间接快速制造模具的方法技术

本发明专利技术涉及一种间接快速制造模具的方法，包括步骤：采用快速原型技术制造快速原型；以所述快速原型为模型，制造硅橡胶反模；利用硅橡胶反模制造铸型，所述制得的铸型具有待制造模具形状的型腔；于所述铸型的型腔中浇注合金液，所述合金液凝固成型，得到模具，其中所述合金液按重份数计，包括10％～15％的Al，6％～10％的Cu，5％～10％的Mg，0.2％‑0.4％的Zr，0.04％～0.06％的稀土元素，Zn余量。通过本发明专利技术方法一般可在8‑15天得到模具，比数控加工节约25％‑40％的成本；模具表面硬度能达到开发轨道交通零部件快速模具所需要的性能。

Indirect rapid tooling method

The invention relates to a method for indirect rapid manufacturing of moulds, which comprises the following steps: using rapid prototyping technology to produce rapid prototyping; using the rapid prototyping as a model to produce silicone rubber reverse moulds; using silicone rubber reverse moulds to produce casting moulds, which have a cavity with the shape of the mould to be manufactured; and in the cavity of the casting moulds. The casting alloy liquid is solidified and formed to obtain a mould. The alloy liquid comprises 10%-15% Al, 6%-10% Cu, 5%-10% Mg, 0.2%-0.4% Zr, 0.04%-0.06% rare earth elements and zinc remainder in weight. The die can be obtained in 8 to 15 days by the method of the invention, which saves 25% to 40% of the cost compared with NC processing, and the surface hardness of the die can meet the performance required for developing rapid die for rail transit parts.

【技术实现步骤摘要】
间接快速制造模具的方法
本专利技术涉及快速制造模具
，特别涉及一种间接快速制造模具的方法。
技术介绍
快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型的总称，其原理为:产品三维CAD模型→分层离散→按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料→生成实体模型。快速制造模具技术是伴随着快速原型与制造(RapidPrototyping&Manufacturing,简称RPM)技术发展起来的，RPM可通过建立CAD模型直接驱动设备制备实体模型或模具，而不需要传统的加工设备及模具，大大缩短了产品的开发周期，降低制造成本，成为支持快速响应市场需求的必要工具，现已可做到对复杂的型腔曲面无需数控加工便可制造出相关的模具。目前，快速制造模具技术主要集中在两个大的研究方向：第一是直接快速制造模具(DirectRapidTooling-DRT)，即用选择性激光烧结技术(SLS)、熔融沉积成型技术(FDM)、分层实体制造技术(LOM)等快速成型工艺的方法直接制造出树脂模、陶瓷模和金属模具；第二是间接快速制造模具(IndirectRapidTooling-IRT)，即用快速成型件做母模或过渡模具，再通过传统的模具制造方法来制造模具。直接快速制造模具是通过模型直接驱动快速成型机，通过对分层离散、再堆积原理形成所需要的模具。经过20多年发展，虽然DRT已经能够制造出金属零件，但是由于DRT是基于堆积成型的原理，不可避免的要产生零件侧表面的“楼梯步效应”，另外，在零件烧结过程中金属的热应力不可避免，造成尺寸精度很难控制，致使模具表面质量差、尺寸精度低并且综合力学性能较差等问题，而金属模具对技术参数比如零件的强度、刚度、耐高温性、抗蚀性及精度等均有较高的要求，因此，目前通过快速原型技术直接制造金属模具还很难满足实际生产的需要。在直接制模技术还不成熟的情况下，通过间接法制造模具技术就成为实际可行的主要制造方法。间接快速制模技术是利用RP技术(RapidPrototyping，快速原型技术)快速制造产品或零件原型，然后以原型作为原模(亦叫母模或基模)、棋芯或制模工具(研磨模)复制出所需要的模具。IRT技术是快速原型和传统成型加工方法的结合，可以根据模具的应用要求选择不同的加工方法，较好地控制模具的表面质量、力学性能及精度等。目前，轨道交通零部件模具开发中有些厂家开始快速模具用于产品试制，但基本上还不能满足用于加快新产品的制造的快速模具制造对表面硬度的要求。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种模具表面硬度高的间接快速制造模具的方法。一种间接快速制造模具的方法，其特征在于，包括如下步骤：采用快速原型技术制造快速原型；以所述快速原型为模型，制造硅橡胶反模；利用硅橡胶反模制造铸型，所述铸型具有待制造模具形状的型腔；于所述铸型的型腔中浇注合金液，所述合金液凝固成型，得到模具，其中所述合金液按重份数计，包括10％～15％的Al，6％～10％的Cu，5％～10％的Mg，0.2％-0.4％的Zr，0.04％～0.06％的稀土元素，Zn余量。上述间接快速制造模具的方法制造得到的模具，其材质为合金，在合金中添加锆，可以使金属球化、细化晶粒，提高合金的塑性和韧性；进一步通过添加稀土元素，使合金的力学性能提高，耐腐蚀性能得到改善。通过本专利技术方法制造得到的模具，其表面洛氏硬度高达HRC50，能达到开发轨道交通零部件快速模具所需要的硬度性能；而且本专利技术方法同时可大大缩短制模时间，通过本专利技术方法一般可在8-15天得到模具，比数控加工节约25％-40％的成本。在其中一个实施例中，所述合金液按质量百分比计，包括11％～14％的Al，6％～8％的Cu，6％～8％的Mg，0.2％-0.4％的Zr，0.04％～0.06％的稀土元素，Zn余量。在其中一个实施例中，所述稀土元素为Ce、La、Y和Gd中的至少一种。在其中一个实施例中，所述稀土元素为Ce、La、Y和Gd。在其中一个实施例中，稀土元素是以稀土中间合金(ZnRe中间合金)的形式加入，所述ZnRe中间合金按质量百分比计，包括45％～55％的Ce，10％～15％的La，5％～10的Y，3％～8％的Gd，Zn余量。在其中一个实施例中，还包括合金液的制备步骤，所述合金液的制备步骤包括：将锌基中间合金和稀土中间合金加热熔化，得到所述合金液；其中所述锌基中间合金由Zn、Al、Cu、Mg和Zr组成，所述稀土中间合金由Zn元素和稀土元素组成。在其中一个实施例中，所述将锌基中间合金和稀土中间合金加热熔化得到所述合金液的步骤具体为：先将所述锌基中间合金加热熔化，再加入所述稀土中间合金，继续加热熔化，得到所述合金液。在其中一个实例中，所述合金液的加热熔化的温度为500～600℃。在其中一个实施例中，在于所述铸型的型腔中浇注合金液的步骤之前，还包括将所述合金液冷却至470～480℃以进行浇注的步骤。附图说明图1为一实施例的间接快速制造模具的方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的技术构思和效果更加清楚，下面将参照相关附图对本专利技术做进一步详细描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例，但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不局限于这些实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。请参照图1，本专利技术一实施例的间接快速制造模具的方法，包括以下步骤。步骤S1、采用快速原型技术制造快速原型。步骤S1具体为：构建三维CAD模型；根据所述三维CAD模型制造快速原型。具体的，步骤S1首先获得工件的离散数据点云，再构造出工件的三维CAD模型。具体的，将步骤S1所述的三维CAD模型以STL文件格式输出，并输入到快速成型机中进行快速原型制造，可以将零件上的表面图纹直接制作出来，通过后期工艺复制在模具上。步骤S2、以所述快速原型为模型，制造硅橡胶反模。步骤S3、利用硅橡胶反模制造铸型，所述铸型具有待制造模具形状的型腔。具体的，将所述硅橡胶反模固定在模板上，并在周围放置模框，将混制好的石膏型或陶瓷型等铸型材料注入模框内，铸型硬化后，将硅橡胶反模从铸型中取出，得到具有模具镶块形状型腔的铸型。步骤S4、于所述铸型的型腔中浇注合金液，所述合金液凝固成型，得到产品的模具，其中所述合金液按质量百分比计，包括10％～15％的Al，6％～10％的Cu，5％～10％的Mg，0.2％-0.4％的Zr，0.04％～0.06％的稀土元素，Zn余量。在其中一个实施例中，所述稀土元素为Ce、La、Y和Gd中的至少一种。在其中一个实施例中，所述稀土元素为Ce、La、Y和Gd。在其中一个实施例中，还包括合金液的制备步骤，所述合金液的制备步骤包括：将锌基中间合金和稀土中间合金加热熔化，得到所述合金液；其中所述锌基中间合金由Zn、Al、Cu、Mg和Zr组成，所述稀土中间合金由Zn元素和稀土元素组成。可以理解，锌基中间合金和稀土中间合金的加入量可根据其元素组成以及合金液的元素组成计算得到。在其中一个实施例中，稀土中间合金按质量百分比计，包45％～55％的Ce，10％～15％的La，5％～10％的Y，3％～8％的Gd，Zn余量。在其中一个实施例中，所述将锌基中间合金和稀土中间合金加热熔化得到所述合金液的步骤具体为：先将所述锌基中间合金加热熔化，再加入所述稀土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种间接快速制造模具的方法，其特征在于，包括如下步骤：采用快速原型技术制造快速原型；以所述快速原型为模型，制造硅橡胶反模；利用硅橡胶反模制造铸型，所述铸型具有待制造模具形状的型腔；于所述铸型的型腔中浇注合金液，所述合金液凝固成型，得到模具，其中所述合金液按质量百分比计，包括10％～15％的Al，6％～10％的Cu，5％～10％的Mg，0.2％‑0.4％的Zr，0.04％～0.06％的稀土元素，Zn余量。

【技术特征摘要】
1.一种间接快速制造模具的方法，其特征在于，包括如下步骤：采用快速原型技术制造快速原型；以所述快速原型为模型，制造硅橡胶反模；利用硅橡胶反模制造铸型，所述铸型具有待制造模具形状的型腔；于所述铸型的型腔中浇注合金液，所述合金液凝固成型，得到模具，其中所述合金液按质量百分比计，包括10％～15％的Al，6％～10％的Cu，5％～10％的Mg，0.2％-0.4％的Zr，0.04％～0.06％的稀土元素，Zn余量。2.根据权利要求1所述的间接快速制造模具的方法，其特征在于，所述合金液按质量百分比计，包括11％～14％的Al，6％～8％的Cu，6％～8％的Mg，0.2％-0.4％的Zr，0.04％～0.06％的稀土元素，Zn余量。3.根据权利要求1所述的间接快速制造模具的方法，其特征在于，所述稀土元素为Ce、La、Y和Gd中的至少一种。4.根据权利要求4所述的间接快速制造模具的方法，其特征在于，所述稀土元素为Ce、La、Y和Gd。5.根据权利要求2所述的间接快速制造模具的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：程智勇，李晓娟，陈振航，
申请(专利权)人：广州铁路职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44