CN110252988B - 一种带有内冷却型腔的压铸模及其设计方法 - Google Patents

一种带有内冷却型腔的压铸模及其设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有内冷却型腔的压铸模及其设计方法，方法包括：首先制备长方体型腔，在长方体型腔内侧通过高温电弧增材制备四周基板和顶面基板；然后通过高温电弧增材制备若干块支撑板，支撑板上设有供冷却水在模具型腔内自由流动的通孔，根据对压铸模具冲压受力分析，将支撑板安装在四周基板内支撑顶面基板；再在顶面基板表面通过高温电弧增材制造和铣削复合加工工艺制备磨具的凸凹模顶端外形；最后在长方体型腔的两个侧面对角线处的位置分别钻孔，钻孔用于接冷却水管。本发明采高温电弧增材制造内支撑，在保证模具刚度强度的条件下，大大减少加工的材料成本和加工时间。内部型腔可自主设计水流的方向和蓄水量的多少完成对模具有效的冷却。

Description

一种带有内冷却型腔的压铸模及其设计方法
技术领域
本发明涉及一种带有内冷却型腔的压铸模及其设计方法。
背景技术
模具是现代制造业的基础，模具的冷却技术对于模具寿命和工件质量有着重要影响。一种常用的模具冷却方式是在内部设置冷却液的流道，从而把模具的温度限定在冷却液的沸点温度以内。现有常用的构造流道的方法是采用钻头从模具侧面开始钻处一系列直圆孔作为冷却流道，这样的流道的缺点是：(1)采用钻孔工艺钻出的流道为直管，总的体积有限，也不能在整个模具最大限度的均匀布管，因而冷却能力有限；(2)作为模具流道的冷却孔是通孔，其深度很大，在钻削过程中容易导致钻刀断裂，因此对于制造设备和技术有较高的要求。
随着金属3D打印技术的兴起，采用3D打印技术打印带有均匀分布内流道的模具是模具制造方法的一个重要发展趋势。目前已经存在基于金属3D打印技术制造带有各种冷却流道模具的方法。但是，在金属压铸(特别是不锈钢压铸)的情况下，由于压铸模的工作温度太高会导致流道中的水迅速汽化而来不及补充，从而使得模具温度过高或者模具的各个区域冷却不均匀。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种带有内冷却型腔的压铸模及其设计方法，在保证模具刚度强度的条件下，大大减少加工的材料成本和加工时间，并保证冷却水对模具的充分冷却。
技术方案：一种带有内冷却型腔的压铸模设计方法，包括如下步骤：首先制备长方体型腔，在所述长方体型腔内侧通过高温电弧增材制备四周基板和顶面基板，所述顶面基板与所述四周基板固定连接；然后通过高温电弧增材制备若干块支撑板，所述支撑板上设有供冷却水在模具型腔内自由流动的通孔，根据对压铸模具冲压受力分析，将所述支撑板安装在所述四周基板内支撑所述顶面基板；再在所述顶面基板表面通过高温电弧增材制造和铣削复合加工工艺制备磨具的凸凹模顶端外形；最后在长方体型腔的两个侧面对角线处的位置分别钻孔，所述钻孔用于接冷却水管。
进一步的，通过对支撑板上所述通孔设计来调整水流方向和型腔内的蓄水量。
进一步的，在对所述四周基板和顶面基板进行制备时，每熔覆完一个面即采用铣刀对熔覆面进行铣削，使表面光洁平整。
一种带有内冷却型腔的压铸模，包括凸模和凹模，所述凸模和凹模分别包括长方体型腔，在所述长方体型腔内侧通过高温电弧增材制备有四周基板和顶面基板，所述型腔内设置所述顶面基板支撑结构，所述支撑结构由若干块支撑板连接构成，所述支撑板通过高温电弧增材制备，所述支撑板上设有供冷却水在模具型腔内自由流动的通孔，在所述顶面基板上通过高温电弧增材制造和铣削复合加工工艺制备凸凹模顶端外形，所述长方体型腔的两个侧面对角线处的位置分别设有连接型腔的钻孔。
进一步的，在所述长方体型腔内设有将型腔分割成左右对称两个腔室的横向支撑板，在所述横向支撑板和平行的侧面基板之间均匀间隔设置若干垂直所述横向支撑板的纵向支撑板，支撑板之间以及支撑板与四周基板之间通过插槽结构连接。
进一步的，所述四周基板之间以及所述四周基板与顶面基板之间均通过螺栓相互连接。
有益效果：1.采用自设计自组装的长方体型腔支架，高温电弧增材制造基板支撑，内支撑板在保证模具刚度强度的条件下，大大减少加工的材料成本和加工时间。
2.凸凹模采用的制作工艺不同于以往费时费力的完全通过整块模具钢加工完成，采用高温电弧增材制造工艺先对底面和四个侧面进行进行熔覆，使得熔化后金属丝熔滴在型腔各内表面均匀堆积到一定高度，每熔覆完一个面即采用铣刀对熔覆面进行铣削，使表面光洁平整以便在后面的加工过程中对工件定位，最后在组装的长方体型腔支架的上基板上熔焊堆积出需要的模具的凸凹模初步外形，同时留有一定的加工余量，保证后面机加工的精度。
3.模具内部空腔结构可以根据模具具体的冲压受力而在受力较大的位置设计支撑板，提高模具的刚度，内部型腔可自主设计水流的方向和蓄水量的多少完成对模具更加有效的冷却。
4.长方体型腔支架采用最为普遍的金属钢板开槽和螺栓连接，减少了不必要的整体加工，使得加工工艺得到极大的简化，内部支撑板可设计开孔的位置而且使得内部型腔中冷却水的流动性更加可控。
5.加工好的模具侧边对角线位置打孔作为进出水孔，有效的保证了冷却水对模具的充分冷却。
附图说明
图1是模具支架立体结构示意图；
图2是模具支架内部结构示意图；
图3是图1的俯视结构示意图；
图4是图3中沿A-A的剖视图；
图5是图4中沿B-B的剖视图；
图6是图4中沿C-C的剖视图；
图7是凸模立体结构示意图；
图8是图7的俯视结构示意图；
图9是图8中沿A-A的剖视图；
图10是图8中沿B-B的剖视图；
图11是凸模和凹模合模后的立体结构示意图；
图12是图11的俯视结构示意图；
图13是图12中沿H-H的剖视图；
图14是图12中沿E-E的剖视图；
图15是图14中沿G-G的剖视图；
图中，1-长方体型腔，2-四周基板，3-顶面基板，4-横向支撑板，5-凸模熔覆铣削加工层，6-纵向支撑板，7-螺栓，8-通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
一种带有内冷却型腔的压铸模设计方法，首先制备长方体型腔，在长方体型腔内侧通过高温电弧增材制备四周基板和顶面基板，顶面基板与四周基板固定连接；然后通过高温电弧增材制备若干块支撑板，支撑板上设有供冷却水在模具型腔内自由流动的通孔，根据对压铸模具冲压受力分析，将支撑板安装在四周基板内支撑顶面基板；再在顶面基板表面通过高温电弧增材制造和铣削复合加工工艺制备磨具的凸凹模顶端外形；最后在长方体型腔的两个侧面对角线处的位置分别钻孔，钻孔用于接冷却水管。
进一步的，在对四周基板和顶面基板进行制备时，每熔覆完一个面即采用铣刀对熔覆面进行铣削，使表面光洁平整。并通过对支撑板上通孔设计来调整水流方向和型腔内的蓄水量。
一种带有内冷却型腔的压铸模，包括凸模和凹模，凸模和凹模分别包括模具支架，模具支架的主体为长方体型腔1，在长方体型腔1内侧通过高温电弧增材制备有四周基板2和顶面基板3，如图1、图2所示。型腔内设置顶面基板支撑结构，支撑结构由若干块支撑板连接构成，支撑板通过高温电弧增材制备，支撑板上设有供冷却水在模具型腔内自由流动的通孔。在顶面基板上通过高温电弧增材制造和铣削复合加工工艺制备凸凹模顶端外形，如图7、图8所示为凸模结构示意图。长方体型腔的两个侧面对角线处的位置分别设有连接型腔的钻孔，接上水管，水管与水冷却机连接，确保模具冷却型腔中注满水而且水快速流动。
本实施例中，如图3、图4、图5所示，在长方体型腔1内设有将型腔分割成左右对称两个腔室的横向支撑板4，在横向支撑板和平行的侧面基板之间均匀间隔设置三块垂直横向支撑板的纵向支撑板6，支撑板之间以及支撑板与四周基板之间通过插槽结构连接。如图6、图9、图10所示，横向支撑板上的通孔为长条形，纵向支撑板上的通孔为两个圆孔。四周基板之间以及四周基板与顶面基板之间均通过螺栓相互连接，如图15所示。如图11-图15所示为凸模和凹模合模后的结构示意图。
本发明的一种带有预组装大型水冷型腔的压铸模制造方法，可以使得压铸模在工作过程中由于型腔中水迅速更换而来不及汽化，从而确保模具在预设的均匀温度下工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种带有内冷却型腔的压铸模设计方法，其特征在于，包括如下步骤：首先制备长方体型腔，在所述长方体型腔内侧通过高温电弧增材制备四周基板和顶面基板，所述顶面基板与所述四周基板固定连接；然后通过高温电弧增材制备若干块支撑板，所述支撑板上设有供冷却水在模具型腔内自由流动的通孔，根据对压铸模具冲压受力分析，将所述支撑板安装在所述四周基板内支撑所述顶面基板；再在所述顶面基板表面通过高温电弧增材制造和铣削复合加工工艺制备磨具的凸凹模顶端外形；最后在长方体型腔的两个侧面对角线处的位置分别钻孔，所述钻孔用于接冷却水管；四周基板之间以及所述四周基板与顶面基板之间均通过螺栓相互连接。
2.根据权利要求1所述的带有内冷却型腔的压铸模设计方法，其特征在于，通过对支撑板上所述通孔设计来调整水流方向和型腔内的蓄水量。
3.根据权利要求1或2所述的带有内冷却型腔的压铸模设计方法，其特征在于，在对所述四周基板和顶面基板进行制备时，每熔覆完一个面即采用铣刀对熔覆面进行铣削，使表面光洁平整。
4.一种带有内冷却型腔的压铸模，其特征在于，包括凸模和凹模，所述凸模和凹模分别包括长方体型腔，在所述长方体型腔内侧通过高温电弧增材制备有四周基板和顶面基板，所述型腔内设置所述顶面基板支撑结构，所述支撑结构由若干块支撑板连接构成，所述支撑板通过高温电弧增材制备，所述支撑板上设有供冷却水在模具型腔内自由流动的通孔，在所述顶面基板上通过高温电弧增材制造和铣削复合加工工艺制备凸凹模顶端外形，所述长方体型腔的两个侧面对角线处的位置分别设有连接型腔的钻孔；四周基板之间以及所述四周基板与顶面基板之间均通过螺栓相互连接。
5.根据权利要求4所述的带有内冷却型腔的压铸模，其特征在于，在所述长方体型腔内设有将型腔分割成左右对称两个腔室的横向支撑板，在所述横向支撑板和平行的侧面基板之间均匀间隔设置若干垂直所述横向支撑板的纵向支撑板，支撑板之间以及支撑板与四周基板之间通过插槽结构连接。
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