CN103587015B - 一种树脂模具及制模工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种树脂模具，包括以下组份：环氧树脂、棕刚玉、环氧树脂固化剂和滑石粉。本发明还公开了一种树脂模具的制模工艺，树脂模具包括上型和下型，上型和所述下型的制模工艺相同，包括以下步骤：公模型制作和树脂液配制：其中树脂液配制方法为：在搅拌桶内加入环氧树脂→加入棕钢玉砂，边加边搅拌均匀→加入环氧树脂固化剂，3分钟内搅拌均匀→立即加入滑石粉，2分钟内搅拌均匀→得到树脂液，立即使用；树脂母模型制作；树脂模具制作：在树脂母模型内放入加强筋模架再浇注树脂液，凝固后装配其它配件后得到树脂模具的上型或下型。本发明所述树脂模具具有尺寸精确、耐磨、耐腐蚀、强度高、收缩小、更换速度快、成本低、寿命长的优点。

Description

一种树脂模具及制模工艺

技术领域

本发明涉及一种用于铸造生产的模具及其制作工艺，尤其涉及一种树脂模具及制模工艺，属于树脂模具的生产领域。

背景技术

在铸造生产过程中，模具质量及制作工艺对铸造生产效率和质量都有很大的影响。制造铸件的模具多为木质模具和金属模具，木质模具的优点是成本低、模具轻，缺点是易磨损、易变形、尺寸不精确。金属模具的优点是硬度高、表面光洁、尺寸精确和抗损性能好，缺点是质量大、不便应用、加工难度大、成本高。现在也有部分模具采用树脂材料，但其原料主要为环氧树脂，整体硬度不足，而且采用机械切割或焊接加工，同样存在精确度较低、边角处理费力的问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种尺寸精确、耐磨、成本低的树脂模具及制模工艺。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明所述树脂模具包括以下组份：环氧树脂、棕刚玉、环氧树脂固化剂和滑石粉。

上述组份中，环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定。环氧树脂是树脂模具的基本材料。

棕刚玉俗名又称金刚砂，是用矾土、碳素材料、铁屑三种原料在电炉中经过融化还原而制得的棕褐色人造刚玉，故为此名。棕刚玉具有纯度高，结晶好，流动性强，线膨胀系数低，耐腐蚀的特点。添加棕刚玉有助于提高树脂模具的硬度。

环氧树脂固化剂是与环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，把复合材料骨材包络在网状体之中，使线型树脂变成坚韧的体型固体的添加剂。环氧树脂固化剂能使环氧树脂由液体快速凝固为固体，便于制模。

滑石粉为白色或类白色、微细、无砂性的粉末，具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性等优点。添加滑石粉能增加树脂模具表面的光洁度，使其便于提高铸件的表面光洁度。

具体地，各组份的质量份分别为：环氧树脂100份，棕刚玉20～28份，环氧树脂固化剂16～25份，滑石粉8～12份。

优选地，各组份的质量份分别为：环氧树脂100份，棕刚玉22～26份，环氧树脂固化剂18～23份，滑石粉9～11份。

更优选地，各组份的质量份分别为：环氧树脂100份，棕刚玉22、23、24、25或26份，环氧树脂固化剂18、19、20、21、22或23份，滑石粉9、10或11份。

进一步，所述树脂模具内还设有加强筋模架，以进一步加强树脂模具的硬度和耐磨性。

作为优选，所述加强筋模架为钢筋模架。

本发明所述树脂模具包括上型和下型，所述上型和所述下型的制模工艺相同，包括以下步骤：

（1）公模型制作和树脂液配制：公模型制作：根据铸件的结构制作模样公模，模样公模安装在模样公模板上面得到公模型，模样公模和模样公模板采用木质材料或金属材料；树脂液配制：在搅拌桶内加入环氧树脂→加入棕钢玉，边加边搅拌均匀→加入环氧树脂固化剂，3分钟内搅拌均匀→立即加入滑石粉，2分钟内搅拌均匀→得到树脂液，立即使用；所述公模型制作和树脂液配制同时进行，或者先进行公模型制作，后进行树脂液配制；

（2）树脂母模型制作：将母模框放在公模型上固定，在模型上刷上脱模剂，将刚配制好的树脂液立即倒入合好的模型中，用刮板顺母模框顶面刮平；静置7～9小时后取出树脂液凝固品，清理飞边后得到树脂母模型；

（3）树脂模具制作：先制作模样盖板；再制作加强筋模架：根据铸件的结构制作由多条加强筋相互连接而成的加强筋模架；然后在树脂母模型和模样盖板上刷上脱模剂，在树脂母模型内放入加强筋模架，并通过支撑块平稳支撑，合上模样盖板，然后用刚配制好的树脂液立即浇注，浇注后静置7～9小时，取出树脂液凝固品，清理飞边后得到上型主体或下型主体，然后装配其它配件后得到树脂模具的上型或下型。

上述工艺采用液体浇铸自然凝固成型的方式完成树脂模具的制作，其主体一次成型，而且不用直接对树脂模具进行机械切割，所以成品性能优良。

具体地，所述步骤（2）和所述步骤（3）中的树脂液静置凝固时间为8小时；所述步骤（3）中的加强筋模架为钢筋模架。

本发明的有益效果在于：

本发明所述树脂模具具有尺寸精确、耐磨、耐腐蚀、强度高、收缩小、更换速度快（树脂模上型主体或下型主体可以按原始结构尺寸进行浇注复制更换）、成本低、寿命长的优点，而且采用浇注方式加工并在树脂模具中加入加强筋模架进一步提高了强度，延长了使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例中的中央空调压缩机机体铸件的主视结构示意图；

图2是本发明实施例中的上公模型的立体图；

图3是本发明实施例中的上树脂母模型的造型示意图；

图4是本发明实施例中的上树脂母模型的立体图；

图5是本发明实施例中的上加强筋模架的立体图；

图6是本发明实施例中的上模样盖板的立体图；

图7是本发明实施例中将上加强筋模架置于上树脂母模型内的立体图；

图8是本发明实施例中将上模样盖板盖于上树脂母模型上的立体图；

图9是本发明实施例中树脂模具的上型主体的立体图；

图10是本发明实施例中树脂模具的上型的立体图；

图11是本发明实施例中的支撑块的立体图；

图12是本发明实施例中的下公模型的立体图；

图13是本发明实施例中的下树脂母模型的造型示意图；

图14是本发明实施例中的下树脂母模型的立体图；

图15是本发明实施例中的下加强筋模架的立体图；

图16是本发明实施例中的下模样盖板的立体图；

图17是本发明实施例中将下加强筋模架置于下树脂母模型内的立体图；

图18是本发明实施例中将下模样盖板盖于下树脂母模型上的立体图；

图19是本发明实施例中树脂模具的下型主体的立体图；

图20是本发明实施例中树脂模具的下型的立体图。

图中，1是机体铸件，3是铸件加强筋，4是脚板，5是管口，6是上模样公模，7是上模样公模板，8是母模定位孔，9是上母模框，10是锁紧螺杆，11是上树脂母模型，13是加强筋模架，14是脚板模架，15是管口模架，16是上加强筋模架，17是减重块，18是模样装配孔，19是通孔，20是上树脂母模型定位销，21是上模样母模板，22是上模样盖板，23是支撑块，24是上型主体，25是上型模板，26是横浇道，27是下模样公模，28是下模样公模板，29是下母模框，31是下树脂母模型，32是下加强筋模架，33是下模样母模板，34是下模样盖板，35是下型主体，36是下型模板，37是内浇道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步具体描述：

为了便于描述，首先将树脂液的配制过程单独进行说明，由于树脂液是现配现用，所以配制树脂液的过程不在树脂模具的制作工艺中起到先后次序的作用，每一次要用树脂液前即时配制树脂液并立即使用即可。

树脂液的配制过程如下：

在搅拌桶内加入环氧树脂（型号可选E-44）→加入棕钢玉（细度可选50/100目），边加边搅拌均匀→加入环氧树脂固化剂（JA-1），3分钟内搅拌均匀→立即加入滑石粉，2分钟内搅拌均匀→得到树脂液。其中，按质量计，环氧树脂为100份，棕刚玉可选20～28份中任意一份，环氧树脂固化剂可选16～25份中任意一份，滑石粉可选8～12份中任意一份；更具体地，环氧树脂为100份，棕刚玉为22、23、24、25或26份，环氧树脂固化剂为18、19、20、21、22或23份，滑石粉为9、10或11份。

下面以具体的铸件——中央空调压缩机的机体铸件1的加工用树脂模具的制造为例，对整个树脂模具的制造工艺进行具体描述：

见图1所示，中央空调压缩机的机体铸件1包括上型和下型，其中铸件加强筋3为上型的部件，脚板4和管口5均是同时分布于上型和下型的部件；相对应地，树脂模具也包括上型和下型。

如图1-图10所示，上型的制造工艺如下：

（1）上公模型制作：根据铸件1的上型结构制作上模样公模6，将上模样公模6安装在上模样公模板7上面得到上公模型。上模样公模板7上同时安装有形成母模定位孔8的3个凸台。所有上模样公模6和上模样公模板7都可采用木质材料或金属材料。

（2）上树脂母模型制作：将上母模框9放在上公模型上，并通过锁紧螺杆10锁紧；用排刷在模型上刷上脱模剂（型号为KH020）；然后，将刚配制好的树脂液立即倒入合好的模型中，用刮板顺上母模框9的顶面刮平；静置8小时（或7～9小时之间的其它时间）后取出树脂液凝固品，清理飞边后得到上树脂母模型11。

（3）树脂模具上型制作：

①先制作上模样盖板22：减重块17根据上树脂母模型11的内腔形状制作，它形成上型主体24的内腔并保持一定的树脂壁厚。减重块17安装在上模样母模板21上面。上模样盖板22上有3个模样装配孔18，浇注后可形成3个凸台，以保证上型主体24在上模样模板25上面装配时的位置准确。上模样盖板22上有3个上树脂母模型定位销20，合型时与3个母模定位孔8配合，保证上树脂母模型11的装配位置准确。此外，上模样盖板22上还有4个通孔19。

②再制作上加强筋模架16：根据铸件1的结构制作由多条加强钢筋相互连接而成的上加强筋模架16；上加强筋模架16根据上树脂母模型11和减重块17之间的间隙确定；对于与铸件加强筋3、脚板4和管口5对应的位置，上加强筋模架16都必须覆盖以保证强度，加强筋模架13、脚板模架14、管口模架15即是分别与铸件加强筋3、脚板4和管口5对应的模架。上加强筋模架16采用焊接方式将多条加强钢筋连接成为一个整体。

③上型主体24的制作：先用排刷在上树脂母模型11和上模样盖板22上刷上脱模剂（型号为KH020）；以上树脂母模型11为下型，在型内摆好支撑块23，将上加强筋模架16放入型内，并通过支撑块23平稳支撑，上加强筋模架16周边间隙应摆放均匀；然后将上模样盖板22合上；然后将刚配制好的树脂液立即浇注到合好的模型中，浇注时用特制的勺子从对角的两个通孔19同时浇注，另外两个通孔19为出气孔；浇注后静置8小时（或7～9小时之间的其它时间），取出树脂液凝固品，清理飞边后得到上型主体24。

④配件装配：上型模板25和横浇道26可采用木质材料或金属材料制作，上型主体24通过3个模样装配孔18在上型模板25上定位。上型模板25、上型主体24和横浇道26就装配成了树脂模具的上型。

如图1-图10所示，下型的制造工艺如下：

（1）下公模型制作：根据铸件1的下型结构制作下模样公模27，将下模样公模27安装在下模样公模板28上面得到上公模型。下模样公模板28上同时安装有形成母模定位孔8的3个凸台。所有下模样公模27和下模样公模板28都可采用木质材料或金属材料。

（2）下树脂母模型制作：将下母模框29放在下公模型上，并通过锁紧螺杆10锁紧；用排刷在模型上刷上脱模剂（型号为KH020）；然后，将刚配制好的树脂液立即倒入合好的模型中，用刮板顺下母模框29的顶面刮平；静置8小时（或7～9小时之间的其它时间）后取出树脂液凝固品，清理飞边后得到下树脂母模型31。

（3）树脂模具下型制作：

①先制作下模样盖板34：减重块17根据下模样母模31的内腔形状制作，它形成下型主体35的内腔并保持一定的树脂壁厚。减重块17安装在下模样母模板33上面。下模样盖板34上有3个模样装配孔18（或模样装配锥），浇注后可形成3个凸台，以保证下型主体35在下模样模板36上面装配时的位置准确。下模样盖板34上有3个上树脂母模型定位销20，合型时与3个母模定位孔8配合，保证下树脂母模型31的装配位置准确。此外，下模样盖板34上还有4个通孔19。

②再制作下加强筋模架32：根据铸件1的结构制作由多条加强钢筋相互连接而成的下加强筋模架32；下加强筋模架32根据下树脂母模型31和减重块17之间的间隙确定；对于与脚板4和管口5对应的位置，脚板模架14、管口模架15即是分别与脚板4和管口5对应的模架。下加强筋模架32采用焊接方式将多条加强钢筋连接成为一个整体。

③下型主体35的制作：先用排刷在下树脂母模型31和下模样盖板34上刷上脱模剂（型号为KH020）；以下树脂母模型31为下型，在型内摆好支撑块23，将下加强筋模架32放入型内，并通过支撑块23平稳支撑，下加强筋模架32的周边间隙应摆放均匀；然后将下模样盖板34合上；然后将刚配制好的树脂液立即浇注到合好的模型中，浇注时用特制的勺子从对角的两个通孔19同时浇注，另外两个通孔19为出气孔；浇注后静置8小时（或7～9小时之间的其它时间），取出树脂液凝固品，清理飞边后得到下型主体35。

④配件装配：下型模板36和内浇道37可采用木质材料或金属材料制作，下型主体35通过3个模样装配孔18在下型模板36上定位。下型模板36、下型主体35和内浇道37就装配成了树脂模具的下型。

上述树脂模具的制作，相比传统的木质或金属模具的制作而言，树脂模具以环氧树脂和棕刚玉为主要成份并内置加强筋模架的结构使其同时具有耐磨、耐腐蚀、强度高、收缩小、更换速度快、成本低、寿命长的优点，其优势显著，适合在铸件模具加工行业推广。其具体比较分析如下：

1、传统木模：

优点：加工成本低，比重轻。

缺点：（1）更换需重新制作（手工或木工机床加工），且每次更换后的模型尺寸有差异，前后不稳定；（2）表面光洁度差，尺寸精度低，易变形，尺寸磨损快，易烂，每模使用寿命短。

2、传统金属模：

优点：表面光洁度最好、尺寸精度高、不变形、每模使用寿命长。

缺点：（1）更换需重新制作（高精度机床机械加工），且每次更换后的模型尺寸有差异，前后不稳定；（2）每次的机械加工，成本都高；（3）金属模比重大。

3、本发明所述树脂模：

优点：第一次制作与木模或金属模的方法相同，更换只需重新焊模架、重新浇注复制，每次浇注的模型尺寸完全相同，前后稳定，节约成本。

树脂模的表面光洁度、比重、硬度、每模使用寿命都介于木模和金属模之间，但能满足一般的铸件要求；尺寸精度与初始公模相同。

Claims (3)

1.一种树脂模具的制模工艺，所述树脂模具包括以下组份：环氧树脂、棕刚玉、环氧树脂固化剂和滑石粉；各组份的质量份分别为：环氧树脂100份，棕刚玉20～28份，环氧树脂固化剂16～25份，滑石粉8～12份；所述树脂模具包括上型和下型；其特征在于：所述上型和所述下型的制模工艺相同，包括以下步骤：

(1)公模型制作和树脂液配制：公模型制作：根据铸件的结构制作模样公模，模样公模安装在模样公模板上面得到公模型，模样公模和模样公模板采用木质材料或金属材料；树脂液配制：在搅拌桶内加入环氧树脂→加入棕钢玉，边加边搅拌均匀→加入环氧树脂固化剂，3分钟内搅拌均匀→立即加入滑石粉，2分钟内搅拌均匀→得到树脂液，立即使用；所述公模型制作和树脂液配制同时进行，或者先进行公模型制作，后进行树脂液配制；

(2)树脂母模型制作：将母模框放在公模型上固定，在模型上刷上脱模剂，将刚配制好的树脂液立即倒入合好的模型中，用刮板顺母模框顶面刮平；静置7～9小时后取出树脂液凝固品，清理飞边后得到树脂母模型；

(3)树脂模具制作：先制作模样盖板；再制作加强筋模架：根据铸件的结构制作由多条加强筋相互连接而成的加强筋模架；然后在树脂母模型和模样盖板上刷上脱模剂，在树脂母模型内放入加强筋模架，并通过支撑块平稳支撑，合上模样盖板，然后用刚配制好的树脂液立即浇注，浇注后静置7～9小时，取出树脂液凝固品，清理飞边后得到上型主体或下型主体，然后装配其它配件后得到树脂模具的上型或下型。

2.根据权利要求1所述的制模工艺，其特征在于：所述步骤(2)和所述步骤(3)中的树脂液静置凝固时间为8小时。

3.根据权利要求1所述的制模工艺，其特征在于：所述步骤(3)中的加强筋模架为钢筋模架。