[發明專利]一種蜂窩加植釘界面結構的銅/鋼復合注塑模具制造方法

有效

• 申請號: 202010620873.8
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111716084B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 楊宗輝;成家林;張旭;李曉泉
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B23P15/24
• 分類號: B23P15/24;B23K9/167;B23K9/32;B23K10/00;B22F3/11;B22D19/00;B22D19/02;B22D19/16;B33Y10/00;B33Y80/00;B23K101/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種蜂窩加植釘界面結構的銅/鋼復合注塑模具制造方法，包括如下步驟：以鋼質板材作為原始成形材料，首先采用漸進成形方法制備鋼質板材漸進成形件，再在漸進成形件的一個表面上3D打印蜂窩結構，并且在蜂窩孔中種植焊釘，然后無模鑄造銅/鋼復合注塑模具的銅基體鑄件并機械加工冷卻通道，最后在銅基體鑄件的鋼覆層表面3D打印銅/鋼復合注塑模具的鋼強化層。本發明中銅/鋼復合注塑模具的銅基體與鋼強化層在制造過程中以蜂窩加植釘結構實現界面結合，且結合界面輪廓與銅/鋼復合注塑模具的型腔曲面相似，同時，整個制造過程無需模具，實現銅/鋼復合注塑模具的高質量與低成本快速制造。

技術領域

本發明涉及一種模具制造方法，尤其涉及一種蜂窩加植釘界面結構的銅/鋼復合注塑模具制造方法。

背景技術

一個典型注塑成型零件的制造時間中，塑料注射后的零件冷卻時間占據40％左右，這意味著冷卻時間對注塑成型零件生產率的影響最大，注塑成型零件的冷卻速度進而成為現代注塑模具的重要性能指標，目前主要通過優化模具結構及模具中的冷卻通道來提高冷速。但受制于模具鋼本身較差的導熱能力，目前鋼制注塑模具難以達到很高的冷卻速度，生產效率提高幅度有限。同時，現有的鋼制模具冷卻技術難以保證注塑件各個部分均勻冷卻，容易造成注塑件翹曲、尺寸精度低及表面質量不一致等問題。

由于銅具有極佳的導熱性，設計制造銅/鋼復合注塑模具，即注塑模的基體采用銅基體，注塑模的型腔表層采用鋼強化層，既保證了注塑模具的強度和耐磨性，又使注塑模具有優異的冷卻速度和冷卻均勻性。但目前的銅/鋼復合注塑模具制造存在一個瓶頸問題：銅與鋼難以形成高質量的結合。銅/鋼復合注塑模具中銅與鋼難以高質量結合的原因主要有三個：(1)銅與鋼兩者之間存在很大的物理性質與化學性質差異，導致銅/鋼連接界面難以形成高強度結合且連接界面產生很大的殘余應力；(2)銅/鋼復合注塑模具中銅與鋼的結合界面過大，導致連接界面的殘余應力更大且分布更復雜；(3)銅/鋼復合注塑模具中銅與鋼的結合界面輪廓如果保持和型腔曲面相似，也為復雜的空間曲面形狀，則導致界面殘余應力更容易引起局部開裂，同時也給連接工藝造成很大的困難。銅/鋼采用平面結合，可大大降低銅/鋼復合注塑模具中銅與鋼的結合難度，但平面結合對應的鋼強化層厚度很不均勻，不利于導熱的快速性和均勻性。

因此，使銅/鋼結合界面的輪廓保持和模具型腔曲面相似，同時實現銅/鋼連接界面的高質量結合是制造銅/鋼復合注塑模具的關鍵。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種蜂窩加植釘界面結構的銅/鋼復合注塑模具制造方法，實現銅/鋼結合界面的高質量結合，同時也使銅/鋼結合界面的輪廓保持和模具型腔曲面相似。

技術方案：本發明包括以下步驟：

(1)以鋼質板材為原始成形材料制備漸進成形件；

(2)在漸進成形件的一個表面上3D打印蜂窩結構；

(3)在蜂窩結構的蜂窩孔中種植焊釘；

(4)制備銅/鋼復合注塑模具的銅基體鑄件；

(5)在銅基體鑄件中加工冷卻通道；

(6)在銅基體鑄件的鋼覆層上3D打印銅/鋼復合注塑模具的鋼強化層，形成銅/鋼復合注塑模具毛坯件；

(7)對銅/鋼復合注塑模具毛坯件進行機械加工。

所述的漸進成形件以2～6mm的鋼質板材為原始成形材料制備，漸進成形件凹面或凸面的曲面形狀為銅/鋼復合注塑模具的凹模或凸模的型腔曲面及分型面減去鋼強化層后對應的曲面形狀。

所述蜂窩結構的蜂窩孔內切圓直徑為8～50mm，蜂窩孔高5～20mm，蜂窩孔壁厚2～8mm，制造銅/鋼復合注塑模具的凹模時，蜂窩結構打印在漸進成形件的凸面，制造銅/鋼復合注塑模具的凸模時，蜂窩結構打印在漸進成形件的凹面。