專利名稱：一種帶隨形冷卻管道的模具結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模具結(jié)構(gòu)，特別是一種適用于激光溶化成型工藝和金屬澆鑄工藝結(jié)合制造的一種帶隨形冷卻管道的模具結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
模具制造技術(shù)是當(dāng)今制造業(yè)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，在模具上設(shè)置冷卻管道，通過管道中的循環(huán)水對模具進(jìn)行冷卻是模具冷卻最簡單和有效的方法，模具的冷卻系統(tǒng)對模具的壽命、產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量具有重要影響。特別是型腔復(fù)雜的大型模具的冷卻系統(tǒng)更顯其重要。模具制造的傳統(tǒng)方法是對金屬毛坯進(jìn)行車、銑、刨、鉆、磨、電蝕等加工，從而得到所需的模具形狀和尺寸。上述方法尚難在金屬毛坯中加工出軌跡為三維曲線的內(nèi)孔，因此，傳統(tǒng)方法所制造的模具的冷卻流道一般都是由一組平直的開孔系所組成，為形成封閉的流路，除進(jìn)口和出口外，其它的開孔需要用堵頭密封。這種冷卻技術(shù)存在以下問題首先，冷卻流道的設(shè)置受到加工工藝限制無法實(shí)現(xiàn)按設(shè)計(jì)需要設(shè)置，冷卻效率低，冷卻效果差。由于模具的形腔一般都很復(fù)雜，直孔系組成的冷卻系統(tǒng)無法保證模腔各部分均勻冷卻，產(chǎn)品因冷卻不均勻易導(dǎo)致變形。其次，加工工藝復(fù)雜，孔系在模具制造時(shí)需加工出來，而在模塑時(shí)又需用堵頭堵上。由于模具制造過程中手段的局限和合適的冷卻水道設(shè)計(jì)理論的缺乏，目前冷卻水道的設(shè)計(jì)和制造仍然局限在相對簡單的結(jié)構(gòu)形式下，因此在模具制造中，如何解決按設(shè)計(jì)要求在模具中任意設(shè)置冷卻流道達(dá)到提高冷卻效率滿足模具的使用要求
3是本行業(yè)亟待解決的技術(shù)問題。
選擇性激光成形技術(shù)選用固體粉末作為溶化或燒結(jié)成型材料，制造模具是先進(jìn)的模具制造技術(shù)，以在逐步推廣使用，該技術(shù)具有成型材料廣，制造過程
不受零件復(fù)雜程度的影響，制造效率高，成本低的特點(diǎn)，其工作原理是；首先在計(jì)算機(jī)上生成實(shí)體的CAD模型，再經(jīng)過切片處理生成STL文件，利用計(jì)算機(jī)控制激光逐層成形，溶化或燒結(jié)成型材料經(jīng)層層疊加后，最終形成了所需的原型或零件。
選擇性激光溶化成型技術(shù)(Selective Laser Melting, SLM)具有成型的固體粉末使用材料廣泛，成本低廉，但由于溶化成型方法成型后的工件具有較大的內(nèi)應(yīng)力，而且消除困難，對于體積較大的工件易發(fā)生裂紋和變形，所以選擇性激光溶化成型方法直接制造大型模具現(xiàn)有技術(shù)還無法解決該技術(shù)缺陷。
選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)(Selective Laser Sintering, SLS)，主要用兩種方法。第一種方法是用大功率激光直接成型模具，研究最成功的是德國的EOS公司，其材料有DirectMeta1100 ， DirectMeta150 ， DirectMeta120 ，DirectSteell50-VI， DirectStee1120-VI (材料商標(biāo))等，制造的模具的拉伸強(qiáng)度可達(dá)491 MPa。另一種則利用小功率激光間接成型模具，研究最成功的是美國的DTM公司，其材料有R鄰idSted 1.0, RapidSteel 2.0， LaserForm ST-100, LaserFomiST-200, LaserFormA6 (材料商標(biāo))等，這些材料主要都是用來制造注塑模，其制造的注塑模具強(qiáng)度可達(dá)587 MPa以上，注塑模的壽命已達(dá)10萬件/副。上述兩類方法都是采用特制的粉末，并且依靠上述單一技術(shù)而進(jìn)行模具鑲塊的整體成形，成形工藝過程復(fù)雜，需必要的后處理，成本高。 發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有模具制造中無法實(shí)現(xiàn)冷卻流道空間三維曲線的內(nèi)孔加工和選擇性激光溶化成型方法不適應(yīng)成型體積較大的模具的技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種帶有隨形冷卻管道的模具結(jié)構(gòu)，解決冷卻流道空間三維曲線設(shè)置問題和利用選擇性激光溶化成型方法制造模具的成型簡單、不受形腔復(fù)雜限制、成型粉末成本低廉諸多優(yōu)點(diǎn)，大道提高模具冷卻效率，延長模具使用壽命、降低模具制造成本，減少模具制造周期和提高模具制造精度的發(fā)明目的。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是 一種帶隨形冷卻管道的模具結(jié)構(gòu)，包括模具本體和冷卻管道，所述的模具本體為單一金屬合金或金屬元素復(fù)合材料和具有設(shè)計(jì)壁厚的模具外輪廓?dú)んw和單一金屬或金屬合金釆用澆鑄的致密填充塊構(gòu)成，在致密填充塊中設(shè)置有模具形腔的形狀隨形對應(yīng)設(shè)計(jì)制造的軸線為空間三維曲線的模具隨形冷卻管道，致密填充塊澆鑄在模具外輪廓?dú)んw內(nèi)。
所述的模具隨形冷卻管道為成型管彎曲成形后設(shè)置在模具結(jié)構(gòu)中。隨形冷卻管道呈不規(guī)則相互連通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
所述的模具外輪廓?dú)んw采用選擇性激光熔化成型方法由單一金屬合金或金屬元素復(fù)合粉末成型。
本發(fā)明的有益效果是，模具外輪廓?dú)んw結(jié)構(gòu)可采用選擇性激光熔化成型方法制造，成型材料廣，成本低并可根據(jù)不同模具的使用要求采用不同的模具外輪廓?dú)んw材料，制造過程不受零件復(fù)雜程度的影響，制造效率和制造精度高等特點(diǎn)，在模具內(nèi)實(shí)現(xiàn)冷卻流道的軸線在空間三維曲線的方向隨模具形腔設(shè)置，提高了模具冷卻效率，延長模具使用壽命，致密填充塊采用加工成本低廉的澆鑄工藝，降低模具的制造成本和制造周期。
下面結(jié)合附圖
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。附圖為本發(fā)明模具結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中，1模具外輪廓?dú)んw，2澆鑄的填充塊，3模具形腔，4隨形冷卻管道。
具體實(shí)施例方式
參看附圖， 一種帶隨形冷卻管道的模具結(jié)構(gòu)，包括模具本體和冷卻管道，所述的模具本體為單一金屬或金屬合金材料和具有設(shè)計(jì)壁厚的模具外輪廓?dú)んw1和單一金屬或金屬合金采用澆鑄的致密填充塊2構(gòu)成，在致密填充塊2中設(shè)置有模具形腔3的形狀隨形對應(yīng)設(shè)計(jì)制造的軸線為空間三維曲線的模具隨形冷卻管道4,致密填充塊2澆鑄在模具外輪廓?dú)んw1內(nèi)。
本發(fā)明中，模具外輪廓?dú)んw1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為滿足選擇性激光溶化成型(Selective Laser Melting, SLM)的工藝要求，模具外輪廓?dú)んw1的設(shè)計(jì)壁厚一般在2"6mm,即可滿足模具的使用要求同時(shí)可滿足選擇性激光溶化成型技術(shù)的工藝要求。材料根據(jù)模具的使用要求選擇單一金屬合金或金屬元素復(fù)合材
料。'
本發(fā)明中，所述的模具外輪廓?dú)んw1采用選擇性激光熔化成型方法由單一金屬或金屬合金粉末成型的模具外輪廓?dú)んw。
本發(fā)明中，單一金屬或金屬合金采用澆鑄的致密填充塊2的材料選擇，主要考慮其與模具外輪廓?dú)んw1材料的冶金結(jié)合力、自身的澆鑄工藝性、機(jī)械強(qiáng)度、物理性能和熱傳導(dǎo)性能等。
本發(fā)明中實(shí)施例中，所述的模具隨形冷卻管道4為成型管彎曲成形后設(shè)置在模具結(jié)構(gòu)中。隨形冷卻管道4的彎曲成形狀，主要是根據(jù)模具冷卻部位的需要，盡可能將隨形冷卻管道4設(shè)置到模具所需要的冷卻部位，達(dá)到提髙散熱效率的目的。本發(fā)明所述的隨形冷卻管道4即與模具形腔3隨形，隨形冷卻管道4的彎曲成形狀應(yīng)與模具形腔3相近似。
為增加模具散熱效率，本發(fā)明中實(shí)施例中，所述的所述的隨形冷卻管道4呈不規(guī)則相互連通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
為保證隨形冷卻管道4的彎曲工藝性，所述的隨形冷卻管道4為銅管。
權(quán)利要求
1、一種帶隨形冷卻管道的模具結(jié)構(gòu)，包括模具本體和冷卻管道，其特征在于所述的模具本體為單一金屬合金或金屬元素復(fù)合材料和具有設(shè)計(jì)壁厚的模具外輪廓?dú)んw(1)和單一金屬或金屬合金采用澆鑄工藝的致密填充塊(2)構(gòu)成，在致密填充塊(2)中設(shè)置有模具形腔(3)的形狀隨形對應(yīng)設(shè)計(jì)制造的軸線為空間三維曲線的模具隨形冷卻管道(4)，致密填充塊(2)澆鑄在模具外輪廓?dú)んw(1)內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶隨形冷卻管道的模具結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 的模具隨形冷卻管道(4)為成型管彎曲成形后設(shè)置在模具結(jié)構(gòu)中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶隨形冷卻管道的模具結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的模具外輪廓?dú)んw(1)采用選擇性激光熔化成型方法由單一金屬合金或金 屬元素復(fù)合粉末成型。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶隨形冷卻管道的模具結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的隨形冷卻管道(4)呈不規(guī)則相互連通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶隨形冷卻管道的模具結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 的隨形冷卻管道(4)為銅管。
全文摘要
一種帶隨形冷卻管道的模具結(jié)構(gòu)，解決模具中冷卻流道空間三維曲線方向設(shè)置和模具適用于激光溶化成型方法工藝要求的技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，該模具本體由模具外輪廓?dú)んw和澆鑄的致密填充塊構(gòu)成，在致密填充塊中設(shè)置有模具形腔的形狀隨形對應(yīng)設(shè)計(jì)制造的軸線為空間三維曲線的模具隨形冷卻管道，致密填充塊澆鑄在模具外輪廓?dú)んw內(nèi)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，模具外輪廓?dú)んw可采用選擇性激光熔化成型方法制造，冷卻流道的軸線在空間三維曲線的方向隨模具形腔設(shè)置，模具冷卻效率高，模具使用壽命長，致密填充塊采用加工成本低廉的澆鑄工藝，降低模具的制造成本和制造周期。
文檔編號B22F3/22GK101670627SQ200910108920
公開日2010年3月17日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者劉錦輝, 李瑞迪, 燦 趙, 陳繼兵 申請人:黑龍江科技學(xué)院