CN103407134A - 模具的异型冷却水路结构及具有该结构模具的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了模具的异型冷却水路结构，其能解决现有注塑模具的冷却水道受机加工工艺限制而造成的结构简单、冷却效果差的问题，其包括模具本体，模具本体内安装有模仁，冷却水路设置于模仁内，冷却水路在所述模仁内围绕成型腔面呈环形布置。本发明还提供了具有该种冷却水路结构模具的加工方法，其包括具有异型冷却水路结构的模仁的加工以及模具其它部件的加工，其特征在于：具有异型冷却水路结构的模仁采用增材制造技术进行加工。
Description
技术领域
本发明涉及注塑模具的设计生产领域，具体为模具的异型冷却水路结构及具有该结构模具的加工方法。
背景技术
一般注塑模具内都会开有冷却水路，在加工产品时冷却水路内通有冷却水以达到快速冷却产品、冷却模具的目的，从而提高生产效率、保证产品质量并延长模具使用寿命，目前注塑模具的冷却水路一般设置于安装模仁的模具体内或者直接设置于模仁内，其包括横向水路6与纵向水路7，且横向水路6与纵向水路7相互垂直联通，图1和图2中，其冷却水路6、7设置于注塑模具的模仁8内，其缺点在于：其冷却水路都由机加工完成，而受到目前机加工工艺的影响，冷却水路多为横、纵向垂直联通的结构，其分布形式单一，冷却水路较短，因而冷却速率低、冷却效果差，特别是对于具有复杂型腔的模具采用现有的冷却水路结构无法起到快速冷却的作用，因而生产效率低、产品质量不稳定、模具的使用寿命低。图1和图2中，9为冷却水路的进水口，10为冷却水路的出水口。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了模具的异型冷却水路结构，其能解决现有注塑模具的冷却水道受机加工工艺限制而造成的结构简单、冷却效果差的问题，从而提高产品加工效率、保证产品质量、降低模具使用寿命；同时，本发明还提供了具有该种冷却水路结构模具的加工方法。
模具的异型冷却水路结构，其包括模具本体，所述模具本体内安装有模仁，其特征在于：所述冷却水路设置于所述模仁内，所述冷却水路在所述模仁内围绕成型腔面呈环形布置。
其进一步特征在于：所述冷却水路在所述模仁内围绕成型腔面呈环形并沿所述成型腔面高度方向呈螺旋上升状布置。
一种具有异型冷却水路结构的注塑模具的加工方法，其包括具有异型冷却水路结构的模仁的加工以及模具其它部件的加工，其特征在于：所述具有异型冷却水路结构的模仁采用增材制造技术进行加工。
其进一步特征在于：
所述模具其它部分的加工采用传统机加工工艺完成；
所述模具的其它部分与所述具有异型冷却水路结构的模仁采用所述增材制造技术整体加工。
其更进一步特征在于：
所述增材制造技术包括以下工艺步骤：
（1）对需要采用增材制造的模具部分建立电脑三维模型；
（2）对步骤（1）所建电脑三维模型进行二维化处理，即将所述电脑三维模型沿Z轴方向按相等的层厚分割成一系列二维图形；
（3）根据步骤（2）中所述一系列二维图形生成相应的激光扫描路径；
（4）在增材制造设备加工平台上均匀地铺设一层材料粉末；
（5）利用高能激光或电子束按所述激光扫描路径扫描所述加工平台上的材料粉末，受所述高能激光或电子束扫描的材料粉末熔化后固结于所述加工平台表面；
（6）在已经熔结了一层图形的加工平台表面铺设第二层材料粉末；
（7）依次重复步骤（5）、（6），直至所述需要采用增材制造的模具部分整体成形；
（8）再将熔结于加工平台的所述模具部分与加工平台一起整体从增材制造设备中移出，清理注塑模具表面与内部浮粉，采用线切割的方式将注塑模具从加工平台表面分离。
其进一步特征在于：
所述增材制造技术包括熔融堆积技术(FDM)、电子束熔融（EBM）、激光近净成形（LEMS）、选择性激光烧结（SLS）、直接金属粉末烧结（DMLS）、3D打印（3DP）技术中的任一种；
每一层铺设于所述加工平台上的材料粉末的厚度与所述步骤（2）中的层厚相等；
所述层厚为10-100μm；
所述材料粉末的颗粒直径在0-100μm；
所述材料粉末为丙烯酸-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯、聚酯、聚苯、钛合金、铝合金、镍基合金、不锈钢、工具钢、铜、贵金属以及其他可用于增材制造的金属、高分子和陶瓷材料中的任一种。
本发明的注塑模具的冷却水路结构，其冷却水路设置于模仁内、且围绕成型腔面呈环形布置，使得冷却水路能够围绕在型腔外周，因而其在注塑成型产品时能够快速冷却的作用，从而提高加工效率，并且冷却均匀，保证产品的质量稳定、并能延长模具使用寿命；由于本发明注塑模具的冷却水是围绕在型腔面的模仁内，采用传统的机加工方法无法进行该结构模具的加工，因此本发明提供了采用增材制造技术进行该结构模具的加工方法，其通过电脑精确控制高能激光束或电子束局部熔化粉末金属材料、并逐层堆积，从而根据三维复杂电脑模型直接生成致密的几何形状的实体零件，因而不受加工结构的限制，能根据需求在模具激光加工过程中一次成型几乎任何特殊结构和冷却水路结构，极大地弥补了传统机加工的工艺缺陷，解决复杂模具结构加工。
附图说明
图1为现有的注塑模具的一种冷却水路结构的俯视布置示意图；
图2为图1的注塑模具的一种冷却水路结构的主视布置示意图；
图3为本发明的一种注塑模具的冷却水路结构的俯视布置示意图；
图4为图3的注塑模具的一种冷却水路结构的主视布置示意图；
图5为本发明另一种实施方式的冷却水路结构示意图；
图6为图5的剖面示意图。
具体实施方式
模具的异型冷却水路结构，见图3和图4，其包括模具本体（图中未示出），模具本体内安装有模仁1，冷却水路2设置于模仁1内，冷却水路2在模仁1内围绕成型腔面3呈环形布置。
本发明模具的异型冷却水路结构的另一种实施方式，见图5和图6，冷却水路4在模仁5内围绕成型腔面3并沿成型腔面高度方向呈螺旋上升状布置。
一种具有异型冷却水路结构的注塑模具的加工方法，其包括具有异型冷却水路结构的模仁的加工以及模具其它部件的加工，本实施例中具有异型冷却水路结构的模仁采用增材制造技术进行加工，模具其它部件采用传统机加工工艺加工，下面具体描述下采用增材加工方法加工图5、图6所示具有异型冷却水路结构的模仁的实施步骤：其增材制造设备采用EOS M280，对应软件为PSW3.5，其具体实施步骤为：（1）对具有异型水路结构的模仁建立电脑三维模型；（2）使用软件RP-Tools对三维模型进行二维化处理：即将该结构在Z轴轴方向切割成层厚均为10μm的一系列二维图形层片；（3）再将该系列二维图形导入软件EOS PSW3.5，该软件根据图像自动计算出每一层二维图形的激光扫描路径及使用参数；（4）再在增材制造设备的加工平台表面铺展第一层厚度为10μm材料粉末；（5）然后计算机将根据导入PSW3.5的二维图像列的首张图像控制聚焦激光在粉层的相应位置进行扫描，高能的聚焦激光熔化其扫描路径范围内的材料粉末，并将其与平台/底座牢牢的固定在一起；（6）第一层烧结完毕后，在已经凝固的第一层图形表面铺展第二层厚度为10μm的材料粉末，之后电脑控制激光光源依照第二层数模的图形选择性熔化金属粉末，并与第一层结构融合在一起。其中，每次铺展的粉层厚度等同于二维化处理时的单层数据层厚，以达到Z轴尺寸的精确性。重复步骤（6），直到完成整个模仁的制造，然后将与熔结于平台上的结构与平台一起从增材制造设备中移出，清理表面与内部粉末，采用机加工的方法进行表面处理，完成最终结构。本实施例中采用材料粉末为颗粒直径为0-100μm的模具钢粉末。
Claims (10)
1.模具的异型冷却水路结构，其包括模具本体，所述模具本体内安装有模仁，其特征在于：所述冷却水路设置于所述模仁内，所述冷却水路在所述模仁内围绕成型腔面呈环形布置。
2.根据权利要求1所述的模具的异型冷却水路结构，所述冷却水路在所述模仁内围绕成型腔面呈环形并沿所述成型腔面高度方向呈螺旋上升状布置。
3.一种具有异型冷却水路结构的注塑模具的加工方法，其包括具有异型冷却水路结构的模仁的加工以及模具其它部件的加工，其特征在于：所述具有异型冷却水路结构的模仁采用增材制造技术进行加工。
4.一种具有异型冷却水路结构的注塑模具的加工方法，其特征在于：所述模具的其它部分与所述具有异型冷却水路结构的模仁采用所述增材制造技术整体加工。
5.根据权利要求3或4所述的一种具有异型冷却水路结构的注塑模具的加工方法，其特征在于：所述增材制造技术包括以下工艺步骤：
（1）对需要采用增材制造的模具部分建立电脑三维模型；
（2）对步骤（1）所建电脑三维模型进行二维化处理，即将所述电脑三维模型沿Z轴方向按相等的层厚分割成一系列二维图形；
（3）根据步骤（2）中所述一系列二维图形生成相应的激光扫描路径；
（4）在增材制造设备加工平台上均匀地铺设一层材料粉末；
（5）利用高能激光或电子束按所述激光扫描路径扫描所述加工平台上的材料粉末，受所述高能激光或电子束扫描的材料粉末熔化后固结于所述加工平台表面；
（6）在已经熔结了一层图形的加工平台表面铺设第二层材料粉末；
（7）依次重复步骤（5）、（6），直至所述需要采用增材制造的模具部分整体成形；
（8）再将熔结于加工平台的所述模具部分与加工平台一起整体从增材制造设备中移出，清理注塑模具表面与内部浮粉，采用线切割的方式将注塑模具从加工平台表面分离。
6.根据权利要求5所述的一种具有异型冷却水路结构的注塑模具的加工方法，其特征在于：所述增材制造技术包括熔融堆积技术(FDM)、电子束熔融（EBM）、激光近净成形（LEMS）、选择性激光烧结（SLS）、直接金属粉末烧结（DMLS）、3D打印（3DP）技术中的任一种。
7.根据权利要求6所述的一种具有异型冷却水路结构的注塑模具的加工方法，其特征在于：每一层铺设于所述加工平台上的材料粉末的厚度与所述步骤（2）中的层厚相等。
8.根据权利要求7所述的一种具有异型冷却水路结构的注塑模具的加工方法，其特征在于：所述层厚为10-100μm。
9.根据权利要求8所述的一种具有异型冷却水路结构的注塑模具的加工方法，其特征在于：所述材料粉末的颗粒直径在0-100μm。
10.根据权利要求9所述的一种具有异型冷却水路结构的注塑模具的加工方法，其特征在于：所述材料粉末为丙烯酸-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯、聚酯、聚苯、钛合金、铝合金、镍基合金、不锈钢、工具钢、铜、贵金属以及其他可用于增材制造的金属、高分子和陶瓷材料中的任一种。
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