专利名称：一种光固化模具及其制作精密铸造用蜡质模样的方法
技术领域：
本发明属于铸造技术领域，特别涉及一种光固化模具及其制作精密铸造用蜡质模 样的方法。
背景技术：
熔模铸造是用蜡料制成蜡质模样，在蜡质模样上包覆若干层耐火涂料制成型壳， 熔出蜡质模样后经高温焙烧即可浇铸的铸造方法。经熔模铸造制得的铸件不仅精度高而且 表面光洁，所以被广泛用于生产汽轮机、涡轮机的叶片或叶轮，切削刀具以及飞机、汽车和 机床上的小型零件。但传统熔模铸造技术中蜡质模样的生产制作周期长，因为传统的开模 方法制作蜡质模样，所使用的模具材质为钢材、铁、铝、铝合金、铜合金等。其制作方法是利 用铣床或者数控加工中心在钢材上将所需的模具表面形状切削出来，不能切削的位置，用 电火花、或者线切割等。用传统方式制作出的模具，其强度高，尺寸精度好，表面粗糙度低， 所以它们的使用寿命很长，制作出的蜡质模样质量也高，所以在大批量生产中仍然被广泛 地使用。但是，对于形状异常复杂的模具，要使用加工中心在模具材质上切削出对应的模具 表面形状，且需要电火花、线切割等，加工耗时很巨大。制作蜡质模样的模具的温度调节系统，由于机械加工的原因，不能很好的均勻分 布于蜡质模样周围，将熔融的蜡料压入模具时，待冷凝过程中可能出现蜡质模样缺陷，影响 质量等的问题。光固化快速成型(Stereo lithography, SL)模具，简称SL模具的发明，对制作蜡 质模样提供了一个新途径。相比传统的方法，模具材质为光固化树脂，无需制造金属模具， 便省略了材料热处理、铣、车、磨、电火花、线切割等工艺和机械加工，能有效的缩短制作周 期，且模具体积越大、空间形状越复杂、缩短的倍数越大，SL模具能容易地制造出均勻的温 度调节系统，能有效的减少蜡质模样的缺陷。综上表明，SL模具制作精密铸造用蜡质模样 的方法，很适合蜡质模样中、小批量快速制造，新产品快速试制等。
发明内容
本发明提供了一种光固化模具及其制作精密铸造用蜡质模样的方法，其通过应用 光固化成型技术，无需制造金属模具，便能高效快速的制作精密铸造用蜡质模样，且蜡质模 样体积越大、空间形状越复杂、周期的缩短倍数越大。为实现上述目的，本发明一种光固化模具采用如下技术方案—种光固化模具，包括公模和母模，所述公模和母模内设有冷却水通道，该冷却水 通道为非直线型冷却水通道。所述冷却水通道为环形或者螺旋形。所述冷却水通道的直径为5 10mm，所述相邻冷却水通道间的间距大于5mm，所述 冷却水通道距离模具型腔表面的距离大于10mm。所述模具最薄处的厚度大于10mm，所述模具的脱模角大于0. 5度。
所述光固化模具的材料为光固化树脂，该光固化树脂流体在常温下粘度 320-340cps，密度1. 16-1. 2g/cm，光固化后拉伸屈服强度为47. 2_48MPa，拉伸断裂强度为 33. 8-40. 2MPa,邵氏硬度D大于79。为实现上述目的，本发明一种光固化模具制作精密铸造用蜡质模样的方法采用如 下技术方案一种光固化模具制作精密铸造用蜡质模样的方法，包括以下步骤将蜡浆注入所 述模具中，注入浆料温度为50 90°C，注入压力为0. 3 0. SMPa ；注入完成后进行压蜡，压 蜡时模具温度为10 25°C，压力持续时间为1 20秒；冷却模具的通道中通入冰水混合 液体，冷却时间为3 5分钟；冷却完成后开模取出制作的蜡质模样。本发明的有益效果是本发明一种光固化模具及其制作精密铸造用蜡质模样的方 法，通过光固化成型技术制的SL模具，制造的模具精度高且冷却水通道可以根据产品的形 状自由进行设计，保证蜡模成型时能够得到充分的冷却，本方法相对于传统技术无需制造 金属模具，便能高效快速的制作精密铸造用蜡质模样，且蜡质模样体积越大、空间形状越复 杂、周期的缩短倍数越大。
图1为本发明一种具体模具的结构示意图；图2为本发明另一种具体模具的结构示意图。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明。SL模具1结构应有利于蜡浆的流动，即避免蜡浆在充满模具之前因提前凝固而堵 塞通道；模具开模方向应利于蜡质脱模、脱模面有一定的锥度.锥角应大于0. 5度为宜；SL 模具1表面适当抛光，防止压蜡时压力使模具变形；模具最薄处厚度大于10mm。根据蜡质模样用三维软件设计好SL模具1，将SL模具1三维数据转化成若干薄层 平面图形数据。输入光固化快速成型机。光固化快速成形开始时，升降台通常下降到距液 面不到0. Imm处，随后激光扫描器根据第一层(即最下一层)切片的平面图形数据对液面 扫描，液面这一层被激光照射到的那部分液态树脂由于光聚合作用而固化在升降台上。接 着升降装置又带动升降台使其下降相当于第二层切片厚度的高度，激光扫描器再按照第二 层切片的平面图形数据对液面扫描，使新一层液态树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树 脂上，如此重复进行直至整个SL模具1制作完成。请参阅图1和图2所示，本发明中，SL模具1包括公模11和母模12，该SL模具1 的温度调节系统是直径Φ5mm Φ IOmm的空间自由形状通道(110、120)，即冷却水通道； 通道(110、120)的接口(111、121)设于模具外壁处，方便连接外部冷却水循环系统。根据蜡 模产品2的形状，通道(110、120)均勻分布于蜡模产品2周围，可以制作成环形或者螺旋形 等非直线型通道，该种空间自由形状通道(110、120)根据产品形状进行设计，环绕于产品 周围。与传统温度调节系统相比，由于机械加工的原因，传统金属模具的冷却水通道只能直 线加工，不能跟随产品形状进行空间弯曲，使得通道不能很好的均勻分布于蜡质模样周围， 可能出现蜡质模样缺陷，影响质量等的问题。SL模具1能够制造出均勻的温度调节系统，能
4有效的减少蜡质模样的缺陷。调节温度时流动液体会产生压力，根据光固化树脂的力学性能，通过反复试验对 比，防止模具变形，空间自由形状通道面间距大于5mm。空间自由形状通道面离型腔面最少 距离大于10mm，以防止压蜡时压力使模具变形。本发明中制作SL模具1所采用的光固化树脂为“陕西恒通智能机器有限公司”生 产的型号为GP plus的光固化树脂。其流体在常温下粘度320-340cps，密度1. 16-1. 2g/cm, 光固化后拉伸屈服强度为47. 2-48MPa，拉伸断裂强度为33. 8-40. 2MPa，硬度大于79 (shore D)。能够很好的满足蜡浆注入制作好的SL模具1，模具承受0. 3-0. SMPa的压力，保证模具 不受压力变形的要求。制作蜡质模样包括将蜡浆注入SL模具1，冷却SL模具1，取出蜡质模样，后处理等 步骤；成形压力为0. 3 0. SMPa ；注入时蜡浆温度为50 90°C ；压蜡时模具温度为10 250C ；压力持续时间为1 20秒，自由通道中通入冰水混合液体，液体流速依据通道直径调 节，冷却时间约为3-5分钟。本发明中制作的SL模具1可制作的蜡质模样包括低温蜡、中温蜡、高温蜡、蜡质混 合物等相关材料。
权利要求
一种光固化模具，包括公模和母模，其特征在于所述公模和母模内设有冷却水通道，该冷却水通道为非直线型冷却水通道。
2.如权利要求1所述一种光固化模具，其特征在于所述冷却水通道为环形或者螺旋 形。
3.如权利要求2所述一种光固化模具，其特征在于所述冷却水通道的直径为5 10mm，所述相邻冷却水通道间的间距大于5mm，所述冷却水通道距离模具型腔表面的距离大 于 IOmm0
4.如权利要求3所述一种光固化模具，其特征在于所述模具最薄处的厚度大于10mm， 所述模具的脱模角大于0. 5度。
5.如权利要求4所述一种光固化模具，其特征在于所述光固化模具的材料为光固化 树脂，该光固化树脂流体在常温下粘度320-340cps，密度1. 16-1. 2g/cm，光固化后拉伸屈 服强度为47. 2-48MPa，拉伸断裂强度为33. 8-40. 2MPa，邵氏硬度D大于79。
6.如权利要求1至5中任一项所述光固化模具制作精密铸造用蜡质模样的方法，其特 征在于，包括以下步骤将蜡浆注入所述模具中，注入浆料温度为50 90°C，注入压力为0. 3 0. SMPa ；注入 完成后进行压蜡，压蜡时模具温度为10 25°C，压力持续时间为1 20秒；冷却模具的通 道中通入冰水混合液体，冷却时间为3 5分钟；冷却完成后开模取出制作的蜡质模样。
全文摘要
本发明涉及一种光固化模具，包括公模和母模，所述公模和母模内设有冷却水通道，该冷却水通道为非直线型冷却水通道，所述冷却水通道为环形或者螺旋形，所述冷却水通道的直径为5～10mm，所述相邻冷却水通道间的间距大于5mm，所述冷却水通道距离模具型腔表面的距离大于10mm，所述模具最薄处的厚度大于10mm，所述模具的脱模角大于0.5度。本发明通过光固化成型技术制的光固化模具，其精度高且冷却水通道可以根据产品的形状自由进行设计，保证蜡模成型时能够得到充分的冷却，本方法相对于传统技术无需制造金属模具，便能高效快速的制作精密铸造用蜡质模样，且蜡质模样体积越大、空间形状越复杂、周期的缩短倍数越大。
文档编号B22C7/02GK101954446SQ20101029634
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者孙野, 宗学文, 李涤尘, 王小丽, 王永信 申请人:西安交通大学;西安瑞特快速制造工程研究有限公司