CN113858565A - 一种汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，包括下述步骤：步骤（1）按照所述薄壁模具的结构，将薄壁模具分设为后模和镶件，镶件安装位置设置在后模的中间位置；步骤（2）在后模的第一侧壁上设置第一进水口和第一出水口，在后模的第二侧壁上设置第二进水口和第二出水口；步骤（3）按照镶件的结构对镶件的进行3D建模；步骤（4）根据镶件3D模型，采用3D金属打印技术逐层堆积制造出具有环形冷却通道的镶件；步骤（5）将镶件安装在后模的镶件安装位置上，制得汽车配件生产用的薄壁模具。这种汽车配件生产用的薄壁模具能够缩短水路路径与简化水路结构，提高冷却效率，减少生产成本，适用于生产深穴且薄壁产品。

Description

一种汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法

技术领域

本发明涉及汽车配件技术领域，特别涉及一种汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法。

背景技术

在汽车座椅制造中，汽车座椅所需的零配件众多，很多零配件的形状结构相对复杂，需要将受热融化的材料由高压射入注塑模具的模腔中，经冷却固化后，得到这些形状复杂的成形品。在注塑过程中，为了使零配件快速成型，需要对注塑模具进行冷却。传统的注塑模具包括后模与镶件，镶件安装在后模的中心，镶件中设有冷却通道，当用模具进行注塑生产时，需在镶件上的冷却通道通入冷却水，通过冷却水循环对模具芯进行冷却，使零配件快速成型。

目前冷却通道的设计规则有两种：第一种是冷却通道为一进一出的圆形水路（如图7所示），一进一出的水路路径过长，容易导致水路压降过大，使得水路的冷却效率下降，加之这种冷却通道的形状无法随意变动，无法应用于空间比较狭小的模具；第二种是冷却通道为多进多出的水路（如图8所示），由于水路过多，相邻两条水路的水口间的距离过近，导致模具的进水口与出水口无法加装水管，如果生产的零配件为深穴且薄壁产品，这种薄壁产品的冷却段最薄处壁厚只有2.06mm，水路的孔径只能设计成1mm，如果按统一孔径规划水路会使冷却通道承受极高的水压，缩短镶件的使用寿命，且增加增压机的使用，使得额外的生产成本增加。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，这种汽车配件生产用的薄壁模具能够缩短水路路径与简化水路结构，提高冷却效率，减少生产成本，适用于生产深穴且薄壁产品。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤（1），按照所述薄壁模具的结构，将薄壁模具分设为后模和镶件，镶件安装位置设置在后模的中间位置；

步骤（2），在后模的第一侧壁上设置第一进水口和第一出水口，在后模上设置与第一进水口、第一出水口相连通的第一进水段、第一出水段；在后模的第二侧壁上设置第二进水口和第二出水口，在后模上设置与第二进水口、第二出水口相连通的第二进水段、第二出水段；其中，后模的第一侧壁、第一进水段、第一出水段处于镶件安装位置的一侧，后模的第二侧壁、第二进水段、第二出水段处于镶件安装位置的另一侧；

步骤（3），按照镶件的结构对镶件的进行3D建模，并在镶件3D模型中设置环形冷却通道，包括沿镶件3D模型的周向设置环形通道，以及在镶件相对的两侧壁上分别设置一组进水水路和出水水路，每条进水水路进行分流布置，使进水水路一分为二并与环形通道连接，每条出水水路进行分流布置，使出水水路一分为二并与环形通道连接；

步骤（4），根据镶件3D模型，采用3D金属打印技术逐层堆积制造出具有环形冷却通道的镶件；

步骤（5），将镶件安装在后模的镶件安装位置上，使第一进水口、第二进水口分别通过第一进水段、第二进水段与相应的进水水路连接，第一出水口、第二出水口分别通过第一出水段、第二出水段与相应的出水水路连接，制得汽车配件生产用的薄壁模具。

通常，上述第一侧壁与第二侧壁以镶件安装位置为中心对称设置。

由于镶件内部存在复杂水路路径及多变的水路截面形状，一般传统加工工艺无法满足加工，需采用3D金属打印技术实现。

作为本发明的优选方案，所述步骤（5）中，通过密封圈将镶件的底部安装在后模的中间位置上。将镶件安装在后模上时，需要在镶件的底部与后模之间设置密封圈，能够防止冷却水外泄。

作为本发明的优选方案，所述步骤（2）中，通过机加工或钻孔的加工方式在后模的内部去除材料，形成第一进水段、第一出水段、第二进水段与第二出水段，使第一进水口通过第一进水段与环形冷却通道连接，第一出水口通过第一出水段与环形冷却通道连接，第二进水口通过第二进水段与环形冷却通道连接，第二出水口通过第二出水段与环形冷却通道连接。

作为本发明的优选方案，所述步骤（3）中，两组所述进水水路和出水水路包括第一过渡分流段、第二过渡分流段、第三过渡分流段、第四过渡分流段；所述环形通道包括第一冷却段、第二冷却段、第三冷却段、第四冷却段；将第一过渡分流段、第二过渡分流段设置在镶件的第一侧壁上，将第三过渡分流段、第四过渡分流段设置在镶件的第二侧壁上，将第一冷却段、第二冷却段、第三冷却段、第四冷却段沿镶件的周向设置在镶件中，使第一过渡分流段、第一冷却段、第二过渡分流段、第二冷却段、第三过渡分流段、第三冷却段、第四过渡分流段、第四冷却段首尾依次连接。

作为本发明进一步的优选方案，所述步骤（3）中，将第一过渡分流段、第二过渡分流段、第三过渡分流段与第四过渡分流段的形状设计成Y字形，Y字形过渡分流段具有第一上端通水口、第二上端通水口和下端通水口。这种Y字形过渡分流段能够起到上端分流、下端汇流的作用。

作为本发明更进一步的优选方案，所述步骤（2）中，将第一进水段、第二进水段、第一出水段与第二出水段的横截面形状设计为圆形；所述步骤（3）中，将下端通水口的横截面形状设计为圆形，将第一上端通水口、第二上端通水口的横截面形状设计为圆角矩形，将第一冷却段、第二冷却段、第三冷却段与第四冷却段的横截面形状设计为圆角矩形。通过这种设置，这种薄壁模具内的水路截面随模具截面形状的变化而变化，不同水路部位采用可变截面设计，可以充分利用模具的内部空间，在模具空间较大的结构处设计圆形孔径水路，在模具的薄壁处由原本的小圆孔径改为圆角矩形水路，能够增大水流量，提高冷却效率。在空间有限的情况下，冷却相同部位工件时可降低所需水压，增大水流量，提高水路冷却效率。

作为本发明进一步的优选方案，所述步骤（3）中，所述第一冷却段、第二冷却段、第三冷却段与第四冷却段均包括至少一个横向连接段和至少两个m形连接段，横向连接段连接在相邻两个m形连接段之间。通过这种设置，使得环形通道为一条上下往复、横向延伸的随形水路。

作为本发明更进一步的优选方案，所述步骤（3）中，所述m形连接段包括弧形连接段和两个U形连接段，两个U形连接段的开口朝下设置，弧形连接段连接在两个U形连接段之间。

作为本发明的优选方案，所述步骤（4）中，3D金属打印技术为激光选区熔化成型技术。上述激光选区熔化成形技术是以原型制造技术为基本原理发展起来的一种先进的激光增材制造技术。通过专用软件对零件三维数模进行切片分层，获得各截面的轮廓数据后，利用高能量激光束根据轮廓数据逐层选择性地熔化金属粉末，通过逐层铺粉，逐层熔化凝固堆积的方式，制造三维实体零件。激光选区熔化成形技术突破了传统制造工艺的变形成形和去除成形的常规思路，可根据零件三维数模，利用金属粉末无需任何工装夹具和模具，直接获得任意复杂形状的实体零件，实现净成形的材料加工新理念，特别适用于制造具有复杂内腔结构的难加工金属零件。上述3D金属打印技术具有高精度、表面质量优异等特点，大大节省材料和加工成本，缩短生产周期。

作为本发明的优选方案，所述步骤（2）中，第一进水口与第一出水口之间的间距为10mm-18mm；第二进水口与第二出水口之间的间距为10mm-18mm。通过这种设置，使后模上的第一进水口与第一出水口之间的间距、第二进水口与第二出水口之间的间距得到扩大，使得模具有足够空间安装水管。

作为本发明的优选方案，所述步骤（3）中，镶件呈圆柱状。通过这种设置，镶件内的环形通道为一条随形水路，能够使随形水路充填整个镶件内部，使得冷却水流经整个镶件内部，能够快速且均匀对注塑模具的模具芯进行冷却，缩短冷却时间。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

由这种汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法制作的薄壁模具具有两进两出的环形水路，并且每一组一进一出的水路处于镶件安装位置的同一侧，既使得整条水路的路径变短，水路压降不会过大，提高模具的冷却效率，又简化了水路结构，在同等冷却效率下，水路结构更加简单，也使得生产厂家的自循环水路的正常水压即可满足生产，无需配置增压机，减少生产成本。

附图说明

图1是本发明具体实施例的结构示意图；

图2是图1中环形冷却通道的结构示意图；

图3是图1中镶件的结构示意图；

图4是图3中A-A的剖面图；

图5是图3中B-B的剖面图；

图6是图3中C-C的剖面图；

图7是本发明背景技术中第一种设计规则的冷却通道的结构示意图；

图8是本发明背景技术中第二种设计规则的冷却通道的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行具体描述。

如图1-6所示，本实施例中的汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，包括下述步骤：

步骤（1），按照所述薄壁模具的结构，将薄壁模具分设为后模1和镶件2，镶件2安装位置设置在后模1的中间位置；

步骤（2），在后模1的第一侧壁上设置第一进水口11和第一出水口12，在后模1上设置与第一进水口11、第一出水口12相连通的第一进水段15、第一出水段16；在后模1的第二侧壁上设置第二进水口13和第二出水口14，在后模1上设置与第二进水口13、第二出水口14相连通的第二进水段17、第二出水段18；其中，后模1的第一侧壁、第一进水段15、第一出水段16处于镶件2安装位置的一侧，后模1的第二侧壁、第二进水段17、第二出水段18处于镶件2安装位置的另一侧；

步骤（3），按照镶件2的结构对镶件2的进行3D建模，并在镶件2 3D模型中设置环形冷却通道21，包括沿镶件2 3D模型的周向设置环形通道，以及在镶件2相对的两侧壁上分别设置一组进水水路和出水水路，每条进水水路进行分流布置，使进水水路一分为二并与环形通道连接，每条出水水路进行分流布置，使出水水路一分为二并与环形通道连接；

步骤（4），根据镶件2 3D模型，采用3D金属打印技术逐层堆积制造出具有环形冷却通道21的镶件2；

步骤（5），将镶件2安装在后模1的镶件2安装位置上，使第一进水口11、第二进水口13分别通过第一进水段15、第二进水段17与相应的进水水路连接，第一出水口12、第二出水口14分别通过第一出水段16、第二出水段18与相应的出水水路连接，制得汽车配件生产用的薄壁模具。

通常，上述第一侧壁与第二侧壁以镶件2安装位置为中心对称设置。

由于镶件2内部存在复杂水路路径及多变的水路截面形状，一般传统加工工艺无法满足加工，需采用3D金属打印技术实现。

步骤（5）中，通过密封圈将镶件2的底部安装在后模1的中间位置上。将镶件2安装在后模1上时，需要在镶件2的底部与后模1之间设置密封圈，能够防止冷却水外泄。

步骤（2）中，通过机加工或钻孔的加工方式在后模1的内部去除材料，形成第一进水段15、第一出水段16、第二进水段17与第二出水段18，使第一进水口11通过第一进水段15与环形冷却通道21连接，第一出水口12通过第一出水段16与环形冷却通道21连接，第二进水口13通过第二进水段17与环形冷却通道21连接，第二出水口14通过第二出水段18与环形冷却通道21连接。

步骤（3）中，两组所述进水水路和出水水路包括第一过渡分流段211、第二过渡分流段212、第三过渡分流段213、第四过渡分流段214；所述环形通道包括第一冷却段215、第二冷却段216、第三冷却段217、第四冷却段218；将第一过渡分流段211、第二过渡分流段212设置在镶件2的第一侧壁上，将第三过渡分流段213、第四过渡分流段214设置在镶件2的第二侧壁上，将第一冷却段215、第二冷却段216、第三冷却段217、第四冷却段218沿镶件2的周向设置在镶件2中，使第一过渡分流段211、第一冷却段215、第二过渡分流段212、第二冷却段216、第三过渡分流段213、第三冷却段217、第四过渡分流段214、第四冷却段218首尾依次连接。

步骤（3）中，将第一过渡分流段211、第二过渡分流段212、第三过渡分流段213与第四过渡分流段214的形状设计成Y字形，Y字形过渡分流段具有第一上端通水口2111、第二上端通水口2112和下端通水口2113。这种Y字形过渡分流段能够起到上端分流、下端汇流的作用。

步骤（2）中，将第一进水段15、第二进水段17、第一出水段16与第二出水段18的横截面形状设计为圆形；所述步骤（3）中，将下端通水口2113的横截面形状设计为圆形，将第一上端通水口2111、第二上端通水口2112的横截面形状设计为圆角矩形，将第一冷却段215、第二冷却段216、第三冷却段217与第四冷却段218的横截面形状设计为圆角矩形。通过这种设置，这种薄壁模具内的水路截面随模具截面形状的变化而变化，不同水路部位采用可变截面设计，可以充分利用模具的内部空间，在模具空间较大的结构处设计圆形孔径水路，在模具的薄壁处由原本的小圆孔径改为圆角矩形水路，能够增大水流量，提高冷却效率。在空间有限的情况下，冷却相同部位工件时可降低所需水压，增大水流量，提高水路冷却效率。

步骤（3）中，所述第一冷却段215、第二冷却段216、第三冷却段217与第四冷却段218均包括一个横向连接段2151和两个m形连接段2152，横向连接段2151连接在相邻两个m形连接段2152之间。通过这种设置，使得环形通道为一条上下往复、横向延伸的随形水路。

步骤（3）中，所述m形连接段2152包括弧形连接段2153和两个U形连接段2154，两个U形连接段2154的开口朝下设置，弧形连接段2153连接在两个U形连接段2154之间。

步骤（4）中，3D金属打印技术为激光选区熔化成型技术。上述激光选区熔化成形技术是以原型制造技术为基本原理发展起来的一种先进的激光增材制造技术。通过专用软件对零件三维数模进行切片分层，获得各截面的轮廓数据后，利用高能量激光束根据轮廓数据逐层选择性地熔化金属粉末，通过逐层铺粉，逐层熔化凝固堆积的方式，制造三维实体零件。激光选区熔化成形技术突破了传统制造工艺的变形成形和去除成形的常规思路，可根据零件三维数模，利用金属粉末无需任何工装夹具和模具，直接获得任意复杂形状的实体零件，实现净成形的材料加工新理念，特别适用于制造具有复杂内腔结构的难加工金属零件。上述3D金属打印技术具有高精度、表面质量优异等特点，大大节省材料和加工成本，缩短生产周期。

步骤（2）中，第一进水口11与第一出水口12之间的间距15mm；第二进水口13与第二出水口14之间的间距为15mm。通过这种设置，使后模1上的第一进水口11与第一出水口12之间的间距、第二进水口13与第二出水口14之间的间距得到扩大，使得模具有足够空间安装水管。

步骤（3）中，镶件2呈圆柱状。通过这种设置，镶件2内的环形通道为一条随形水路，能够使随形水路充填整个镶件2内部，使得冷却水流经整个镶件2内部，能够快速且均匀对注塑模具的模具芯进行冷却，缩短冷却时间。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤（1），按照所述薄壁模具的结构，将薄壁模具分设为后模和镶件，镶件安装位置设置在后模的中间位置；

步骤（2），在后模的第一侧壁上设置第一进水口和第一出水口，在后模上设置与第一进水口、第一出水口相连通的第一进水段、第一出水段；在后模的第二侧壁上设置第二进水口和第二出水口，在后模上设置与第二进水口、第二出水口相连通的第二进水段、第二出水段；其中，后模的第一侧壁、第一进水段、第一出水段处于镶件安装位置的一侧，后模的第二侧壁、第二进水段、第二出水段处于镶件安装位置的另一侧；

步骤（3），按照镶件的结构对镶件的进行3D建模，并在镶件3D模型中设置环形冷却通道，包括沿镶件3D模型的周向设置环形通道，以及在镶件相对的两侧壁上分别设置一组进水水路和出水水路，每条进水水路进行分流布置，使进水水路一分为二并与环形通道连接，每条出水水路进行分流布置，使出水水路一分为二并与环形通道连接；

步骤（4），根据镶件3D模型，采用3D金属打印技术逐层堆积制造出具有环形冷却通道的镶件；

步骤（5），将镶件安装在后模的镶件安装位置上，使第一进水口、第二进水口分别通过第一进水段、第二进水段与相应的进水水路连接，第一出水口、第二出水口分别通过第一出水段、第二出水段与相应的出水水路连接，制得汽车配件生产用的薄壁模具。

2.如权利要求1所述的汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，其特征在于：所述步骤（5）中，通过密封圈将镶件的底部安装在后模的中间位置上。

3.如权利要求1所述的汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，其特征在于：所述步骤（2）中，通过机加工或钻孔的加工方式在后模的内部去除材料，形成第一进水段、第一出水段、第二进水段与第二出水段，使第一进水口通过第一进水段与环形冷却通道连接，第一出水口通过第一出水段与环形冷却通道连接，第二进水口通过第二进水段与环形冷却通道连接，第二出水口通过第二出水段与环形冷却通道连接。

4.如权利要求1所述的汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）中，两组所述进水水路和出水水路包括第一过渡分流段、第二过渡分流段、第三过渡分流段、第四过渡分流段；所述环形通道包括第一冷却段、第二冷却段、第三冷却段、第四冷却段；将第一过渡分流段、第二过渡分流段设置在镶件的第一侧壁上，将第三过渡分流段、第四过渡分流段设置在镶件的第二侧壁上，将第一冷却段、第二冷却段、第三冷却段、第四冷却段沿镶件的周向设置在镶件中，使第一过渡分流段、第一冷却段、第二过渡分流段、第二冷却段、第三过渡分流段、第三冷却段、第四过渡分流段、第四冷却段首尾依次连接。

5.如权利要求4所述的汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）中，将第一过渡分流段、第二过渡分流段、第三过渡分流段与第四过渡分流段的形状设计成Y字形，Y字形过渡分流段具有第一上端通水口、第二上端通水口和下端通水口。

6.如权利要求5所述的汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，其特征在于：所述步骤（2）中，将第一进水段、第二进水段、第一出水段与第二出水段的横截面形状设计为圆形；所述步骤（3）中，将下端通水口的横截面形状设计为圆形，将第一上端通水口、第二上端通水口的横截面形状设计为圆角矩形，将第一冷却段、第二冷却段、第三冷却段与第四冷却段的横截面形状设计为圆角矩形。

7.如权利要求4所述的汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述第一冷却段、第二冷却段、第三冷却段与第四冷却段均包括至少一个横向连接段和至少两个m形连接段，横向连接段连接在相邻两个m形连接段之间。

8.如权利要求7所述的汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述m形连接段包括弧形连接段和两个U形连接段，两个U形连接段的开口朝下设置，弧形连接段连接在两个U形连接段之间。

9.如权利要求1所述的汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，其特征在于：所述步骤（4）中，3D金属打印技术为激光选区熔化成型技术。

10.如权利要求1所述的汽车配件生产用的薄壁模具的制作方法，其特征在于：

所述步骤（2）中，第一进水口与第一出水口之间的间距为10mm-18mm；第二进水口与第二出水口之间的间距为10mm-18mm；

所述步骤（3）中，镶件呈圆柱状。

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