CN108746510A - 带有随形冷却水道的模具制造方法 - Google Patents

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袁晓鑫
李全贵
宗贵升
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Abstract

一种带有随形冷却水道的模具制造方法，采用3D打印方法制造出可浇注带有随形冷却水道模具的铸件毛柸，再通过对模具毛柸型腔的处理及对其精密加工，从而得到带有随形冷却水道的模具。本发明的模具制造方法不但简化和优化了模具冷却系统，通过铸造和模具表面处理技术(堆焊、热喷涂、激光粉末熔覆、激光焊丝熔覆)的结合，使材料潜质得到最大限度发挥，使模具的寿命得到大幅度提高，使模具的制件精度得到大幅度提升。

Description

带有随形冷却水道的模具制造方法
技术领域
本发明涉及一种带有随形冷却水道的模具制造方法，属于模具设计加工制造技术领域。
背景技术
在工业各个行业广泛使用模具进行大批量产品加工生产，在这广泛使用的模具当中，大多数均需对模具进行冷却，在模具上均需设计有冷却水道，如注塑模具，合理的冷却系统能够使模具各个部位的温度保持均匀，提高塑件表面质量，合理的冷却系统能够保持恒定的模具温度，可以有效地改善模具内部的温度场，提高模具寿命，可以降低塑件内应力，提高塑件的尺寸精度，可以增强塑件力学性能。在传统注塑模具冷却水道设计中，由于制造手段的限制，只能采用简单冷却水道(如对金属毛坯进行车、铣、刨、钻、磨、电蚀等)，而不能制造出如随形冷却流道等三维复杂冷却系统。随形冷却流道是通过在离模具型腔表面一定距离处设置冷却管路，且冷却管路随着模具型腔结构的变化而变化，与传统模具冷却方式相比，随形冷却方式一般能缩短其注塑周期20％左右，同时注塑零件的变形减少15％。
目前随形冷却流道的制造主要通过快速成型技术实现，如直接金属沉积、直接金属激光烧结、选择性激光烧结、选择性激光融化等，如CN107552786A，介绍了3D打印随形冷却模具预型体，CN105128227A中介绍了采用摩擦焊对注塑模具进行随形冷却结构的3D精密成型，这些方法技术或是采用金属粉末进行快速成型，或是采用片层叠加等方法成型，其均存在可加工材料种类受限成型零件强度偏低(达不到传统加工方法所实现的强度)等缺点，如果采用铸造方法直接铸出带有随形冷却水道模具的预型体，然后对模具内腔表面处理、加工，这样就可获得带有随形冷却水道的模具，这样，会对目前模具设计、生产加工制造带来革命性变革，将产生深远影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有随形冷却水道的模具制造方法，该方法是采用3D打印方法制造出铸造砂模，该铸造砂模可浇注出带有随形冷却水道模具的铸件毛柸，再通过对模具毛柸型腔的处理及对其精密加工，从而得到带有随形冷却水道的模具。
本发明的上述目的是这样实现的：一种带有随形冷却水道的模具制造方法，先设计出模具的三维图，获得模具的三维模型数据，其特征在于：在获得的模具三维模型数据中，沿模型型腔曲面弧线曲度，距型腔表面相距合适距离，设计出直径合适的内部连通并封闭的通水管道，水道的进水口和出水口3设在模具外表面合适位置，形成模具的随形冷却水道，获得具有随形冷却水道的模具三维模型数据，然后通过模型数据转换，实体处镂空，孔洞、管道和镂空处转化为实体，并增加实体边框1，反求出浇注制造模具毛柸用砂模的三维模型数据，用砂模三维模型数据通过3D打印制造出可浇注制造模具毛柸的砂模，在该砂模中浇注金属，获得带有随形冷却水道的模具毛柸，然后对模具毛柸型腔2进行处理，并对模具整体进行加工、处理和组合，最终获得带有随形冷却水道的模具。
所述的对模具毛柸型腔进行的处理，是在模具毛柸型腔表面均匀堆积一层金属层。
所述的在模具毛柸型腔表面均匀堆积的金属层，是一种厚度为1mm至20mm高强度耐磨材料。
所述的在模具毛柸型腔表面均匀堆积金属的堆积方法，是采用激光粉末熔覆或激光焊丝熔覆来获得的。
所述的在模具毛柸型腔表面均匀堆积金属的堆积方法，是采用焊机堆焊的方法来获得的。
所述的在模具毛柸型腔表面均匀堆积金属的堆积方法，是采用热喷涂的方法来获得的。
本发明的一种带有随形冷却水道的模具制造方法，具有如下有益的效果：
带有随形冷却水道的模具，不但使模具冷却设计和加工大大简化，而且使模具各个部位的温度均匀恒定，可以有效地降低模具制造零件的内应力，可以增强其力学性能，提高其尺寸精度和表面质量，并且也使模具使用寿命得以提高。
下面结合附图对本发明的带有随形冷却水道的模具制造方法作进一步说明。
附图说明
图1为用本实施例模具所要加工成型的零件的示意图；
图2为用于浇注制造一侧模具毛柸、并由3D打印制造的砂模的侧轴侧视图；
图3为用于浇注制造一侧模具毛柸、并由3D打印制造的砂模的顶轴侧视图；
图4为用于浇注制造一侧模具毛柸、并由3D打印制造的砂模的正视图；
图5为用于浇注制造一侧模具毛柸、并由3D打印制造的砂模的俯视图；
图6为用于浇注制造一侧模具毛柸、并由3D打印制造的砂模的A向视图；
图7为用于浇注制造一侧模具毛柸、并由3D打印制造的砂模的K-K剖面图；
图8为砂模中浇注金属后获得的带有随形冷却水道的一侧模具毛柸的轴侧视图；
图9为砂模中浇注金属后获得的带有随形冷却水道的一侧模具毛柸的正视图；
图10为砂模中浇注金属后获得的带有随形冷却水道的一侧模具毛柸的俯视图；
图11为砂模中浇注金属后获得的带有随形冷却水道的一侧模具毛柸的B向图；
图12为砂模中浇注金属后获得的带有随形冷却水道的一侧模具毛柸的C向图；
图13为带有随形冷却水道的模具加工完成后、两侧模具组合成一个完整模具的轴侧视图；
图14为带有随形冷却水道的模具加工完成后、两侧模具组合成一个完整模具的正视图；
图15为带有随形冷却水道的模具加工完成后、两侧模具组合成一个完整模具的侧视图；
其中：
1-在模型数据转换时增加的实体边框；
2-模具毛柸型腔；
3-设在模具外表面合适位置的水道的进水口和出水口；
具体实施方式
本实施例以一个吹塑模具为例来进行说明。图1为模具要加工的产品的示意图，先由产品图设计出带随形冷却水道的模具图，获得带有随形冷却水道的模具的三维模型数据，然后通过模型数据转换，实体处镂空，孔洞、管道和镂空处转化为实体，并增加实体边框1，反求出浇注制造模具毛柸用砂模的三维模型数据，该砂模的三维数据具有复杂的型芯，用常规办法是无法制造的，但通过3D打印的方法很容易制造出可浇注制造模具毛柸的砂模，在该砂模中浇注金属，获得带有随形冷却水道的模具毛柸，浇注的材料可以是模具材料，获得模具铸件毛柸后直接加工，最后获得带有随形冷却水道的模具，浇注的材料也可以是铸铁、铸钢等其他材料，通过对型腔表面进行堆焊、热喷涂、激光粉末熔覆、激光焊丝熔覆来获得的一层高强度高硬度高耐磨性的材料，然后进行精密加工，获得带有随形冷却水道的模具，图13是展示了经过两个侧模组装成一个完整的模具的示意图。
本发明的模具制造方法不但简化和优化了模具冷却系统，而且巧妙地将3D打印技术引入模具制造业，通过铸造和模具表面处理技术(堆焊、热喷涂、激光粉末熔覆、激光焊丝熔覆)的结合，给模具制造业带来一次革命性变革，使材料潜质得到最大限度发挥，使模具的寿命得到大幅度提高，使模具的制件精度得到大幅度提升。
以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理和核心思想的前提下，还可以作出若干变形和改进，也视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种带有随形冷却水道的模具制造方法，先设计出模具的三维图，获得模具的三维模型数据，其特征在于：在获得的模具三维模型数据中，沿模型型腔曲面弧线曲度，距型腔表面相距合适距离，设计出直径合适的内部连通并封闭的通水管道，水道的进水口和出水口(3)设在模具外表面合适位置，形成模具的随形冷却水道，获得具有随形冷却水道的模具三维模型数据，然后通过模型数据转换，实体处镂空，孔洞、管道和镂空处转化为实体，并增加实体边框(1)，反求出浇注制造模具毛柸用砂模的三维模型数据，用砂模三维模型数据通过3D打印制造出可浇注制造模具毛柸的砂模，在该砂模中浇注金属，获得带有随形冷却水道的模具毛柸，然后对模具毛柸型腔(2)进行处理，并对模具整体进行加工、处理和组合，最终获得带有随形冷却水道的模具。
2.根据权利要求1所述的一种带有随形冷却水道的模具制造方法，其特征在于：所述的对模具毛柸型腔进行的处理，是在模具毛柸型腔表面均匀堆积一层金属层。
3.根据权利要求2所述的一种带有随形冷却水道的模具制造方法，其特征在于：所述的在模具毛柸型腔表面均匀堆积的金属层，是一种厚度为1mm至20mm高强度耐磨材料。
4.根据权利要求2所述的一种带有随形冷却水道的模具制造方法，其特征在于：所述的在模具毛柸型腔表面均匀堆积金属的堆积方法，是采用激光粉末熔覆或激光焊丝熔覆来获得的。
5.根据权利要求2所述的一种带有随形冷却水道的模具制造方法，其特征在于：所述的在模具毛柸型腔表面均匀堆积金属的堆积方法，是采用焊机堆焊的方法来获得的。
6.根据权利要求2所述的一种带有随形冷却水道的模具制造方法，其特征在于：所述的在模具毛柸型腔表面均匀堆积金属的堆积方法，是采用热喷涂的方法来获得的。
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