专利名称：用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模及其制作方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种失蜡铸造技术中的模具和工艺方法，尤其是一种用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模、这种阴模的制作方法以及应用。
背景技术：
失蜡铸造工艺是由古代铸造工艺发展而来的。距今5000多年前的新石器时代晚期，我国古代工匠就在青铜器的制造中广泛采用了失蜡铸造工艺。当时的工匠根据蜂蜡的可塑性和热挥发性的特点，首先将蜂蜡雕刻成需要形状的蜡模，再在蜡模外包裹黏土并预留一个小洞，晾干后焙烧，使蜡模气化挥发，同时黏土则成为陶瓷壳体，壳体内壁留下了蜡模的阴模。这时再将熔化的金属沿小孔注入壳体，冷却后打破壳体，即获得所需的金属铸坯。现代失蜡铸造技术的基本原理并无二致，只不过更加复杂精密，产品模型的设计多采用电脑完成，而不再是手工雕刻。现代失蜡铸造工艺因其不但可实现首饰的批量精密制造，而且能够兼顾款式或品种的变化，因此在首饰制造业的生产方式中占据重要的地位。另外，失蜡铸造技术也大量应用于牙科材料及其他工业产品领域。目前，失蜡铸造技术主要有两种工艺方法，方法一是采用树脂阳模的工艺，图1 为这种方法的工艺流程框图，它包括依次进行的步骤根据所设计的产品样板用快速成型机制作形状尺寸与所设计产品的款式造型一样的树脂模(阳模)；以树脂模代替传统的蜡模按一定排列方式种蜡树；放入钢制套筒(钢铃)中灌注石膏浆，石膏经抽真空、自然硬化、按一定升温时段烘干、焙烧后得到石膏模(阴模)；熔化金属进行浇铸，金属冷却后将石膏模放入冷水炸洗，取出铸件得到铸坯半成品，再进行后续的滚光、镶嵌和表面处理等工序。这种工艺方法中，由于中空的石膏模是通过对石膏模进行烘干、焙烧使得树脂模分解挥发得到的，因此树脂模只能使用一次，而制作树脂模的成型材料和支撑材料的费用较高，无疑造成很大的浪费。另一方面，由于树脂模材料熔点较高，在焙烧石膏模时未能完全分解挥发，往往会出现铸件砂眼较多，表面的光洁度不够等问题，不利于后续工序的处理且会增加损耗， 而且如果让树脂膜的分解气体直接排放还会引起环境污染问题。方法二 是采用银版翻模制作蜡模的工艺，如图2所示，包括的步骤有先按照前述树脂阳模工艺制得一个银版阳模；然后对银版压硅胶、硫化、开胶模得到硅胶阴模；再由硅胶阴模注蜡后得到蜡模，经种蜡树、制石膏模、失蜡浇铸后得到铸坯半成品。与上一种方法相比，批量生产时，银版和硅胶模可反复多次使用，但是增加了六道工序；开胶模需手工操作，胶模的质量与开胶人员的技能密切相关，往往质量波动较大；而且由于在翻模过程当中，经过制银版、制胶膜和注蜡膜等环节中的多次阳模一阴模转换，会产生一定的误差和变形，尤其在一些细小部位更容易走样，不利于后续工序的加工。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供一种用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模，其可反复多次使用且制作快捷。
本发明采用的技术方案是一种用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模，包括上模和下模，所述上模包括上模板、定位凸块、上模腔以及与所述上模腔连通的上模浇道，所述下模包括下模板、与所述定位凸块吻合的定位凹槽、与所述上模腔相应的下模腔以及与所述上模浇道相应的下模浇道，所述上模与下模合在一起时所述上模腔与下模腔合在一起形成与所述失蜡铸造工艺所要制备产品的形状一致的模腔，所述上模和下模为树脂材料。优选的，所述上模和下模通过快速成型设备直接成型，所述上模的形状和构造、下模的形状和构造分别与根据所述制备产品的造型而绘制的上模三维模型、下模三维模型相一致。优选的，所述定位凸块和定位凹槽的横截面形状为圆形。优选的，所述上模浇道包括开口在所述上模板侧面的上模水口位、与所述上模水口位及上模腔的一个位置连通的上模主流道、以及在所述上模主流道和上模腔的另一位置之间连通的上模次流道，所述下模浇道包括与所述上模水口位相应的下模水口位、与所述上模主流道相应的下模主流道、与所述上模次流道相应的下模次流道。本发明还提供了这种用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模的制作方法，所述制作方法是通过快速成型设备直接成型所述阴模的上模和下模，所述上模的形状和构造、下模的形状和构造分别与根据所述要制备产品的造型而绘制的上模三维模型、下模三维模型相一致。优选的，所述快速成型设备包括光敏树脂三维打印快速成型机。本发明还提供了这种用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模在制备首饰中的用途。本发明还提供了这种用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模在制备牙科材料中的用途。本发明有益的技术效果本发明用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模，是通过三维快速成型机按照产品的不同款式、样式直接成型阴模板而得到的树脂材料模具，而不是象方法一那样制作产品阳模，可代替方法二中的硅胶阴模制作蜡模应用于失蜡铸造工艺， 这种树脂阴模可以反复多次使用，克服了方法一中因树脂阳模是一次性使用引起成本增高、因树脂模挥发不完全而引起铸件砂眼或光洁度不高的缺陷及环境污染的问题；比较方法二，省去了五道用于翻模的工序，节约了成本，而且避免了在多次阳模-阴模转换中造成的尺寸及造型偏离最初设计的问题；并且这种树脂阴模是由快速成型设备成型的，只需设计好模板图形，成型非常便捷又有利于保证模具质量，因此更换产品款式就显得非常灵活、 快捷。
图1为现有的使用一次性树脂阳模的失蜡铸造工艺流程框图； 图2为现有的包括银模翻版工艺的失蜡铸造工艺流程框图3为现有技术中采用的一种戒指的树脂阳模示意图； 图4为本发明的树脂阴模的上模板结构示意图； 图5为本发明的树脂阴模的下模板结构示意图； 图6为本发明的树脂阴模合模状态示意图； 图7为本发明的失蜡铸造工艺流程框图。
具体实施例方式下面结合附图作详细说明。以制备戒指产品为例，参看图3，示出了现有技术的方法一用快速成型机成型的树脂材料戒指阳模10，其形状、构造、尺寸与要制备的戒指实物一致。在图1所示的失蜡铸造工艺方法一中用于代替蜡模种蜡树以灌石膏模。同样以制备戒指产品为例，参看图4、图5、图6，示出了用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的树脂材料戒指阴模20，包括上模20a和下模20b，上模20a包括上模板21a、定位凸块 22a、上模腔23a以及与上模腔23a连通的上模浇道2 ；下模20b包括下模板21b、与定位凸块2 吻合的定位凹槽22b、与上模腔23a相应的下模腔23b以及与上模浇道2 相应的下模浇道Mb ；上模20a与下模20b合在一起时上模腔23a与下模腔2 合在一起形成与失蜡铸造工艺所要制备产品(戒指)的形状一致的模腔23、上模浇道2 和下模浇道24b合在一起形成浇道对、定位凸块2 和定位凹槽22b吻合在一起形成定位脚22。上模浇道2 包括开口在上模板21a侧面的上模水口位Mia、与上模水口位Mla及上模腔23a的一个位置连通的上模主流道对加、以及在上模主流道对加和上模腔23a的另一位置之间连通的上模次流道243a，下模浇道24b包括与上模水口位Mla相应的下模水口位Mlb、与上模主流道对加相应的下模主流道M2b、与上模次流道相应的下模次流道对北。上模20a与下模20b合在一起时，上模水口位Mla和下模水口位Mlb合在一起形成水口位M1，上模主流道对加和下模主流道M2b合在一起形成主流道M2，上模次流道和下模次流道 243b合在一起形成次流道M3。主流道M2、次流道243分别与模腔23连通的两个位置可以根据需要制备产品的形状、尺寸确定，主要是保证制作蜡模时，蜡液能充分填充模腔23。上模20a和下模20b是通过光敏树脂三维打印快速成型机直接制作的，光敏树脂包括丙烯酸系或者环氧树脂系聚合物材料，三维打印快速成型机可以采用例如以色列产的 Objet Eden 250机，光敏树脂选用该公司的Fullcure 720、VeroBlue或者VeroWhite成型材料。模具制作时，先在电脑上按照设计好的首饰款式造型绘制首饰模型(此例为戒指)，按照首饰模型的实际尺寸绘制两块有四脚定位的模具原版，然后绘制并摆布好“水口”、“走水线”和“水口棒”，把首饰模型、“水口棒”、“走水线”和“水口 ”联集起来，再用这个联集分别去修辑两块模具原版，分别在两块模具原版上获得模腔、主流道、次流道和水口位，这样即绘制成上模三维模型和下模三维模型，输出到Objet Eden 250三维打印机喷印、同时光固化，即得到图4、5所示的形状和构造分别与上模三维模型、下模三维模型一致的上模20a和下模20b，把上模20a和下模20b拼合起来，如图6所示，就是一个完整的树脂材料戒指阴模 20。与图2所示现有技术失蜡铸造工艺方法二中的胶模相比，上述方法制作的树脂模其各部分的形状、尺寸、位置的改变显得非常容易、方便。比如胶模的定位脚，因为是三刀切割出来的，其截面形状都是三角形，本发明树脂模制作时则可以成型任意形状的定位脚，因此可以制作成截面形状为圆形的定位脚，采用圆柱形定位脚上、下模合模更加容易。同理， 浇道的位置、尺寸、形状的改变也更容易。这种树脂材料阴模在首饰加工中的应用是其非常重要的一个用途。参看图7，示出了铸造半成品毛坯的工艺流程，包括以下步骤(1)、通过快速成型设备直接成型树脂阴模，树脂阴模包括模腔，模腔与失蜡铸造简化工艺所要制备产品的形状一致；制作时按照设计的首饰款式绘制上、下模的三维模型，输出到光敏树脂三维打印快速成型机喷印、同时光固化，得到包括上模和下模的树脂阴模；
(2)、注蜡模将石蜡融化并保温在6(T70°C间，在注蜡机中将石蜡注满树脂阴模，经冷却、修整得到蜡模；
(3)、种蜡树在圆形底盘上将制作好的蜡模按照一定的顺序、用焊蜡器沿圆周方向依次分层地焊接在一根蜡棒上得到蜡树；
G)、制石膏模将蜡树连底盘一起套上不锈钢筒(钢铃)，将拌好的石膏浆沿钢铃的内壁缓缓注入，直至石膏浆没过蜡树0. 5 2cm，再抽真空1 5分钟，自然放置6 12小时凝固得到石膏模；
(5)、失蜡浇铸使石膏模水口向下将钢铃放入电炉中在350 700°C烘焙6 20小时脱蜡、干燥、保温，在浇铸机中熔化已配好的金并保持熔融状态，将钢铃迅速从电炉中取出放入浇铸机完成浇铸，待金属冷却后将含有铸件的石膏模放入冷水中炸洗，取出铸件后浸酸、清洗得到铸坯半成品。本发明的这种工艺，与如图1所示的现有技术的方法一比起来，因本方法采用快速成型设备直接成型阴模，这种树脂阴模先用来制作蜡模再用蜡模种蜡树，可以反复多次使用，因此克服了方法一的树脂阳模只能一次性使用而树脂成型材料昂贵引起成本增高的问题；也克服了失蜡浇铸步骤因树脂模挥发不完全而引起铸件砂眼或光洁度不高的缺陷的问题；还克服了环境污染的问题；而这种方法只是增加了一个简单易行的注蜡模的步骤， 因此优越性非常明显。本发明的这种工艺，与如图2所示的现有技术的方法二比起来，因本方法采用快速成型设备直接成型阴模，这种树脂阴模代替胶模用来制作蜡模，且可以反复多次使用，省去了五道用于翻模的工序，大大地节约了成本，而且避免了在多次阳模-阴模转换中造成的尺寸及造型偏离最初设计的问题；并且这种树脂阴模是由快速成型设备成型的，只需设计好模板图形，成型非常便捷又有利于保证模具质量，更换产品款式就显得非常灵活、快捷。因此相比于现有技术的方法二，本发明方法的优越性同样非常明显。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模，包括上模和下模，所述上模包括上模板、 定位凸块、上模腔以及与所述上模腔连通的上模浇道，所述下模包括下模板、与所述定位凸块吻合的定位凹槽、与所述上模腔相应的下模腔以及与所述上模浇道相应的下模浇道，所述上模与下模合在一起时所述上模腔与下模腔合在一起形成与所述失蜡铸造工艺所要制备产品的形状一致的模腔，其特征在于所述上模和下模为树脂材料。
2.根据权利要求1所述的用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模，其特征在于所述上模和下模通过快速成型设备直接成型，所述上模的形状和构造、下模的形状和构造分别与根据所述要制备产品的造型而绘制的上模三维模型、下模三维模型相一致。
3.根据权利要求1或2所述的用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模，其特征在于所述定位凸块和定位凹槽的横截面形状为圆形。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模，其特征在于 所述上模浇道包括开口在所述上模板侧面的上模水口位、与所述上模水口位及上模腔的一个位置连通的上模主流道、以及在所述上模主流道和上模腔的另一位置之间连通的上模次流道，所述下模浇道包括与所述上模水口位相应的下模水口位、与所述上模主流道相应的下模主流道、与所述上模次流道相应的下模次流道。
5.如权利要求1述的用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模的制作方法，其特征在于 通过快速成型设备直接成型所述上模和下模，所述上模的形状和构造、下模的形状和构造分别与根据所述要制备产品的造型而绘制的上模三维模型、下模三维模型相一致。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于所述快速成型设备包括光敏树脂三维打印快速成型机。
7.如权利要求1至4任一项所述用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模在制备首饰中的应用。
8.如权利要求1至4任一项所述用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模在制备牙科材料中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模，包括上模和下模，上模包括上模板、定位凸块、上模腔以及与上模腔连通的上模浇道，下模包括下模板、与定位凸块吻合的定位凹槽、与上模腔相应的下模腔以及与上模浇道相应的下模浇道，上模与下模合在一起时上模腔与下模腔合在一起形成与失蜡铸造工艺所要制备产品的形状一致的模腔，上模和下模为树脂材料。本发明用于失蜡铸造工艺中制作蜡模的阴模，是通过三维快速成型机按照产品的不同款式、样式直接成型阴模板而得到的树脂材料模具，可以反复多次使用，制作灵活、快捷。
文档编号B22C7/02GK102248122SQ201110173218
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月25日 优先权日2011年6月25日
发明者陈明 申请人:深圳技师学院