[發明專利]一種基于激光制造技術的隨形冷卻裝置制造方法

在審

• 申請號: 201510076250.8
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104760169A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 李鑄國;姚成武;馮凱
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B29C33/38
• 分類號: B29C33/38
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及一種冷卻裝置的制造方法，尤其是一種基于激光制造技術的具有隨形冷卻功能冷卻裝置的制造方法。

背景技術

模具是現代工業制造中的重要裝備之一，模具制造是國民經濟中重要的基礎工業。在正常生產中，注入模內的塑料熔體溫度為200～300℃，而注塑制品出模時的溫度為60～80℃，為了方便調節模具溫度，通常采用的辦法是在模內開設冷卻水道，通過調節輸入冷卻水道中冷卻液的溫度來實現對模具溫度的調節。該冷卻系統對注塑成形效率有舉足輕重的影響。

傳統冷卻技術中的冷卻水道受加工手段的限制，通常是直線形的圓孔，利用鉆床打孔完成其加工。這種技術具有結構設計簡單，加工過程容易實現等優點。但是冷卻水道距型腔表面的距離不一致，對型腔表面溫度的控制力較弱，冷卻均勻度及冷卻效率較低。這造成了冷卻的不均勻性，導致注塑件容易出現翹曲變形、開裂等缺陷。隨著注塑成形工藝不斷向精密化方向發展，傳統冷卻技術已經越來越不能滿足實際的需要。

隨形冷卻技術是隨著快速成形技術發展起來的新型模具冷卻技術。它是指在模具中冷卻水道的空間結構隨模具型腔形狀的變化而變化，冷卻水道始終與模腔表面保持一定的距離。隨形冷卻注塑模的冷卻水道是隨形的，按一定的距離附著并均勻覆蓋整個模腔表面，因而難以用傳統的方法進行加工。目前，已有學者采用激光3D打印和選擇性激光燒結等快速成形技術間接燒結或粘合金屬粉末進行隨形冷卻裝置加工。如張春雨等(專利申請號：201310400587.0和專利申請號：201310396170.1)采用3D打印技術，使用金屬粉末一次性成型制備了具有環形水路的冷卻裝置；楊永強等(專利申請號：201310132690.1)采用金屬3D打印的新型異種材料復合鑄造方法，即：先采用金屬3D打印復雜薄壁錐形螺旋通道，再將薄壁錐形螺旋通道與砂模結合，最后通過鑄造方法向砂模內部空腔填充澆鑄材料，制備了異種材料復合隨形冷卻裝置；魏青松等(專利申請號：201310559377.6)采用激光3D打印技術直接制造了帶層狀迷宮流道隨形冷卻結構的模具。

采用激光3D打印方法加工出的隨形冷卻模具雖具有較低的成本和較短的加工周期，但使用壽命較短(只能生產3000～5000件)，其他的加工方法如快速軟模及電鑄成形也有類似的問題。這一狀況大大地限制了隨形冷卻技術的推廣使用，目前該技術只能應用于生產中小批量注塑件的模具中。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何用更簡易的制造方法和更高效的方式生產使用壽命更長的隨形冷卻模具。

為實現上述目的，本發明提供了一種采用機械加工預留冷卻流道、通過激光焊接和增材制造技術制造的、具有更加簡易制備性和更加合理冷卻結構的隨形冷卻裝置的制造方法。

在本發明的較佳實施方式中，一種基于激光制造技術的隨形冷卻裝置制造方法，首先，在模具上靠近型腔或/和型芯表面的位置采用機械加工的方法加工出預定形狀的連續的冷卻流道，使冷卻流道與型腔或/和型芯表面近乎平行并以帶狀圍繞型腔或/和型芯表面；然后，用條狀或板狀金屬蓋板將加工的冷卻流道覆蓋，并使用激光焊接技術將金屬蓋板固定在冷卻流道上，使冷卻流道成為一個密閉的通道；最后，采用激光增材制造技術在金屬蓋板上逐層熔覆金屬，形成最終所需的模具。

進一步，機械加工的方法加工出的冷卻流道沿型腔或/和型芯表面的延伸方向延伸。

進一步，機械加工的方法加工出的冷卻流道距型腔或/和型芯表面的距離一致。

進一步，機械加工的方法加工出的冷卻流道的兩端分別設有進水口和出水口。

進一步，所述金屬蓋板沿冷卻流道的延伸方向延伸。

進一步，所述金屬蓋板為平面蓋板或曲面蓋板。

進一步，所述金屬蓋板和模具材質相同。

進一步，所述金屬蓋板的厚度范圍為0.1mm-50mm。

進一步，采用激光增材制造技術在金屬蓋板上所熔覆的金屬和金屬蓋板材料相同。

技術效果：該制造方法實現了隨形冷卻裝置的制造，且不受宏觀零件外形的限制。此外，該制造方法還具有更加簡易的制備性和更高效的生產效率，同時，制得的模具具有較長的使用壽命，彌補了激光3D打印方法的不足，可以廣泛應用于生產大批量注塑件的模具中。

以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是本發明實施例中注塑或壓鑄模具示意圖；

圖2是本發明實施例中注塑或壓鑄模具型腔俯視圖；

圖3是圖2中B-B面剖視圖；