KR100848707B1 - mold for injection molding - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 형상적응적 냉각통로 및 고열전도성 재료를 이용한 청소기용 사출금형은 상호 형합되어 적어도 하나의 캐비티를 형성하는 상, 하부 금형을 구비하며, 상기 상부금형과 하부금형중 적어도 하나는 몰드 베이스부재와, 상기 몰드 베이스부재에 조형법에 의해 형성된 열전도 매개층과, 상기 열전도 매개층에 형성되며 상기 캐비티를 이루는 성형층과, 상기 성형층과 열전도 매개층 사이에 형성되어 성형층과 열전도 매개층의 열팽창량 차이에 의해 크랙이 발생되는 것을 방지하는 완충층을 구비한다. 이 사출금형은 제조가 간단하고, 냉각수 통로를 성형층과 인접된 측에 형성할 수 있으므로 냉각효율을 극대화 시킬 수 있다. According to the present invention, the injection mold for a cleaner using a shape-adaptive cooling passage and a high thermal conductivity material is provided with upper and lower molds which are combined with each other to form at least one cavity, and at least one of the upper mold and the lower mold is a mold. A base member, a heat conduction media layer formed on the mold base member by a molding method, a shaping layer formed on the heat conduction media layer and constituting the cavity, and formed between the shaping layer and the heat conduction media layer, The buffer layer which prevents a crack from generate | occur | producing by the difference of the thermal expansion amount of a layer is provided. This injection mold is simple to manufacture, and the cooling water passage can be formed on the side adjacent to the forming layer, thereby maximizing the cooling efficiency.
사출금형, 진공, 캐비티, 열전도 매개층, 완충층. Injection mold, vacuum, cavity, heat conduction media layer, buffer layer.
Description
도 1은 본 발명의 조형법을 이용하여 제조된 청소기용 사출금형의 단면도,1 is a cross-sectional view of the injection mold for a cleaner produced using the molding method of the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 상부금형 또는 하부금형의 일부를 발췌하여 도시한 확대 단면도. Figure 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the upper mold or lower mold according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대해 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10; 사출금형 20; 상부금형10;
30; 하부금형 23,33; 열전도 매개층30;
24,34; 냉각수통로 25,35; 완충층24,34;
26,36; 성형층26,36; Forming layer
본 발명은 사출금형에 관한 것으로, 더 상세하게는 조형법을 이용하여 제작한 청소기용 사출금형에 관한 것이다. The present invention relates to an injection mold, and more particularly to an injection mold for a cleaner produced using a molding method.
자동차, 전자, 항공 등의 다양한 분야에 이용되는 사출금형 제작 시, 제품 개발의 초기단계에서 설계상의 오류 및 디자인 검증을 위하여 일반적으로 시제품(prototype)을 제작한다. 시제품은 주로 나무, 플라스틱 등 가공하기 쉬운 재료를 이용하여 제작하는데, 이에는 적지 않은 시간과 비용이 소요되며 자유곡면 등은 정확하게 가공할 수 없다는 단점이 있다. When manufacturing injection molds used in various fields such as automotive, electronics, aviation, etc., prototypes are generally manufactured for design errors and design verification in the early stages of product development. Prototypes are mainly manufactured using materials that are easy to process, such as wood and plastic, which takes a lot of time and money, and has the disadvantage of not being able to accurately process freeform surfaces.
이러한 한계를 극복하기 위해 쾌속조형법(Rapid Prototyping, RP)이 설계 단계에서 활용되고 있는데, 쾌속조형법이란 종이, 왁스, 고분자 등의 여러 가지 비금속, 금속재료를 사용하여 3차원 CAD 데이터로부터 직접 3차원 형상의 시제품 또는 사출을 위한 금형을 곧바로 신속하게 조형하는 방법이다. To overcome this limitation, Rapid Prototyping (RP) is used at the design stage. Rapid Prototyping (RP) is a method that can be used directly from 3D CAD data using various non-metallic and metal materials such as paper, wax, and polymers. It is a method of rapidly forming a dimensional prototype or a mold for injection.
쾌속조형법은 액체상태 또는 분말상태의 재료에 레이저 광선을 조사하여 경화 또는 용융시켜 3차원 형상을 제조하는 경화법과, 입상(粒狀) 또는 층상(層狀)으로 된 고체 소재를 원하는 형태로 접합시켜 만드는 방법 등 크게 두 가지로 나눌 수 있다. The rapid forming method is a method of joining a solid or granular solid material into a desired form by hardening a liquid or powder material by irradiating a laser beam to harden or melt to produce a three-dimensional shape. There are two ways to make it.
먼저, 상기의 경화법 중의 하나인 광조형법(stereolithography, SLA ; 3D Systems사)은 액체상태의 광경화성 수지(photo polymer)에 선택적으로 레이저빔을 조사하여 응고시키는 방식으로 한 층씩 계속적으로 적층해 나가는 방식이다.First, one of the above-mentioned curing methods (stereolithography, SLA; 3D Systems Co., Ltd.) continuously stacks one by one by selectively irradiating and solidifying a laser beam onto a liquid photopolymer. That's the way.
이런 광조형법은 레이저빔을 국소적으로 조사하는 방법(3D Systems사-SLA, Quadrax사, Sony사, Dupont사 등)과, 자외선 램프를 이용하여 한꺼번에 한 층씩을 조사하는 방법(Cubital사-SGC, Light Sculpting사 등) 등 두 가지 방식이 있다.Such optical molding method is a method of irradiating a laser beam locally (3D Systems-SLA, Quadrax, Sony, Dupont, etc.) and a method of irradiating one layer at a time by using an ultraviolet lamp (Cubital-SGC, There are two ways: Light Sculpting.
이러한 조형법을 이용하여 사출금형을 제조하는 것은 가공시간을 단축하고 냉각시간을 단축할 수 있다는 이점이 있다. 이러한 조형법을 사출금형에 적용함에 있어서는 금형의 열전도성을 향상시키고 요구되는 경도를 구현하기 위하여 이종의 재료를 적층하고 있다. 그러나 이 사출금형은 두 재료의 열팽창 차이로 경계면에서 크랙이 발생하는 등 많은 문제점을 가지고 있다. Manufacturing an injection mold using such a molding method has an advantage that the processing time and the cooling time can be shortened. In applying this molding method to an injection mold, heterogeneous materials are laminated in order to improve the thermal conductivity of the mold and to realize the required hardness. However, this injection mold has many problems, such as cracks at the interface due to the difference in thermal expansion of the two materials.
따라서 이에 대한 지속적인 연구가 진행되고 있으며, 정밀한 부품을 성형하기 위한 사출금형의 제작 및 전자제품의 정밀한 금형제작에 적용이 시도되고 있다. Therefore, ongoing research on this is being attempted, the application of the injection mold for molding a precise part and the precise mold manufacturing of electronic products.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제작을 위한 가공시간 단축과, 냉각수 공급을 위한 냉각통로의 성형이 자유롭고 캐비티의 표면을 이루는 금형강과 근접된 위치에 냉각통로를 형성할 수 있어 냉각효율의 향상을 도모할 수 있는 조형법을 이용하여 제조된 청소기용 사출금형을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems described above, it is possible to form a cooling passage in the position close to the mold steel forming the surface of the cavity freely forming the cooling passage for shortening the processing time for the production, cooling water supply An object of the present invention is to provide an injection mold for a cleaner manufactured using a molding method capable of improving the cooling efficiency.
본 발명의 다른 목적은 냉각통로의 설계가 자유롭고, 고열전도성 재료와 금형강의 열팽창 차이에 의한 크랙의 발생을 줄일 수 있는 조형법을 이용하여 제조된 청소기용 사출금형을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide an injection mold for a cleaner manufactured by using a molding method that allows the design of a cooling passage to be free and reduces the occurrence of cracks due to a difference in thermal expansion between a high thermal conductive material and a mold steel.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 조형법을 이용하여 제조된 청소기용 사출금형은 Injection mold for cleaners produced using the molding method of the present invention to achieve the above object is
상호 형합되어 적어도 하나의 캐비티를 형성하는 상, 하부 금형을 구비하며, Having upper and lower molds which are mutually joined to form at least one cavity,
상기 상부금형과 하부금형중 적어도 하나는 몰드 베이스부재와, 상기 몰드 베이스부재에 조형법에 의해 형성된 열전도 매개층과, 상기 열전도 매개층에 형성되며 상기 캐비티를 이루는 성형층과, At least one of the upper mold and the lower mold is a mold base member, a heat conduction media layer formed by the molding method on the mold base member, a molding layer formed on the heat conduction media layer and forming the cavity;
상기 성형층과 열전도 매개층 사이에 형성되어 성형층과 열전도 매개층의 열팽창량 차이에 의해 크랙이 발생되는 것을 방지하는 완충층을 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.The buffer layer is formed between the shaping layer and the heat conduction media layer, and is provided with a buffer layer that prevents cracks from being generated due to the difference in thermal expansion between the shaping layer and the heat conduction media layer.
본 발명에 있어서, 상기 몰드 베이스 부재와 열전도 매개층은 구리 또는 구리합금으로 이루질 수 있다. 그리고 완충층은 상기 열전도 매개층보다 열팽창계수가 크고 성형층보다 열팽창계수가 작은 재질로 이루어지는데, Cu와 Ni의 합금을 사용함이 바람직하다. 그리고 상기 열전도 매개층에는 냉각수가 순환하는 냉각수 통로가 형성된다. In the present invention, the mold base member and the heat conductive medium layer may be made of copper or copper alloy. The buffer layer is made of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the thermally conductive medium layer and a smaller coefficient of thermal expansion than the molding layer. It is preferable to use an alloy of Cu and Ni. In addition, a cooling water passage through which cooling water circulates is formed in the thermal conductive medium layer.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 조형법을 이용하여 제조된 청소기용 사출금형은 금형의 가공이 용이하고 냉각통로를 성형층과 인접되게 설치하여 냉각효율을 극대화 시킬 수 있는 것으로 그 일 실시예를 도 1 및 도 2에 나타내 보였다.The injection mold for a cleaner manufactured using the molding method according to the present invention is to facilitate the processing of the mold and to maximize the cooling efficiency by installing a cooling passage adjacent to the molding layer. Showed in.
도면을 참조하면 조형법에 의해 제조된 사출금형(10)은 상호 형합되어 적어도 하나의 캐비티(11)를 형성하는 상,하부 금형(20)(30)과, 상기 상,하부 금형(20)(30)의 상하부에 각각 설치되는 상하부지지판(21)(31)과, 이들의 형합 및 형분리 시 가이드 하는 가이드핀(미도시)들을 구비한다.Referring to the drawings, the
상기와 같이 구성된 상, 하부금형(20)(30)중 적어도 일측의 금형은 도 2에 도시된 바와 같이 몰드 베이스부재(22)(32)의 표면에 조형법에 의해 적층된 열전도 매개층(23)(33)을 구비한다. 이 열전도 매개층(23)(33)은 YAG레이저 또는 CO2 레이저에 의한 레이저빔을 몰드 베이스 부재(22)(32)의 표면에 조사하여 순간적으로 생성되는 용융 풀안으로 금속분말 즉, 열전도 매개층(23)(33)을 형성하기 위한 고열전도성 재질인 Cu분말을 정밀하게 공급 및 제어함으로써 이를 적층하여 3차원의 형상을 얻는 쾌속금속 조형법을 이용하여 성형한다. The mold of at least one side of the upper and
이와 같은 과정에서 냉각수가 흐르는 냉각수 공급통로(24)(34)를 형성하게 되는데, 이 냉각수 공급통로(24)(34)는 그 형상에 관계없이 다양한 형태로 형성 가능하다. 즉, 종래와 같이 상,하부금형에 냉각라인을 형성하기 위하여 기계적 가공에 의해 형성 시 파생되는 설계상의 제약을 근본적으로 해결할 수 있다. In this process, the cooling
상기와 같이 몰드 베이스부재(22)(32)의 상면에 고열전도성 재질로 이루어진 열전도 매개층(23)(33)의 형성이 완료되면 이의 상면에 완충층(25)(35)을 형성한다. 완충층(25)(35)은 상기 열전도 매개층(23)(33)보다 열팽창계수가 크고 후술하는 성형층보다 열팽창계수가 작은 재질로 형성된다. 상기 완충층(25)(35)의 재질은 구리와 니켈을 합금으로 형성함이 바람직한데, 이 합금은 니켈 5~10 중량%와 구리 90~95 중량% 의 혼합비로 혼합되어 이루어진다. 상기 완충층(25)(35)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 성형층과 열전도 매개층의 열팽창량의 차이를 흡수할 수 있는 재질이면 어느 것이나 가능하다. As described above, when the formation of the thermally
한편, 상기 완충층(25)(35)의 상면에는 제품을 성형하기 위한 캐비티를 형성하기 위한 성형층(26)(36)이 형성된다. 이 성형층(26)(36)은 금형강으로 이루어진다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 조형법을 이용하여 제조된 청소기용 사출금형은 종래의 금형제작에 비하여 제작시간을 단축할 수 있어 생산성의 향상을 도모할 수 있으며, 금속 소재에 대한 제한성이 없어서 재료의 선택이 용이하다. Meanwhile,
The injection mold for a cleaner manufactured using the molding method according to the present invention configured as described above can shorten the manufacturing time compared to the conventional mold manufacturing, and can improve productivity, and there is no restriction on metal materials. The choice of materials is easy.
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또한 금형의 내부에 복잡한 냉각회로를 자유롭게 설계 및 제작할 수 있으므로 냉각효율을 높일 수 있으며, 특히, 성형층(26)(36)과 인접되는 측에 냉각통로가 형성되어 있어 냉각효율을 극대화 시킬 수 있다. In addition, it is possible to freely design and manufacture a complex cooling circuit inside the mold, thereby increasing the cooling efficiency. In particular, a cooling passage is formed on the side adjacent to the forming
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 조형법을 이용하여 제조된 청소기용 사출금형은 상부 금형과 하부금형을 조형법을 이용하여 성형층과 인접된 측에 냉각수통로를 형성할 수 있으므로 성형층으로부터 몰드 베이스 부재 측으로의 열전달 효율을 높일 수 있어 사출성형 사이클의 냉각시간을 대폭 단축할 수 있다. As described above, the injection mold for a cleaner manufactured using the molding method of the present invention may form a cooling water passage on a side adjacent to the forming layer by using the molding method of the upper mold and the lower mold, and thus, the mold base from the molding layer. Since the heat transfer efficiency to the member side can be improved, the cooling time of the injection molding cycle can be significantly shortened.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이 다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
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