[发明专利]钢模型腔的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及型腔模的加工领域，特别涉及钢模型腔的加工方法。 

背景技术

当今制造业中，模具(包括冲压模，塑料模，锻模，铸模，金属压铸模，粉末冶金模等)作为重要的工艺装备，是保证产品制造不可或缺的组成部分。 

各类模具中又以钢(包括各种特殊的工具钢，合金钢，甚至硬质合金等)的型腔模最难制造。随着制造业的飞速发展，为制造复杂形状，且硬度，强度高，韧性强的产品零件，对模具的精度，表面光洁度要求越来越高，要求模具的寿命越来越长，要求模具的生产周期越来越短，要求模具的生产效率越来越高，要求模具的生产成本越低越好，有些模具由于对其的特殊要求(如窄槽，异形小孔等)，使之很难，甚至无法制造。 

钢模型腔属于盲孔型腔，当今的制造方法，往往先用传统的切削加工方法(包括使用五座标联动的数控加工中心进行切削加工)，留适当的加工余量，经过淬火以后，用工具电极进行点火花加工盲孔型腔。电火花加工有两个致命的缺点：一是电火花加工属于放电加工，其工具电极是有损耗的，为了保证模具型腔的精度，就必须用多个工具电极来加工同一个型腔，即费时，又使成本翻倍地增加，而且加工精度很难保证；二是电火花加工的加工速度很慢，所以不得不采用切削加工(包括五座标联动数控加工中心进行切削加工)来予先去除大部分余量，然后再进行电火花加工以求提高生产效率。 

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种利用光固化快速成型技术、电铸技术与电解加工技术相结合的方法来加工钢模型腔。 

钢模型腔的加工方法，其特征在于，包括如下步骤： 

1)制作待铸件： 

a、利用制图软件实现模具型腔的三维重构； 

b、用上述三维重构的实体数据转换成STL格式文件，经过分层切片处理生成光固化快速成型设备默认的格式文件，输入到光固化快速成型设备中； 

c、光固化快速成型设备接收到输入的指令，制造出所需的模具型腔的树脂原型； 

d、将上述的树脂原型进行导电化处理； 

e、将导电化处理后的树脂原型经水洗，脱脂、二次水洗、酸洗活化、三次水洗、浸渍离型剂后再水洗后作为待铸件； 

2)组建电铸加工设备： 

所述的电铸加工设备包括：直流电源、工作箱、母模、工作台、搅拌器、防爆系统和控制系统； 

3)组建电铸液系统： 

所述的电铸液系统包括：电铸液、电铸液槽、泵和过滤器；所述的泵和过滤器及电铸液装置在电铸液槽中，所述的泵与过滤器相连接； 

4)形成电解阴极原型： 

待铸件作为阴极附着在母模上，置入工作箱中；待铸件阴极、阳极分别与直流电源相连接；所述的搅拌器安装在工作箱的内部；所述的电铸液在电铸液 槽中，由泵带动经过滤器过滤，过滤后的电铸液流到工作箱中，将阳极、待铸件阴极浸泡，在控制系统的作用下进行电铸加工，形成所需的电解阴极原型；电铸加工过程中产生的H₂由防爆系统排除； 

5)电解阴极原型进行非工作面绝缘处理； 

6)组建电解加工设备： 

所述的电解加工设备包括：主轴、工作台、工作箱、进给系统、控制系统、直流电源和快速短路保护装置； 

7)组建电解液系统： 

所述的电解液系统包括：电解液、泵、沉淀池和过滤池； 

8)形成钢模型腔： 

工件作为阳极，固定于工作台上；直流电源、工件阳极及阳极、阴极间的电解液形成电流通道；由控制系统作用，当阳极及阴极之间的间隙达到加工条件时，就形成了脉冲电流，控制脉冲电流的占空比，进行电解加工；所述的进给系统带动主轴，主轴带动电解阴极上下往复运动；所述电解液经沉淀池沉淀再到过滤池中，由泵带动经过滤器过滤，流动到电解阴极和工件阴极之间构成工作区，在工作区内对工件阳极进行加工，得到所需的钢模型腔；主轴、电解阴极、工件阳极及电解液封闭在工作箱中。 

所述的光固化快速成型设备选用：激光源为230～355nm波长的固体激光器； 

所述的光固化快速成型设备采用如下控制参数： 

填充扫描速度：Vs₁＝5000mm/s； 

轮廓扫描速度：Vs₂＝3000mm/s； 

扫描间距：Gs＝0.1mm； 

层厚：Lh＝0.1mm； 

光斑直径：D₁＝0.2mm；