一种新型3D打印随形冷却水路模具以及加工方法
技术领域
本发明涉及一种随形冷却模具，尤其是一种新型3D打印随形冷却水路模具以及制作方法。
背景技术
传统模具冷却水道为直线型，无法适用不规则产品的模具设计，从而导致产品冷却不均匀，发生产品拉丝、发黄和翘曲变形的现象。
热流道技术是缩短注塑周期、节省材料的优良手段。热流道模具在每次注射完成后，流道胶体在加热装置的加热下并不会凝固，因此产品脱模不需要脱出流道水口，在下个注塑周期的起始，注射流道依然贯通。废料热量及时排除，浇道系统冷却不受限，冷却时间仅受产品冷却影响，所以注塑周期有一定的缩减。在热流道灌嘴处加一3D打印水套(热嘴套)，用于控制进胶口的温度，减少各部位之间的温度差，提高注塑效果，3D打印技术可以大幅减少产品冷却时间。均匀的冷却效果极大减少了剪切热效应，可以一模生产更多产品而不会变形。传统模具制造仅能保证一模四穴的产品质量，继续增加穴口将会因冷却不良等问题导致产品变形严重。利用3D打印随形水路技术后，可以在保证质量的同时，从一模四穴提升至一模十六穴，加上注塑周期48％左右的缩减，故综合产能可提高约五倍。
发明内容
本发明的目的是：本发明提供一种新型3D打印随形水路模具，冷却通道可以随着模具模芯、型腔的形状或轮廓的变化而设计，在注射或吹塑成型的工艺中达到快速冷却的效果。与传统模具制造工艺相比，3D打印随形水路模具大大提高了产品的冷却效率和冷却速度差，降低了冷却时间并提高了成品合格率和产品质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型3D打印随形冷却水路模具，其特征在于：包括：热流道模具模具的成型基体、设置在成型基体中的成型芯体、套设在成型芯体上的注塑连接装置以及设置在成型基体上的连接护导套，所述的成型基体中设有随形冷却水路管体结构，所述的随形冷却水路管体结构包括引流管体部、绕流管体部以及排流管体部，所述的绕流管体部在成型基体顶部设置环形的第一冷却环形带，并在第一冷却环形带的水平折口处设置连通的第二冷却环形带，第二冷却环形带的垂直折口处与排流管体部连接。
所述的随形冷却水路管体结构中各个部分的冷却水路的管体直径相同。
随形冷却水路管体结构的绕流管体部是：引流管体部与第一弧形绕流管体的底端连接，并在第一弧形绕流管体的内侧水平折弯处连接第二弧形绕流管体，第二弧形绕流管体的水平折弯处与环形绕流管体连接，在第二弧形绕流管体的水平折弯处对称位置的与环形绕流管体上连接第三弧形绕流管体，第三弧形绕流管体的外侧水平折弯处连接第四弧形绕流管体，第四弧形绕流管体与排流管体部连接，所述的引流管体部与排流管体部的管体直径大于绕流管体部的管体直径。
所述的引流管体部与排流管体部的外部设有固定限位件。
所述引流管体部、绕流管体部以及排流管体部的管体直径为4-20mm。
所述的绕流管体部的管体直径为2-11mm，所述的引流管体部、排流管体部的管体直径为4-11mm。
一种新型3D打印随形冷却水路模具的加工方法，其特征在于：包括：
1)：使用三维制图软件，根据不同形状的产品设计出随形冷却水路管体结构和腔形布局；
2)：采用Moldflow软件进行模流分析，找出最优的冷却方案；
3)：使用3D打印技术选择性激光融化进行加工制造并得到随形冷却水道与腔体一体的模具，打印材料为金属粉末模具钢MS1,粒径为15-45um,打印室内氧含量需控制在100PPM以下；
4)：对3D打印后的模具进行热处理，提高模具硬度，使其达到标准模具硬度为50-55HRC；
5)：采用HIP对模具进行处理，减少模具内部的结构孔隙率，使其结构致密化。
本发明的优点为：在注射或吹塑成型的工艺中达到快速冷却的效果。与传统模具制造工艺相比，3D打印随形水路模具大大提高了产品的冷却效率和冷却速度差，降低了冷却时间并提高了成品合格率和产品质量。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明模具结构示意图。
图2为本发明的随形冷却水路的结构示意图。
图3为第一种随形冷却水路使用状态的结构示意图。
图4为本发明的另一种随形冷却水路的结构示意图。
具体实施方式
申请文本中术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1，如图1、2、3所示，一种新型3D打印随形冷却水路模具，其特征在于：包括：热流道模具模具的成型基体1、设置在成型基体1中的成型芯体2、套设在成型芯体2上注塑连接装置以及设置在成型基体1上的连接护导套3，芯体2的上部体21设有上连接段随形冷却水路管体结构，上连接段随形冷却水路管体结构包括上引流管体部4、上绕流管体部5以及上排流管体部6、
芯体2的下部体22设有下连接段随形冷却水路管体结构，所述的下连接段随形冷却水路管体结构包括下引流管体部7、下绕流管体部8以及下排流管体部16，所述的绕流管体部在成型基体顶部设置环形的第一冷却环形带17，并在第一冷却环形带17的水平折口处设置连通的第二冷却环形带18，第二冷却环形带18的垂直折口处与下排流管体部16连接。
所述的随形冷却水路管体结构中各个部分的冷却水路的管体直径相同。所述引流管体部、绕流管体部以及排流管体部的管体直径为4-11mm。
如图4所示，随形冷却水路管体结构的绕流管体部是：与引流管体部4底端连接的第一弧形绕流管体9，在第一弧形绕流管体9的内侧水平折弯处连接第二弧形绕流管体10，第二弧形绕流管体10的水平折弯处与环形绕流管体11连接，在第二弧形绕流管体10的水平折弯处对称位置的与环形绕流管体上连接第三弧形绕流管体12，第三弧形绕流管体12的外侧水平折弯处连接第四弧形绕流管体14，第四弧形绕流管体13与排流管体部6连接，所述的引流管体部4与排流管体部6的管体直径大于绕流管体部的管体直径。
所述的引流管体部与排流管体部的外部设有固定限位件15。
所述的绕流管体部的管体直径为2-11mm，所述的引流管体部、排流管体部的管体直径为4-11mm。
一种新型3D打印随形冷却水路模具的加工方法，其特征在于：包括：
1)：使用三维制图软件，根据不同形状的产品设计出冷却水道和腔形布局；使用三维测量装置对原始模型进行测量，获取原始模型的点云数据，并将所述点云数据传输到工业计算机中；
2)、使用工业计算机中的反求软件对点云数据进行预处理，包括去除噪声点、去除点云数据中存在的大量冗余数据、数据排序、数据拼接、数据重组、特征提取和区域划分，采用Moldflow软件进行模流分析，三维模型数据进行模拟熔体填充、保压、冷却数据分析，获得制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形的分析数据；找出最优的冷却方案；
如果误差超过允许的误差范围，则通过Unigraphics软件对NURBS曲面模型数据进行调整并以STL格式输出新的实体三维模型数据，
如果误差在允许的误差范围内，则使用分层软件对实体三维模型数据进行分层处理，并将获得的层片数据输入到3D打印设备中，
3)：使用3D打印技术选择性激光融化进行加工制造并得到随形冷却水道与腔体一体的模具，打印材料为金属粉末模具钢MS1(1.2709),粒径为15-45um,打印室内氧含量需控制在100PPM以下，以避免产品打印过程中的氧化问题。
4)：对3D打印后的模具进行热处理，提高模具硬度，使其达到标准模具硬度(50-55HRC)
5)：采用HIP(热等静压)技术对模具进行处理，减少模具内部的结构孔隙率，使其结构致密化，当对所述冷却水道内进行抽气时，定义所述目标气压值为第一预设气压值，所述预设时间为第一预设时间，所述预设压差为第一预设压差；若所述第一预设气压值与所述测量气压值之差的绝对值小于所述第一预设压差，则所述冷却水道密封性合格；否则所述冷却水道密封性不合格。提高产品的力学性能。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
