用于生成模具组件的模的添加制备方法技术

本发明专利技术公开了一种包含利用添加制造技术生成随后用于铸造模具组件和用于模具冲压工艺的模座的模和原型部件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种包含利用添加制造技术生成随后用于铸造模具组件和用于模具冲压工艺的模座的模和原型部件的方法。【专利说明】
本专利技术总体上涉及用于生成用于铸造在模具总成(die assemblies)上使用的模具组件(die components)的模(mold)和原型部件(pattern parts)的添加制造技术的应用以及用于制造模座(die shoe)的模的添加制造技术的应用。
技术介绍
例如卷边钢(trim steel)、废料切刀、凸缘钢、形成钢(form steel)、冲孔嵌入物(pierce insert)、卷边嵌入物(trim insert)、圆块嵌入物(button block insert)等这样的模具组件，是形成和切除车辆部件，例如引擎盖、车门或形成的其它类似部件的多余钢板的冲压模具总成的组件。存在许多用在每种冲压模具总成的模具组件，每一个都具有唯一的构造和功能。因此，利用包含用机器装备模原型以形成铸造模具组件的砂型芯的传统的砂铸造方法铸造多个模具组件是不切实际的。本专利技术提供生成可以随后用于铸造工艺中铸造具有近净尺寸(near net-shape)的成品部件的一个或多个模具组件的原型部件或模型芯包(mold core package)的技术。这样,本专利技术提供大大降低了铸造之后需要在部件上完成的精加工工作(finishing work)量的铸件。此外,本专利技术提供一种包含用较少的原材料(stock material)铸造近净尺寸模具组件部件的方法。 制造模具组件的常用方法是通过熔模铸造工艺(investment casting process),该工艺包含原型技工将Styrofoam? (聚苯乙烯泡沫塑料)片胶合在一起形成模具组件的近似形状，然后将Styrofoam?加工成要铸造的模具组件的期望的形状和尺寸。近来，该技术被称为减法制造并且还与加工成模具组件的近似形状的金属块或其它这样的坯料一起使用。该加工工艺缺乏铸造近净尺寸的模具组件需要的精确度。因此，多达1mm的额外加工原料留在减法制造的原型部件和产生的铸件上。必须利用包含扫描物体并生成基于期望部件的实际形状的CNC程序的冗长工艺加工该额外加工原料。在最终铸件上具有额外加工原料需要多个粗加工步骤，尤其当模具组件上需要切削刃(cutting edge)时。多个粗加工步骤必不可少，原因在于铸件上的额外原料通常超过CNC机床的穿透深度，使得首先必须通过许多粗切削操作移除额外原料。部件必须在粗加工工艺之间硬化并且最终进行精加工。本专利技术消除了包含在制造成品模具组件中的若干铸造后的步骤。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种制造用于铸造模具组件的原型部件的方法，包括:(a)在构建平台(build platform)上沉积薄层聚合粉末的步骤以及(b)对薄层聚合粉末的特定区域选择性地施加溶剂从而在所述区域粘结聚合粉末以确定原型部件的横截面的步骤。重复步骤(a)和(b)制造具有要铸造的模具组件的构造的完整的原型部件。然后用浆料涂覆原型部件形成围绕原型部件的外壳。然后加热外壳使外壳硬化并使原型部件蒸发，从而生成包含原型部件的阴像(negative image)的外壳。将熔融材料烧注至外壳中形成模具组件。 根据本专利技术的另一方面，提供一种制造模具组件的方法，包括利用添加制造工艺形成模型芯包的步骤，其中模型芯包包含要铸造的模具组件的阴像。将熔融材料浇注至模型芯包中并且冷却熔融材料以形成模具组件，该模具组件具有在加或减Imm至5_的准确度范围内的近净构造(near net configurat1n)的模型芯包。 根据本专利技术的又一方面，提供一种制造用于铸造模具组件的多个砂模包的方法，包括利用添加的3D印刷机印刷多个砂模包的步骤，其中多个砂模包包含一个或多个模具组件构造。将从多个砂模包中选择的砂模包嵌套到具有与每一个选择的砂模包连通的流道的铸造结构中。利用流道将熔融材料浇注至铸造结构中填充每一个选择的砂模包。然后冷却熔融材料以形成具有每一个选择的砂模包的近净构造的唯一模具组件。 所属
的技术人员阅读下述的说明、权利要求和附图后会更好地理解本专利技术的这些和其它方面、目的及特征。 【专利附图】【附图说明】 图1是在砂印装置形成砂模包之前的工作箱或刚性容纳箱的俯视透视图； 图2是在工作箱中散布一层细微粒时图1的工作箱的俯视透视图； 图3是当通过砂印装置将粘合剂加到印刷区中以形成砂模包的横截面层时图1的工作箱的俯视透视图； 图4是砂印装置印刷若干层砂后的图1的工作箱的俯视透视图； 图5是新的细微粒层正覆盖工作箱的印刷表面的图1的工作箱的俯视透视图； 图6是已经印刷多个模型芯包并且从印刷装置中移除工作箱之后的图1的工作箱的俯视透视图； 图6A是当从工作箱中移除时的多个模型芯包的透视图，其中模型芯包由粘合的砂制成并且多余的未粘合的砂将要移除； 图7是上、下型模总成的俯视透视图，其中上、下型模总成具有嵌套在其中的印刷的砂模包； 图8是铸造的模具组件的透视图； 图9是模具总成的透视图，其中模具总成具有附于其上的模具组件；以及 图10是表示用于生成原型部件的添加制造工艺的流程图。 【具体实施方式】 为了进行说明，此处的术语“上”(“upper”)，“下”(“lower”)，“右”(“right”)，“左”(“left”)，“后” (“rear”)，“前” (“front，，)，“垂直”(“vertical，，)，“水平”(“horizontal”)及其派生词将涉及图1所示的专利技术。但是，应理解到的是，本专利技术可以采用各种可供选择的方位，除非有相反的明确说明。还应理解到的是，附图所示及说明书所说明的具体装置和程序仅是简单示例性的实施方式。因此，关于此处公开的实施方式的具体的尺寸和其它物理特征不应被认为是限制性的，除非权利要求中另有明确声明。 由于本专利技术的准确度和自动化，本专利技术消除了制造模具组件的工艺中的许多步骤，节省了制造模具组件的大量时间、材料和成本。利用添加制造或添加制备技术，本专利技术的准确度和自动化允许消除生成期望的模具组件的若干后铸造工艺步骤。根据本专利技术的实施例，通过各种每次一层地三维制造模或原型部件的添加制造工艺提供牺牲模具和牺牲原型部件。用在本专利技术的添加制造工艺中的牺牲材料包括环氧树脂、砂、砂与陶瓷的混合物、粉末金属、塑料树脂等等。在本专利技术的添加制造工艺中，通过生产并连续地堆叠如在添加制造机中产生的期望的模或部件的薄横截面层装配三维(3D)模或原型部件。为了生成用在本专利技术的方法中的三维部件，利用CAD程序或其它类似的计算机辅助绘图软件生成要形成的模或原型部件的设计数据。 所属
公知的添加制造工艺的类型包括立体光刻(stereo I i thographyapparatus) (SLA)、3D砂印，以及其它三维印刷机、利用粘结溶剂粘结粉状材料层、塑料组分(plastic composit1n)的喷墨印刷机、利用激光烧结金属基粉末的装置以及所属
公知的、所属
的技术人员将领会的许多其它这样的工艺。因此，在不背离本专利技术的主旨的情况下，任何这样的工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造用于铸造模具组件的原型部件的方法，其特征在于，包含：（a）在构建平台上沉积薄层聚合粉末；（b）对薄层聚合粉末的特定区域选择性地施加溶剂从而在所述区域粘结聚合粉末以确定原型部件的横截面；重复步骤（a）和（b）制造具有模具组件的构造的完整的原型部件；用浆料涂覆原型部件形成围绕原型部件的外壳；加热外壳使外壳硬化并使原型部件蒸发，从而生成包含原型部件的阴像的外壳；以及将熔融材料浇注至外壳中形成模具组件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：哈罗德·P·西尔斯，詹姆斯·托德·克洛布，埃万戈洛斯·利亚西，拉瑞·爱德华·埃利斯，罗纳德·哈森布施，约翰·菲利普斯，阿兰·劳伦斯·雅各布森，
申请(专利权)人：福特汽车公司，
类型：发明
国别省市：美国;US