CN113799328A - 注塑模具及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种注塑模具和注塑模具的制造方法。注塑模具包括：内部芯体，由具有第一导热系数的材料制成；和外包覆体，由具有第二导热系数的材料制成，并包覆在所述内部芯体的外表面上，所述第一导热系数高于所述第二导热系数，使得所述内部芯体的导热性能优于所述外包覆体的导热性能，并且所述第一导热系数高于70W/m.K。在本发明中，注塑模具内部的热点区域的热量能够通过高导热的内部芯体更快速地传递到外部，极大地提高了注塑模具的冷却效率。此外，在本发明的一些实施例中，注塑模具的外包覆体具有较高的硬度、强度和耐磨性，因此，不会降低注塑模具的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种注塑模具和制造该注塑模具的方法。
背景技术
连接器产品通常由端子和塑料壳体组成。塑料壳体通常采用注塑工艺完成，注塑工艺采用注塑模具注塑出塑料壳体。注塑工艺的成型周期对于连接器壳体的生产效率至关重要。在注塑成型周期中冷却时间往往占整个成型周期的绝大部分，有时甚至占成型周期的50％以上。因此，如何在确保产品质量和生产稳定性的情况下有效降低冷却时间，对降低成型周期至关重要。
在现有技术中，注塑模具通常由钢制成，但钢的导热性能一般，为了提高注塑模具的冷却效率，通常需要在注塑模具中形成冷却通道，例如，水冷通路。但是，对于结构复杂的连接器壳体，冷却水路通常难以到达注塑模具的某些热点区域，导致热点区域的冷却效果差，从而影响连接器壳体的质量和成型周期。此外，对于结构更加复杂、空间更小的连接器壳体，有时热点区域没有足够的空间用于加工冷却通道，因此，导致热点区域的冷却效果差，降低了产品的注塑成型周期。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个方面，提供一种注塑模具，包括：由内部芯体，具有第一导热系数的材料制成；和外包覆体，由具有第二导热系数的材料制成，并包覆在所述内部芯体的外表面上。所述第一导热系数高于所述第二导热系数，使得所述内部芯体的导热性能优于所述外包覆体的导热性能，并且所述第一导热系数高于70W/m.K。
根据本发明的一个实例性的实施例，所述外包覆体的硬度、强度和耐磨性高于所述内部芯体的硬度、强度和耐磨性。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述外包覆体由硬度、强度和耐磨性不低于钢的材料制成。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述内部芯体由铜或包含铜的合金制成，并且所述外包覆体由钢制成。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一导热系数在70～500W/m.K的范围以内，并且所述第二导热系数低于70W/m.K。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一导热系数在100～400W/m.K的范围以内，并且所述第二导热系数低于50W/m.K。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述内部芯体由紫铜、黄铜、铝或镍制成。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述内部芯体由包含铜、铝或镍的合金材料制成。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述外包覆体由钢制成。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述外包覆体由模具钢制成。
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述内部芯体中形成有与被注塑的产品匹配的成型腔。
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述注塑模具中形成有冷却通道，所述冷却通道穿过所述内部芯体和所述外包覆体，并具有形成在所述外包覆体上的入口和出口。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述内部芯体采用机加工方式制成，并且所述外包覆体采用3D打印方式制成。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述外包覆体的厚度小于10mm。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述外包覆体的厚度在1～5mm的范围以内。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述外包覆体与所述内部芯体直接结合在一起。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述注塑模具还包括形成在所述内部芯体的外表面上的过渡层，所述过渡层位于所述外包覆体和所述内部芯体之间，所述外包覆体和所述内部芯体通过所述过渡层结合在一起。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述过渡层由具有第三导热系数的材料制成，并且所述第三导热系数高于所述第二导热系数，使得所述过渡层的导热性能优于所述外包覆体的导热性能。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述内部芯体由铜制成，所述外包覆体由钢制成，并且所述过渡层由镍制成。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述过渡层采用电镀的方式形成在所述内部芯体的外表面上，并且所述外包覆体采用3D打印方式形成在所述过渡层的外表面上。
根据本发明的另一个方面，提供一种注塑模具的制造方法，包括以下步骤：
S11：采用机加工方式加工出一个内部芯体，所述内部芯体的导热系数高于70W/m.K；
S12：采用能量沉积3D打印技术在所述内部芯体的外表面上打印出外包覆体，所述外包覆体的导热系数低于70W/m.K；
S13：对打印出的外包覆体进行热处理；和
S14：对所述外包覆体进行机加工，使得所述外包覆体具有预定的外形和尺寸。
根据本发明的另一个方面，提供一种注塑模具的制造方法，包括以下步骤：
S21：采用机加工方式加工出一个内部芯体，所述内部芯体的导热系数高于70W/m.K；
S22：在所述内部芯体的外表面上电镀出一层过渡层；
S23：采用能量沉积3D打印技术在所述过渡层的外表面上打印出外包覆体，所述外包覆体的导热系数低于70W/m.K；
S24：对打印出的外包覆体进行热处理；和
S25：对所述外包覆体进行机加工，使得所述外包覆体具有预定的外形和尺寸。
在根据本发明的前述各个实施例中，注塑模具内部的热点区域的热量能够通过高导热的内部芯体更快速地传递到外部，极大地提高了注塑模具的冷却效率。
此外，在根据本发明的前述一些实施例中，注塑模具的外包覆体具有较高的硬度、强度和耐磨性，因此，不会降低注塑模具的使用寿命。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的注塑模具的示意图；
图2显示根据本发明的一个实例性的实施例的注塑模具的内部芯体的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
根据本发明的一个总体技术构思，提供一种注塑模具，包括：内部芯体，由具有第一导热系数的材料制成；和外包覆体，由具有第二导热系数的材料制成，并包覆在所述内部芯体的外表面上，所述第一导热系数高于所述第二导热系数，使得所述内部芯体的导热性能优于所述外包覆体的导热性能，并且所述第一导热系数高于70W/m.K。
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的注塑模具100的示意图；图2显示根据本发明的一个实例性的实施例的注塑模具100的内部芯体110的示意图。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，该注塑模具主要包括内部芯体110和外包覆体120。内部芯体110由具有第一导热系数的材料制成。外包覆体120由具有第二导热系数的材料制成，并包覆在内部芯体110的外表面上。第一导热系数高于第二导热系数，使得内部芯体110的导热性能优于外包覆体120的导热性能，并且第一导热系数高于70W/m.K。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，外包覆体120的硬度、强度和耐磨性高于内部芯体110的硬度、强度和耐磨性。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，外包覆体120由硬度、强度和耐磨性不低于钢的材料制成。这样，可以保证本申请的注塑模具100的硬度、强度和耐磨性不低于全部由钢制成的传统的钢质注塑模具。因此，本申请的注塑模具100的使用寿命与传统的钢质注塑模具相比，不会降低。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，内部芯体110由铜或包含铜的合金制成，并且外包覆体120由钢制成。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，前述第一导热系数在70～500W/m.K的范围以内，并且前述第二导热系数低于70W/m.K。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，前述第一导热系数在100～400W/m.K的范围以内，并且前述第二导热系数低于50W/m.K。
如图1和图2所示，在本发明的一个实例性的实施例中，内部芯体110可以由紫铜、黄铜、铝或镍等高导热金属材料制成。
如图1和图2所示，在本发明的另一个实例性的实施例中，内部芯体110可以由包含铜、铝或镍的搞导热合金材料制成。
如图1和图2所示，在本发明的一个实例性的实施例中，外包覆体120由钢制成，例如，外包覆体120可以由不锈钢或碳素钢制成。
如图1和图2所示，在本发明的一个实例性的实施例中，外包覆体120可以由模具钢制成。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，在内部芯体110中形成有与被注塑的产品匹配的成型腔110a。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，在注塑模具100中形成有冷却通道(未图示)，冷却通道可以穿过内部芯体110和外包覆体120，并具有形成在外包覆体120上的入口(未图示)和出口(未图示)。这样，冷却介质，例如，水或气体，可以经由入口进入注塑模具100的冷却通道并经由出口离开注塑模具100的冷却通道。但是，请注意，前述冷却通道不是必须的，也可以没有。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，在注塑模具100中形成有顶针孔111、121。注塑模具100中的顶针孔111、121包括形成在内部芯体110中的第一顶针孔111和形成在外包覆体120中的与第一顶针孔111对齐的第二顶针孔121。
如图1和图2所示，在本发明的一个实例性的实施例中，内部芯体110可以采用机加工方式制成，并且外包覆体120可以采用3D打印方式制成。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，冷却通道包括形成在内部芯体110中的第一冷却通道和形成在外包覆体120中的与第一冷却通道连通的第二冷却通道。第一冷却通道通过机加工方式形成，第二冷却通道通过3D打印方式形成。
如图1和图2所示，在本发明的一个实例性的实施例中，外包覆体120的厚度小于10mm。优选地，外包覆体120的厚度在1～5mm的范围以内。外包覆体120的厚度不宜过大和过小，过大会降低注塑模具的热传递效率，过小则会降低注塑模具的强度，影响其使用寿命。
如图1和图2所示，在本发明的一个实例性的实施例中，外包覆体120与内部芯体110可以直接结合在一起。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，注塑模具100还包括形成在内部芯体110的外表面上的过渡层130，该过渡层130位于外包覆体120和内部芯体110之间，外包覆体120和内部芯体110通过过渡层130结合在一起。有时候，外包覆体120与内部芯体110直接结合的性能差，因此，需要借助过渡层130来将外包覆体120可靠地附接到内部芯体110的外表面上。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，前述过渡层130由具有第三导热系数的材料制成，并且第三导热系数高于第二导热系数，使得过渡层130的导热性能优于外包覆体120的导热性能。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，内部芯体110由铜制成，外包覆体120由钢制成，并且过渡层130由镍制成。
如图1和图2所示，在本发明的一个实例性的实施例中，过渡层130采用电镀的方式形成在内部芯体110的外表面上，并且外包覆体120采用3D打印方式形成在过渡层130的外表面上。
如图1和图2所示，在本发明的一个实例性的实施例中，还公开一种注塑模具的制造方法，包括以下步骤：
S11：采用机加工方式加工出一个内部芯体110，内部芯体110的导热系数高于70W/m.K；
S12：采用能量沉积3D打印技术在内部芯体110的外表面上打印出外包覆体120，外包覆体120的导热系数低于70W/m.K；
S13：对打印出的外包覆体120进行热处理；和
S14：对外包覆体120进行机加工，使得外包覆体120具有预定的外形和尺寸。
如图1和图2所示，在本发明的另一个实例性的实施例中，还公开一种注塑模具的制造方法，包括以下步骤：
S21：采用机加工方式加工出一个内部芯体110，内部芯体110的导热系数高于70W/m.K；
S22：在内部芯体110的外表面上电镀出一层过渡层130；
S23：采用能量沉积3D打印技术在过渡层130的外表面上打印出外包覆体120，外包覆体120的导热系数低于70W/m.K；
S24：对打印出的外包覆体120进行热处理；和
S25：对外包覆体120进行机加工，使得外包覆体120具有预定的外形和尺寸。
本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
Claims (22)
1.一种注塑模具，其特征在于，包括：
内部芯体(110)，由具有第一导热系数的材料制成；和
外包覆体(120)，由具有第二导热系数的材料制成，并包覆在所述内部芯体(110)的外表面上，
所述第一导热系数高于所述第二导热系数，使得所述内部芯体(110)的导热性能优于所述外包覆体(120)的导热性能，并且所述第一导热系数高于70W/m.K。
2.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：
所述外包覆体(120)的硬度、强度和耐磨性高于所述内部芯体(110)的硬度、强度和耐磨性。
3.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：
所述外包覆体(120)由硬度、强度和耐磨性不低于钢的材料制成。
4.根据权利要求3所述的注塑模具，其特征在于：
所述内部芯体(110)由铜或包含铜的合金制成，并且所述外包覆体(120)由钢制成。
5.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：
所述第一导热系数在70～500W/m.K的范围以内，并且所述第二导热系数低于70W/m.K。
6.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：
所述第一导热系数在100～400W/m.K的范围以内，并且所述第二导热系数低于50W/m.K。
7.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：所述内部芯体(110)由紫铜、黄铜、铝或镍制成。
8.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：所述内部芯体(110)由包含铜、铝或镍的合金材料制成。
9.根据权利要求7或8所述的注塑模具，其特征在于：所述外包覆体(120)由钢制成。
10.根据权利要求9所述的注塑模具，其特征在于：所述外包覆体(120)由模具钢制成。
11.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：
在所述内部芯体(110)中形成有与被注塑的产品匹配的成型腔(110a)。
12.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：
在所述注塑模具(100)中形成有冷却通道，所述冷却通道穿过所述内部芯体(110)和所述外包覆体(120)，并具有形成在所述外包覆体(120)上的入口和出口。
13.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：
所述内部芯体(110)采用机加工方式制成，并且所述外包覆体(120)采用3D打印方式制成。
14.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：所述外包覆体(120)的厚度小于10mm。
15.根据权利要求14所述的注塑模具，其特征在于：所述外包覆体(120)的厚度在1～5mm的范围以内。
16.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：所述外包覆体(120)与所述内部芯体(110)直接结合在一起。
17.根据权利要求1所述的注塑模具，其特征在于：
所述注塑模具还包括形成在所述内部芯体(110)的外表面上的过渡层(130)，所述过渡层(130)位于所述外包覆体(120)和所述内部芯体(110)之间，所述外包覆体(120)和所述内部芯体(110)通过所述过渡层(130)结合在一起。
18.根据权利要求17所述的注塑模具，其特征在于：
所述过渡层(130)由具有第三导热系数的材料制成，并且所述第三导热系数高于所述第二导热系数，使得所述过渡层(130)的导热性能优于所述外包覆体(120)的导热性能。
19.根据权利要求18所述的注塑模具，其特征在于：
所述内部芯体(110)由铜制成，所述外包覆体(120)由钢制成，并且所述过渡层(130)由镍制成。
20.根据权利要求17所述的注塑模具，其特征在于：
所述过渡层(130)采用电镀的方式形成在所述内部芯体(110)的外表面上，并且所述外包覆体(120)采用3D打印方式形成在所述过渡层(130)的外表面上。
21.一种注塑模具的制造方法，包括以下步骤：
S11：采用机加工方式加工出一个内部芯体(110)，所述内部芯体(110)的导热系数高于70W/m.K；
S12：采用能量沉积3D打印技术在所述内部芯体(110)的外表面上打印出外包覆体(120)，所述外包覆体(120)的导热系数低于70W/m.K；
S13：对打印出的外包覆体(120)进行热处理；和
S14：对所述外包覆体(120)进行机加工，使得所述外包覆体(120)具有预定的外形和尺寸。
22.一种注塑模具的制造方法，包括以下步骤：
S21：采用机加工方式加工出一个内部芯体(110)，所述内部芯体(110)的导热系数高于70W/m.K；
S22：在所述内部芯体(110)的外表面上电镀出一层过渡层(130)；
S23：采用能量沉积3D打印技术在所述过渡层(130)的外表面上打印出外包覆体(120)，所述外包覆体(120)的导热系数低于70W/m.K；
S24：对打印出的外包覆体(120)进行热处理；和
S25：对所述外包覆体(120)进行机加工，使得所述外包覆体(120)具有预定的外形和尺寸。
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