由于快速模具制造技术中的树脂模具技术是使用最广泛、操作最方便的方法，在国际上被广泛应用于汽车、飞机、机械、电子等领域的产品开发和批量生产中。本文介绍了模具树脂在铸造行业的使用情况以及制作树脂模具的方法。

快速模具制造技术包括树脂模具、低熔点合金、锌基合金等许多种类，他们各有特点。其中树脂模具是使用最广泛、操作最方便的方法之一，如图1、图2所示。

全球五大化学公司之一的瑞士Ciba公司（环氧树脂发明者），从20世纪50年代与奔驰、宝马、大众等著名汽车厂商合作开发主模型材料开始，到目前为止，已合作生产出几百种模具专用树脂，形成了完善的模具树脂体系，如表1所示。这些模具专用树脂被普遍用于制作板金压延成型模、铸造模、注塑模、聚氨脂发泡模及检具、夹具等。

铸造行业模具树脂使用状况

图1  浇注模具

图2  开模后

由于AralditeāreolāRPāCibatoolāRenshape 等专业模具树脂产品具有极低的收缩率（最低可达0.005%）、优异的耐磨性和尺寸稳定性，可以满足铸造工业从新产品开发到一定批量生产的各种工装需要，因此赢得了欧美国家铸造企业的青睐。在这些国家中80%的翻砂铸造企业都使用模具树脂制作模型、单面或双面型板、可替换型板、抛砂机型板、芯样、芯盒、下芯框和仿形靠模等。用模具树脂所制的铸造工装尺寸稳定、强度高、耐磨性好、重量较轻且易于更改和修补。此类铸造模具使用性能与金属模具相当，但成本和生产周期却大幅度下降。

为此，丹麦DISA公司指定其在欧洲的造型线用户100%地使用Ciba公司的产品制造树脂工装，并研究了各种材质的型板在造型线上的使用情况。DISA公司还专门对型板的耐磨性和使用寿命进行了对比，如图3和表2所示。

由表2中数据可以看出，Ciba公司模具树脂的耐磨性和使用寿命与铝合金、铜合金接近，但其不能代表普遍情况，只能作为参考。这里还有些特例，例如有些用户的环氧型模具树脂型板使用寿命可达到50000～100000次（Brisco ,  Tainwan）, 聚氨脂型模具树脂型板可达到80000次（Vermont  Casting,  USA），甚至300000次（Wisconsin's  Neenah  Foundry  Company,  USA），芯盒可达100000次（Mannesmann Rexroth, Germany）。当然，也不排除寿命较低的情况。

树脂模具制作方法

经过几十年的发展，制作树脂模具的工艺方法已多达上百种。这里只介绍其中最常用、最标准的制作方法。

国际上制作树脂模具常用的工艺路线是模型→过渡阴模→模具（包括模型、型板、芯盒等）。其中模型可采用木型、可加工塑料型、金属型和激光原型。目前国外先进的数控加工手段和完善的产品开发体系，使可加工塑料模型得到非常广泛的应用。一般采用的可加工塑料为RP460、BM5185、BM5460、RP450、XH6403A/B 等。这类材料具有精密度高、易于机加工和手工加工、尺寸稳定性好、边缘强度高、方便修改等特点，在模型制作中具有其它材料无法比拟的优点。另外，随着激光原型技术的迅猛发展，一些企业在铸件及后续工装的设计中开始采用SLA、SLS、FDM 和LOM等激光原型手段，其中LOM（纸基原型）使用较多。

一般中小型模具的过渡阴模采用快速浇注5200系列，用整体浇注的方法；大中型模具的过渡阴模一般使用积层法，其结构为表面层+偶联层+填充层。其中，快速浇注材料可以在几个小时内固化使用，特别适于模具的紧急修理和抢制。积层法中的表面层一般采用高硬度且易加工的SV410/HY2404系列，以便于阴模表面缺陷修复和抛光打磨。

模具的制作分为整体浇注、表面浇注和积层法三种。整体浇注时，中小型模具一般选择5200系列、CW2418/HY5161等，大中型则使用Ureol 5146A/B+填料。采用表面浇注的方法时，需要事先准备相应的芯体，该芯体的型面尺寸应小于模具最终型面尺寸10mm左右。芯体可根据模具制作周期、成本、寿命的要求选择铸铁、铸铝、模具树脂浇注、模具树脂+填料等不同材质。浇注时，将芯体悬于阴模上方10cm 左右，将四周封闭，模具树脂通过预设的浇注孔倒入，充满阴模与芯体之间的空间，固化后与芯体结合成整体。根据模具的成本、寿命和使用要求可选择不同的树脂体系，如环氧型的SW404/HY5162、CW2418/HY5161和聚氨脂型的Ureol 6414A/5117B、Ureol 6414A/6424B等。采用积层法时，为缩短周期，降低劳动强度，经常使用玻璃纤维糊或整体浇注取代表面层后的偶联层和填充层。

强大的数控加工机床和完善的可加工板材（代木）的出现, 使国外越来越多的铸造企业采用数控加工模具板材的方法直接制造模具。由于模具专用板材具有切削快、复杂形状易加工、刀痕少、表面质量好、易于修改修补且能保证一定使用寿命（可达20000次以上）等优点，在日趋激烈的竞争中，成为赢得市场的主要手段之一。

目前，发达国家80%的铸造企业都使用高性能的专业模具树脂，我国的一汽、东安发动机、哈飞、上海通用、海尔等大中企业也已使用这种材料，模具树脂对提高我国铸造生产水平将起到一定的作用。