[发明专利]一种塑胶注塑模仁的三维打印制备方法及塑胶注塑模仁

说明书

技术领域

本发明涉及模具制备的技术领域，具体涉及一种塑胶注塑模仁的三维打印制备方法，及实施该制备方法的塑胶注塑模仁。

背景技术

在注塑模具中，模具的冷却效果关系到生产效率的高低和最终注塑制品的质量优劣，因此其冷却系统的设计是模具设计过程中需要考虑的关键问题之一。但是，由于现阶段模具制造手段有限，并且缺乏合适的冷却水路设计理论，使得冷却水路的设计和制造只能局限于相对简单的结构形式下。

现在，采用三维打印技术制造具有异型水路结构的模仁，高效便捷，并能制造出结构复杂、具有更高冷却效果的异型水路结构，但是，现在的三维打印方式是直接将整个工件全部用金属粉末打印出来，不仅打印时间长，成本也更高。

发明内容

本项发明是针对现行技术不足，提供一种塑胶注塑模仁的三维打印制备方法，采用传统的模具钢材作为注塑模仁的装配位部分，然后采用三维打印在装配位部分上方打印出胶位部分，减少成本，也节省了加工时间。

本发明还提供一种实施该制备方法的塑胶注塑模仁。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种塑胶注塑模仁的三维打印制备方法，其包括以下步骤：

(1)通过CAE辅助分析软件建立塑胶注塑模仁的三维建模模型，该注塑模仁包括装配位部分和胶位部分；所述装配位部分为模具钢材制备而成，并在模具钢材上表面设置连接结构，所述连接结构包括多排平行设置的斜凹槽，相邻两排的斜凹槽的倾斜方向相反；所述斜凹槽为电火花加工成的圆形微小斜孔；

CAE辅助分析软件选择注塑成型参数，模拟注塑生产过程，获得胶位部分内的水路结构；得到装配位部分、胶位部分以及水路结构的三维档案；

(2)所述装配位部分的模具钢材经过淬火加硬处理，进行磨平，再进行表面喷砂处理，使装配位部分的表面粗糙；

(3)将步骤(2)的装配位部分的模具钢材进行退磁处理，消除模具钢材内的残余应力，并清洁模具钢材的表面；

(4)将三维档案输入到三维打印机内，并将步骤(3)的装配位部分的模具钢材放置在3D打印机的加工基板上面；

(5)在模具钢材的表面铺设一层模具钢粉末，利用超声波振动器振动模具钢材，使位于模具钢材表面的模具钢粉末进入到斜凹槽内并铺设均匀，模具钢粉末的上表面呈水平面；

(6)通过激光照射斜凹槽内的模具钢粉末，辐照的位置上模具钢粉末烧结在一起，激光照射时的角度与斜凹槽的角度相一致；

(7)待上一层烧结完成后，重复步骤(5)及步骤(6)，直至斜凹槽被模具钢粉末烧结填平；

(8)重复在装配位部分上表面铺设模具钢粉末，并进行激光烧结，直至胶位部分以及水路结构烧结完毕。

作为进一步改进，所述步骤(1)中，所述连接结构的斜凹槽的垂直深度为1～3mm，所述斜凹槽的其中一条母线与竖直线的夹角为6°～15°。

作为进一步改进，所述的步骤(5)具体还包括以下内容：通过超声波振动器振动模具钢材后，模具钢材将发生一定的位移，在进行激光烧结前，对模具钢材进行重新定位。

作为进一步改进，每次超声波振动时间少于5秒。

作为进一步改进，第一次至第五次铺设模具钢粉末的量逐次增大，直至圆形微小斜孔底部圆弧结构被填平，第六次开始每次铺设模具钢粉末量一致。

作为进一步改进，所述步骤(1)的胶位部分内还设有封闭的中空腔体，该中空腔体内填充有金属钠。

作为进一步改进，所述中空腔体位于胶位部分的中部。

作为进一步改进，所述步骤(1)中，CAE辅助分析软件得到装配位部分、胶位部分、中空腔体以及冷却水路结构的三维档案。

作为进一步改进，所述步骤(8)具体还包括以下内容：当烧结到中空腔体的顶部时，取出注塑模仁的半成品，并清理位于中空腔体内的模具钢金属粉末，向中空腔体内注入金属钠，金属钠填满中空腔体至平齐注塑模仁半成品的上顶面，将半成品重新放置到加工基板上，继续进行激光烧结，直至完成整个胶体部位以及水路结构的烧结。

一种实施上述塑胶注塑模仁的三维打印制备方法的塑胶注塑模仁，所述塑胶注塑模仁包括装配位部分和胶位部分，所述装配位部分上表面设有连接结构，所述连接结构包括多排平行设置的斜凹槽，相邻两排的斜凹槽的倾斜方向相反，所述斜凹槽为经过电火花加工成的圆形微小斜孔，所述斜凹槽的垂直深度为1～3mm，所述斜凹槽的其中一条母线与竖直线的夹角为6°～15°；

所述胶位部分内设有冷却水路结构以及中空腔体，所述中空腔体内填充有金属钠，所述中空腔体位于胶位部分的中部。