CN204712395U - 一种异形水路结构的斜顶 - Google Patents
一种异形水路结构的斜顶 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204712395U CN204712395U CN201520435937.1U CN201520435937U CN204712395U CN 204712395 U CN204712395 U CN 204712395U CN 201520435937 U CN201520435937 U CN 201520435937U CN 204712395 U CN204712395 U CN 204712395U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oblique top
- special
- waterway structure
- shaped waterway
- cooling water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
本实用新型公开了一种异形水路结构的斜顶，其特征在于：所述斜顶包括一体结构的底座连接部、推杆部、与注塑塑胶件接触的顶出部以及设置在顶出部的石墨烯层状结构，所述斜顶还包括设置在所述斜顶内的异形水路结构；所述异形水路结构的入水口及出水口设置在底座推杆部的下部，并与推杆部内的竖直冷却水路连通，所述顶出部内设有随形冷却水路。本实用新型通过3D打印技术制造温度调节优良的异形水路及斜顶，改善模具或斜顶的冷却效率、缩短成型周期，提高模具生产效率，降低注塑件热残余应力，提高注塑品质。
Description
技术领域
本实用新型涉及注塑模具的技术领域，具体涉及一种异形水路结构的斜顶。
背景技术
在注塑过程中，冷却过程对于成型质量起着非常重要的作用，因为它会直接影响到注塑的生产效率及注塑制品的内在性能和表观质量。优良的冷却系统能够显著降低冷却时间，缩短注塑循环周期，减小制品残余热应力及翘曲变形，并增强制品的力学性能及内部、表面质量等。注塑制品如果冷却不均匀，会产生热残余应力，从而对注塑制品的形状、尺寸和使用性能等带来严重影响。研究测试表明，注塑件的热残余应力比流动残余应力至少大一个数量级，因此在注塑成型过程中，应主要考虑热残余应力的影响因素。当粘弹性聚合物熔体在模具内冷却到低于玻璃化转变温度时，不均匀的密度变化和不均匀的温度变化都会形成热残余应力。在注塑过程中，热残余应力容易在以下2个阶段产生：一是注塑制品在型腔中的冷却阶段，二是注塑制品从脱模温度冷却到室温的阶段。因此，要做到高效率生产，并获得性能优良的注塑制品，必须对模具进行温度调节。
在注塑模具中，模具的冷却效果关系到生产效率的高低和最终注塑制品的质量优劣，因此其冷却系统的设计是模具设计过程中需要考虑的关键问题之一。但是，由于现阶段模具制造手段有限，并且缺乏合适的冷却水道设计理论，使得冷却水路的设计和制造只能局限于相对简单的结构形式下。尽管如此，模具设计师们仍始终致力于提高冷却系统的冷却效率，提出了螺旋式、隔板点冷式及螺旋塞式等不同的水路形式，以使前后模能够得到均匀而有效的冷却。但是，在对那些结构复杂且质量要求高的产品进行模具设计时，上述方法并不完全有效。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型公开的一种异形水路结构的斜顶，通过3D打印技术制造温度调节优良的异形水路及斜顶，改善模具或斜顶的冷却效率、缩短成型周期，提高模具生产效率，降低注塑件热残余应力，提高注塑品质。
本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种异形水路结构的斜顶，其特征在于：所述斜顶包括一体结构的底座连接部、推杆部、与注塑塑胶件接触的顶出部以及设置在顶出部的石墨烯层状结构，所述斜顶还包括设置在所述斜顶内的异形水路结构；
所述异形水路结构的入水口及出水口设置在底座推杆部的下部，并与推杆部内的竖直冷却水路连通，所述顶出部内设有随形冷却水路。
所述异形水路结构为壁厚0.3～0.6mm铜材料的冷却水路，所述斜顶与异形水路结构为3D打印机制造的结构。
所述随形冷却水路沿着顶出部的外形轮廓设置。
所述斜顶与随形冷却水路为3D打印机制造的结构。
本实用新型的优点在于：本实用新型的异形水路结构包括推杆部的竖直冷却水路以及顶出部的随形冷却水路，该随形冷却水路随着斜顶表面几何形状的变化而变化。众所周知，在一般的注塑过程中，需要经过一定的时间才能使模具达到稳定的生产状态，这是因为当熔融的塑料注入模具后，注塑模具与熔融塑料在接触面之间发生热量传递，同时，模具通过自身向冷却水路进行热脉冲传导。于是，模具温度上升，同时将热量传入冷却液。如果冷却水路离模具表面有较长的距离，连续的热脉冲就会使模具的温度持续升高，直到冷却系统带走的脉冲热量和熔融塑料带给模具的脉冲热量达到平衡。如果冷却水路距模具表面较近，则模具或斜顶中积累的热量就会大大减少，且热量被限制在冷却水路与模具表面之间的区域，使得从模具型腔表面向冷却水路传导热量的路径也缩短很多。这样，在一个注塑周期内，模具就能达到稳定的工作状态。
本实用新型还通过3D打印技术(即选择地分层烧结金属粉末技术)，通过电脑与3D打印机，采用直接金属粉末烧结，选择和模具钢材料与铜材料粉末进行烧结，烧出来的致密度基本能达100％，特性(强度，硬度等)跟同材质的金属一致，精度能达20-50微米，粗糙度能达5-10微米。
本实用新型在注塑塑胶件接触的顶出部位设置高导热硬质石墨烯涂层，增强导热效果。
下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型进一步说明。
附图说明
图1为本实施例的斜顶结构示意图；
图2为图1中B-B截面结果示意图；
图3为图1中C-C截面结果示意图；
图4为图1中顶出部的透视结构示意图。
图中：1.斜顶，11.底座连接部，12.推杆部，13.顶出部，14.异形水路结构，141.冷却水路，15.石墨烯层状结构。
具体实施方式
实施例，参见图1～图4，本实施例提供的异形水路结构的斜顶，所述斜顶包括一体结构的底座连接部11、推杆部12、与注塑塑胶件接触的顶出部13以及设置在顶出部13的石墨烯层状结构15，所述斜顶1还包括设置在所述斜顶内的异形水路结构14；
所述异形水路结构14的入水口及出水口设置在底座推杆部12的下部，并与推杆部12内的竖直冷却水路连通，所述顶出部13内设有随形冷却水路141。
所述异形水路结构为壁厚0.3～0.6mm铜材料制成的冷却水路141，该冷却水路141包括竖直冷却水路以及随形冷却水路，所述斜顶为除异形水路结构外的模具钢材料制成的实心结构。
所述随形冷却水路沿着顶出部的外形轮廓设置。所述斜顶与随形冷却水路为3D打印机制造的结构。
本实施例还提供一种异形水路结构的斜顶制备方法，其包括安装有CAD三维建模软件、CAE辅助分析软件、分层切片软件、3D打印软件的计算机以及3D打印机，其包括以下步骤：
(1)通过CAE辅助分析软件建立注塑模以及斜顶的三维建模模型，选择合理的注塑成型参数，模拟注塑生产过程，并通过CAE辅助分析软件的深度负反馈来补偿注塑生产产品的变化而预先修改斜顶内的异形水路结构，使得斜顶符合实际注塑生产的冷却效果，从而得到斜顶以及异形水路结构的三维档案，保证产品达到要求；
(2)在CAD三维建模软件中将步骤(1)得到的斜顶设置两种材料，分别为斜顶内异形水路结构内壁设置0.3～0.6mm厚的高导热的铜材料，异形水路结构相当于设置成一个壁厚为0.3～0.6mm的导热铜管，斜顶除异形水路结构的其他部位为模具钢材料，并输出斜顶及异形水路结构的三维档案；
(3)将步骤(2)得到的斜顶及异形水路结构的三维档案用分层切片软件对其进行处理，获得各截面形状的信息参数，作为激光束进行二维扫描的轨迹，由激光发出的光束在计算机3D打印软件的控制下，根据几何形体各层截面的坐标数据有选择地对不同材料粉末层进行扫描，在激光辐照的位置上粉末烧结在一起，一层烧结完成后，再铺粉进行下一层扫描烧结，新的一层和前一层自然地烧结在一起，最终生成跟三维档案一致的斜顶及异形水路；
(4)在斜顶的与注塑塑胶件接触的顶出部位设置0.05～0.1mm厚的高导热硬质石墨烯涂层。
所述步骤(1)中，所述CAE辅助分析软件的深度负反馈的运行过程具体包括以下步骤：
(11)将已建立的注塑模以及斜顶的三维建模模型导入到CAE辅助分析软件，在CAE辅助分析软件中选择材料以及注塑成型参数，建立初始的水路结构；
(12)模拟注塑生产，生产出模拟的产品3D模型，并预测模拟的产品3D模型的变形，
将模拟的产品3D模型与原产品模型比较，将变形的差值反馈给CAE辅助分析软件，CAE辅助分析软件根据变形的差值重新生成斜顶的水路结构，得到改进的斜顶的三维建模模型；
(13)再次模拟注塑生产，再次得到产品模型，并预测模拟的产品3D模型的变形，计算机自动重复以上步骤(12)多次，直到模拟生成出来的产品满足设定的变形要求，得到的斜顶的三维建模模型用于模具设计和加工。从而保证注塑生产出来的产品一次符合产品要求，CAE辅助分析技术主要关键是将计算机模拟来代替原始的，通过试模，修模，优势是节约资源，减少浪费，加快开发周期，从而达到高质，高效的生产要求。
所述的步骤(3)中，根据几何形体各层截面的坐标数据有选择地对不同材料粉末层进行扫描的具体步骤如下：
(31)铺设模具钢粉末，在激光辐照的位置上粉末烧结在一起，待上一层烧结完成后，再铺设粉进行下一层扫描烧结；
(32)当位于该层截面形状的信息参数只有斜顶的模具钢材料时，该层只需铺设一次模具钢粉末烧结一次；
当位于该层截面形状的信息参数包括斜顶的模具钢材料以及异形水路结构的铜材料时，首先铺设模具钢粉末烧结一次，随后，清理干净模具钢粉末后铺设铜粉末，再进行异形水路结构的烧结，位于同一层截面的模具钢材料与铜材料结合牢固；如此多次重复，最终得到完整的含有异形水路结构的斜顶。
步骤(1)中所述斜顶1包括一体结构的底座连接部11、推杆部12、与注塑塑胶件接触的顶出部以及设置在顶出部13的石墨烯层状结构15，所述斜顶1还包括设置在所述斜顶1内的异形水路结构；所述异形水路结构的入水口及出水口设置在底座推杆部12的下部，并与推杆部12内的竖直冷却水路连通，所述顶出部13内设有随形冷却水路141。
所述异形水路结构包括两组冷却液流向相反设置的冷却水路，分别为第一组冷却水路及第二组冷却水路，每组冷却水路包括位于底座连接部11以及推杆部12设有主流水路，以及位于注塑塑胶件接触的顶出部13的水路设有两条或两条以上的支流水路。
所述位于注塑塑胶件接触的顶出部13的支流水路连接所述主流水路，所述支流水路的直径小于主流水路的直径。
所述支流水路为随形冷却水路，该随性冷却水路沿着顶出部13的外形轮廓设置。
本实施例通过CAE辅助分析软件模拟符合注塑生产的斜顶，然后将模拟的结果反馈到计算处理系统，自动更改产品设计数据，使模拟生产出来的产品更加符合原产品的要求，在计算机CAE系统中反复模拟代替原来试模改模过程，同时分析最佳冷却效果，完成斜顶异形水路的设计。
本实施例的异形水路结构包括竖直冷却水路以及随形冷却水路，该随形冷却水路随着斜顶表面几何形状的变化而变化。众所周知，在一般的注塑过程中，需要经过一定的时间才能使模具达到稳定的生产状态，这是因为当熔融的塑料注入模具后，注塑模具与熔融塑料在接触面之间发生热量传递，同时，模具通过自身向冷却水路进行热脉冲传导。于是，模具温度上升，同时将热量传入冷却液。如果冷却水路离模具表面有较长的距离，连续的热脉冲就会使模具的温度持续升高，直到冷却系统带走的脉冲热量和熔融塑料带给模具的脉冲热量达到平衡。如果冷却水路距模具表面较近，则模具或斜顶中积累的热量就会大大减少，且热量被限制在冷却水路与模具表面之间的区域，使得从模具型腔表面向冷却水路传导热量的路径也缩短很多。这样，在一个注塑周期内，模具就能达到稳定的工作状态。
本实施例还通过3D打印技术(即选择地分层烧结金属粉末技术)，通过电脑与3D打印机，采用直接金属粉末烧结，选择和模具钢材料与铜材料粉末进行烧结，烧出来的致密度基本能达100％，特性(强度，硬度等)跟同材质的金属一致，精度能达20-50微米，粗糙度能达5-10微米。
本实施例在注塑塑胶件接触的顶出部13位设置高导热硬质石墨烯涂层，增强导热效果。
本实用新型并不限于上述实施方式，采用与本实用新型上述实施例相同或近似结构，而得到的其他用于异形水路结构的斜顶，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种异形水路结构的斜顶，其特征在于：所述斜顶包括一体结构的底座连接部、推杆部、与注塑塑胶件接触的顶出部以及设置在顶出部的石墨烯层状结构，所述斜顶还包括设置在所述斜顶内的异形水路结构；
所述异形水路结构的入水口及出水口设置在底座推杆部的下部，并与推杆部内的竖直冷却水路连通，所述顶出部内设有随形冷却水路。
2.根据权利要求1所述的异形水路结构的斜顶，其特征在于：所述异形水路结构为壁厚0.3～0.6mm铜材料的冷却水路，所述斜顶为除异形水路结构外的模具钢材料制成的实心结构。
3.根据权利要求1所述的异形水路结构的斜顶，其特征在于：所述随形冷却水路沿着顶出部的外形轮廓设置。
4.根据权利要求1所述的异形水路结构的斜顶，其特征在于：所述斜顶与异形水路结构为3D打印机制造的结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520435937.1U CN204712395U (zh) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | 一种异形水路结构的斜顶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520435937.1U CN204712395U (zh) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | 一种异形水路结构的斜顶 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204712395U true CN204712395U (zh) | 2015-10-21 |
Family
ID=54311420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520435937.1U Active CN204712395U (zh) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | 一种异形水路结构的斜顶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204712395U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104999083A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-28 | 东莞市锋铭实业有限公司 | 一种异形水路的斜顶制备方法及斜顶 |
| US11235528B2 (en) | 2017-09-02 | 2022-02-01 | R3 Printing, Inc. | Carriageless print head assembly for extrusion-based additive construction |
-
2015
- 2015-06-19 CN CN201520435937.1U patent/CN204712395U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104999083A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-28 | 东莞市锋铭实业有限公司 | 一种异形水路的斜顶制备方法及斜顶 |
| CN104999083B (zh) * | 2015-06-19 | 2017-03-15 | 东莞市锋铭实业有限公司 | 一种异形水路的斜顶制备方法及斜顶 |
| US11235528B2 (en) | 2017-09-02 | 2022-02-01 | R3 Printing, Inc. | Carriageless print head assembly for extrusion-based additive construction |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Feng et al. | Design and fabrication of conformal cooling channels in molds: Review and progress updates | |
| Park et al. | Development of a smart plastic injection mold with conformal cooling channels | |
| King et al. | Alternative materials for rapid tooling | |
| CN104999083A (zh) | 一种异形水路的斜顶制备方法及斜顶 | |
| Venkatesh et al. | Comparison of straight line to conformal cooling channel in injection molding | |
| Rännar et al. | Efficient cooling with tool inserts manufactured by electron beam melting | |
| Dang et al. | Design of U-shape milled groove conformal cooling channels for plastic injection mold | |
| Altaf et al. | Prototype production and experimental analysis for circular and profiled conformal cooling channels in aluminium filled epoxy injection mould tools | |
| CN103434137B (zh) | 一种基于快速成型技术的玩具制作方法 | |
| CN103009633B (zh) | 一种基于超薄层木塑复合材料的实体制造方法 | |
| Miranda et al. | Simulation of an injection process using a CAE tool: Assessment of operational conditions and mold design on the process efficiency | |
| CN105855819A (zh) | 一种钢质注塑模具中随形冷却水道的制造方法 | |
| CN113591350B (zh) | 一种材料挤出成形3d打印成形质量提升方法 | |
| Kuo et al. | Effects of different cooling channels on the cooling efficiency in the wax injection molding process | |
| Wei et al. | Review of conformal cooling system design and additive manufacturing for injection molds | |
| Arman et al. | A comprehensive review of injection mold cooling by using conformal cooling channels and thermally enhanced molds | |
| CN204712395U (zh) | 一种异形水路结构的斜顶 | |
| Saifullah et al. | New cooling channel design for injection moulding | |
| CN105537588A (zh) | 一种塑胶注塑模仁的三维打印制备方法及塑胶注塑模仁 | |
| Dimla | Design considerations of conformal cooling channels in injection moulding tools design: an overview | |
| Salunke et al. | Injection molding methods design, optimization, simulation of plastic toy building block by mold flow analysis | |
| Yin | Modeling and analysis of process parameters for plastic injection molding of base-cover | |
| CN109002581A (zh) | 基于仿真的高温合金非标紧固件塑性成形逆向设计方法 | |
| KR100848707B1 (ko) | 조형법을 이용하여 제조된 청소기용 사출금형 | |
| Wang et al. | CAE optimization and design of injection mould with inner parting structure for automobile front bumper |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |