一種基于積層粉末壓制成型工藝制造的模具的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于積層粉末壓制成型工藝制造的模具，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。本實用新型制作出的內(nèi)藏復雜隨形冷卻水路的模具，不僅可提高模具的壽命，而且可通過減少產(chǎn)品成型周期時間來提高生產(chǎn)效率，同時可降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】
一種基于積層粉末壓制成型工藝制造的模具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型有關(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)來制造內(nèi)藏復雜隨形冷卻水路的模具及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]許多模具在使用過程中會處于高溫環(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。設計一個合適的冷卻系統(tǒng)不僅可以延長模具壽命，也可提高生產(chǎn)效率及縮短產(chǎn)品成型周期時間。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雜隨形冷卻水路。且鉆長水路時會弄斷鉆頭，使得整個模具無法使用。此外，由于沿著模具壁和冷卻水路之間的距離不一，導致冷卻時間長、形成內(nèi)部應力和成品翹曲。
[0003]目前有一種冷卻水路設計稱為隨形冷卻系統(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。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)品成型周期時間。這種時間的節(jié)省是與產(chǎn)品幾何相關(guān)的。縮短產(chǎn)品成型周期時間可以提高整體生產(chǎn)能力、減少復模及生產(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。隨形冷卻系統(tǒng)可以通過傳統(tǒng)的加工工藝(如銑、鉆、電火花等)在兩個模具板面制造，然后通過擴散焊接把分別在兩個模具板的冷卻水路接合在一起。這種做法只能制作出相對簡單幾何的隨形冷卻水路，因為擴散焊接只能接合平面。復雜幾何形狀的隨形冷卻水路可以通過直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)技術(shù)來制造，但是上述兩種工藝需要投入昂貴的設備，成本較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種基于積層粉末壓制成型工藝制造的模具。
[0005]為達到上述目的，本實用新型提供一種基于積層粉末壓制成型工藝制造的模具，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。
[0006]所述冷卻水路為三維隨形冷卻水路。
[0007]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。
[0008]本實用新型適用于制造壓鑄、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，而且可通過減少產(chǎn)品成型周期時間來提高生產(chǎn)效率，同時本實用新型的模具可降低生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型中金屬粉末填充模腔的示意圖；
[0010]圖2為本實用新型中金屬粉末壓制成型過程的示意圖；
[0011]圖3為本實用新型中銑削加工制造水路的示意圖；
[0012]圖4為本實用新型中用低熔點物料填充水路的示意圖；
[0013]圖5為本實用新型中不斷重復填粉、壓制、銑削及用低熔點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；
[0014]圖6為本實用新型中將內(nèi)部低熔點物料流走后的模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖7為本實用新型模具的制作方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0016]為便于對本實用新型的方法及達到的效果有進一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖詳細說明如下。
[0017]圖1顯示本實用新型中金屬粉末填充模腔的示意圖。首先在模腔I內(nèi)填充一層金屬粉末2，在模腔I內(nèi)的金屬粉末2下方是一個固定的下沖頭3，該下沖頭3與模腔I的內(nèi)壁緊密配合并抵頂該金屬粉末的底部。圖2顯示本實用新型金屬粉末壓制成型過程的示意圖。在金屬粉末2上方設置一個上沖頭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顯示用低熔點物料填充水路的示意圖。用低熔點物料7(例如石蠟或其它用于失蠟工藝的蠟材)填充之前銑出的水路6。重復上述的填粉、壓制、銑削及用低熔點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)設隨形水路的模具的半制成品結(jié)構(gòu)示意圖。將模腔I及下沖頭3取走，把整個半制成品模具加溫，使內(nèi)部低熔點物料7流出，形成如圖6所示的內(nèi)藏復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行高溫燒結(jié)，模具最后準確的外形尺寸可以通過傳統(tǒng)的加工工藝(如銑、電火花、打磨拋光加工等)獲得。
[0018]在本實用新型中，利用積層金屬粉末壓制成型所制的模具內(nèi)藏復雜冷卻水路，如圖6所示，本實用新型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)需求設置成與本體外形相同形狀的走向。模具內(nèi)的熱量可穿過冷卻水路壁傳至冷卻液然后被帶走。本實用新型適用于制造壓鑄、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，而且可通過減少產(chǎn)品成型周期時間來提高生產(chǎn)效率。本實用新型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。
[0019]對比基于擴散焊接和DMLS的方法，本實用新型僅利用積層粉末壓制成型及其它輔助設備，具有相對較低的投資成本。此外，模具的大小沒有任何限制。冷卻水路可通過需求進行銑削來制造，復雜的三維隨形冷卻水路結(jié)構(gòu)便能容易實現(xiàn)，大大增加了設計空間。通過本實用新型的方法制作內(nèi)藏復雜冷卻水路的模具，比用其它現(xiàn)有方法的交貨時間為短，使用戶獲得更多的經(jīng)濟收益。
[0020]以上所述的【具體實施方式】，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于積層粉末壓制成型工藝制造的模具，其特征在于，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。2.如權(quán)利要求1所述的基于積層粉末壓制成型工藝制造的模具，其特征在于，所述冷卻水路為三維隨形冷卻水路。3.如權(quán)利要求1所述的基于積層粉末壓制成型工藝制造的模具，其特征在于，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。
【文檔編號】B22F3/10GK205414404SQ201620225361
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】李國強, 單銘賢, 陳偉倫, 顧溢泉
【申請人】香港生產(chǎn)力促進局