玻璃器皿是日常生活中廣泛使用的生活及裝飾用品，玻璃器皿傳統的生產方法離不開玻璃模具。目前我國的玻璃器皿生產廠家很多，玻璃模具的需求量很大，由于玻璃器皿造型日趨個性化的需要，將具有更大的模具市場。
以往在生產玻璃模具毛坯時，多是利用木模或是客戶提供的樣品來造型，對于復雜曲面形狀的玻璃模具來說，生產周期較長，而且不便于鑄造生產。針對這種情況，本文在西安交通大學生產的快速成型機的基礎上 ，開發了一種基于快速成型的玻璃模具毛坯的快速制造工藝，該工藝利用Pro／E軟件進行空間—維造型，可以快速得到玻璃器皿的樹脂原型，還可以方便地進行玻璃器皿外形尺寸的修改，在此基礎上可以快速鑄造玻璃模具的毛坯，而且可使模具毛坯的內腔尺寸精確到零點幾毫米級，便于選用電火花加工方法加模縣，縮短模具的加工周期，降低模具的制造成本，尤其適于復雜曲面而形狀的玻璃模具的制造。該技術的開發可以滿足玻璃器皿生產廠家對玻璃模具的需求，解決長期困擾玻璃器皿生產企業的模具制造問題，有著廣泛的應用前景。
1 .激光快速成型技術(RP技術)
激光快速成型技術由Charles Hull發明并在1986年獲得專利。它的工作原理如圖1所示。
激光束在計算機控制的掃描棱鏡的反射下有選擇地連續掃描液體光敏樹脂表面，利用液體光敏樹脂遇紫外光凝固的機理，一層一層地同化光敏聚合物，每層固化后，工件升降臺下移一段精確距離，掃描下一層，如此反復，直到制造出一個完整的物體。最后，工件升降機構七升離開液面，取出零件，去除支撐結構，進行后處理，這樣就獲得所需零件。用激光快速成型技術制成一個零件的具體步驟包括原型設計、原型分層、數據準備、原型制作和后處理。
1．1 原型設計
用RP技術制造原型的第一步是在三維CAD系統上進行零件的CAD 設計，CAD圖形可由實體原型構成，也可以用外壁和內腔表示的平面原型。由于RP造型中，原型是從平面表層開始～層一層地構造出來的，所以，原型懸臂處需要一個用十字網狀物制成的支撐結構，原型制成后，支撐結構還應全部取走或切除。
1．2 原型分層和數據準備及原型制造
原型設計完成后，此原型應被傳送到激光快速成型機的控制計算機中，由分層軟件把原型分割成一層一層的薄層，單層厚度由精度要求所決定，在精度允許的范圍內盡量使單層厚度薄一些。計算機將每一層都變成矢量光標數據，這些數據以后將用來控制激光束的掃描方向和速度。原型制造過程如前所述(參見圖1)。
2.玻璃器皿原型的制作
玻璃模具一般的制作過程是由用戶提供玻璃器皿的樣品，或是提供設計尺寸開始的，所以玻璃器IⅢ的CAD造型尺寸的獲得可以通過兩個渠道：一個是將提供的樣品用三坐標測量／掃描機來掃描測量得到；另一個是利用提供的設計尺寸來造型。本文選擇一種玻璃杯為研究對象，玻璃杯的外觀。如圖2所示
將玻璃杯在ARES10-7-5型 坐標測量／掃描機上測量出CAD的造型尺寸，利用Pro／E軟件根據測得的造型尺寸進行三維造型，在造型過程中將測得的造捌尺寸中的玻璃杯的高度沿杯口方向延長15mm，尺寸取與杯口尺寸相同的圓柱型，這是生產工藝要求的，以備玻璃成型以后將其切除。造型后所得到的三維CAD圖像如圖3所示。
將得到的 維CAD圖像模型傳送到激光快速成型機的控制計算機中，由分層軟件把模型分割成一層層的薄層，然后由快速成型機制得樹脂原型如圖4所示。
3.模具毛坯型芯及木模的制作
3．1 利用石膏模制備模具毛坯的型芯
選取一長方形的砂箱，將制得的樹脂原型橫著放人砂箱的刑砂中，并使樹脂原型的巾軸面位于砂箱的分型面的上方2mm處，為的是留下加工余量，如圖5所示。在樹脂原型的表面刷上一層脫模劑，同時在砂箱型砂的表面墊上一層塑料布。接著合上砂箱的上箱，將配制好的石膏漿澆人上箱中，緊實均勻后等待石膏凝固。待石膏充分凝固以后，打開上箱，得到具有原型尺寸的空腔。再將上箱朝上放置，合上下箱，填滿型砂后緊實，然后打開下箱，得到含有型芯的下箱．這個下箱將形成模具的內腔。
3．2 模具毛坯木模的制作
根據玻璃器皿的外型，設計模具為兩個對開模，分別稱為毛坯1和毛坯2，為便于定位，分別在兩個毛坯上設計了定位銷結構。另外，為了開模方便還設計了兩個臺子，為以后在模具上鉆孑L和攻絲放置開模的金屬桿。設計得到的模具毛坯結構如圖6所示。根據設計的模具毛坯的結構，制得對開模具的木模，木模的中間制成空腔，尺寸足以放下型芯 ，通過木模的兩端實現與型芯之間的定位。
將木模放置于已經作好的含有型芯的下箱中，合上上箱，澆道選擇在杯口位置，然后放人型砂緊實，開箱，將上箱中的模樣脫模，并在杯口位置開出內澆道，然后在上下箱的表面刷上鉛粉涂料，放人烘窯中烘干。之后，上下箱從烘窯中取出，然后合箱、澆注，待鑄件冷卻后，打箱、清除掉沙子和澆道，得到模具的毛坯。這只是一半模具的毛坯，另一半毛坯可以由重復上述步驟而得到。本文制得的模具的毛坯如圖7所示圖7
4.模具毛坯的造型及澆注
4．1 快速成型技術是本鑄造工藝的基礎
利用快速成型技術可以方便地得到玻璃器皿樣品的原型，而且尺寸精度很高，原型和樣品幾乎完全一樣，誤差只有零點幾毫米，這也是可以得到高精度毛坯的工藝基礎。
4．2 毛坯加工余量的選擇
本文選取模具毛坯內腔的尺寸和樣品的尺寸一樣，原因是從經驗數據知道，樣品在生產過程中有1mm的收縮量，這可以由電火花加工時的電極尺寸來保證，可以將電極的尺寸加大1mm就可以通過電火花加工得到比樣品外徑尺寸大1mm的模具型腔，以滿足生產的需要，而將模具毛坯內腔的尺寸和樣品的尺寸取為一樣，也就是留下了1mm的電火花加工余量，這對零點幾毫米誤差的模具毛坯內腔來說是足夠滿足加工要求的，而且由于加工余量小了，加工的時問縮短了，也就縮短了模具的加工周期。
4．3 采用中空木模的工藝優點
本工藝在造型時由于木模和型芯是復合在一起的，型芯是被木模蓋住的，所以木模的內腔尺寸是以能夠容納下型芯為標準，沒有嚴格的尺寸要求，而且內腔的形狀不限，可以選擇為容易制作的圓柱體，這樣與以前要制作出復雜形狀的木模的鑄造工藝相比，可以簡化模具木模的制作，節省制作時間。
通過中空木模的兩端與型芯的兩端來實現定位，可以保證模具毛坯的內腔和外部尺寸之間相對位置的準確，也可以保證兩個對開模具毛坯之間的相對位置的準確。
5 結論
(1)利用快速成型技術可以快速地得到玻璃器皿樣品的樹脂原型。
(2)利用石膏模和樹脂原型可以方便地翻制出帶有型芯的下模，型芯的尺寸和玻璃器皿樣品的尺寸只有零點幾毫米的誤差。
(3)中空的木模通過與型芯兩端的定位，可以保證得到相對位置準確的兩個對開的玻璃模具毛坯。
(4)采用本文的鑄造工藝可以實現玻璃模具毛坯的快速鑄造。
