CN105196504A - 具有3d冷却水路的复合式模具 - Google Patents

Abstract

一种具有3D冷却水路的复合式模具，包含一第一模板、一第二模板及至少一镶板，前述模板上设有一浇口、一与该浇口直通的热浇道及一冷浇道，该镶板安置在该第一模板和该第二模板的一分模面上，且该第一模板、该第二模板及该镶板三者之间界定出至少一与该热浇道相连通的模穴，而该镶板具有一连通于该冷浇道并靠近于该模穴的第一冷却区段，该第一冷却区段是利用积层制造方式形成于该镶板的一侧面。

Description

具有3D冷却水路的复合式模具

技术领域

本发明是有关于一种射出模具，且特别是有关于一种能有效提升冷却效能且容易模块化制作，以节省制造成本的具有3D冷却水路的复合式模具。

背景技术

在射出成型的技术上，除了考虑部品的良率之外，为了缩短成型工时，因此，在模具上开孔以作为冷却水路，促使模具以本身的热传导来达到一定程度的均温，以达冷却胶体并达到成型的目的，此乃业界所熟知的技术。

然而，传统模具上的冷却水路，受限于加工工法的限制，通常只能借由直孔铣削或钻孔方式，以最简单化地在模具上形成冷却水路。虽然利用钻削法所形成的冷却水路，对于射出模具有一定程度上的温控作用，但是，以传统钻削方式所形成的冷却水路，却无法针对产品的曲面或造型复杂区域进行均匀的散热设计，而在模具散热不均匀的情形，将直接影响射出部品的质量、收缩良率及制造工时与成本，因此，如何针对部品复杂曲面达成等均匀散热设计，一直是业界共同努力的课题之一。

目前较为热门的模具冷却水路设计方案，是一种借由积层制造技术（AdditiveManufacturing,AM；亦称加法技术）来制造出具有3D或复杂曲面的异形冷却水路（ConformalCoolingChannel）。其技术是采用分层加工、叠加成形的方式将所欲产制的对象，先建构出一3D图档，然后削切成一层一层的2D平面，再将2D平面逐层予以堆栈（如雷射逐层烧结），以逐层增加材料来制成3D实体，运用这种积层制造技术就可以在模具上直接形成复杂的3D冷却水路，此举，虽然能够解决传统钻削水路其散热不均的问题，但是，以目前积层制造技术的制作实体的成本仍属高昂，如果要完全以积层方式来逐层堆栈制成具有3D冷却水路的模具，在制造的成本上显然并不经济，而且所欲积层出的对象（模具）厚度越大，材料堆栈的次数就相对增加、制造成本就越高，因此，如果完全以积层制造技术来设计模具的冷却水路，就实务面而言，并非完全理想的设计选项。

据上，传统倚靠钻削技术制造冷却水路，存在有散热不均的问题，而现有以积层制造技术虽能克服温控问题，但是，模具所需材料堆栈厚度越大，其制造成本将更加昂贵，经济效益就不佳，而且也不适合模块化的大量生产。因此，针对上述两种制作冷却水路的模具技术，各有利弊而无法兼备，即有以下本发明的产生。

发明内容

本发明所提供的一种具有3D冷却水路的复合式模具，针对最需要复杂冷却水路的模穴周遭部位，以积层制造技术来成型异形冷却水路，而模具的其它部位仍以传统的钻削方式进行加工制作，所以在制造上就能有效降低成本，且也能使模具准确有效地达成冷却降温效果。

本发明的具有3D冷却水路的复合式模具，在镶板上设置以积层制造技术制成的第一冷却区段，且第一冷却区段位于模穴一侧，使射出部品的温控更优化，且镶板的独立设置，更容易作模块化设计，成本较低之外，制造上更为容易。

为达上述目的，本发明的解决方案是：

发明一种具有3D冷却水路的复合式模具，包含一第一模板、一第二模板及至少一镶板。前述模板上设有一浇口、一与该浇口直通的热浇道及一冷浇道。该镶板安置在该第一模板和该第二模板的一分模面上，且该第一模板、该第二模板及该镶板三者之间界定出至少一与该热浇道相连通的模穴，而该镶板具有一连通于该冷浇道并靠近于该模穴的第一冷却区段，该第一冷却区段是利用积层制造方式形成于该镶板的一侧面。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该第一模板的分模面上设有一与该冷浇道相连通的凹槽，该镶板安置于该凹槽内。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该镶板具有依序层叠组成的一积层部、一透气部及一网层部，该第一冷却区段是设置在该积层部上，且该第一冷却区段包含有设置于该积层部的一外周侧上的一入口及一出口，以及一衔接在该入口与出口之间的异形水路，该异形水路呈蜿蜒状绕设，且邻靠于该模穴。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，更包含一灌嘴、至少第一模仁及至少一第二模仁；该第一模板与第二模板相互叠合以界定出至少二模仁孔；该灌嘴是结合在该第一模板或第二模板的任一者上，前述浇口、热浇道及冷浇道是设置在该灌嘴上；该第一模仁与第二模仁相对应嵌设在前述模仁孔中；该镶板设有一对，该多个镶板相互对合并安置前述分模面上，且该模穴是由两镶板对合组成，该多个镶板更具有一与前述热浇道相连通的横浇道及一与该冷浇道及该第一冷却区段相连通的第二冷却区段。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该多个镶板具有一基板部及一设于该基板部一侧的积层部，该第二冷却区段设置于该基板部上，且第二冷却区段是由多个设置于该基板部上的穿孔所组成，而该第一冷却区段是设置于该积层部上，该模穴则设在该基板部的另一侧上。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该积层部具有一第一表面、一第二表面及多数个贯穿第一、二表面以供该热浇道穿越的穿孔，而该第一冷却区段包含有设置于该积层部的一外周侧上的一入口及一出口，以及一横向衔接在该入口与出口之间的异形水路，该异形水路呈蜿蜒状绕设在该多个穿孔的周围，以环绕在该横浇道的周侧。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该基板部的一侧设有一第一凹穴，该积层部安置于该第一凹穴上。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该镶板更具有一导水部，而该基板部更具有一位于该第一凹穴一侧并与其相连通的第二凹穴，该导水部安置于该第二凹穴上，且该导水部上设有多数通孔，该多个通孔分别连通至该积层部的第一冷却区段。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该镶板更具有一断热部，该断热部是连接在该基板部与该积层部之间。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该第一模板更具有一灌嘴孔，该灌嘴是安置在该灌嘴孔内，且该灌嘴的冷浇道设置在该热浇道的外周侧。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该灌嘴更具有一第三冷却区段，该第三冷却区段是利用积层制造方式形成于该灌嘴的一内侧面上，且该第三冷却区段是连通于该冷浇道。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该第一模仁和更设有一个第四冷却区段，该第四冷却区段是利用积层制造方式分别形成于该第一模仁的一内侧面，且该第四冷却区段是连通于该冷浇道。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该第二模仁和更设有一个第五冷却区段，该第五冷却区段是利用积层制造方式分别形成于该第二模仁的一内侧面，且该第五冷却区段是连通于该冷浇道。

依照上述的具有3D冷却水路的复合式模具，其中，该多个镶板取自于该第一、二模板的一部分。

本发明所提出之一种用以制造该镶板的制造方法，先在该多个镶板上以铣削方式加工出与该热浇道相连通的该横浇道及该第二冷却区段，再制备两积层部，该积层部利用积层制造方式形成有一第一冷却区段，再将该积层部依序结合于前述镶板上，使该积层部的第一冷却区段依序连通于前述第二冷却区段和前述冷浇道，末将该镶板结合于第一、二模板之间，即完成。

据上所述，由于本发明只有积层部是采以积层制造技术，而模具的其它部位仍是钻孔技术为之，因此，相较于现有模具全部以积层制造技术设计冷却水路有造价高昂的问题，本发明以复合式的冷却水路的设计，不但能准确有效地的作到射出部品的成形温度控制，且制造相对容易、快速，且整个模具的价格合理化。

附图说明

图1为本发明具有3D冷却水路的复合式模具的第一实施例的剖合剖视图；

图2为该第一实施例中该第一模板、该第二模板和该镶板的分解立体图；

图3为本发明具有3D冷却水路的复合式模具的第二实施例的结构组合简化图；

图4为该第二实施例中该镶板的组合立体图；

图5为该第二实施例中该镶板的组合平面图；

图6为该第二实施例中该镶板的基板部的立体图；

图7为该第二实施例中该镶板的基板部的另一立体图；

图8为该第二实施例中该镶板的积层部的平面图；

图9为该第二实施例中该镶板的积层部的立体图；

图10为该第二实施例中该镶板的基板部、积层部和断热部的局部组合剖视图；

图11为该第二实施例中该灌嘴设置有第三冷却区段的组合剖视图；

图12为该第二实施例中该第一、二模仁设置有第四、五冷却区段的组合剖视图；

图13为该第二实施例中该镶板的制造方法的步骤流程图。

【符号说明】

10第一模板11模仁孔

12灌嘴20第二模板

21模仁孔30灌嘴

31浇口32热浇道

33冷浇道40第一模仁

401内侧面41分模面

410第四冷却区段50第二模仁

501内侧面51分模面

510第五冷却区段60镶板

601横浇道602一侧

603另一侧61基板部

610第二冷却区段611穿孔

612第一凹穴613第二凹穴

62积层部620第一冷却区段

621第一表面621第二表面

623穿孔624外周侧

625入口626出口

627水路63导水部

631通孔64断热部

65模穴70第一模板

71分模面72凹槽

73冷浇道80第二模板

81分模面82浇口

83热浇道84模穴

90镶板91积层部

910第一冷却区段911外周侧

912入口913出口

914异形水路92透气部

93网层部94微结构。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

参照图1及图2所示，本发明具有3D冷却水路的复合式模具的第一实施例，包含一第一模板70、一第二模板80及至少一镶板90。

该第一模板70，具有一分模面71、一设于该分模面71上的凹槽72及一与该凹槽72相连通的冷浇道73。

该第二模板80，具有一分模面81、一浇口82、一与该浇口82直通的热浇道83，及一设置该分模面81上的模穴84。

该镶板90，安置在该第一模板70和该第二模板80的分模面71、81之间，且嵌设在该第一模板70的凹槽72内。本实施例中，该镶板90具有依序层叠组成的一积层部91、一透气部92及一网层部93，且该积层部91邻靠于模穴84的一侧还设有一微结构94。该镶板90积层部91具有一连通于该冷浇道73并靠近于该模穴84的第一冷却区段910，该第一冷却区段910是利用积层制造方式形成于该镶板90的一侧面92。该第一冷却区段910包含有设置于该积层部91的一外周侧911上的一入口912及一出口913，以及一衔接在该入口912与出口913之间的异形水路914，该异形水路914呈蜿蜒状绕设，且邻靠于该模穴84。前述透气部92、网层部93及微结构94皆为背光板的习有结构，因非本案主要诉求的重点，在此不再多加叙述。

前述图1至图2中，是揭露一种背光板模具的实施样态，本发明第一实施例的具有3D冷却水路的复合式模具，在镶板9上设置有异形水路914的积层部91，因积层部91靠近于模穴84，故可针对最需要作温控的模穴84周遭，利用异形水路914的冷却作用控制射出部品（背光板）的成型温度，让成型部品的收缩变形率达到要求值之内，质量良率更佳，制程更快速，以降低制造成本。

参照图3所示，本发明具有3D冷却水路的复合式模具的第二实施例，包含一第一模板10、一第二模板20、一灌嘴30、至少一第一模仁40、至少一第二模仁50及两镶板60。本实施例中，该第一模仁40和第二模仁50分别设有多个。

该第一模板10与第二模板20相互叠合以界定出至少两模仁孔11、21。该第一模板10更具有一灌嘴孔12。

该灌嘴30，是安置在前述灌嘴孔12内，且该灌嘴30具有一自外部开设的浇口31、一与该浇口31直通的热浇道32及一对应于该热浇道32的冷浇道33。图3的简化图中，该灌嘴30的冷浇道33设置在该热浇道32的外周侧，而该冷浇道33的设置方式可利用直向管道或是环状管道为之，只要是围绕在热浇道周侧，直向管道或环状管道的任一种通道结构皆可达到冷却作用。

该第一模仁40与该第二模仁50相对应嵌设在前述模仁孔11、21中。

该多个镶板60，相互对合并安置在该第一模仁40和该第二模仁50的一分模面41、51上，且两个镶板60之间界定出至少一模穴65。

该多个镶板60更具有一与前述热浇道32相连通的横浇道601、一第二冷却区段610及一靠近于该模穴65的第一冷却区段620，该第二冷却区段610和该第一冷却区620段依序连通于前述冷浇道33，而该第一冷却区段620是利用积层制造方式形成于该镶板10的一侧面。

进一步，如图6、图7所示，该多个镶板60具有一基板部61及一设于该基板部61一侧602的积层部62，该第一冷却区段620设置于该基板部61上，且第二冷却区段610是由多个设置于该基板部61上的穿孔611所组成。该第一冷却区段620是设置于该积层部62上，该模穴65则设在该基板部61的另一侧603上。在图7中，是绘示出单一块镶板60，该镶板60上的模穴65是一个半圆形的凹孔，组合时，将两块镶板60的凹孔会对合出一圆形的模穴65，借以成型出一圆形的制品（如镜片）。

如图8、图9所示，该积层部62具有一第一表面621、一第二表面622及多数个贯穿第一、二表面621、622以供该热浇道32穿越的穿孔623，而该第一冷却区段620包含有设置于该积层部62的一外周侧624上的一入口625及一出口626，以及一横向衔接在该入口625与出口626之间的异形水路627，该水路627呈蜿蜒状绕设在该多个穿孔623的周围，以环绕在该横浇道610的周侧。

本发明中，该基板部61的一侧602上设有一第一凹穴613，该积层部62安置于该第一凹穴613上（见图4、图5、图6所示）。

此外，续参图4、图5、图6所示，该镶板60更具有一导水部63，而该基板部61更具有一位于该第一凹穴613一侧并与其相连通的第二凹穴614，该导水部63安置于该第二凹穴614上，且该导水部63上设有多数通孔631，该多个通孔631分别连通至该积层部62的第一冷却区段620，以将来自于冷浇道33的冷却水，经由前述通孔631而导引入该积层部62的入口625，再经过异形水路627的流动之后，末由该积层部62的出口626流出，借以对热浇道32周遭的高温作均匀性的冷却作用，以精准的控制射出部品（模穴65周侧）的成型温度，以加快部品的成型速度，并有效降低整个制造工时与成本。

此外，如图10所示，为了进一步获得更好的温控效果，该镶板60更具有一断热部64，该断热部64是连接在该基板部61与该积层部62之间。该断热部64可为一隔热棉，借以适度的阻隔来自模穴65一侧射出料的高温，以达到辅助降温的作用。

如图11所示，本发明该第二实施例中，该复合式模具亦可在该灌嘴30上设有一第三冷却区段310，该第三冷却区段310是利用积层制造方式形成于该灌嘴30的一内侧面301上，且该第三冷却区段310是连通于该冷浇道33。至于该第三冷却区段310的结构概念是相似于前述镶板60的第一冷却区段620，此不再详细说明之。借此，在该灌嘴30上利用积层制造方式形成有第三冷却区段310，即可针对灌嘴30部位达到局部精准温控的使用目的与效果。

如图12所示，本发明该第二实施例中，该复合式模具亦亦可在该一、二模仁40、50上各设有一第四、五冷却区段410、510，该第四、五冷却区段410、510是利用积层制造方式形成于该第一、二模仁40、50的一内侧面401、501上，且该第四、五冷却区段410、510是连通于该冷浇道33（见图3）。至于该第四、五冷却区段410、510的结构概念是相似于前述镶板60的第一冷却区段620，此不再详细说明之。借此，在该第一、二模仁40、50上利用积层制造方式形成有该第四、五冷却区段410、510，即可针对该第一、二模仁40、50达到局部精准温控的使用目的与效果。此外，该第四、五冷却区段410、510的水路可使用放射状分布结构型态。

如图13所示，本发明的用以制造该镶板60的制造方法，先在该多个镶板60上以铣削方式加工出与该热浇道32相连通的该横浇道32及该第二冷却区段610（参图6），接着，再制备两积层部62，该多个积层部62利用积层制造方式形成有一第一冷却区段620（参图8），继续，再将该多个积层部62依序结合于前述镶板60上（参图4、图5），使该积层部62的第一冷却区段620依序连通于前述第二冷却区段610和前述冷浇道33，末将该多个镶板60结合于第一、二模板10、20之间（参图3），即完成。

在图11、图12中，已分别揭露该灌嘴30及该第一、二模仁40、50上皆可分别设置利用积层制造方式所形成的第三、四、五冷却区段310、410、510，借以分别达到温控的目的与功效。至于，该灌嘴30及该第一、二模仁40、50上的第三、四、五冷却区段310、410、510的制造方法，与前述镶板的制造方法，其模式相同，此不再多加说明。

值得一提的是，在图3中，该多个镶板60与第一、二模板10、20分别为独立板体，且其上的穿孔、凹穴等结构也是个别加工所形成。惟在制造过程中，该多个镶板60也可是取自于该第一、二模板10、20的一部分，亦即，可在该第一、二模板10、20上先加工出前述的第二冷却区段610、穿孔611、第一凹穴611、第二凹穴612等孔，之后，再将该第一、二模板10、20上形成有第二冷却区段610、穿孔611第一凹穴611、第二凹穴612的部位予以横向切开，即可让第一模板10（或第二模板20）与镶板60一分为二，使自模板上切割出单独的镶板60。

经由上述说明，本发明的具有3D冷却水路的复合式模具的第二实施例，针对最需要冷却水路的模穴65周遭部位，以积层制造技术来成型异形冷却水路，可精准且有效控制射出部品（镜片）的成型温度之外，在模具局部作异形水路的方法，制造能有效降低，价格上更合理。本发明中，在镶板60上设置有异形水路627的积层部62，因积层部62靠近于模穴65，故可针对最需要作温控的模穴65周遭，利用异形水路627的冷却作用控制射出部品的成型温度，让成型部品的收缩变形率达到要求值之内，质量良率更佳，制程更快速，以降低制造成本。

此外，由于本发明中，只有积层部是采以积层制造技术，而模具的其它部位（该镶板60的基板部61、灌嘴30、第一、二模仁40、50等）的冷却水路，仍是钻孔技术为之，因此，假设模具的厚度是25mm，该积层部的厚度只有5mm以内，所以，相较于现有模具以积层制造技术设计异形冷却水路的造价高昂的问题，本发明以复合式的冷却水路的设计，不但制造容易、快速，且整个模具的价格可大幅度的降低，更符合制造业中costdown（降低成本）的精神与效益。

其次，本发明中，在镶板60上设置以积层制造技术制成的第一冷却区段620，且第一冷却区段620位于模穴65一侧，使射出部品的温控更优化，且镶板60的独立设置，更容易作模块化设计，有效降低成本之外，制造上则更加容易。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (14)

1.一种具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于，包含有：

一第一模板、一第二模板及至少一镶板；

前述模板上设有一浇口、一与该浇口直通的热浇道及一冷浇道；

该镶板安置在该第一模板和该第二模板的一分模面上，且该第一模板、该第二模板及该镶板三者之间界定出至少一与该热浇道相连通的模穴，而该镶板具有一连通于该冷浇道并靠近于该模穴的第一冷却区段，该第一冷却区段是利用积层制造方式形成于该镶板的一侧面。

2.如权利要求1所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：该第一模板的分模面上设有一与该冷浇道相连通的凹槽，该镶板安置于该凹槽内。

3.如权利要求1所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：该镶板具有依序层叠组成的一积层部、一透气部及一网层部，该第一冷却区段是设置在该积层部上，且该第一冷却区段包含有设置于该积层部的一外周侧上的一入口及一出口，以及一衔接在该入口与出口之间的异形水路，该异形水路呈蜿蜒状绕设，且邻靠于该模穴。

4.如权利要求1所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：更包含一灌嘴、至少第一模仁及至少一第二模仁；该第一模板与第二模板相互叠合以界定出至少两模仁孔；该灌嘴是结合在该第一模板或第二模板的任一者上，前述浇口、热浇道及冷浇道是设置在该灌嘴上；该第一模仁与第二模仁相对应嵌设在前述模仁孔中；该镶板设有一对，该多个镶板相互对合并安置前述分模面上，且该模穴是由两镶板对合组成，该多个镶板更具有一与前述热浇道相连通的横浇道及一与该冷浇道及该第一冷却区段相连通的第二冷却区段。

5.如权利要求4所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：该多个镶板具有一基板部及一设于该基板部一侧的积层部，该第二冷却区段设置于该基板部上，且第二冷却区段是由多个设置于该基板部上的穿孔所组成，而该第一冷却区段是设置于该积层部上，该模穴则设在该基板部的另一侧上。

6.如权利要求5所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：该积层部具有一第一表面、一第二表面及多数个贯穿第一、二表面以供该热浇道穿越的穿孔，而该第一冷却区段包含有设置于该积层部的一外周侧上的一入口及一出口，以及一横向衔接在该入口与出口之间的异形水路，该异形水路呈蜿蜒状绕设在该多个穿孔的周围，以环绕在该横浇道的周侧。

7.如权利要求5所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：该基板部的一侧设有一第一凹穴，该积层部安置于该第一凹穴上。

8.如权利要求5所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：该镶板更具有一导水部，而该基板部更具有一位于该第一凹穴一侧并与其相连通的第二凹穴，该导水部安置于该第二凹穴上，且该导水部上设有多数通孔，该多个通孔分别连通至该积层部的第一冷却区段。

9.如权利要求5所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：该镶板更具有一断热部，该断热部是连接在该基板部与该积层部之间。

10.如权利要求4所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：该第一模板更具有一灌嘴孔，该灌嘴是安置在该灌嘴孔内，且该灌嘴的冷浇道设置在该热浇道的外周侧。

11.如权利要求4所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：该灌嘴更具有一第三冷却区段，该第三冷却区段是利用积层制造方式形成于该灌嘴的一内侧面上，且该第三冷却区段是连通于该冷浇道。

12.如权利要求4所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：该第一模仁和更设有一个第四冷却区段，该第四冷却区段是利用积层制造方式分别形成于该第一模仁的一内侧面，且该第四冷却区段是连通于该冷浇道。

13.如权利要求4所述的具有3D冷却水路的复合式模具，其特征在于：该第二模仁和更设有一个第五冷却区段，该第五冷却区段是利用积层制造方式分别形成于该第二模仁的一内侧面，且该第五冷却区段是连通于该冷浇道。

14.一种用以制造权利要求4中所述镶板的制造方法，其特征在于：先在该多个镶板上以铣削方式加工出与该热浇道相连通的该横浇道及该第二冷却区段，再制备两积层部，该积层部利用积层制造方式形成有一第一冷却区段，再将该积层部依序结合于前述镶板上，使该积层部的第一冷却区段依序连通于前述第二冷却区段和前述冷浇道，末将该镶板结合于第一、二模板之间，即完成。