基于SLA光固化技术的快速常温浇注装备及其方法与流程

本发明涉及一种基于sla光固化技术的快速常温浇注装备及其方法，涉及模具制造技术领域。

背景技术：

在现代制造业的产品构件成型加工中，浇注模具制造方式被广泛采用。其中，常温浇注模具是通过特定形状复制成型塑料类制品的一种工艺，是加工塑料类制品的高效方式。

sla光固化技术是用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，层层叠加构成一个三维实体。该技术具有成熟度高，加工速度快，产品生产周期短的特点。

然而，传统浇注模具需要依据零件外形通过数控铣削、车削、电火花加工等方式制造出包容模具体后，才能进行零件的浇注，存在加工成本高，周期长的问题。因而，传统浇铸模具工艺很少应用于零件的小批量、快速制造加工。

目前，sla光固化技术主要仍基于光敏树脂材料经405nm紫外线照射后固化成型的原理，其零件强度几乎完全受限于树脂材料本身。现有的光敏树脂材料还不能很好地满足机械零件的强度、刚度、耐磨性和耐热性等要求，因而sla光固化技术的主要应用方向还在零件结构的验证、非结构功能零件的加工等方面。

因此，结合传统常温浇铸模具工艺和sla光固化成型技术，设计一种新的装备和方法，融合光固化技术生产周期短的优势与传统模具工艺机械性能优异的优势，具有显著必要性。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的缺陷和改进需求，提供了基于sla光固化技术的快速常温浇注装备及方法，旨在简化注造模具的制造工艺，通过光固化技术快速制造注造模具，改变环氧树脂等低温注造材料零件小批量制造耗时长、成本高的问题，实现薄壁、大深径比零件的快速注造成型。

一种基于sla光固化技术的快速常温浇注装备，其特征在于：该装备由sla光固化成型模块、超声清洗模块、注射铸造模块、高温油液冲融模块组成；上述sla光固化成型模块包含sla光固化打印机和多种树脂材料；超声清洗模块包括超声清洗仪、紫外线后固化灯和气吹枪；注射铸造模块分为浇注凝固液体材料（如：环氧树脂ab胶）和针筒注射器；高温油液冲融模块由低粘度油液、加热器和电动冲洗枪组成。

使用所述的基于sla光固化技术的快速常温浇注装备进行加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在计算机上建立零件的三维模型，依据需要注造成型的零件三维模型设计包容铸造型腔体，在型腔体顶部设计数个用于注射的锥形孔；对型腔体模型进行格式转换、切片处理，生成可光固化打印的加工数据；（2）依据浇注液体材料，选择熔点低于浇注材料20℃以上的光敏树脂材料倒入sla光固化机器的液槽中，导入加工数据打印出型腔体；（3）将成型的树脂型腔体放入超声清洗仪中，使用浓度30%的酒精进行超声清洗、除气，完全去除型腔体内、外部多余未固化树脂后，使用紫外光灯对清洗好的型腔体进行后固化，加强其强度，使用气枪对型腔体进行干燥；（4）调配用于浇注的液体材料，通过针筒注射器分次由下向上通过型腔体注射孔进行注射；（5）使用超声清洗仪对浇注后的型腔体进行超声振动除气后，放置使材料凝固；（6）依据选用的光敏树脂特性，加热油液使其温度高于树脂溶点10℃以上，将凝固后的型腔体固定，使用油液对其进行冲洗，树脂材料逐渐溶解，零件显现；（7）最后，清洗成型零件上残余油液。

本发明的优点在于：

1.本发明采用sla光固化快速成型技术进行零件模具的制造，再通过模具进行低温注造，融合了光固化技术的短生产周期优势与传统模具工艺的优异机械性能特性，克服了sla光固化技术成型材料受限、成型工件机械性能不理想的问题。

2.本发明克服了传统铸造工艺模具制造复杂的问题，借助sla技术可以快速制造成型结构形状复杂零件的注造模具，具有制造准确、生产周期短、加工成本低、精度高的特点。

3.本发明采用牺牲模方式实现浇注分模，其原理在于光敏树脂材料的熔点普遍较低，与浇注材料的熔点存在较大温差，使用温度高于光敏树脂材料熔点以上10℃、低于浇注材料熔点以下10℃的油液冲洗浇注后的型腔体，可以在不溶解零件的前提下冲融去除树脂基型腔体模具，从而简化了分模过程，大幅降低了工艺难度。

4.只需借助简单地零件阵列，设计可同时浇注多个零件的包容型腔体模具，能够方便、快速地实现零件的中小批量的快速制造生产。

附图说明

图1是本发明装备的模块组合图和工艺流程图；

图2是实施实例一的成型示意图；

图3是实施实例二的成型示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明确，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方法做进一步阐述。需要说明的是，所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下述的各个具体实施例所涉及到的技术特征只要彼此之间不冲突就可以相互结合。

参照图1，本发明的总体思路是：依据需成型的零件设计包容铸造型腔体，并对模型进行成型前处理，生成加工数据；采用合适的光敏树脂材料在sla光固化成型模块上打印出型腔体；将打印成型的型腔体放入超声清洗模块中，使用低浓度酒精清洗、除气，使用紫外光灯对清洗好的型腔体进行后固化；调配浇注的液体材料，通过针筒注射器进行浇注；使用超声清洗模块进行超声振动除气后，放置使材料凝固；依据选用的光敏树脂特性，将油液加热到适宜温度，将浇注后的型腔体固定，使用油液进行冲洗；最后，清洗成型零件上残余油液。

实施实例一

（1）在计算机上建立零件1的三维模型，依据其三维模型设计包容铸造型腔体1，在型腔体1顶部设计3个用于注射浇注的锥形孔；对型腔体1进行模型格式转换、切片处理，生成可光固化打印的加工数据1；

（2）依据零件性能要求，选定ep2115环氧高温胶（熔点180℃、最佳凝固温度60℃）为浇注材料，相应选择8200光敏树脂（熔点80℃）倒入sla光固化机器的液槽中，导入加工数据，开始打印包容铸造型腔体1；

（3）将成型的树脂型腔体1放入超声清洗仪中，使用浓度30%的酒精进行超声清洗、除气15分钟，待完全去除型腔体内、外部多余未固化树脂后，使用紫外光灯对清洗好的型腔体进行后固化，加强其强度，使用气枪对型腔体进行干燥；

（4）按照1:1的比例调配ep2115环氧高温ab胶，通过针筒注射器分次由下向上通过型腔体1上部注射孔进行浇注；

（5）浇注完成后，立即使用超声清洗仪对型腔体1进行超声振动除气，放置24小时待环氧材料凝固；

（6）依据选用的材料特性，加热油液温度到100℃，将型腔体1固定，使用油液对其进行冲洗，8200光敏树脂材料逐渐溶解，零件逐渐显现；

（7）最后，清洗成型零件残余油液。

实施实例二

（1）在计算机上建立零件2的三维模型，阵列5个零件2模型，依据阵列的模型组设计包容铸造型腔体2，在型腔体2顶部设计5个用于注射浇注的锥形孔；对型腔体2进行模型格式转换、切片处理，生成可光固化打印的加工数据2；

（2）依据零件性能，选定开姆洛克218浇注型聚氨酯热硫化胶（熔点120℃、最佳凝固温度40℃）为浇注材料，选择8000光敏树脂（熔点50℃）倒入sla光固化机器的液槽中，导入加工数据，开始打印包容铸造型腔体2；

（3）将成型的树脂型腔体2放入超声清洗仪中，使用浓度30%的酒精进行超声清洗、除气30分钟，待完全去除型腔体内、外部多余未固化树脂后，使用紫外光灯对清洗好的型腔体进行后固化，加强其强度；

（4）取适量开姆洛克218浇注型聚氨酯热硫化胶搅拌均匀，通过针筒注射器分次由下向上通过型腔2上部各注射孔进行浇注；

（5）浇注完成后，立即使用超声清洗仪对型腔体2进行超声振动除气，放置5小时待聚氨酯热硫化胶凝固；

（6）依据选用的光敏树脂特性，加热油液温度到70℃，将型腔体2固定，使用油液对其进行冲洗，8000光敏树脂材料逐渐溶解，零件逐渐显现；

（7）最后，清洗成型零件残余油液。