多型腔铅磨球可印刷铸造模具结构

　　在小型铅质磨球的小批量生产场景中，传统单型腔模具存在生产效率低、浇道余料占比高、后续打磨工作量大的痛点，这套多型腔可印刷铸造模具正是针对这类小规格磨球的快速铸造需求开发，适配无火花磨球的小批量试制与小规模生产场景，尤其适合需要自制磨球的小型选矿、粉体加工实验场景使用。整套模具采用放射状多型腔排布结构，所有型腔围绕中心直浇道呈圆周均匀分布，每个型腔对应一个铅磨球成型腔，型腔之间通过截面渐变的横浇道连接，顶部设置统一的浇口杯结构，底部通过环形支撑底座连接为整体，这种排布方式可以最大化利用单次浇注的金属液流，减少浇道余料的占比，同时保证各个型腔的充型压力均匀，避免出现个别型腔充型不足、冷隔的铸造缺陷。

　　模具的整体外轮廓适配标准8oz一次性咖啡杯的内部尺寸，使用时可以直接将模具放置在一次性纸杯内部，再灌注混合细沙的石膏浆料作为铸型外模，不需要额外制作定制的模框，大幅降低了小批量铸造的工装准备成本，石膏浆料凝固后可以直接拆除纸杯，不需要额外的脱模工序。模具设计时充分考虑了可印刷工艺的成型特性，所有型腔的拔模斜度统一设置为3度，所有棱边都做了R0.5的圆角过渡，没有小于0.8mm的薄壁结构，也没有封闭的空腔结构，既可以采用PLA等常规3D打印材料直接打印成型，也可以通过Polycast等专用铸造印刷材料制作，打印完成后不需要额外的支撑拆除工序，所有支撑面都设计在底部的环形底座上，打印完成后只需要简单打磨底座就可以直接使用。

　　模具的浇道设计采用了开放式浇注系统，直浇道的截面面积大于所有横浇道的截面面积之和，横浇道的截面面积大于各个内浇口的截面面积之和，浇注时金属液从顶部浇口杯注入后，可以平稳地填充到各个型腔中，避免金属液卷气产生气孔缺陷，内浇口的位置设置在每个磨球型腔的顶部锥台位置，后续打磨时只需要切除顶部的小段浇道余料就可以得到完整的磨球，不需要对磨球的球面进行大面积打磨，减少后续加工的工作量。使用这套模具进行铸造时，石膏浆料凝固后可以直接放入加热设备中烧除内部的印刷模具本体，烧除过程中模具材料会完全气化或者熔化流出，不会在石膏铸型内部残留杂质，烧除完成后将铸型放置在常温环境下，直接浇注熔融的铅液，浇注完成后将整个铸型放入常温水中激冷，

　　石膏铸型会因为激冷产生的内应力自行碎裂，不需要人工敲碎铸型就可以取出带浇道的磨球铸件，切断浇道和流道之后就可以得到表面质量良好的无火花铅磨球。整套模具单次浇注可以成型8个铅磨球，单次浇注需要的石膏浆料体积约为350mL，需要的铅料重量约为1kg，相比传统的单型腔模具，生产效率提升了6倍以上，浇道余料的占比从传统模具的40%降低到15%以内，大幅减少了铅料的回炉损耗。模具底部的环形支撑结构既可以保证3D打印时的平台附着力，避免打印过程中出现模型翘曲变形，也可以在灌注石膏浆料时起到定位作用，保证模具在纸杯内部的居中位置，避免出现铸型壁厚不均匀的问题，顶部的浇口杯突出于所有型腔的顶部，灌注石膏浆料时浇口杯顶部会露出石膏浆料表面，不需要额外制作浇口棒，烧除模具后自然形成完整的浇道。针对铅磨球的使用场景，模具成型的磨球表面没有分型线，不需要额外的表面抛光处理就可以直接使用，磨球的尺寸精度可以达到CT7级，完全满足小型球磨机、粉体研磨实验对磨球尺寸一致性的要求，同时因为采用了无分型面的整体模具结构，不会出现传统分盒模具产生的飞边缺陷，省去了飞边打磨的工序。