温度下再保温2小时，取出所述FDM压型模具5，完成所述FDM压型模具5的表面光整处理。
具体的，所述步骤2具体按照以下步骤实施:
步骤2.1：利用所述FDM压型模具5作为母模，所述FDM压型模具5为FDM压型模具5型腔时，制作硅胶底板模6型芯，所述FDM压型模具5为FDM压型模具5型芯时，制作硅胶底板模6型腔；
步骤2.2：根据欲制作所述硅胶底板模6的体积V，由公式m＝ρV计算，得到所需模具硅胶的质量m，其中模具硅胶的密度ρ＝1.1～1.12g/cm3，将相应质量的所述模具硅胶盛入容器备用；
步骤2.3：称取一定量的硬化剂，所述硬化剂占所述模具硅胶的重量比为1.5％～2.5％，将所述硬化剂加入容器中同所述模具硅胶进行混合，将混合后的模具硅胶和硬化剂放进真空浇注机中，进行搅拌并抽真空20～30分钟，排除气泡，得到混合硅胶；
步骤2.4：将FDM压型模具5洗净晾干，打一层脱模蜡，作光滑处理，用胶板将FDM压型模具5围档，将所述混合硅胶倒入围档内的FDM压型模具5上面，待所述混合硅胶干燥成型10～15小时后，得到硅胶底板模6。
如图2所示，图2(a)是利用FDM压型模具(未采用本专利方法处理)压制的蜡模局部，图2(b)是该蜡模局部在显微镜下的照片，其粗糙度达到1700微米。图2(c)是利用该发明提出的方法，对FDM压型模具处理后，利用该FDM压型模具压制的蜡模局部，图2(d)是该蜡模局部在显微镜下的照片，其粗糙度为270微米。对比结果表明：该发明提出的方法和装置，能显著提高FDM压型模具以及该压型模具压制的蜡模表面质量，降低蜡模的表面粗糙度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种提高FDM压型模具表面质量的装置，其特征在于：包括机架(1)，所述机架(1)上固定连接有振动器(3)，所述振动器(3)上固定连接有下模座(4)，所述下模座(4)上可拆卸连接有FDM压型模具(5)，所述FDM压型模具(5)型面上均匀涂敷一层铝修补剂Ⅰ(9)；
所述机架(1)两侧分别通过螺栓(2)与上底板(8)可拆卸连接，所述上底板(8)下固定连接有上模座(7)，所述上模座(7)下可拆卸连接有硅胶底板模(6)，所述硅胶底板模(6)正下方为所述FDM压型模具(5)，所述硅胶底板模(6)的型面与所述FDM压型模具(5)的型面相吻合,所述FDM压型模具(5)为FDM压型模具型腔或FDM压型模具型芯,所述机架(1)与所述振动器(3)可拆卸连接，所述振动器(3)与所述下模座(4)可拆卸连接。
2.如权利要求1所述一种提高FDM压型模具表面质量的装置，其特征在于：所述上底板(8)与所述上模座(7)可拆卸连接。
3.一种提高FDM压型模具表面质量的方法，其利用权利要求1中所述的提高FDM压型模具表面质量的装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据熔模铸造工艺中所需蜡模的3D模型，设计压型模具的3D模型；利用FDM快速成型系统，制作出所述FDM压型模具(5)；
步骤2：利用所述FDM压型模具(5)作为母模，制作所述硅胶底板模(6)；
步骤3：将购买的铝修补剂中的硬化剂与环氧基树脂复合物按照1：112的重量比混合，用搅拌器搅拌均匀后，抽真空30-60分钟，排除气泡，得到所述铝修补剂Ⅰ(9)；
步骤4、将所述FDM压型模具(5)可拆卸安装在所述下模座(4)上，在所述FDM压型模具(5)的型面上均匀涂敷一层厚度为1.5mm～2mm的所述铝修补剂Ⅰ(9)，将所述硅胶底板模(6)可拆卸安装在所述上模座(7)下，所述硅胶底板模(6)正下方为所述FDM压型模具(5)，所述硅胶底板模(6)的型面与所述FDM压型模具(5)的型面相吻合，通过所述螺栓(2)将所述硅胶底板模(6)与所述FDM压型模具(5)压紧；
步骤5：将所述振动器(3)的振动力设置为30～35N，振动频率设置为50～60Hz，开启振动器(3)，使振动器(3)持续振动15～30分钟；
步骤6：关闭所述振动器(3)，取出所述FDM压型模具(5)，经冲洗、清理后，将所述FDM压型模具(5)置于热处理炉内，在50～55℃温度下保温2小时，随后在110～120℃温度下再保温2小时，取出所述FDM压型模具(5)，完成所述FDM压型模具(5)的表面光整处理。
4.如权利要求3所述的一种提高FDM压型模具表面质量的方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施:
步骤2.1：利用所述FDM压型模具(5)作为母模，所述FDM压型模具(5)为FDM压型模具(5)型腔时，制作硅胶底板模(6)型芯，所述FDM压型模具(5)为FDM压型模具(5)型芯时，制作硅胶底板模(6)型腔；
步骤2.2：根据欲制作所述硅胶底板模(6)的体积V，由公式m＝ρV计算，得到所需模具硅胶的质量m，其中模具硅胶的密度ρ＝1.1～1.12g/cm3，将相应质量的所述模具硅胶盛入容器备用；
步骤2.3：称取硬化剂，所述硬化剂占所述模具硅胶的重量比为1.5％～2.5％，将所述硬化剂加入容器中同所述模具硅胶进行混合，将混合后的模具硅胶和硬化剂放进真空浇注机中，进行搅拌并抽真空20～30分钟，排除气泡，得到混合硅胶；
步骤2.4：将FDM压型模具(5)洗净晾干，打一层脱模蜡，作光滑处理，用胶板将FDM压型模具(5)围档，将所述混合硅胶倒入围档内的FDM压型模具(5)上面，待所述混合硅胶干燥成型10～15小时后，得到硅胶底板模(6)。
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