[发明专利]一种带有随形冷却管道的注塑模具制造装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及模具制造技术领域，尤其涉及一种带有随形冷却管道的注塑模具制造装置及方法。

背景技术

二十世纪九十年代，选择性激光熔化（Selective Laser Melting，简称SLM）技术作为一种基于分层制造原理的新型快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术出现。它以各种金属粉末材料为原料，采用较大功率的激光器选择性地熔化金属粉末后，结合快速冷却凝固技术，可以获得非平衡态、过饱和固溶体及均匀细小的金相组织，其成型零件的相对致密度可达到99%以上，机械性能与锻造零件相当甚至更好。由于采用这种技术可以制造出传统方法难以制造的复杂金属零件等特点，因此，日益受到国内外专家及企业的高度重视，已成为目前最具发展前景的一种快速成型（又称增材制造）技术。选择性激光熔化技术除具备快速成型技术的一般特点外，还具有以下特点：

（1）工艺简单，可直接制造终端金属产品，省掉制件后续处理环节；

（2）成型金属零件具有高的尺寸精度（可达±0.lmm）和好的表面粗糙度（Ra为30~50μm）；

（3）成型金属零件的相对致密度几乎能达到100%，机械性能优良；

（4）材料选择广泛，且利用率高；

（5）可以方便快捷地制造出传统方法难以制造甚至无法制造的复杂金属零件。

虽然，SLM技术具有上述这些优点，但当制造注塑模具的随形冷却管道时，如果管道排布复杂且直径较小，容易造成金属粉末堵塞，致使清粉困难，同时管道内壁较为粗糙，容易影响冷却水的有效流动，从而会降低冷却效果。

为了能较好地解决上述问题，本发明采用选择性激光熔化技术和埋管法相结合的办法，制造带有光滑管道内壁、随形冷却管道呈分层排布的注塑模具。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种带有随形冷却管道的注塑模具制造装置及方法，在采用基于分层制造原理的SLM技术成型出模具的同时，将预先成型的随形冷却管道埋入模具型腔实体中，有效解决现有方案中当管道排布复杂且直径较小时容易造成金属粉末堵塞，致使清粉困难，同时管道内壁较为粗糙，容易影响冷却水的有效流动，从而会降低冷却效果的问题。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一方面，本发明提供一种带有随形冷却管道的注塑模具制造装置，包括选择性激光熔化设备， 所述择性激光熔化设备包括激光扫描系统、送粉机构、成型工作腔4、升降台5、柔性铺粉与刮平装置1，所述升降台5设置于成型工作腔4内且可上下移动，所述柔性铺粉与刮平装置1活动设置于成型工作腔4上方且可沿水平及垂直方向移动，所述送粉机构向成型工作腔4内输送金属粉末2。

进一步地，所述激光扫描系统的激光功率150 W ~200W，扫描间距0.08 mm ~0.1mm，扫描速率500 mm/s ~1000mm/s。

另一方面，本发明提供一种带有随形冷却管道的注塑模具制造方法，包括步骤：

步骤1、通过基于分层制造原理的选择性激光熔化技术控制激光扫描系统的激光束作用于待成型区域内的金属粉末逐层成型出部分的模具型腔实体；

步骤2、通过基于分层制造原理的选择性激光熔化技术在模具型腔实体内部的适度高度位置加工出用于埋入随形冷却管道的半圆凹槽，然后清理出凹槽中的金属粉末，再把依据模具型腔截面轮廓绕成所需形状的随形冷却管道放入半圆凹槽中；

步骤3、所述升降台下降一定距离，所述一定距离与逐层成型的一个层厚相一致，通过送粉机构向成型工作腔内送入金属粉末，调整好垂直高度的柔性铺粉与刮平装置的辊子水平铺展一层厚的金属粉末覆盖于已成型模具实体及随形冷却管道上，通过基于分层制造原理的选择性激光熔化技术控制激光扫描系统的激光束作用于已成型模具实体及随形冷却管道上半部分的金属粉末熔化成型，使随形冷却管道埋入模具型腔实体中，所述柔性铺粉与刮平装置，不仅能实现水平运动，而且能实现垂直运动，保证每层铺设的金属粉末厚度的均匀性；

步骤4、重复步骤3，逐层将已成型模具实体及随形冷却管道上半部分的金属粉末熔化成型，直到随形冷却管道完全埋入模具型腔实体中；

步骤5、根据模具腔体的深度，重复步骤1至4，直到将所有随形冷却管道6逐层埋入模具型腔实体中。

进一步地，一个层厚的金属粉末覆盖厚度为0.05 mm ~0.1mm。

进一步地，所述随形冷却管道为铜管或铍铜合金管，其外形依模具型腔形状而变化，并沿模具高度方向进行分层布置。