汽车轮毂铸造模具的快速制造计

翟传伟1，焦天喜1，张勇2

(1.枣庄市盛源荣达实业有限责任公司，山东枣庄，277519；2.山东理工大学，山东淄博，255049)

摘要：本文利用快速成型、硅溶胶翻模及树脂模具制造工艺，开发了一种汽车轮毂树脂铸造模具的快速制造技术。用该工艺制造的铸造模具的尺寸精度、表面光洁度和表面硬度都很高，可满足铸造的工艺要求。

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关键词 ：汽车轮毂，树脂铸造模具，快速成型，硅溶胶翻模

作者简介：翟传伟（1989-），男，山东枣庄人，本科，主要从事铸造工艺的研究。基金项目：山东省研究生教育创新计划项目（SDYY13132）资助课题。

1 引言

在铸造过程中，模具是必不可少的铸造工艺装备，以往的铸造模具多是采用木质或是铝质的。传统的模具制造方法由于制造工艺复杂，所以具有本身所固有的一些缺点，如制造成本高、生产周期长、产品改进困难等。

本文针对汽车轮毂铸钢铸件， 将快速成型[ 1 , 2 ]、硅橡胶翻模以及树脂模具制造等技术[ 3 , 4 ]有机结合在一起， 开发出了快速制造用于垂直分型无箱造型的树脂铸造模具的新工艺， 满足了该铸件生产的需要。用快速成型技术制造的原型材质为光敏树脂， 其强度和表面硬度不高， 不能直接使用， 所以本文将原型翻制成表层耐磨和背层强度高的环氧树脂复合材料来制作铸造模具。用该工艺制作的模具具有尺寸精度， 表面光洁度和硬度都较高， 制造周期短的优点。

2 树脂铸造模具快速原型的制作

本文在该汽车轮毂铸件零件图的基础上，根据铸件的技术要求和查表所得的加工余量、拔模斜度、收缩率、铸件尺寸公差等工艺因素（其中收缩率的选取还考虑到硅橡胶凹模、树脂铸造模具的制造翻制误差、自身线收缩产生的误差），采用UG软件画出的铸件三维图，如图1所示。

将该铸件三维图转化为S T L 格式文件， 用快速成型机L P S 6 0 0 A 制得的模具快速原型如图2 所示。

3 树脂铸造模具的制造

3.1铸件树脂模具的制造利用制得的模具的快速原型，将其表面清理干将硅橡胶与固化剂按50:1的比例混合均匀的硅橡胶液体在其表面用毛刷涂刷2～3层，待硅橡胶固化后，得到硅橡胶层如图3所示。

将硅橡胶层的背面用与一定的水混合后的石膏粉泥以一定的厚度均匀地涂覆，待石膏层完全硬化后，将涂覆有石膏背层的硅橡胶层从原型上取下，则得到了用于制造树脂模具的硅橡胶凹模如图4所示。

在硅橡胶凹模表面先刷上一层由环氧树脂、固化剂、耐火材料粉末等材料混制成的面层树脂材料，如图5所示，待其硬化以后，在面层树脂材料上再均匀涂敷上一层厚度为2 ～ 3 c m 厚的由树脂、固化剂以及短切纤维原丝混制而成的背层树脂材料，待树脂材料固化以后，去除硅橡胶凹模，得到铸件的树脂铸造模具如图6所示。

3.2 树脂铸造模具浇注系统的设计

本文根据该汽车轮毂铸件是采用垂直分型无箱造型铸造工艺的要求，计算并设计了与造型设备相配合的铸造模具所需的左、右型板，模具采用一型铸六个铸件的造型方式，计算并设计了铸造模具的浇口杯、直浇道、横浇道及内浇道等浇注系统（详见图7和图8所示）。

3.3 树脂铸造模具的组装

根据设计的铸造模具的型板及浇注系统等模具各部分在型板上的位置，将各部分安装在型板上，得到的完整的树脂铸造模具的左、右模板的实物图分别如图7，8所示。

4 树脂铸造模具的制造工艺分析

4.1 快速成型技术和硅橡胶翻模技术是本文

开发的模具快速制造技术的基本保证利用快速成型技术可以迅速而方便地得到树脂模具的原型，原型的尺寸精度高，误差只有零点几毫米，这就保证了模具的制造精度。

在得到的原型的基础上，利用硅橡胶翻模技术可以方便地将模具原型翻成用于制造树脂模具的硅橡胶凹模，可以保证树脂模具的制造精度。经过对树脂铸造模具实际尺寸的检测，其尺寸误差在0.5mm以内，满足了铸造模具的精度要求。

4.2 采用面层和背层复合树脂材料可保证模具的使用性能

在环氧树脂材料中加入耐火材料粉末作为树脂模具的面层材料，可确保树脂铸造模具表面的硬度和耐磨性能，加入玻璃纤维丝作为背层材料可以保证模具的使用强度，树脂铸造模具的使用寿命要接近于铝质模具。所以对于批量不大的铸件而言，可以利用树脂铸造模具来满足生产要求，而不需要制造金属模具（铝质或是钢质），增加生产成本。

5 结论

（1）在首先得到模具快速原型的基础上，利用硅橡胶翻模技术和树脂模具制造技术可以快速翻制出树脂铸造模具。

（2）利用本文开发的新模具制造工艺制造的树脂铸造模具具有尺寸精度、表面光洁度和表面硬度都很高的特点，可满足铸造的工艺要求。

（3）本文开发的树脂铸造模具可适用于生产批量不大的铸件的铸造工艺过程中，取代金属模具，节约生产成本。

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参考文献

[1]卢秉恒.西安交通大学先进制造技术研究进展[J].中国工程科学，2013,15(1):4-8

[2]张勇，卢秉恒.采用RP技术的玻璃模具的快速制造[J].现代制造工程，2012,(8):41-45

[3]张勇，张正彬.基于快速成形技术的树脂铸造模具的快速制造[J].铸造，2012,61(12):1443-1445

[4]张勇，司春来，国法超.耐热树脂发泡模具的快速制造[J].铸造，2012,61(11):1355-1357