本发明提供一种整体式铸造金属模具的制造方法，属于铸造技术领域。
背景技术：
在传统的金属铸造模具制造过程中，一般过程是分别制造出铸件的金属模具、浇冒口模具及定位销等模具组件，然后再在型板上进行对这些组件进行组装形成铸造模具，这种金属模具的制造方法存在制造工艺复杂，生产周期长，制造成本高等缺点。由于目前铸造业的竞争日益激烈，急需加快模具的制造速度以响应市场的需求，所以传统的金属铸造模具制造方法难以满足日益增长的市场需求。
技术实现要素：
本发明的内容是提供一种能克服上述传统金属铸造制造方法的不足，简化制造工艺，缩短生产周期，降低生产成本的整体式铸造金属模具的制造方法，该种金属模具制造方法可利用数控加工方法、陶瓷型精密铸造方法一次铸造出所需的金属铸造模具，可用于碳钢或铝材质的金属铸造模具的制造过程中。其技术方案为：
一种整体式铸造金属模具的制造方法，其特征在于采用以下步骤：1)利用聚苯乙烯泡沫材料在数控加工设备上加工出整体模具凹模；2)在整体模具凹模表面手工涂刷上一层2～3mm的环氧树脂材料和石墨粉混制而成的混合物；3)将涂有混合物层的整体模具凹模在数控加工设备上再次定位，对其进行加工，将整体模具凹模的尺寸加工到整体金属模具的设计尺寸；4)在加工后的整体模具凹模的表面手工涂覆上一层硅橡胶层，待硅橡胶层凝固后再在硅橡胶层上用20～30mm厚的石膏层进行随型固定，然后将整体模具凹模去除后得到用于制造陶瓷型的凸模；5)在凸模表面均匀涂覆上一层30～40mm厚的混合浆料，待混合浆料晾干以后，去除凸模则得到陶瓷型壳坯体，并将陶瓷型壳坯体晾干；6)将晾干后的陶瓷型壳坯体放入加热炉中，经950～1150℃、30～35min焙烧后即得陶瓷型壳；7)将陶瓷型壳用作铸造金属模具的铸型的下型腔，用水玻璃砂型造出与该上型腔相配合的铸型的上型腔，并设置浇冒口；8)将铸型上、下型腔合箱并浇注金属液，待金属液凝固后去除上、下型腔，得到整体金属模具铸件，将整体金属模具铸件表面抛光后即可得到整体铸造金属模具。
所述的整体式铸造金属模具的制造方法，步骤1)中在加工整体模具凹模时，先绘制出金属铸造模具的三维图，包含模具型板、铸件模具、浇冒口以及定位销，并按照铸造模具组装的尺寸进行排列，将铸件模具、浇冒口及定位销的外形尺寸增加1～2mm的加工余量，将该铸造模具三维图生成加工程序后，利用聚苯乙烯板材和数控加工设备加工出金属铸造模具的整体模具凹模。
所述的整体式铸造金属模具的制造方法，步骤2)中，混合物由环氧树脂、固化剂、增韧剂以及粒度在280～400目的石墨粉以100:38:15:250～350的重量比组成，其中环氧树脂为e44型，固化剂为改性多元胺，增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯。
所述的整体式铸造金属模具的制造方法，步骤4)中，硅橡胶层由rtv-2型号的模具硅橡胶和二月桂酸二丁基锡混合而成，两者的重量比为100:2。
所述的整体式铸造金属模具的制造方法，步骤5)中，混合浆料由耐火材料粉料、硅溶胶和减水剂以260:100～120:0.5～0.8的重量比混合制成，其中耐火材料粉料选用粒度≥280目的熔融石英砂，硅溶胶采用精密铸造用的碱性硅溶胶，减水剂采用木质磺酸钙。
本发明与现有技术相比，其优点是：
1、由于采用聚苯乙烯材料、环氧树脂与石墨粉的复合材料、数控加工技术来制造整体模具的凹模，所以整体模具凹模的加工时间短，降低了模具的加工成本。
2、利用整体模具凹模、硅橡胶层和石膏来制造凸模，再由凸模来制造陶瓷型壳，工艺简单，保证了模具的尺寸精度。
3、利用陶瓷型壳浇注金属液后得到整体的金属铸造模具，避免了模具的组装工序，简化了制造过程，降低了生产成本。
具体实施方式
实施例一，制造碳钢材质的整体式铸造金属模具，具体步骤为：
1)首先绘制出金属铸造模具的三维图，包含模具型板、铸件模具、浇冒口以及定位销，并按照铸造模具组装的尺寸进行排列，将铸件模具、浇冒口及定位销的外形尺寸增加1mm的加工余量，将该铸造模具三维图生成加工程序后，利用聚苯乙烯泡沫板材和数控加工设备加工出金属铸造模具的整体模具凹模。
2)在整体模具凹模表面手工涂刷上一层2mm的环氧树脂材料和石墨粉混制而成的混合物，混合物由环氧树脂、固化剂、增韧剂以及粒度在280目的石墨粉以100:38:15:250的重量比组成，其中环氧树脂为e44型，固化剂为改性多元胺，增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯。
3)将涂有混合物层的整体模具凹模在数控加工设备上再次定位，对其进行加工，将整体模具凹模的尺寸加工到整体金属模具的设计尺寸。
4)在加工后的整体模具凹模的表面手工涂覆上一层硅橡胶层，硅橡胶层由rtv-2型号的模具硅橡胶和二月桂酸二丁基锡混合而成，两者的重量比为100:2；待硅橡胶层凝固后再在硅橡胶层上用25mm厚的石膏层进行随型固定，然后将整体模具凹模去除后得到用于制造陶瓷型的凸模。
5)在凸模表面均匀涂覆上一层35mm厚的混合浆料，混合浆料由耐火材料粉料、硅溶胶和减水剂以260:100～120:0.5～0.8的重量比混合制成，其中耐火材料粉料选用粒度280目的熔融石英砂，硅溶胶采用精密铸造用的碱性硅溶胶，减水剂采用木质磺酸钙，待混合浆料晾干以后，去除凸模则得到陶瓷型壳坯体，并将陶瓷型壳坯体晾干。
6)将晾干后的陶瓷型壳坯体放入加热炉中，经1150℃、35min焙烧后即得陶瓷型壳。
7)将陶瓷型壳用作铸造金属模具的铸型的下型腔，用水玻璃砂型造出与该上型腔相配合的铸型的上型腔，并设置浇冒口。
8)将铸型上、下型腔合箱并浇注碳钢金属液，待碳钢金属液凝固后去除上、下型腔，得到碳钢材质整体铸造模具铸件，表面抛光后即可得到碳钢材质整体铸造模具。
实施例二，制造铝合金材质的整体式铸造金属模具，其具体步骤为：
1)首先绘制出金属铸造模具的三维图，包含模具型板、铸件模具、浇冒口以及定位销，并按照铸造模具组装的尺寸进行排列，将铸件模具、浇冒口及定位销的外形尺寸增加2mm的加工余量，将该铸造模具三维图生成加工程序后，利用聚苯乙烯泡沫板材和数控加工设备加工出金属铸造模具的整体模具凹模。
2)在整体模具凹模表面手工涂刷上一层3mm的环氧树脂材料和石墨粉混制而成的混合物，混合物由环氧树脂、固化剂、增韧剂以及粒度在300目的石墨粉以100:38:15:280的重量比组成，其中环氧树脂为e44型，固化剂为改性多元胺，增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯。
3)将涂有混合物层的整体模具凹模在数控加工设备上再次定位，对其进行加工，将整体模具凹模的尺寸加工到整体金属模具的设计尺寸。
4)在加工后的整体模具凹模的表面手工涂覆上一层硅橡胶层，硅橡胶层由rtv-2型号的模具硅橡胶和二月桂酸二丁基锡混合而成，两者的重量比为100:2；待硅橡胶层凝固后再在硅橡胶层上用30mm厚的石膏层进行随型固定，然后将整体模具凹模去除后得到用于制造陶瓷型的凸模。
5)在凸模表面均匀涂覆上一层40mm厚的混合浆料，混合浆料由耐火材料粉料、硅溶胶和减水剂以260:120:0.8的重量比混合制成，其中耐火材料粉料选用粒度300目的熔融石英砂，硅溶胶采用精密铸造用的碱性硅溶胶，减水剂采用木质磺酸钙，待混合浆料晾干以后，去除凸模则得到陶瓷型壳坯体，并将陶瓷型壳坯体晾干。
6)将晾干后的陶瓷型壳坯体放入加热炉中，经950℃、30min焙烧后即得陶瓷型壳。
7)将陶瓷型壳用作铸造金属模具的铸型的下型腔，用水玻璃砂型造出与该上型腔相配合的铸型的上型腔，并设置浇冒口。
8)将铸型上下型腔合箱并浇注铸铝金属液，待铸铝金属液凝固后去除陶瓷型壳及水玻璃砂，得到整体金属模具铸件，将整体金属模具铸件表面抛光后即可得到整体铸铝金属模具。
8)将铸型上、下型腔合箱并浇注铝合金金属液，待铝合金金属液凝固后去除上、下型腔，得到铝合金材质整体铸造模具铸件，表面抛光后即可得到铝合金材质整体铸造模具。
经检测，对于碳钢材质或是铝合金材质的铸造模具而言，采用本发明来制造整体金属铸造模具，可缩短模具的加工时间，降低模具的加工成本，省略了模具的组装工序，简化了模具的制造工艺，保证了模具的尺寸精度，降低了生产成本。