CN116021715A - 模仁、注塑系统及基于3d打印的模仁制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模仁、注塑系统及基于3D打印的模仁制造方法，所述模仁包括第一材质的模仁本体，所述模仁本体上设有若干热流道喷嘴和产品型腔，所述模仁内部设有围绕所述热流道喷嘴设置的随形水路；所述模仁还包括第二材质的排气层，所述排气层设置于所述产品型腔处；所述模仁整体通过3D打印形成。本发明可以使模仁具有良好的排气性能，简化了注塑系统中的排气结构，提升了注塑产品的表面质量。
Description
技术领域
本发明涉及注塑模具技术领域，尤其涉及一种模仁、注塑系统及基于3D打印的模仁制造方法。
背景技术
一方面，注塑模具的排气是模具设计中一个不可忽视的问题。排气不良，会造成众多问题，比如：气孔、空洞、烧焦、气泡、表面银纹等。
为解决排气问题，现有技术通常需要在模具中设计一定的机械结构进行排气，这些机械结构的设置显然增加了注塑模具的复杂程度，且显著提高了注塑模具设计及制造的难度。
另一方面，对于同时注塑多个薄壁件产品(如壁厚仅1mm)，需要实时控制模具温度，这对模具的设计要求提高了。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种结构简单，能实现良好排气效果的模仁、注塑系统以及基于3D打印的模仁制造方法。
本发明公开了一种模仁，所述模仁包括第一材质的模仁本体，所述模仁本体上设有若干热流道喷嘴和产品型腔，所述模仁内部设有围绕所述热流道喷嘴设置的随形水路；
所述模仁还包括第二材质的排气层，所述排气层设置于所述产品型腔处；
所述模仁整体通过3D打印形成。
优选地，所述随形水路呈C形或螺旋形并环绕所述热流道喷嘴。
优选地，所述第一材质为塑料模具钢材质；
所述第二材质为排气钢材质。
优选地，所述模仁内部对称设置有两个随形水路，部分热流道喷嘴分别由两个随形水路围绕，另外部分热流道喷嘴位于两个随形水路之间。
本发明还公开了一种基于3D打印的模仁制造方法，所述方法包括：
建立模仁的三维模型，其中，所述模仁为如上所述的模仁；
对所述三维模型进行切片处理，获得模仁本体的切片数据和排气层的切片数据；
根据模仁本体的切片数据，逐层地铺设第一材质的金属粉末基材并进行激光熔化成型，直至形成模仁本体；
更换金属粉末基材；
根据排气层的切片数据，逐层地铺设第二材质的金属粉末基材并进行激光熔化成型，直至模仁整体成型。
本发明还公开了一种注塑系统，所述注塑系统包括：
如上所述的模仁；
模框，所述模仁可拆卸地安装于所述模框中，所述模框内部设置有与所述随形水路连通的模框水路；
极冷极热设备，所述极冷极热设备与所述模框水路通过管道连接。
优选地，所述极冷极热设备在注塑开始前供应热水至模框水路和模仁中的随形水路，以将模仁加热至第一温度；
在注塑完成后，供应冷水至模框水路和模仁中的随形水路，以将模仁冷却至第二温度。
优选地，所述第一温度为160-180℃，所述第二温度为50-70℃。
优选地，所述随形水路对称设置有两个，每个随形水路均设有一个入口和一个出口，两个随形水路的入口和两个随形水路的出口分别通过模框水路和管道连接至所述极冷极热设备。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.通过3D打印技术将排气层结合到模仁中，提升了模仁的排气效果，提升了注塑产品的表面质量，简化了注塑系统中的排气结构，并实现同时制造多个产品。
2.通过极冷极热设备使模具表面在注塑前达到所需要的温度，并在注塑后的短时间内冷却降温，可以有效改善产品外观缺陷，提升产品表面质量，缩短产品生产周期。
附图说明
图1为本发明一实施例中模仁的结构示意图；
图2为图1中随形水路及热流道喷嘴的分布示意图；
图3为本发明一实施例中的注塑系统的结构示意图。
附图标记：
100-模仁，110-模仁本体，111-热流道喷嘴，112-随形水路，1121-入口，1122-出口，120-排气层，130-产品型腔，200-模框，210-模框水路，300-极冷极热设备，400-管道。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参见附图1，为本发明一实施例中模仁100的结构示意图，所述模仁100包括第一材质的模仁本体110，所述第一材质为常规的塑料模具钢材质，也即为非排气钢的模具钢材质。所述模仁本体110上设有若干热流道喷嘴111和产品型腔，所述模仁100内部设有围绕所述热流道喷嘴111设置的随形水路112。具体地，参见附图2，在本实施例中，所述流道喷嘴111设有八个；所述模仁100内部对称地设置有两个随形水路112，每个随形水路112围绕三个热流道喷嘴111，另外两个热流道喷嘴111位于两个随形水路112之间。通过这样的设置可以节约随形水路112的空间布局，使在随形水路112内流动的换热介质(例如水)能对更多的热流道喷嘴111进行降温或升温。在本实施例中，所述随形水路112近似呈C形环绕单个热流道喷嘴111，在其它一些实施例中，所述热流道喷嘴111也可以呈螺旋形环绕热流道喷嘴111，具体地，本领域技术人员可以根据需要灵活设置。每个随形水路112均设有一个入口1121和一个出口1122，所述入口1121和出口1122位于模仁本体110的表面，用于供换热介质进出随形水道。
所述模仁100还包括第二材质的排气层120，所述第二材质为排气钢材质，排气钢又称透气钢，其内部由微细的小孔相连构成，使空气或任何气体能顺利渗透及穿过。所述排气层120设置于所述产品型腔处，所述产品型腔位于图1中的背侧，所述排气层120可沿产品型腔的表面设置。
所述模仁100整体通过3D打印形成。基于3D打印工艺，可以便捷地在模仁100内部形成随形水路112，克服传统加工方法加工困难的问题，且可以在模仁100上设置多个产品型腔，以实现同时制造多个产品；同时，也可以将排气钢结合到模仁100上，通过排气钢提升模仁100的排气性能，无需设置复杂的机械结构进行排气。
基于3D打印工艺制造上述模仁100的方法包括如下步骤：
1)建立模仁的三维模型，其中，所述模仁为如上所述的模仁100。
2)对所述三维模型进行切片处理，获得模仁本体110的切片数据和排气层120的切片数据。
在本步骤中，将三维模型按照设定的层厚进行切片处理，获得各截面的数据。需要注意的是，对于模仁100中的模仁本体110和排气层120，需分别进行切片处理，从而获得模仁本体110的切片数据和排气层120的切片数据。
3)根据模仁本体110的切片数据，逐层地铺设第一材质的金属粉末基材并进行激光熔化成型，直至形成模仁本体110。
在本步骤中，将第一材质的金属粉末基材均匀地铺在成型基板上，然后3D打印机控制激光在铺设好的金属粉末基材上方选择性地对粉末进行照射，金属粉末基材加热到完全熔化后成型，再将新的一层金属粉末基材铺洒在已成型的当前层上，调入新一层截面的数据进行激光熔化，使其与前一层截面粘结，此过程逐层循环，直至形成模仁本体110。
4)更换金属粉末基材，将铺撒的金属粉末基材更换为第二材质，也即排气钢材质的的金属粉末基材。
5)根据排气层120的切片数据，逐层地铺设第二材质的金属粉末基材并进行激光熔化成型，直至模仁100整体成型。
本步骤是在成型的模仁本体110的基础上，通过更换金属粉末基材进行激光选择性熔化，来将排气层120结合到模仁本体110上。本步骤的具体过程与步骤3)基本相同，只是金属粉末基材的材质步骤不同，这里不再赘述。
参见附图3，为本发明一实施例中的注塑系统的结构示意图，所述注塑系统包括：如图1所示的模仁100、模框200、管道400和极冷极热设备300。
所述模仁100可拆卸地安装于所述模框200中，所述模框200内部设置有与所述随形水路112连通的模框水路210。所述极冷极热设备300与所述模框水路210通过管道400连接。模仁100中两个随形水路112的入口1121和出口1122分别通过模框水路210和管道400连接至所述极冷极热设备300，具体地，模框水路210包括进水水路和出水水路，管道400包括一进水管道和一出水管道，进水水路的第一端通过进水管道连接极冷极热设备300，进水水路的第二端同时连接两个随形水路112的入口1121，从而，来自极冷极热设备300的换热介质在进水水路中分成两部分同时进入两个随形水路112的入口1121；出水水路的第一端同时连接两个随形水路112的出口1122，出水水路的第二端通过出水管道连接极冷极热设备300，从而在两个随形水路112中换热后换热介质在出水水路中汇合后共同输入冷极热设备300，如此循环。从而极冷极热设备300通过管道400可以输送诸如水之类的换热介质至模仁100的随形水路112，来对模仁100进行升温或降温。所述极冷极热设备300可以为模温机。
具体地，在本实施例中，所述极冷极热设备300在注塑开始前供应热水至模框水路210和模仁100中的随形水路112，以将模仁100加热至第一温度，所述第一温度优选为160-180℃，进一步优选为170℃；在注塑完成后，极冷供应冷水至模框水路210和模仁100中的随形水路112，以将模仁100在短时间内冷却至第二温度，所述第二温度优选为50-70℃，进一步优选为60℃。本申请中，模仁100内的随形水路112可以使模仁100均匀加热或冷却，排气层120可以使气体有效排出，再结合极冷极热设备300对温度的控制，可以有效减少产品外观缺陷，提升产品的注塑质量，缩短产品成型的周期。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种模仁，其特征在于，
所述模仁包括第一材质的模仁本体，所述模仁本体上设有若干热流道喷嘴和产品型腔，所述模仁内部设有围绕所述热流道喷嘴设置的随形水路；
所述模仁还包括第二材质的排气层，所述排气层设置于所述产品型腔处；
所述模仁整体通过3D打印形成。
2.如权利要求1所述的模仁，其特征在于，
所述随形水路呈C形或螺旋形并环绕所述热流道喷嘴。
3.如权利要求1所述的模仁，其特征在于，
所述第一材质为塑料模具钢材质；
所述第二材质为排气钢材质。
4.如权利要求1所述的模仁，其特征在于，
所述模仁内部对称设置有两个随形水路，部分热流道喷嘴分别由两个随形水路围绕，另外部分热流道喷嘴位于两个随形水路之间。
5.一种基于3D打印的模仁制造方法，其特征在于，
建立模仁的三维模型，其中，所述模仁为权利要求1-4中任一项所述的模仁；
对所述三维模型进行切片处理，获得模仁本体的切片数据和排气层的切片数据；
根据模仁本体的切片数据，逐层地铺设第一材质的金属粉末基材并进行激光熔化成型，直至形成模仁本体；
更换金属粉末基材；
根据排气层的切片数据，逐层地铺设第二材质的金属粉末基材并进行激光熔化成型，直至模仁整体成型。
6.一种注塑系统，其特征在于，包括：
如权利要求1-4中任一项所述的模仁；
模框，所述模仁可拆卸地安装于所述模框中，所述模框内部设置有与所述随形水路连通的模框水路；
极冷极热设备，所述极冷极热设备与所述模框水路通过管道连接。
7.如权利要求6所述的注塑系统，其特征在于，
所述极冷极热设备在注塑开始前供应热水至模框水路和模仁中的随形水路，以将模仁加热至第一温度；
在注塑完成后，供应冷水至模框水路和模仁中的随形水路，以将模仁冷却至第二温度。
8.如权利要求7所述的注塑系统，其特征在于，
所述第一温度为160-180℃，所述第二温度为50-70℃。
9.如权利要求7所述的注塑系统，其特征在于，
所述随形水路对称设置有两个，每个随形水路均设有一个入口和一个出口，两个随形水路的入口和两个随形水路的出口分别通过模框水路和管道连接至所述极冷极热设备。
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