CN104129050A - 一种带有异形随形冷却水道的注塑模具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有异形随形冷却水道的注塑模具，包括设置有型腔的模具本体，所述模具本体内埋设有与型腔的轮廓相一致的随形冷却水道；本发明还提供了一种带有异形随形冷却水道的注塑模具的制造方法，包括步骤：采用选择性激光溶化成型技术将金属粉末材料制造成随形冷却水道；将所述随形冷却水道固定于用于浇注模具本体的浇铸腔中；采用浇铸成型技术将熔化的单一金属或金属合金浇铸成型模具本体；在模具本体上加工出型腔。本发明将随形冷却管道直接采用选择性激光溶化成型技术制造，制造过程不受随形冷却管道复杂程度的影响；冷却水道采用异形水道，很容易形成湍流，增强了传热效果，加工方便。

Description

一种带有异形随形冷却水道的注塑模具及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种模具结构，尤其涉及一种带有异形随形冷却水道的注塑模具及其制造方法。
背景技术
注塑模具的冷却系统在注塑模具结构中占有十分重要地位，是改善注塑成型制品质量、提高注塑成型效率的关键。传统的冷却水道一般是由一组平直的开孔通路所组成，为形成封闭的流道，除进口和出口外，其它的开孔需要用堵头密封。这种冷却技术存在如下问题：（1）受加工工艺的限制，冷却水道无法实现按需求设置，导致冷却效率低，冷却效果差。对于型腔复杂的模具，直孔系流道无法保证模腔各部分均匀冷却，制品因冷却不均易产生翘曲变形；（2）冷却水道比较长，需要使用深孔钻工艺，加工工艺复杂。为了改善冷却效果，出现了随形冷却技术，即冷却水道依据制品外形的变化而变化，能实现均匀冷却，改善制品的品质，减少冷却时间，从而具有很强的适用性。随着增材制造技术（俗称三维打印技术）的发展成熟，为设计制造随形冷却模具创造了条件，扩展了随形冷却技术的应用。但随形冷却水道模具的设计一般只考虑水道随形给冷却带来的影响，未考虑冷却水道本身的形状以及内部构造等具体结构对随形冷却效果和效率的影响。
选择性激光熔化（Selective Laser Melting，简称SLM）成型技术可根据不同模具的使用要求，选择不同物理性能的成型粉末制造成型模具。利用该技术成型后的工件具有较大的内应力，而且消除困难，对于体积较大的工件易产生裂纹和变形。因此，目前利用选择性激光溶化成型技术直接制造大型模具还不能满足模具的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服模具制造中无法实现冷却水道三维曲线的内孔加工和选择性激光熔化成型技术不适应成型体积较大的模具的技术问题，同时通过改变随形冷却水道的内部结构来提高随形冷却水道的冷却效果。本发明结合现有的选择性激光溶化成型技术和浇铸技术，发明一种带有异形随形冷却水道的注塑模具及其制造方法。在注塑模具设计制造中，提供一种新型的随形冷却水道，通过改变冷却水道本身的结构，使得冷却介质在冷却水道的内部很容易形成强制湍流，强化传热，增强冷却介质的冷却作用，从而提高注塑制品的冷却效率和品质，缩短注塑成型周期，提高生产效率。
本发明的目的是通过下述方法实现的：
一种带有异形随形冷却水道的注塑模具，包括设置有型腔的模具本体，所述模具本体内埋设有与型腔的轮廓相一致的随形冷却水道，所述随形冷却水道与型腔的表面之间的距离为冷却水道直径的1~2倍，所述随形冷却水道的截面形状为螺旋槽纹管状、波纹管状、缩放管状或横纹槽管状。
本发明还提供了一种带有异形随形冷却水道的注塑模具的制造方法，包括步骤：
采用选择性激光溶化成型技术将金属粉末材料制造成随形冷却水道，所述随形冷却水道的截面形状为螺旋槽纹管状、波纹管状、缩放管状或横纹槽管状；
将所述随形冷却水道固定于用于浇注模具本体的浇铸腔中；
采用浇铸成型技术将熔化的单一金属或金属合金浇铸成型模具本体；
通过机械加工方式在模具本体上加工出型腔。
进一步地，所述的金属合金为低碳钢、铝合金或锌合金。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明将随形冷却管道直接采用选择性激光溶化成型技术制造，制造过程不受随形冷却管道复杂程度的影响。
（2）冷却水道采用异形水道，从而增加冷却介质在冷却水道中的扰动，很容易形成湍流，增强了传热效果。
（3）模具本体采用浇铸成型方法加工制造，埋管过程简单可行。
附图说明
图1是注塑模具埋管浇铸示意图。
图2是模具本体机械加工后示意图。
图3是螺旋槽纹管状水道截面局部放大示意图。
图4是波纹管状水道截面局部放大示意图。
图5是缩放管状水道截面局部放大示意图。
图6是横纹槽管状水道截面局部放大示意图。
图中示出：1-随形冷却水道，2-模具本体，3-浇铸腔，4-型腔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图2至图6所示，一种带有异形随形冷却水道的注塑模具，包括设置有型腔4的模具本体2，所述模具本体2内埋设有与型腔4的轮廓相一致的随形冷却水道1，所述随形冷却水道1与型腔4的表面之间的距离为冷却水道直径的1~2倍，本实施例为1倍；所述随形冷却水道1的截面形状为螺旋槽纹管状、波纹管状、缩放管状或横纹槽管状。本实施例随形冷却水道1采用异形水道，从而增加冷却介质在冷却水道中的扰动，很容易形成湍流，增强传热效果，改善模具的散热性能，防止制品因冷却不均产生翘曲变形等质量问题。
实施例2
一种带有异形随形冷却水道的注塑模具的制造方法，包括步骤：
步骤1，采用选择性激光溶化成型技术将金属粉末材料制造成随形冷却水道1，所述随形冷却水道1的截面形状为螺旋槽纹管状、波纹管状、缩放管状或横纹槽管状(见图3至图6)；
步骤2，将所述随形冷却水道1固定于用于浇注模具本体2的浇铸腔3中(见图1)；
步骤3，采用浇铸成型技术将熔化的铝合金浇铸成型模具本体2(见图1)，也可根据需要采用低碳钢或锌合金；
步骤4，通过机械加工方式在模具本体2上加工出型腔4(见图2)。
本发明中，随形冷却水道1的截面形状可采用等截面的形状，也可采用异形变截面的形状，具体形状可根据需要采用如图2至图6的结构。
上述加工的带有异形随形冷却水道的注塑模具的步骤，施工方便，制造过程不受随形冷却管道复杂程度的影响；模具本体采用浇铸成型方法加工制造，埋管过程简单可行。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种带有异形随形冷却水道的注塑模具，包括设置有型腔(4)的模具本体(2)，其特征在于：所述模具本体(2)内埋设有与型腔(4)的轮廓相一致的随形冷却水道(1)，所述随形冷却水道(1)与型腔(4)的表面之间的距离为冷却水道直径的1~2倍，所述随形冷却水道(1)的截面形状为螺旋槽纹管状、波纹管状、缩放管状或横纹槽管状。
2.一种如权利要求1所述的带有异形随形冷却水道的注塑模具的制造方法，包括步骤：
采用选择性激光溶化成型技术将金属粉末材料制造成随形冷却水道(1)，所述随形冷却水道(1)的截面形状为螺旋槽纹管状、波纹管状、缩放管状或横纹槽管状；
将所述随形冷却水道(1)固定于用于浇注模具本体(2)的浇铸腔(3)中；
采用浇铸成型技术将熔化的金属合金浇铸成型模具本体(2)；
通过机械加工方式在模具本体(2)上加工出型腔(4)。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于：所述的金属合金为低碳钢、铝合金或锌合金。
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