[發明專利]一種帶有隨形冷卻管道的注塑模具制造裝置及方法

有效

• 申請號: 201410207460.1
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN104001914A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 劉斌;閔全釗
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及模具制造技術領域，尤其涉及一種帶有隨形冷卻管道的注塑模具制造裝置及方法。

背景技術

二十世紀九十年代，選擇性激光熔化（Selective?Laser?Melting，簡稱SLM）技術作為一種基于分層制造原理的新型快速成型（Rapid?Prototyping，簡稱RP）技術出現。它以各種金屬粉末材料為原料，采用較大功率的激光器選擇性地熔化金屬粉末后，結合快速冷卻凝固技術，可以獲得非平衡態、過飽和固溶體及均勻細小的金相組織，其成型零件的相對致密度可達到99%以上，機械性能與鍛造零件相當甚至更好。由于采用這種技術可以制造出傳統方法難以制造的復雜金屬零件等特點，因此，日益受到國內外專家及企業的高度重視，已成為目前最具發展前景的一種快速成型（又稱增材制造）技術。選擇性激光熔化技術除具備快速成型技術的一般特點外，還具有以下特點：

（1）工藝簡單，可直接制造終端金屬產品，省掉制件后續處理環節；

（2）成型金屬零件具有高的尺寸精度（可達±0.lmm）和好的表面粗糙度（Ra為30~50μm）；

（3）成型金屬零件的相對致密度幾乎能達到100%，機械性能優良；

（4）材料選擇廣泛，且利用率高；

（5）可以方便快捷地制造出傳統方法難以制造甚至無法制造的復雜金屬零件。

雖然，SLM技術具有上述這些優點，但當制造注塑模具的隨形冷卻管道時，如果管道排布復雜且直徑較小，容易造成金屬粉末堵塞，致使清粉困難，同時管道內壁較為粗糙，容易影響冷卻水的有效流動，從而會降低冷卻效果。

為了能較好地解決上述問題，本發明采用選擇性激光熔化技術和埋管法相結合的辦法，制造帶有光滑管道內壁、隨形冷卻管道呈分層排布的注塑模具。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種帶有隨形冷卻管道的注塑模具制造裝置及方法，在采用基于分層制造原理的SLM技術成型出模具的同時，將預先成型的隨形冷卻管道埋入模具型腔實體中，有效解決現有方案中當管道排布復雜且直徑較小時容易造成金屬粉末堵塞，致使清粉困難，同時管道內壁較為粗糙，容易影響冷卻水的有效流動，從而會降低冷卻效果的問題。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一方面，本發明提供一種帶有隨形冷卻管道的注塑模具制造裝置，包括選擇性激光熔化設備，?所述擇性激光熔化設備包括激光掃描系統、送粉機構、成型工作腔4、升降臺5、柔性鋪粉與刮平裝置1，所述升降臺5設置于成型工作腔4內且可上下移動，所述柔性鋪粉與刮平裝置1活動設置于成型工作腔4上方且可沿水平及垂直方向移動，所述送粉機構向成型工作腔4內輸送金屬粉末2。

進一步地，所述激光掃描系統的激光功率150?W?~200W，掃描間距0.08?mm?~0.1mm，掃描速率500?mm/s?~1000mm/s。

另一方面，本發明提供一種帶有隨形冷卻管道的注塑模具制造方法，包括步驟：

步驟1、通過基于分層制造原理的選擇性激光熔化技術控制激光掃描系統的激光束作用于待成型區域內的金屬粉末逐層成型出部分的模具型腔實體；

步驟2、通過基于分層制造原理的選擇性激光熔化技術在模具型腔實體內部的適度高度位置加工出用于埋入隨形冷卻管道的半圓凹槽，然后清理出凹槽中的金屬粉末，再把依據模具型腔截面輪廓繞成所需形狀的隨形冷卻管道放入半圓凹槽中；

步驟3、所述升降臺下降一定距離，所述一定距離與逐層成型的一個層厚相一致，通過送粉機構向成型工作腔內送入金屬粉末，調整好垂直高度的柔性鋪粉與刮平裝置的輥子水平鋪展一層厚的金屬粉末覆蓋于已成型模具實體及隨形冷卻管道上，通過基于分層制造原理的選擇性激光熔化技術控制激光掃描系統的激光束作用于已成型模具實體及隨形冷卻管道上半部分的金屬粉末熔化成型，使隨形冷卻管道埋入模具型腔實體中，所述柔性鋪粉與刮平裝置，不僅能實現水平運動，而且能實現垂直運動，保證每層鋪設的金屬粉末厚度的均勻性；

步驟4、重復步驟3，逐層將已成型模具實體及隨形冷卻管道上半部分的金屬粉末熔化成型，直到隨形冷卻管道完全埋入模具型腔實體中；

步驟5、根據模具腔體的深度，重復步驟1至4，直到將所有隨形冷卻管道6逐層埋入模具型腔實體中。

進一步地，一個層厚的金屬粉末覆蓋厚度為0.05?mm?~0.1mm。

進一步地，所述隨形冷卻管道為銅管或鈹銅合金管，其外形依模具型腔形狀而變化，并沿模具高度方向進行分層布置。