[發(fā)明專利]一種帶有內(nèi)螺紋的隨形冷卻管道模具及其制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810373039.6
• 申請(qǐng)日: 2018-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN108421898A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盈亮;高天涵;戴明華;胡平;韓嘯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B21D37/10
• 分類號(hào): B21D37/10;B21D37/16;B21D37/01;B29C45/73;B29C33/38;B29C33/40;B29C64/10;B22F3/105;B22C9/10;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李馨

本發(fā)明提供一種帶有內(nèi)螺紋的隨形冷卻管道模具及其制造方法，其中結(jié)構(gòu)為：模具內(nèi)部冷卻管道的形狀與模具的加工表面形狀相同或相近，即具有與模具表面相同或相近的曲率分布，冷卻管道內(nèi)壁有凸起的螺紋牙口，冷卻管道直徑、螺紋的截面形狀及尺寸、螺距值以及管道之間的距離按照模具表面冷卻溫度場(chǎng)最優(yōu)得出，并與實(shí)際生產(chǎn)工藝參數(shù)相關(guān)；帶有內(nèi)螺紋的隨形冷卻管道模具通過選擇性激光熔敷金屬3D打印技術(shù)，將模具基體部分與模具鑲嵌隨形冷卻管道部分依次制造而成。本發(fā)明具有冷卻效率高、均勻性好，零件產(chǎn)品質(zhì)量好，模具制造精度高、成本低、制造環(huán)境良好等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于注塑及熱沖壓等相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及注塑及熱沖壓等相關(guān)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有內(nèi)螺紋的隨形冷卻管道模具及其制造方法。

背景技術(shù)

金屬模具是制造業(yè)中加工成形零件的工具，廣泛應(yīng)用于沖壓、壓鑄、模鍛、注塑，吹塑等領(lǐng)域，被譽(yù)為工業(yè)之母。模具的結(jié)構(gòu)與制造精度是現(xiàn)目前模具設(shè)計(jì)所關(guān)注的問題，在一些熱加工的領(lǐng)域，模具的散熱能力對(duì)于獲得零件的質(zhì)量至關(guān)重要，尤其針對(duì)汽車零件熱沖壓成形與塑料產(chǎn)品的注塑成型，熱加工過程中工件散熱效率的高低，以及散熱的均勻性將直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。現(xiàn)目前，熱加工模具的冷卻方式主要為在模具內(nèi)部添加冷卻管道，使用液體、氣體等方式帶走模具熱量，強(qiáng)迫模具降溫，冷卻管道的內(nèi)壁因機(jī)加工限制，多為光滑無凸凹的結(jié)構(gòu)。然而，這種內(nèi)壁光滑無凸凹的冷卻管道很難進(jìn)一步提升模具的散熱能力。若將冷卻管道的中軸線無限靠近模具表面，模具的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與疲勞壽命也會(huì)因此受到削減。

另外，傳統(tǒng)鑄造、對(duì)鉆及CNC數(shù)控銑削等方式難以有效制造出帶有復(fù)雜截面形狀的冷卻管道模具：采用傳統(tǒng)鑄造方法制造隨形冷卻管道的熱加工模具需要精密的鑄模，而加工這類精確的鑄模依賴于更加精密的制造及裝配技術(shù)，并且在鑄造過程中精密的管道內(nèi)模很容易由于高溫與冷卻不均勻所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力而發(fā)生變形；采用對(duì)鉆的機(jī)加工方式只能加工長(zhǎng)度較小的模具鑲塊，且無法實(shí)現(xiàn)內(nèi)部螺紋管道的加工。公開號(hào)CN102744328A還公開了一種高強(qiáng)鋼板熱沖壓模具制造方法，首先彎曲預(yù)制并連接冷卻水道管路，然后分體加工放置水道的模具凹槽，并最終組裝固定形成內(nèi)置隨形冷卻水道。該方法實(shí)質(zhì)是通過一種組合式的冷卻管路的設(shè)計(jì)加工方法。同時(shí)，上述方法使用CNC數(shù)控銑削加工相應(yīng)結(jié)構(gòu)雖可以較精確地制造出帶有復(fù)雜管路的模具底座，但通常需要對(duì)模具進(jìn)行分體制造后組裝而成，會(huì)存在滲水密封與連接零件疲勞錯(cuò)位等問題，進(jìn)而影響模具的尺寸精度和使用壽命。而對(duì)于截面形狀特殊的冷卻管路結(jié)構(gòu)，在銑削加工的時(shí)候需要經(jīng)常換刀與變換工件裝夾位置與角度，從而導(dǎo)致加工難度增大，進(jìn)而導(dǎo)致制造成本昂貴。

綜上，有必要提供一種利于模具散熱的冷卻水道結(jié)構(gòu)及加工該結(jié)構(gòu)的制造方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種帶有內(nèi)螺紋的隨形冷卻管道模具及其制造方法。本發(fā)明主要利用在模具內(nèi)部設(shè)置冷卻管道的形狀與模具的表面形狀相同或相近，冷卻管道內(nèi)壁設(shè)有凸起的螺紋形狀，管道的直徑、螺紋的截面形狀及尺寸、螺距值以及管道之間的距離經(jīng)過優(yōu)化后設(shè)計(jì)得出；并通過選擇性激光熔敷金屬3D打印技術(shù)制備模具，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)、散熱效率高、制造簡(jiǎn)單等效果。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種帶有內(nèi)螺紋的隨形冷卻管道模具，其特征在于，設(shè)置在模具內(nèi)部的冷卻水道由多根隨形走向或交替纏繞形式的冷卻管道組成，每根所述冷卻管道的軸線為曲線，該曲線具有與所述模具表面相同或相近的曲率分布；

所述冷卻管道內(nèi)壁設(shè)有凸起的內(nèi)螺紋，以確保內(nèi)部管道介質(zhì)為湍流形式，提升冷卻介質(zhì)與模具管道內(nèi)壁(冷卻管道內(nèi)表面)之間的換熱效率；所述冷卻管道的直徑、螺紋的截面形狀及尺寸、螺距值以及冷卻管道之間的距離根據(jù)預(yù)設(shè)的優(yōu)化設(shè)計(jì)值呈規(guī)律性變化。

模具內(nèi)部的隨形冷卻管道的數(shù)目、隨形冷卻管道各個(gè)局部之間的間距以及管道各個(gè)局部的中軸線距離模具表面的法向距離參數(shù)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)得出，以針對(duì)不同的模具工藝參數(shù)得到最佳的換熱效率；優(yōu)化參數(shù)與實(shí)際加工參數(shù)相關(guān)。