CN113172875A - 一种粉末注射成形的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉末注射成形的方法,先根据原形件获取三维数字模型,再由3D打印方法获得放大的实物模型件,然后采用粉末注射成形由实物模型件制作复制模具,最后采用粉末注射成形由复制模具制作复制零件,本发明通过粉末注射成形由原形件批量复制零件,可适用于金属件、陶瓷件的复制,复制出的零件材料可达到较好的性能。
Description
技术领域
本发明涉及粉末注射成形领域,具体为一种粉末注射成形的方法。
背景技术
粉末注射成形是由常规粉末冶金工艺与现代塑料注射成形工艺相结合而形成的一种近净成形技术,具有常规粉末冶金和传统机械加工方法无法比拟的优势,能制备形状复杂的零件,产品组织均匀、性能各向同性及尺寸精度高,且生产成本低、物料利用率高及适用于各种批量的生产。
实际生产中,有时会遇到这样的情况:现有原形件或样件,要根据原形件或样件批量生产出相同的零件。此时传统的处理方法一是可以先对原形件或样件进行测绘,画出零件图,然后根据零件图采用机械加工或铸造等方法生产出零件。这种方法需要耗费测绘时间,当零件结构复杂时,还存在测绘精度和制造精度的问题。如果是陶瓷件,用常规的机械加工或铸造则可能无法生产;如果是金属件,采用铸造方法虽然能得到复制件,但有可能材料性能达不到要求。处理方法二是直接利用原形件或样件进行铸造,这种方法虽然避免了测绘过程,但同样存在陶瓷件可能无法生产、金属件可能材料性能达不到要求等问题。
还可以采用较为先进的处理方法,即采用三维扫描仪扫描原形件,获得原形件的三维数字模型,再利用3D打印机打印出复制件。但该方法比较适合于复制塑料、树脂等材料的零件,对于金属、陶瓷零件的3D打印复制目前技术上还不够成熟,复制件的材料性能不够理想,3D打印效率不够高。为此提供一种粉末注射成形的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷,提供一种粉末注射成形的方法,以解决上述背景技术提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种粉末注射成形的方法,先根据原形件获取三维数字模型,再由3D打印方法获得放大的实物模型件,然后采用粉末注射成形由实物模型件制作复制模具,最后采用粉末注射成形由复制模具制作复制零件,
S1:复制件的粉末注射成形不需要设置分型面时;具体步骤如下:
S11:获取原形件的三维数字模型;采用三维扫描仪扫描原形件,获得原形件的三维数字模型;
S12:放大原形件的三维数字模型;将原形件的三维数字模型进行放大,放大倍数根据粉末注射成形制作复制模具和利用复制模具粉末注射成形制作复制件时,每次烧结所产生的尺寸收缩量的总和来确定;
S13:3D打印实物模型;根据放大后的三维数字模型直接3D打印出实物模型;3D打印时可以采用FDM(熔融沉积)法打印塑料实物模型,或采用SLA(光固化)法打印树脂实物模型;
S14:粉末注射成形制作复制模具;直接利用3D打印实物模型形成粉末注射成形模具的模腔,用硬质合金或陶瓷等高硬度材料粉末进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到复制模具,此为一凹模模芯;
S15:粉末注射成形制作复制件:
用复制件所需的材料配制成喂料,用复制模具进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到原形件的复制件;
S2:复制件的粉末注射成形需要设置一个分型面时;
S21:获取原形件的三维数字模型;采用三维扫描仪扫描原形件,获得原形件的三维数字模型;
S22:放大原形件的三维数字模型;将原形件的三维数字模型进行放大,放大倍数根据粉末注射成形制作复制模具和利用复制模具粉末注射成形制作复制件时,每次烧结所产生的尺寸收缩量的总和来确定;
S23:分割原形件的三维数字模型;将放大后的三维数字模型以分型面为界,分割成两个分模型;
S24:3D打印实物分模型;根据上述每个三维数字分模型,用3D打印的方法分别打印出两个实物分模型;3D打印时可以采用FDM(熔融沉积)法打印塑料实物分模型,或采用SLA(光固化)法打印树脂实物分模型;
S25:粉末注射成形制作复制模具一、复制模具二;分别以上述两个3D打印实物分模型形成粉末注射成形模具的模腔,用硬质合金或陶瓷等高硬度材料粉末进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到复制模具一、复制模具二;其中3D打印实物分模型二形成粉末注射成形模具的模腔时,需选定复制件粉末注射成形的浇口位置,并在此处加工螺纹孔,同时制作浇道棒,将浇道棒通过螺纹拧入实物分模型二的螺纹孔中;该浇道棒用于形成复制模具二的浇道;
S26:粉末注射成形制作复制件;将复制模具一和复制模具二组装成复制模具,用复制件所需的材料配制成的喂料进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到原形件的复制件。
作为本发明的一种优选技术方案,所述S1和S2中制件都存在烧结收缩的问题,在3D打印实物模型前,需对原形件的三维数字模型进行放大处理,使实物模型比原形件的尺寸增大相应的收缩总量。
作为本发明的一种优选技术方案,所述S1和S2中是根据原形件的具体形状,确定是否需要对原形件设置分型面。
作为本发明的一种优选技术方案,S2中需要设置的分型面超过一个时,可以类推。
本发明的有益效果是:本发明通过粉末注射成形由原形件批量复制零件,可适用于金属件、陶瓷件的复制,复制出的零件材料可达到较好的性能。
附图说明
图1本发明实施例1中复制件的粉末注射成形不需要分型面时,采用粉末注射成形由原形件复制零件的过程示意图。
图2本发明实施例2中复制件的粉末注射成形需要一个分型面时,采用粉末注射成形由原形件复制零件的过程示意图。
附图标号说明:1-原形件,2-原形件的三维数字模型,3-放大后的三维数字模型,4-3D打印的实物模型,5-复制模具注射坯,6-粉末注射成形模具一,7-脱脂烧结后的复制模具,8-复制件注射坯,9-注射成形模具二,10-脱脂烧结后的复制件,11-原形件,12-原形件的三维数字模型,13-放大后的三维数字模型,14-三维数字分模型一,15-三维数字分模型二,16-3D打印实物分模型一,17-复制模具一注射坯,18-粉末注射成形模具三,19-脱脂烧结后的复制模具一,20-3D打印实物分模型二,21-有螺纹孔的3D打印的实物分模型二,22-浇道棒,23-安装浇道棒后的3D打印实物分模型二,24-复制模具二注射坯,25-粉末注射成形模具四,26-脱脂烧结后的复制模具二,27-复制件注射坯,28-粉末注射成形模具五,29-脱脂烧结后的复制件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1-2,本发明提供一种技术方案:一种粉末注射成形的方法,先根据原形件获取三维数字模型,再由3D打印方法获得放大的实物模型件,然后采用粉末注射成形由实物模型件制作复制模具,最后采用粉末注射成形由复制模具制作复制零件,
S1:复制件的粉末注射成形不需要设置分型面时;具体步骤如下:
S11:获取原形件的三维数字模型;采用三维扫描仪扫描原形件,获得原形件的三维数字模型;
S12:放大原形件的三维数字模型;将原形件的三维数字模型进行放大,放大倍数根据粉末注射成形制作复制模具和利用复制模具粉末注射成形制作复制件时,每次烧结所产生的尺寸收缩量的总和来确定;
S13:3D打印实物模型;根据放大后的三维数字模型直接3D打印出实物模型;3D打印时可以采用FDM(熔融沉积)法打印塑料实物模型,或采用SLA(光固化)法打印树脂实物模型;
S14:粉末注射成形制作复制模具;直接利用3D打印实物模型形成粉末注射成形模具的模腔,用硬质合金或陶瓷等高硬度材料粉末进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到复制模具,此为一凹模模芯;
S15:粉末注射成形制作复制件:
用复制件所需的材料配制成喂料,用复制模具进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到原形件的复制件;
S2:复制件的粉末注射成形需要设置一个分型面时;
S21:获取原形件的三维数字模型;采用三维扫描仪扫描原形件,获得原形件的三维数字模型;
S22:放大原形件的三维数字模型;将原形件的三维数字模型进行放大,放大倍数根据粉末注射成形制作复制模具和利用复制模具粉末注射成形制作复制件时,每次烧结所产生的尺寸收缩量的总和来确定;
S23:分割原形件的三维数字模型;将放大后的三维数字模型以分型面为界,分割成两个分模型;
S24:3D打印实物分模型;根据上述每个三维数字分模型,用3D打印的方法分别打印出两个实物分模型;3D打印时可以采用FDM(熔融沉积)法打印塑料实物分模型,或采用SLA(光固化)法打印树脂实物分模型;
S25:粉末注射成形制作复制模具一、复制模具二;分别以上述两个3D打印实物分模型形成粉末注射成形模具的模腔,用硬质合金或陶瓷等高硬度材料粉末进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到复制模具一、复制模具二;其中3D打印实物分模型二形成粉末注射成形模具的模腔时,需选定复制件粉末注射成形的浇口位置,并在此处加工螺纹孔,同时制作浇道棒,将浇道棒通过螺纹拧入实物分模型二的螺纹孔中;该浇道棒用于形成复制模具二的浇道;
S26:粉末注射成形制作复制件;将复制模具一和复制模具二组装成复制模具,用复制件所需的材料配制成的喂料进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到原形件的复制件。
所述S1和S2中制件都存在烧结收缩的问题,在3D打印实物模型前,需对原形件的三维数字模型进行放大处理,使实物模型比原形件的尺寸增大相应的收缩总量;所述S1和S2中是根据原形件的具体形状,确定是否需要对原形件设置分型面;S2中需要设置的分型面超过一个时,可以类推。
实施例一:
原形件的粉末注射成形不需要设置分型面时,采用粉末注射成形由原形件复制零件的步骤如下:
1.获取原形件的三维数字模型;
采用三维扫描仪扫描原形件1,获得原形件的三维数字模型2。
2.放大原形件的三维数字模型;
将原形件的三维数字模型2进行放大,得到放大后的三维数字模型3。放大倍数根据粉末注射成形制作复制模具和利用复制模具粉末注射成形制作复制件时,每次烧结所产生的尺寸收缩量的总和来确定。
3.3D打印实物模型;
根据放大后的三维数字模型3,采用FDM(熔融沉积)法3D打印出塑料实物模型4。
4.粉末注射成形制作复制模具;
直接利用3D打印实物模型4与粉末注射成形模具一6形成模腔,用硬质合金粉末进行粉末注射成形,得到复制模具的注射坯5。复制模具注射坯5经脱脂、烧结,得到复制模具7,此为一凹模模芯。
5.粉末注射成形制作复制件;
用复制件所需的材料配制成喂料,用复制模具7与粉末注射成形模具二9形成的模腔进行粉末注射成形,得到复制件注射坯8。复制件注射坯8经脱脂、烧结,得到原形件的复制件10。
实施例二:
原形件的粉末注射成形需要设置一个分型面时,采用粉末注射成形由原形件复制零件的步骤如下:
1.获取原形件的三维数字模型;
采用三维扫描仪扫描原形件11,获得原形件的三维数字模型12。
2.放大原形件的三维数字模型;
将原形件的三维数字模型12进行放大,得到放大后的三维数字模型13。放大倍数根据粉末注射成形制作复制模具和利用复制模具粉末注射成形制作复制件时,每次烧结所产生的尺寸收缩量的总和来确定。
3.分割原形件的三维数字模型;
将放大后的三维数字模型13以分型面为界,分割成三维数字分模型一14、三维数字分模型二15。
4.3D打印实物分模型;
根据上述两个三维数字分模型,采用SLA(光固化)3D打印的方法分别打印出树脂实物分模型一16、实物分模型二20。
5.粉末注射成形制作复制模具一、二
分别以3D打印实物分模型一16、实物分模型二20与粉末注射成形模具三18、粉末注射成形模具四25形成模腔,用陶瓷粉末进行粉末注射成形,得到复制模具一注射坯17、复制模具二注射坯24。复制模具一注射坯17、复制模具二注射坯24经脱脂、烧结,得到复制模具一19、复制模具二26。其中3D打印实物分模型二20与粉末注射成形模具四25形成模腔时,需选定复制件粉末注射成形的浇口位置,并在此处加工螺纹孔,得到有螺纹孔的3D打印实物分模型二21。同时制作浇道棒22,将浇道棒22通过螺纹拧入有螺纹孔的3D打印实物分模型二21的螺纹孔中,得到安装浇道棒后的3D打印实物分模型二23。该浇道棒用于形成复制模具二26的浇道。
6.粉末注射成形制作复制件;
将复制模具一19和复制模具二26与粉末注射成形模具五28组装成复制件粉末注射成形的模具,用复制件所需的材料配制成的喂料进行粉末注射成形,得到复制件注射坯27,复制件注射坯27经脱脂、烧结,得到原形件的复制件29。
本发明通过粉末注射成形由原形件批量复制零件,可适用于金属件、陶瓷件的复制,复制出的零件材料可达到较好的性能。
上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种粉末注射成形的方法,先根据原形件获取三维数字模型,再由3D打印方法获得放大的实物模型件,然后采用粉末注射成形由实物模型件制作复制模具,最后采用粉末注射成形由复制模具制作复制零件,其特征在于:
S1:复制件的粉末注射成形不需要设置分型面时;具体步骤如下:
S11:获取原形件的三维数字模型;采用三维扫描仪扫描原形件,获得原形件的三维数字模型;
S12:放大原形件的三维数字模型;将原形件的三维数字模型进行放大,放大倍数根据粉末注射成形制作复制模具和利用复制模具粉末注射成形制作复制件时,每次烧结所产生的尺寸收缩量的总和来确定;
S13:3D打印实物模型;根据放大后的三维数字模型直接3D打印出实物模型;3D打印时可以采用FDM(熔融沉积)法打印塑料实物模型,或采用SLA(光固化)法打印树脂实物模型;
S14:粉末注射成形制作复制模具;直接利用3D打印实物模型形成粉末注射成形模具的模腔,用硬质合金或陶瓷等高硬度材料粉末进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到复制模具,此为一凹模模芯;
S15:粉末注射成形制作复制件:
用复制件所需的材料配制成喂料,用复制模具进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到原形件的复制件;
S2:复制件的粉末注射成形需要设置一个分型面时;
S21:获取原形件的三维数字模型;采用三维扫描仪扫描原形件,获得原形件的三维数字模型;
S22:放大原形件的三维数字模型;将原形件的三维数字模型进行放大,放大倍数根据粉末注射成形制作复制模具和利用复制模具粉末注射成形制作复制件时,每次烧结所产生的尺寸收缩量的总和来确定;
S23:分割原形件的三维数字模型;将放大后的三维数字模型以分型面为界,分割成两个分模型;
S24:3D打印实物分模型;根据上述每个三维数字分模型,用3D打印的方法分别打印出两个实物分模型;3D打印时可以采用FDM(熔融沉积)法打印塑料实物分模型,或采用SLA(光固化)法打印树脂实物分模型;
S25:粉末注射成形制作复制模具一、复制模具二;分别以上述两个3D打印实物分模型形成粉末注射成形模具的模腔,用硬质合金或陶瓷等高硬度材料粉末进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到复制模具一、复制模具二;其中3D打印实物分模型二形成粉末注射成形模具的模腔时,需选定复制件粉末注射成形的浇口位置,并在此处加工螺纹孔,同时制作浇道棒,将浇道棒通过螺纹拧入实物分模型二的螺纹孔中;该浇道棒用于形成复制模具二的浇道;
S26:粉末注射成形制作复制件;将复制模具一和复制模具二组装成复制模具,用复制件所需的材料配制成的喂料进行粉末注射成形,注射坯经脱脂、烧结,得到原形件的复制件。
2.根据权利要求1所述的一种粉末注射成形的方法,其特征在于:所述S1和S2中制件都存在烧结收缩的问题,在3D打印实物模型前,需对原形件的三维数字模型进行放大处理,使实物模型比原形件的尺寸增大相应的收缩总量。
3.根据权利要求1所述的一种粉末注射成形的方法,其特征在于:所述S1和S2中是根据原形件的具体形状,确定是否需要对原形件设置分型面。
4.根据权利要求1所述的一种粉末注射成形的方法,其特征在于:S2中需要设置的分型面超过一个时,可以类推。
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