CN108788096A - 基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具及其制造方法 - Google Patents
基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具及其制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具及其制造方法，该制造方法包括：利用直接金属激光烧结技术制造模具外壳；将随形冷却水路固定到模具外壳的内部；利用金属铸造成形技术，将熔化的金属材料倒入模具外壳内部进行金属铸造成形；冷却，冷却后形成填充于模具外壳内部的金属铸造成形部分。本发明不仅可提高模具的寿命，而且可通过减少产品成形周期时间来提高生产效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具及其制造方法。
背景技术
在制造业中，模具具有相当重要的地位，而且模具的细节对于产品的生产效率和质量均具有重要的影响。当中尤其重要的是其冷却系统，由于在许多模具的使用过程中都会处于高温环境，例如用于压铸、注塑和吹塑等模具。一个良好的冷却系统除了可延长模具使用寿命以外，更可提高生产效率，缩短产品成形周期时间及提高成品质量。
传统的模具制造方法，在制造模具当中的冷却水路时，大多以钻孔方式来制造冷却水路，并且制造出来的水路只能是直线水路，因此不能制造贴近且跟随模具表面轮廓的复杂冷却水路，此种情况会令到模具侧壁与冷却水路之间出现不统一的距离，无法保证工件在模腔的各部分能均匀冷却，因而导致产品变形。
近年有一种较为新式的冷却水路设计称为随形冷却水路，是一种形状能够贴合模具表面轮廓的冷却水路。使用这类型的冷却系统能够迅速而均匀地冷却工件。相比传统的冷却系统，随形冷却系统可以缩短30-60%的产品成形周期时间，亦能够提高产品质量及提高模具使用寿命。
一般制造随形冷却系统大多会利用扩散焊接技术或直接金属激光烧结（DMLS）技术来制造。如果使用扩散焊接技术，会首先利用传统的加工工艺（如铣、钻、电火花等）于两个模具板面上制造所需的水路结构，然后利用扩散焊接技术把两个模具板接合起来形成所需的水路。但因为扩散焊接只能接合平面，所以这种做法只能制作出相对简单几何形状的随形冷却水路。而复杂几何形状的随形冷却水路则通过DMLS技术来制造，但是这种技术不但耗时长而且费用亦较为昂贵。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具及其制造方法。
本发明提供一种基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：利用直接金属激光烧结技术制造模具外壳；
步骤二：将随形冷却水路固定到模具外壳的内部；
步骤三：利用金属铸造成形技术，将熔化的铸造金属材料倒入模具外壳内部进行金属铸造成形；
步骤四：冷却，冷却后形成填充于模具外壳内部的金属铸造成形部分。
优选地，所述模具外壳的材料为模具钢或马氏体时效钢。
优选地，所述模具外壳的厚度决定于材料的结构刚性及模具需要的冷却效率。
优选地，所述随形冷却水路为金属管。
优选地，所述金属管的材质为不锈钢。
优选地，所述铸造金属材料的材质为铝。
本发明还提供一种基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具，包括：通过直接金属激光烧结技术制造的模具外壳；随形冷却水路；及通过金属铸造成形技术制造的金属铸造成形部分，其中所述随形冷却水路处于模具外壳的内部，并位于模具外壳的底部及侧壁上，所述随形冷却水路的两端露出模具外壳之外，所述金属铸造成形部分填充于模具外壳的内部，并使金属铸造成形部分固定于其中。
优选地，所述模具外壳的材料为模具钢或马氏体时效钢。
优选地，所述随形冷却水路为金属管。
优选地，所述金属铸造成形部分的材质为铝。
本发明适用于制造压铸、注塑成形、吹塑成形等需要冷却系统的金属模具。高效能的随形冷却水路不仅可提高模具的寿命，而且可通过缩短产品成形周期时间来提高生产效率，同时利用本发明提供的制造方法可降低生产成本。
附图说明
图1为本发明在金属铸造成形前不同组件配置的示意图；
图2为本发明在金属铸造成形过程中不同组件配置的示意图；
图3为本发明在模具金属铸造成形后不同组件配置的示意图；
图4为本发明提供的基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具的制造方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供一种基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路模具的制造方法，其流程如图4所示，包括以下步骤：
步骤一：利用直接金属激光烧结技术制造复杂形状的模具外壳1，具体形状可以根据工件需要定制，其材料可以为马氏体时效钢或其他用于铸造工艺的模具钢，模具外壳1的厚度决定于其结构刚性及最终模具需要的冷却效率。
步骤二：如图1显示，准备随形冷却水路2，随形冷却水路2的几何结构可以通过各种工艺来制作，其结构需要贴合模具外壳1的内表面轮廓，例如通过弯曲和焊接相同或不同横截面（如圆形、矩形或三角形等形状）的金属管工艺制作，金属管的材料可以是不锈钢。再将随形冷却水路2固定到模具外壳1的内部，该随形冷却水路2的几何结构应与模具外壳1紧密接触，具体为占满所述模具外壳1的底部以及四周的侧壁，并外露该随形冷却水路2的两端，以便于引水出水。随形冷却水路2的内外径尺寸与冷却时间相关，可以根据实际需要进行选择。随形冷却水路2是一种形状能够贴合模具表面轮廓的冷却水路，使用这类型的冷却系统能够迅速而均匀地冷却工件。
步骤三：进行金属铸造成形，如图2所示，将熔化的铸造金属材料3倒入模具外壳1内部，包裹随形冷却水路2的周围，铸造金属材料3为高导热及低熔点工作材料如铝。
步骤四：最后进行冷却固化成形，冷却手段不作限制。如图3所示，冷却后填充于模具外壳1内部的金属铸造成形部分4。完成金属铸造成形后，整个具有随形冷却水路的模具包括模具外壳1、随形冷却水路2及金属铸造成形部分4。最终模具的准确外形尺寸可以通过传统后加工获得，该后加工可为放电加工、线切割、车削、铣削、打磨、抛光等。
本发明提供一种基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具，如图3所示，其包括模具外壳1、随形冷却水路2及金属铸造成形部分4，其中模具外壳1是通过直接金属激光烧结技术制造的，随形冷却水路2在成形金属铸造成形部分4之前先放入到模具外壳1的内部，所述随形冷却水路2的两端露出模具外壳1,而金属铸造成形部分4是通过金属铸造成形技术制造的。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：利用直接金属激光烧结技术制造模具外壳；
步骤二：将随形冷却水路固定到模具外壳的内部；
步骤三：利用金属铸造成形技术，将熔化的铸造金属材料倒入模具外壳内部进行金属铸造成形；
步骤四：冷却，冷却后形成填充于模具外壳内部的金属铸造成形部分。
2.根据权利要求1所述的基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具的制造方法，其特征在于，所述模具外壳的材料为模具钢或马氏体时效钢。
3.根据权利要求1所述的基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具的制造方法，其特征在于，所述模具外壳的厚度决定于材料的结构刚性及模具需要的冷却效率。
4.根据权利要求1所述的基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具的制造方法，其特征在于，所述随形冷却水路为金属管。
5.根据权利要求1所述的基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具的制造方法，其特征在于，所述金属管的材质为不锈钢。
6.根据权利要求1所述的基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具的制造方法，其特征在于，所述铸造金属材料的材质为铝。
7.一种基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具，其特征在于，包括：通过直接金属激光烧结技术制造的模具外壳；随形冷却水路；及通过金属铸造成形技术制造的金属铸造成形部分，其中所述随形冷却水路处于模具外壳的内部，并位于模具外壳的底部及侧壁上，所述随形冷却水路的两端露出模具外壳，所述金属铸造成形部分填充于模具外壳的内部，并使金属铸造成形部分固定于其中。
8.根据权利要求7所述的基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具，其特征在于，所述模具外壳的材料为模具钢或马氏体时效钢。
9.根据权利要求7所述的基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具，其特征在于，所述随形冷却水路为金属管。
10.根据权利要求7所述的基于直接金属激光烧结及铸造成形技术的具有随形冷却水路的模具，其特征在于，所述金属铸造成形部分的材质为铝。
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