[发明专利]一种异形水路的斜顶制备方法及斜顶

说明书

技术领域

本发明涉及模具制备的技术领域，具体涉及一种异形水路的斜顶制备方法，及实施该制备方法的斜顶。

背景技术

在注塑过程中，冷却过程对于成型质量起着非常重要的作用，因为它会直接影响到注塑的生产效率及注塑制品的内在性能和表观质量。优良的冷却系统能够显著降低冷却时间，缩短注塑循环周期，减小制品残余热应力及翘曲变形，并增强制品的力学性能及内部、表面质量等。注塑制品如果冷却不均匀，会产生热残余应力，从而对注塑制品的形状、尺寸和使用性能等带来严重影响。研究测试表明，注塑件的热残余应力比流动残余应力至少大一个数量级，因此在注塑成型过程中，应主要考虑热残余应力的影响因素。当粘弹性聚合物熔体在模具内冷却到低于玻璃化转变温度时，不均匀的密度变化和不均匀的温度变化都会形成热残余应力。在注塑过程中，热残余应力容易在以下2个阶段产生：一是注塑制品在型腔中的冷却阶段，二是注塑制品从脱模温度冷却到室温的阶段。因此，要做到高效率生产，并获得性能优良的注塑制品，必须对模具进行温度调节。

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。尽管如此，模具设计师们仍始终致力于提高冷却系统的冷却效率，提出了螺旋式、隔板点冷式及螺旋塞式等不同的水路形式，以使前后模能够得到均匀而有效的冷却。但是，在对那些结构复杂且质量要求高的产品进行模具设计时，上述方法并不完全有效。

发明内容

本项发明是针对现行技术不足，提供一种异形水路的斜顶制备方法，通过多次优化的水路设计，通过3D打印技术制造温度调节优良的异形水路及斜顶，改善模具或斜顶的冷却效率、缩短成型周期，提高模具生产效率，降低注塑件热残余应力，提高注塑品质。

本发明还提供一种实施该制备方法的斜顶。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种异形水路的斜顶制备方法，其包括安装有CAD三维建模软件、CAE辅助分析软件、分层切片软件、3D打印软件的计算机以及3D打印机，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)通过CAE辅助分析软件建立注塑模以及斜顶的三维建模模型，选择合理的注塑成型参数，模拟注塑生产过程，并通过CAE辅助分析软件的深度负反馈来补偿注塑生产产品的变化而预先修改斜顶内的异形水路结构，使得斜顶符合实际注塑生产的冷却效果，从而得到斜顶以及异形水路结构的三维档案，保证产品达到要求；

(2)在CAD三维建模软件中将步骤(1)得到的斜顶设置两种材料，分别为斜顶内异形水路结构内壁设置0.3～0.6mm厚的高导热的铜材料，异形水路结构相当于设置成一个壁厚为0.3～0.6mm的导热铜管，斜顶除异形水路结构的其他部位为模具钢材料，并输出斜顶及异形水路结构的三维档案；

(3)将步骤(2)得到的斜顶及异形水路结构的三维档案用分层切片软件对其进行处理，获得各截面形状的信息参数，作为激光束进行二维扫描的轨迹，由激光发出的光束在计算机3D打印软件的控制下，根据几何形体各层截面的坐标数据有选择地对不同材料粉末层进行扫描，在激光辐照的位置上粉末烧结在一起，一层烧结完成后，再铺粉进行下一层扫描烧结，新的一层和前一层自然地烧结在一起，最终生成跟三维档案一致的斜顶及异形水路；

(4)在斜顶的与注塑塑胶件接触的顶出部位设置0.05～0.1mm厚的高导热硬质石墨烯涂层。

作为进一步改进，所述步骤(1)中，所述CAE辅助分析软件的深度负反馈的运行过程具体包括以下步骤：

(11)将已建立的注塑模以及斜顶的三维建模模型导入到CAE辅助分析软件，在CAE辅助分析软件中选择材料以及注塑成型参数，建立初始的水路结构；

(12)模拟注塑生产，生产出模拟的产品3D模型，并预测模拟的产品3D模型的变形，

将模拟的产品3D模型与原产品模型比较，将变形的差值反馈给CAE辅助分析软件，CAE辅助分析软件根据变形的差值重新生成斜顶的水路结构，得到改进的斜顶的三维建模模型；