本發(fā)明有關(guān)一種模具及其制作工藝，特別是指一種使用積層粉末壓制成型技術(shù)來(lái)制造內(nèi)藏復(fù)雜隨形冷卻水路的模具及其制造方法。

背景技術(shù)：

許多模具在使用過(guò)程中會(huì)處于高溫環(huán)境，例如模具用于壓鑄、注塑和吹塑等高溫環(huán)境，因此有必要借助冷卻系統(tǒng)把熔化材料的熱量帶走。設(shè)計(jì)一個(gè)合適的冷卻系統(tǒng)不僅可以延長(zhǎng)模具壽命，也可提高生產(chǎn)效率及縮短產(chǎn)品成型周期時(shí)間。傳統(tǒng)制造冷卻水路依靠鉆孔的方法，然而，這種方法只可制作直線水路，并不能制造貼近模具表面輪廓的復(fù)雜隨形冷卻水路。且鉆長(zhǎng)水路時(shí)會(huì)弄斷鉆頭，使得整個(gè)模具無(wú)法使用。此外，由于沿著模具壁和冷卻水路之間的距離不一，導(dǎo)致冷卻時(shí)間長(zhǎng)、形成內(nèi)部應(yīng)力和成品翹曲。

目前有一種冷卻水路設(shè)計(jì)稱為隨形冷卻系統(tǒng)，它被定義為冷卻水路的形狀能夠貼合模具表面的輪廓。這種方式下，成型產(chǎn)品能夠迅速而均勻地冷卻下來(lái)。相比傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)，隨形冷卻系統(tǒng)可以縮短30-60％的產(chǎn)品成型周期時(shí)間。這種時(shí)間的節(jié)省是與產(chǎn)品幾何相關(guān)的?？s短產(chǎn)品成型周期時(shí)間可以提高整體生產(chǎn)能力、減少?gòu)?fù)模及生產(chǎn)車間開支。此外，相比使用傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的模具，內(nèi)置隨形冷卻系統(tǒng)的模具壽命較長(zhǎng)。隨形冷卻系統(tǒng)可以通過(guò)傳統(tǒng)的加工工藝(如銑、鉆、電火花等)在兩個(gè)模具板面制造，然后通過(guò)擴(kuò)散焊接把分別在兩個(gè)模具板的冷卻水路接合在一起。這種做法只能制作出相對(duì)簡(jiǎn)單幾何的隨形冷卻水路，因?yàn)閿U(kuò)散焊接只能接合平面。復(fù)雜幾何形狀的隨形冷卻水路可以通過(guò)直接金屬激光燒結(jié)（dmls）技術(shù)來(lái)制造，但是上述兩種工藝需要投入昂貴的設(shè)備，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于積層粉末壓制成型工藝的內(nèi)藏隨形冷卻水路的模具及其制造方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種基于積層粉末壓制成型工藝的模具制作方法，其包括有如下步驟：

步驟一、在模腔內(nèi)填充一層金屬粉末；

步驟二、對(duì)模腔內(nèi)的金屬粉末壓制成型；

步驟三、利用銑削加工工藝在金屬粉末上制作水路；

步驟四、利用低熔點(diǎn)物料填充制作的上述水路；

步驟五、重復(fù)步驟一至步驟四，直到制作出所需的水路結(jié)構(gòu)；

步驟六、將填充有低熔點(diǎn)物料的半制成品模具加溫，使內(nèi)部低熔點(diǎn)物料流出；

步驟七、將該半制成品模具進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；

步驟八、通過(guò)傳統(tǒng)加工工藝獲得精準(zhǔn)的外形尺寸，完成內(nèi)藏復(fù)雜隨形冷卻水路的模具。

在所述步驟一中進(jìn)一步包括：在所述模腔內(nèi)的金屬粉末下方設(shè)置一個(gè)下沖頭，該下沖頭與模腔的內(nèi)壁緊密配合并抵頂該金屬粉末的底部。

所述步驟二具體為：在所述金屬粉末上方設(shè)置一個(gè)上沖頭，將上沖頭往下壓，在上沖頭與所述下沖頭的擠壓下，金屬粉末受高壓而成型。

所述步驟三中是利用銑削刀具制作水路。

所述低熔點(diǎn)物料為石蠟，或用于失蠟工藝中的蠟材。

本發(fā)明還提供一種基于積層粉末壓制成型工藝的模具，該模具包括由金屬粉末壓制成型的本體，該本體內(nèi)形成中空的冷卻水路。

所述冷卻水路為三維隨形冷卻水路。

所述金屬粉末為鋼、鐵、銅、鋁純金屬粉末材料及其合金或碳化鎢。

本發(fā)明適用于制造壓鑄、注塑成型、吹塑成型等需要冷卻系統(tǒng)的金屬模具。高效能的冷卻系統(tǒng)不僅可提高模具的壽命，而且可通過(guò)減少產(chǎn)品成型周期時(shí)間來(lái)提高生產(chǎn)效率，同時(shí)利用本發(fā)明的方法可降低生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中金屬粉末填充模腔的示意圖；

圖2為本發(fā)明中金屬粉末壓制成型過(guò)程的示意圖；

圖3為本發(fā)明中銑削加工制造水路的示意圖；

圖4為本發(fā)明中用低熔點(diǎn)物料填充水路的示意圖；

圖5為本發(fā)明中不斷重復(fù)填粉、壓制、銑削及用低熔點(diǎn)物料填充水路的工序后可制作的半成品模具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中將內(nèi)部低熔點(diǎn)物料流走后的模具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明模具的制作方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

為便于對(duì)本發(fā)明的方法及達(dá)到的效果有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。

圖1顯示本發(fā)明中金屬粉末填充模腔的示意圖。首先在模腔1內(nèi)填充一層金屬粉末2，在模腔1內(nèi)的金屬粉末2下方是一個(gè)固定的下沖頭3，該下沖頭3與模腔1的內(nèi)壁緊密配合并抵頂該金屬粉末的底部。圖2顯示本發(fā)明金屬粉末壓制成型過(guò)程的示意圖。在金屬粉末2上方設(shè)置一個(gè)上沖頭4，將上沖頭4往下壓，在上沖頭4與下沖頭3的擠壓下，金屬粉末2受高壓而成型。圖3顯示銑削加工制造水路的示意圖。將上沖頭4取走，在壓制成型后的金屬粉末2上利用銑削刀具5加工制造水路6。圖4顯示用低熔點(diǎn)物料填充水路的示意圖。用低熔點(diǎn)物料7（例如石蠟或其它用于失蠟工藝中的蠟材）填充之前銑出的水路6。重復(fù)上述的填粉、壓制、銑削及用低熔點(diǎn)物料填充水路的工序，一層一層地制作出所需的水路結(jié)構(gòu)。圖5顯示可制作的內(nèi)設(shè)隨形水路的模具的半制成品結(jié)構(gòu)示意圖。將模腔1及下沖頭3取走，把整個(gè)半制成品模具加溫，使內(nèi)部低熔點(diǎn)物料7流出，形成如圖6所示的內(nèi)藏復(fù)雜隨形冷卻水路的半制成品模具，經(jīng)上述工序便可獲得空心的冷卻水路8。該半制成品模具再進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，模具最后準(zhǔn)確的外形尺寸可以通過(guò)傳統(tǒng)的加工工藝(如銑、電火花、打磨拋光加工等)獲得。

在本發(fā)明中，利用積層金屬粉末壓制成型所制的模具內(nèi)藏復(fù)雜冷卻水路，如圖6所示，本發(fā)明制作的模具具有由金屬粉末2壓制成型的本體，該本體內(nèi)形成中空的冷卻水路8，該冷卻水路8為三維隨形冷卻水路，并根據(jù)需求設(shè)置成與本體外形相同形狀的走向。模具內(nèi)的熱量可穿過(guò)冷卻水路壁傳至冷卻液然后被帶走。本發(fā)明適用于制造壓鑄、注塑成型、吹塑成型等需要冷卻系統(tǒng)的金屬模具。高效能的冷卻系統(tǒng)不僅可提高模具的壽命，而且可通過(guò)減少產(chǎn)品成型周期時(shí)間來(lái)提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明模具的金屬粉末可為鋼、鐵、銅、鋁純金屬粉末材料及其合金或碳化鎢等。

對(duì)比基于擴(kuò)散焊接和dmls的方法，本發(fā)明僅利用積層粉末壓制成型及其它輔助設(shè)備，具有相對(duì)較低的投資成本。此外，模具的大小沒(méi)有任何限制。冷卻水路可通過(guò)需求進(jìn)行銑削來(lái)制造，復(fù)雜的三維隨形冷卻水路結(jié)構(gòu)便能容易實(shí)現(xiàn)，大大增加了設(shè)計(jì)空間。通過(guò)本發(fā)明的方法制作內(nèi)藏復(fù)雜冷卻水路的模具，比用其它現(xiàn)有方法的交貨時(shí)間為短，使用戶獲得更多的經(jīng)濟(jì)收益。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于積層粉末壓制成型工藝的模具及其制造方法，該方法包括有：步驟一、在模腔內(nèi)填充一層金屬粉末；步驟二、對(duì)模腔內(nèi)的金屬粉末壓制成型；步驟三、利用銑削加工工藝在金屬粉末上制作水路；步驟四、利用低熔點(diǎn)物料填充制作的上述水路；步驟五、重復(fù)步驟一至步驟四，直到制作出所需的水路結(jié)構(gòu)；步驟六、將填充有低熔點(diǎn)物料的半制成品模具加溫，使內(nèi)部低熔點(diǎn)物料流出，將該半制成品模具進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，模具最后準(zhǔn)確的外形尺寸可以通過(guò)傳統(tǒng)加工工藝獲得。以上的制作方法可制作出內(nèi)藏復(fù)雜隨形冷卻水路的模具。本發(fā)明不僅可提高模具的壽命，而且可通過(guò)減少產(chǎn)品成型周期時(shí)間來(lái)提高生產(chǎn)效率，同時(shí)利用本發(fā)明的方法可降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：李國(guó)強(qiáng);單銘賢;陳偉倫;顧溢泉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：香港生產(chǎn)力促進(jìn)局
技術(shù)研發(fā)日：2016.03.23
技術(shù)公布日：2017.10.03