CN103302241A

CN103302241A - 一次成型全立体无缝镂空饰品配件的生产工艺

Info

Publication number: CN103302241A
Application number: CN 201210067495
Authority: CN
Inventors: 丁德田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-09-18

Abstract

本发明公开了一种一次成型全立体无缝镂空饰品配件的生产工艺，其目的在于解决现有镂空饰品配件制作工艺采用拼接法，产品不可避免的存在拼接线、焊点、定位止口等原始痕迹，直接影响饰品产品的造型效果，且产品易变型，配件品质难以保障的缺陷。本发明通过三维造型设计出所需款式，然后通过光固化快速成型机得到RP原型，之后利用RP原型制造出硅橡胶模具；根据产品需要镂空的部分制作相应的可降解内胆，硅橡胶模具与可降解内胆之间形成铸造型腔，离心铸造成型，将铸造好的产品放入水中，可降解内胆溶解于水中，即得成品。本发明生产效率高、生产成本低，产品无需焊接即可一次铸造成型，产品内外在质量稳定，合格率高。

Description

一次成型全立体无缝镂空饰品配件的生产工艺

技术领域

本发明涉及金属饰品生产技术领域，特别涉及一种一次成型全立体无缝镂空饰品配件的生产工艺。

背景技术

传统的镂空饰品配件制作工艺采用拼接法，拼接后需要焊接固定，产品不可避免的存在拼接线、焊点、定位止口等原始痕迹，直接影响饰品产品的造型效果，且产品易变型，配件品质难以保障。

饰品快速成形工艺一般由前处理、原型制造和后处理三部分组成。前处理是指饰品的三维造型，生成CAD 模型，然后对CAD 模型进行辅助图形处理如镂空、添加支撑操作，最后对三维模型进行切片处理；原型制造则是根据饰品模型离散化的截面信息，利用快速成形设备将原材料逐层或者逐点加工、堆积出三维物理实体的过程；后处理是指去除成形饰品的表面或者内部附着物、废料、辅助支撑，改善饰品的表面，提高制件的强度等处理过程。

经过近二十年的研究和发展，国内外推出了数十种ＲＰ加工方法和工艺，就基于分层制造的加工工艺而言就有十多种，目前比较成熟并流行使用的快速成形技术主要有：立体光固化成形（StereoLithography Apparatus，SLA）、分层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）、选择性激光烧结（Selective Laser sintering，SLS）、熔融沉积技术（Fused Deposition Modeling，FDM）、立体三维印刷（3D Printing，3DP）。

光固化快速成形是世界上最早出现并实现商品化的一种快速成形技术，也是研究最深入、应用最广泛的一种快速成形技术,是公认的精度最高的快速成形方法。该技术是美国3D system 公司在20 世纪80 年代后期首先推出的，至今在快速成形领域中仍牢牢地占据着主导地位，在全世界安装的各类快速成形机中，光固化快速成形机（SLA）约占60%。利用光固化成形可以加工任意复杂饰品的特点，采用镂空而非实体加工的方式制造光固化成形件，可以大大地减少饰品的加工面积，减少激光扫描时间，进一步提高饰品的加工速度。饰品镂空体内未固化的光敏树脂可以再利用，从而提高了原材料的利用率。

公开号CN102274928A的发明，公开了一种金属饰品分模成型制作方法，其包括以下步骤：制作手版、制作胶模、制作蜡坯、制作蜡树、制作石膏模、零部件成型、饰品焊接成型。该制作方法仍然采用拼接法，产品不可避免的存在拼接线、焊点、定位止口等原始痕迹，直接影响饰品产品的造型效果，且产品易变型，配件品质难以保障。

发明内容

本发明的目的在于解决现有镂空饰品配件制作工艺采用拼接法，产品不可避免的存在拼接线、焊点、定位止口等原始痕迹，直接影响饰品产品的造型效果，且产品易变型，配件品质难以保障的缺陷，提供一种一次成型全立体无缝镂空饰品配件的生产工艺，生产效率高、生产成本低，产品无需焊接即可一次铸造成型，产品内外在质量稳定，合格率高，实现了镂空饰品配件生产的机械化和自动化，具有广阔的应用前景。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种一次成型全立体无缝镂空饰品配件的生产工艺，所述的生产工艺步骤如下：

①通过三维造型设计出所需款式，然后通过光固化快速成型机得到RP原型，之后利用RP原型制造出硅橡胶模具；根据产品需要镂空的部分制作相应的可降解内胆；

硅橡胶模具因成本低，工艺简单，制造周期短，能够制作结构复杂、花纹精细、多层内胆，以及具有深凹槽的饰品，从而具有广泛的应用。

利用光固化成形可以加工任意复杂饰品的特点，采用镂空而非实体加工的方式制造光固化成形件，可以大大地减少饰品的加工面积，减少激光扫描时间，进一步提高饰品的加工速度。饰品镂空体内未固化的光敏树脂可以再利用，从而提高了原材料的利用率。

可降解内胆与产品需要镂空的部分尺寸、形状相对应。本发明采用可降解内胆来替代产品需要镂空的部分与合金一起种离心铸造，铸造完成后，放入水中，可降解内胆能快速的自动溶解于水中，内胆除去对产品不造成任何损伤，且速度快，镂空饰品配件无需避免采用传统的分开成型，拼接后焊接的方式加工，镂空饰品配件可一次铸造成型，产品表面不存在拼接线等痕迹，产品内外在质量稳定，合格率高。

②选择环保锌合金为加工原料，所述环保锌合金的熔融温度在350-400℃；

针对普通饰品的原材料重金属含量超标等问题，本发明选择环保锌合金材料，严格有效控制原材料的有害物质含量，使其满足环保要求,避免产品对人体造成危害。本发明选择的环保锌合金材料，熔融温度不宜过高，熔融温度超过400℃，铸造时硅橡胶模具容易老化，所选材料熔融温度过高时，如达到1000℃，硅橡胶模具直接会变形熔化，不适合加工。

③将硅橡胶模具和可降解内胆置于离心铸造机上，可降解内胆位于硅橡胶模具型腔内，硅橡胶模具与可降解内胆之间形成铸造型腔，1000-1500r/min的转速下向铸造型腔内注入熔融的环保锌合金进行离心铸造，离心铸造时间控制在45-60s；

离心铸造是将液态金属浇入旋转的铸型里，在离心力作用下充型并凝固成铸件的铸造方法。离心铸造的特点是金属液在离心力作用下充型和凝固，金属补缩效果好，铸件外层组织致密，非金属夹杂物少，机械性能好；不用造型、制芯，节省了相关材料及设备投入。铸造空心铸件不需浇冒口，金属利用率可大大提高。铸型的转速是离心铸造的重要参数，转速不能过大或过小，既要有足够的离心力以增加铸件金属的致密性，离心力又不能太大，以免阻碍金属的收缩，因此控制1000-1500r/min的转速铸型以得到质量稳定的产品。离心铸造45-60s，产品即可成型。本发明的离心铸造机采用立式离心铸造机。可降解内胆位于硅橡胶模具型腔内，硅橡胶模具360°包裹可降解内胆。

④脱去硅橡胶模具，得到内部具有可降解内胆的铸造好的产品，将铸造好的产品放入水中，4分钟之后，可降解内胆溶解于水中，即得成品。

离心铸造完成的产品内部是具有可降解内胆的，这时的产品是封闭件，可降解内胆是无法取出的，发明人特制的可降解内胆，在水中能快速溶解，因此只需将铸造好的产品放入水中，可降解内胆能快速溶解于水中，得到成品，通常可降解内胆在水中溶解的时间在4-10分钟便能完成。

作为优选，所述铸造型腔构成的产品的壁厚在0.25mm以内。铸造型腔构成的产品的壁厚过大，离心铸造时产品容易出现毛刺，导致增加后续处理工序。

作为优选，所述硅橡胶模具在离心铸造前进行预热处理至85-110℃，然后再用于离心铸造。硅橡胶模具若不进行预热，离心铸造时，熔融的合金液容易快速凝固，导致产品质量不合格，因此，硅橡胶模具在离心铸造前进行预热处理至85-110℃可以避免这样的问题。

作为优选，所述可降解内胆由以下重量百分比的原料压制而成：石膏粉85-90%，膨化剂2-4%，凝固粉3-5%，速溶粉5-8%。

本发明的可降解内胆具有特定的要求：

1、必须要耐高温，因为离心铸造时的合金液温度较高，若不耐高温，可降解内胆熔融变形，则无法加工出镂空饰品，而且可降解内胆不能与合金液发生作用，影响生产。

2、要易于塑形且结构稳定，饰品款式较多，需要多种不同形状的可降解内胆，这就要求可降解内胆要易于塑形，同时制成的可降解内胆结构要稳定，在生产时不会影响产品质量，保证稳定性。

3、要能在水中快速溶解，这样内胆去除容易，生产效率高。

因此，本发明的可降解内胆选择稳定性好、耐高温性好的石膏作为主要原料，膨化剂作用是便于可降解内胆快速溶解；凝固粉作用是用于石膏粉塑形，速溶粉具有分散和增溶效果，使得可降解内胆能快速溶解在水中。

作为优选，所述膨化剂为碳酸氢钠。

作为优选，所述速溶粉为羧甲基淀粉钠。羧甲基淀粉钠(CMS)是一种用羧甲基醚化的变性淀粉，水溶性阴离子高分子型化合物，它无味、无毒、不易霉变、易溶于水。应用于不同的食品中表现出增稠、悬浮、乳化、稳定、保形、成膜、膨化、保鲜、耐酸和保健等多种功能，性能优于羧甲基纤维素（CMC）是取代CMC的最佳产品。

作为优选，所述凝固粉由以下重量百分比的原料组成：马铃薯淀粉85-92%，麦芽糖6-10%，琼脂2-5%。凝固粉作为可降解内胆的塑形剂具有重要作用。发明人经多次探索研究，得出以上凝固粉配方最适合可降解内胆的塑形，且得到的可降解内胆结构稳定。马铃薯淀粉又称土豆淀粉，为主要成分，土豆淀粉弹性好，黏度大，塑形效果好，发明人试验过其它多种淀粉如玉米淀粉就无法起到塑形效果，因为玉米淀粉的链比土豆淀粉短，所以脆些，粘度小。其它两种成分配合马铃薯淀粉具有最佳的塑形效果。

作为优选，所述石膏粉、膨化剂、凝固粉、速溶粉的颗粒大小均在100-350目。颗粒大小在100-350目易于压制成型，且得到的可降解内胆结构稳定。

作为优选，所述可降解内胆是将各原料混合均匀后在15000-30000公斤的压力下压制成型。可降解内胆的主原料为石膏粉，常规人们用石膏加工模具是加水将石膏粉搅拌混匀再塑形，这样石膏塑形容易、方便。由于本发明对可降解内胆的特殊性要求，可降解内胆制作时反常规而行，采取不加水而压制成型的方法，这样的可降解内胆才能快速在水中溶解，同时压制时的压力控制非常重要，控制压制压力在15000-30000公斤（压力15000-30000公斤即压力为15000-30000kg/cm²）使得得到的可降解内胆结构稳定，且有易于溶解。

本发明的有益效果是：生产效率高、生产成本低，产品无需焊接即可一次铸造成型，产品内外在质量稳定，合格率高，实现了镂空饰品配件生产的机械化和自动化，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

以下实施例中提及的利用RP原型制造出硅橡胶模具为本领域的公知常识（详见 1. 张胜，硅橡胶制模技术，《模具制造》，2005年第4期，59-62页；2. 杨占尧等，利用快速成型与硅橡胶模技术远程制造塑料件，工程塑料应用，2001年第29卷第9期，13-15页），发明人在此不做赘述。

以下实施例中，，各原料均为市售产品（凝固粉除外），膨化剂为碳酸氢钠，速溶粉为羧甲基淀粉钠；石膏粉、膨化剂、凝固粉、速溶粉的颗粒大小均在100-350目。

实施例1：

①通过三维造型设计出所需款式，然后通过光固化快速成型机得到RP原型，之后利用RP原型制造出硅橡胶模具；根据产品需要镂空的部分制作相应的可降解内胆，可降解内胆由以下原料压制而成：石膏粉，膨化剂，凝固粉和速溶粉（可降解内胆各原料的具体配比见表1，凝固粉自配，凝固粉的配方见表2）；可降解内胆是将各原料混合均匀后在15000公斤的压力下压制成型。

②选择环保锌合金(湖南株洲株冶集团，火炬牌，3#锌合金)为加工原料，所述环保锌合金的熔融温度在350-400℃。

③将硅橡胶模具和可降解内胆置于离心铸造机上，可降解内胆位于硅橡胶模具型腔内，硅橡胶模具与可降解内胆之间形成铸造型腔，铸造型腔构成的产品的壁厚在0.25mm以内，1000r/min的转速下向铸造型腔内注入熔融的环保锌合金进行离心铸造，离心铸造时间控制在60s，硅橡胶模具在离心铸造前进行预热处理至85℃，然后再用于离心铸造。

④脱去硅橡胶模具，得到内部具有可降解内胆的铸造好的产品，将铸造好的产品放入水中，10分钟左右，可降解内胆溶解于水中，即得成品。

实施例2：

①通过三维造型设计出所需款式，然后通过光固化快速成型机得到RP原型，之后利用RP原型制造出硅橡胶模具；根据产品需要镂空的部分制作相应的可降解内胆，可降解内胆由以下原料压制而成：石膏粉，膨化剂，凝固粉和速溶粉（可降解内胆各原料的具体配比见表1，凝固粉自配，凝固粉的配方见表2）；可降解内胆是将各原料混合均匀后在30000公斤的压力下压制成型。

③将硅橡胶模具和可降解内胆置于离心铸造机上，可降解内胆位于硅橡胶模具型腔内，硅橡胶模具与可降解内胆之间形成铸造型腔，铸造型腔构成的产品的壁厚在0.25mm以内，1500r/min的转速下向铸造型腔内注入熔融的环保锌合金进行离心铸造，离心铸造时间控制在45s，硅橡胶模具在离心铸造前进行预热处理至110℃，然后再用于离心铸造。

④脱去硅橡胶模具，得到内部具有可降解内胆的铸造好的产品，将铸造好的产品放入水中，7分钟左右，可降解内胆溶解于水中，即得成品。

实施例3：

①通过三维造型设计出所需款式，然后通过光固化快速成型机得到RP原型，之后利用RP原型制造出硅橡胶模具；根据产品需要镂空的部分制作相应的可降解内胆，可降解内胆由以下原料压制而成：石膏粉，膨化剂，凝固粉和速溶粉（可降解内胆各原料的具体配比见表1，凝固粉自配，凝固粉的配方见表2）；可降解内胆是将各原料混合均匀后在20000公斤的压力下压制成型。

③将硅橡胶模具和可降解内胆置于离心铸造机上，可降解内胆位于硅橡胶模具型腔内，硅橡胶模具与可降解内胆之间形成铸造型腔，铸造型腔构成的产品的壁厚在0.25mm以内，1200r/min的转速下向铸造型腔内注入熔融的环保锌合金进行离心铸造，离心铸造时间控制在50s，硅橡胶模具在离心铸造前进行预热处理至100℃，然后再用于离心铸造。

④脱去硅橡胶模具，得到内部具有可降解内胆的铸造好的产品，将铸造好的产品放入水中，5分钟左右，可降解内胆溶解于水中，即得成品。

表1 可降解内胆各原料的配比

原料（重量百分比）	实施例1	实施例2	实施例3
				石膏粉	85%	90%	86%
膨化剂	4%	2%	2%
				凝固粉	5%	3%	4%
速溶粉	6%	5%	8%

表2 凝固粉的配方

凝固粉的组成原料（重量百分比）	实施例1	实施例2	实施例3
				马铃薯淀粉	85%	92%	90%
麦芽糖	10%	6%	7%
				琼脂	5%	2%	3%

本发明的主要技术指标如下：

（1）环保锌合金满足欧洲关于饰品用锌合金技术标准；

（2）产品的良品率达到95%以上；

（3）产品厚度满足可承受10kg垂直压力不变形，20kg垂直压力不碎裂；

（4）产品表面精抛电镀后达到镜面效果；

（5）球形产品失圆度小于5％，其它形状与设计误差小于5％；

（6）产品无可见合模线、劈峰、水口。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种一次成型全立体无缝镂空饰品配件的生产工艺，其特征在于：所述的生产工艺步骤如下：

2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述铸造型腔构成的产品的壁厚在0.25mm以内。

3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述硅橡胶模具在离心铸造前进行预热处理至85-110℃，然后再用于离心铸造。

4.根据权利要求1或2或3所述的生产工艺，其特征在于：所述可降解内胆由以下重量百分比的原料压制而成：石膏粉85-90%，膨化剂2-4%，凝固粉3-5%，速溶粉5-8%。

5.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于：所述膨化剂为碳酸氢钠。

6.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于：所述速溶粉为羧甲基淀粉钠。

7.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于：所述凝固粉由以下重量百分比的原料组成：马铃薯淀粉85-92%，麦芽糖6-10%，琼脂2-5%。

8.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于：所述石膏粉、膨化剂、凝固粉、速溶粉的颗粒大小均在100-350目。

9.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于：所述可降解内胆是将各原料混合均匀后在15000-30000公斤的压力下压制成型。