[发明专利]一种带随形冷却管道的模具结构

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种模具结构，特别是一种适用于激光溶化成型工艺和金属浇 铸工艺结合制造的一种带随形冷却管道的模具结构。

背景技术

模具制造技术是当今制造业中应用最广泛的技术之一，在模具上设置冷却 管道，通过管道中的循环水对模具进行冷却是模具冷却最简单和有效的方法， 模具的冷却系统对模具的寿命、产品的生产效率和质量具有重要影响。特别是 型腔复杂的大型模具的冷却系统更显其重要。模具制造的传统方法是：对金属 毛坯进行车、铣、刨、钻、磨、电蚀等加工，从而得到所需的模具形状和尺寸。 上述方法尚难在金属毛坯中加工出轨迹为三维曲线的内孔，因此，传统方法所 制造的模具的冷却流道一般都是由一组平直的开孔系所组成，为形成封闭的流 路，除进口和出口外，其它的开孔需要用堵头密封。这种冷却技术存在以下问 题：首先，冷却流道的设置受到加工工艺限制无法实现按设计需要设置，冷却 效率低，冷却效果差。由于模具的形腔一般都很复杂，直孔系组成的冷却系统 无法保证模腔各部分均匀冷却，产品因冷却不均匀易导致变形。其次，加工工 艺复杂，孔系在模具制造时需加工出来，而在模塑时又需用堵头堵上。由于模 具制造过程中手段的局限和合适的冷却水道设计理论的缺乏，目前冷却水道的 设计和制造仍然局限在相对简单的结构形式下，因此在模具制造中，如何解决 按设计要求在模具中任意设置冷却流道达到提高冷却效率满足模具的使用要求 是本行业亟待解决的技术问题。

选择性激光成形技术选用固体粉末作为溶化或烧结成型材料，制造模具是 先进的模具制造技术，以在逐步推广使用，该技术具有成型材料广，制造过程 不受零件复杂程度的影响，制造效率高，成本低的特点，其工作原理是；首先 在计算机上生成实体的CAD模型，再经过切片处理生成STL文件，利用计算机控 制激光逐层成形，溶化或烧结成型材料经层层叠加后，最终形成了所需的原型 或零件。

选择性激光溶化成型技术(Selective Laser Melting，SLM)具有成型的 固体粉末使用材料广泛，成本低廉，但由于溶化成型方法成型后的工件具有较 大的内应力，而且消除困难，对于体积较大的工件易发生裂纹和变形，所以选 择性激光溶化成型方法直接制造大型模具现有技术还无法解决该技术缺陷。

选择性激光烧结成型技术(Selective Laser Sintering，SLS)，主要用两 种方法。第一种方法是用大功率激光直接成型模具，研究最成功的是德国的EOS 公司，其材料有DirectMetal100，DirectMetal50，DirectMetal20， DirectSteel150-VI，DirectSteel120-VI(材料商标)等，制造的模具的拉伸强度可 达491MPa。另一种则利用小功率激光间接成型模具，研究最成功的是美国的 DTM公司，其材料有RapidSteel 1.0，RapidSteel 2.0，LaserForm ST-100，LaserForm ST-200，LaserForm A6(材料商标)等，这些材料主要都是用来制造注塑模，其 制造的注塑模具强度可达587MPa以上，注塑模的寿命已达10万件/副。上述两 类方法都是采用特制的粉末，并且依靠上述单一技术而进行模具镶块的整体成 形，成形工艺过程复杂，需必要的后处理，成本高。

发明内容

为解决现有模具制造中无法实现冷却流道空间三维曲线的内孔加工和选择 性激光溶化成型方法不适应成型体积较大的模具的技术问题，本发明设计一种 带有随形冷却管道的模具结构，解决冷却流道空间三维曲线设置问题和利用选 择性激光溶化成型方法制造模具的成型简单、不受形腔复杂限制、成型粉末成 本低廉诸多优点，大道提高模具冷却效率，延长模具使用寿命、降低模具制造 成本，减少模具制造周期和提高模具制造精度的发明目的。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：一种带随形冷却管道的模具结构， 包括模具本体和冷却管道，所述的模具本体为单一金属合金或金属元素复合材 料和具有设计壁厚的模具外轮廓壳体和单一金属或金属合金采用浇铸的致密填 充块构成，在致密填充块中设置有模其形腔的形状随形对应设计制造的轴线为 空间三维曲线的模具随形冷却管道，致密填充块浇铸在模具外轮廓壳体内。

所述的模具随形冷却管道为成型管弯曲成形后设置在模具结构中。随形冷 却管道呈不规则相互连通的网状结构。