[發明專利]一種帶有隨形冷卻管道的模具制造方法

無效

• 申請號: 200910108919.1
• 申請日: 2009-07-20
• 公開（公告）號: CN101670437A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 劉錦輝;趙燦;陳繼兵;李瑞迪
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技學院
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22
• 代理公司: 深圳市智科友專利商標事務所
• 代理人: 曲家彬

所屬技術領域

本發明涉及一種模具制造方法，特別是一種采用激光溶化工藝和金屬澆鑄工藝結合制造一種帶有隨形冷卻管道的模具制造方法。

背景技術

模具制造技術是當今制造業中應用最廣泛的技術之一，在模具上設置冷卻管道通過管道中的循環水對模具進行冷卻是模具冷卻最簡單和有效的方法，模具的冷卻系統對模具的壽命、產品的生產效率和質量具有重要影響。特別是型腔復雜的大型模具的冷卻系統更顯其重要。模具制造的傳統方法是：對金屬毛坯進行車、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孔，因此，傳統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，除進口和出口外，其它的開孔需要用堵頭密封。這種冷卻技術存在以下問題：首先，冷卻流道的設置受到加工工藝限制，無法實現按設計需要設置，冷卻效率低，冷卻效果差。由于模具的型腔一般都很復雜，直孔系組成的冷卻系統無法保證模腔各部分均勻冷卻，產品因冷卻不均勻易導致變形。其次，加工工藝復雜，孔系在模具制造時需加工出來，而在模塑時又需用堵頭堵上。由于模具制造過程中手段的局限和合適的冷卻水道設計理論的缺乏，目前冷卻水道的設計和制造仍然局限在相對簡單的結構形式下，因此在模具制造中，如何解決按設計要求在模具中任意設置冷卻流道達到提高冷卻效率滿足模具的使用要求是本行業亟待解決的技術問題。

選擇性激光成形方法分為溶化成形(Selective?Laser?Melting，SLM)和燒結成形(Selective?Laser?Sintering，SLS)，其工作原理是；在計算機上生成實體的CAD模型，再經過切片處理生成STL文件，利用計算機控制激光逐層將成形，選用固體粉末作為溶化成形或燒結成形材料經層層疊加后，最終形成了所需的原型或零件。該技術具有成形材料廣，制造過程不受零件復雜程度的影響，制造效率高，成本低的特點，特別適合用來制造模具使用。

目前國外對利用選擇性激光燒結成形方法(Selective?Laser?Sintering，SLS)制造模具展開了廣泛研究，主要用兩種方法。第一種方法是用大功率激光直接成形模具，研究最成功的是德國的EOS公司，其材料商標分別為DirectMetal?100，DirectMetal50，DirectMetal20，DirectSteel150-VI，DirectSteel120-VI等，制造的模具的拉伸強度可達491MPa。另一種則利用小功率激光間接成形模具，研究最成功的是美國的DTM公司，其材料商標分別為RapidSteel?1.0，RapidSteel?2.0，LaserForm?ST-100，LaserForm?ST-200，LaserFormA6(材料商標)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度可達587MPa以上，注塑模的壽命已達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而進行模具鑲塊的整體成形，成形工藝過程復雜，需要成形后處理，成本高。

選擇性激光溶化成形方法(Selective?Laser?Melting，SLM)使用的成形粉末可使用單一金屬或金屬合金粉末，可根據不同模具的使用要求，選擇機械和物理性能不同的成形粉末滿足模具的使用需要，由于溶化成形方法成形后的工件具有較大的內應力，而且消除困難，對于體積較大的工件易產生裂紋和變形，所以選擇性激光溶化成形方法直接制造大型模具現有工藝還無法解決該技術缺陷。

發明內容

為解決現有模具制造中無法實現冷卻流道三維曲線的內孔加工和選擇性激光溶化成形方法不適應成形體積較大的模具的技術問題，本發明結合現有的選擇性激光溶化成形技術工藝和澆鑄技術工藝發明一種帶有冷卻管道的模具制造方法，解決了模具中冷卻流道按設計要求，在模具內實現冷卻流道的軸線在空間三維曲線的方向隨模具型腔設置和選擇性激光溶化成形方法不適應成型體積較大的模具的技術問題，達到降低模具的制造成本、提高模具冷卻效率，模具精度和減少制造周期的發明目的。

本發明實現發明目的采用的技術方案是，一種帶有隨形冷卻管道的模具制造方法，該模具制造方法采用如下步驟實現：

(1)、采用選擇性激光熔化成形方法制造單一金屬合金粉末或金屬元素復合粉末材料并具有設計壁厚的模具外輪廓殼體，模具外輪廓殼體上端面為模具型腔，模具外輪廓殼體內為澆鑄填充空腔；

(2)、根據步驟(1)制造的模具外輪廓殼體上端面模具型腔的形狀，對應設計制造軸線可為空間三維曲線任意設置的模具隨形冷卻管道；