一种随形冷却型模具的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种模具的制造，尤其是涉及一种用于制造带有随形冷却通道的注塑模具。
【背景技术】
[0002]注塑模具主要用于生产塑胶产品，其可以确保塑胶产品的完整结构和精密尺寸，因此被广泛应用于塑胶零部件生产行业。为了满足注塑加工工艺对模具温度的要求，需要设计冷却/加热系统对模具进行精确降温和升温。设计冷却通道是目前模具设计中最常用的冷却方法，即利用流动的冷却水或溶剂对模具进行降温。
[0003]传统方法是在模具内深钻冷却通道。由于受到加工工艺的限制，只能设计生产为贴近模具的直线型冷却通道。在铸造的模具中，加热或冷却通道有时可以铸造出来，但是通道中存在内部毛刺，而且不能确切知道这些通道相对模具表面的位置。
[0004]在传统方法制造的模具中，冷却通道的分布、管径以及数量均受到限制，容易导致注塑产品各个部分不能均匀冷却/升温。产品的冷却速率不均极易使产品发生曲翘变形，从而降低了注塑效率和注塑产品质量。
[0005]注塑模具随形冷却通道是随着模具腔体变化而变化的水道，其在生产过程中可使注塑产品均匀冷却/升温，从而使产品避免发生曲翘变形，进而改进了注塑产品的生产效率和质量。由于其形状复杂，尺寸精度要求高，传统的模具制造方法不能满足随形冷却型模具的制造。
[0006]本发明采用新型制造工艺制造具有随形冷却水道的注塑模具，以提高注塑工业的生产效率和产品质量。
【发明内容】
[0007]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种加工方便、效率高的随形冷却型模具的制造方法。
[0008]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种随形冷却型模具的制造方法，其特征在于，所述的随形冷却型模具由至少两块的组件装配而成，在其中至少一个组件的一个面上加工随形冷却通道的一个表面形状，然后将各组件按装配顺序装配成模具，其中加工有冷却通道表面形状的表面与相邻表面的装配采用扩散焊连接。
[0009]所述的随形冷却型模具是将模具分割呈至少两块的组件后进行加工，分割随形冷却型模具成组件的方式，至少一个分割面为随形冷却通道的横截面或纵截面。
[0010]所述的随形冷却通道表面形状的加工采用机械加工或高能束加工。
[0011]所述的扩散焊连接在真空或惰性保护气氛下进行，温度在0.5Τη-0.9Τη的范围内，其中为模具材料熔点温度。
[0012]现有技术相比，本发明可以按模具需求自由设计制造冷却通道，而不受传统加工方法的限制，因此完全可以满足注塑模具对冷却/升温的需求，从而提高生产效率和产品质量。
【附图说明】
[0013]图1为含有随形冷却通道组件的模具型腔；
[0014]图2为组件设计示意图；
[0015]图3为组件3加工随形冷却通道表面形状；
[0016]图4为随形冷却组件装配示意图及扩散焊连接界面微观组织演变图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0018]实施例
[0019]以模具型腔部分冷却为例。图1所示的模具型腔A，此型腔A设计有一典型的随形冷却通道系统B。如图1所示，随形冷却通道不是直型通道，而是具有弯曲角度的通道，这意味着传统的加工冷却通道的方法不适用于随形冷却型模具的制造。
[0020]本实施例中采用以下方法进行制备:
[0021](1)将图1所示的模具型腔按照图2所示设计为3个组件。如图2所示，设计的随形冷却系统沿着设计的随形冷却通道的横截面或者纵截面将模具设计为两块的部件组成:组件2和组件3 ；
[0022](2)采用机械加工或高能束加工方式在组件2和组件3的对应面加工冷却水通道表面形状或冷却水通道；(如图3所示)
[0023](3)将组件2和组件3需要连接表面进行表面洁净度处理，即除水、除油、除去脏物以及除去氧化膜以达到扩散焊连接表面要求；
[0024](4)将装配表面不需要焊接部分进行止焊处理；
[0025](5)按照装配顺序将随形冷却组件进行装配；
[0026](6)在一定的温度、压力、保护环境以及时间条件下将装配好的组件进行扩散焊接;
[0027](7)对焊接好的模具进行精密表面加工，及适当的热处理以调节模具的力学性能，组件2和组件3焊接后对应面形成完整的随形冷却通道3 ；
[0028](8)按照装配顺序将随形冷却组件(组件2和3)与其他组件(组件1)进行装配形成带有随形冷却系统的模具型腔。
[0029]本发明的要点在于沿着冷却通道的横截面或者纵截面将随形冷却型模具设计成不同的组件，使构成冷却通道的表面“暴露”。如图1所示，按照本新型制造方法，模具设计成1、2，3三个组件，其中组件1为型腔组件，组件2，3为沿着冷却通道的横截面将形状复杂的冷却通道被分解成两个加工表面。这将大大降低加工随形冷却通道的难度和加工成本，使得模具设计者对于冷却通道的设计将不再受到加工方法的局限，而是更多考虑模具的冷却性能。
[0030]在设计组件后，采用机械加工方法在随形冷却组件表面加工冷却通道的表面形状，如图3所示。为了保障冷却水或溶剂在冷却通道内的流动顺畅，冷却通道的表面加工精度极高，要求冷却通道表面无毛边。另外，由于冷却通道比表面积的提高能够增加冷却效率，因此在有限的模具体积内，会通过降低冷却通道的直径来增加冷却通道的比表面积，这增加了对加工方法的要求。当普通的机械精加工无法满足加工精度时，高能束加工成为选择，如图3中激光加工。
[0031]本方法的第三步是将随形冷却组件按顺序装配及永久连接在一起。如图4(图左)所示，对齐组件2，组件3的流道上下表面将其装配在一起。由于流道内将通入冷却水或冷却溶剂，要求对组件1，2进行无缝连接，否则冷却水或溶剂将渗入模具其他部分，对模具进行腐蚀，降低模具的使用寿命。对于无缝连接，钎焊和扩散焊是目前的两种选择。钎焊的无缝连接对钎料的选择及其严格，这导致市场上适用钎料价格昂贵。同时钎焊的最大缺点是连接强度由钎料的强度决定，而往往钎料强度远远低于母材，这对于强度要求较高的模具不再适用。
[0032]本方法中，扩散焊方法将用来进行组件的连接。扩散焊是将装配的组件放在真空(或惰性气氛保护)的炉子中，对装配表面施加纵向压力，在一定温度作用下(扩散焊温度在0.5Tn-0.91?(其中为模具材料熔点温度)的范围内，压力和时间随所用模具材料及产品要求不同而不同)，通过接触面周围微米级范围内原子的扩散使组件永久地连接在一起。在扩散焊中，要求组件有很好的表面接触，因此在装配前会对接触表面进行表面清洁处理，如除去接触表面的水，油等。同时对于接触面上不需要进行连接的部分进行止焊处理。如图4(图右)所示为扩散焊连接过程中组织演变图。可以看到，随着时间的推移，接触面的孔洞4将逐渐消失，形成无缝连接:在一定温度和压力下，随着时间的推移，孔洞4的变形分为三个阶段:变形1-接触阶段，II扩散-截面推移阶段，II1-界面空洞消失阶段。
[0033]当随形冷却组件永久连接在一起后，有可能需要对组件进行后续热处理以及表面抛光精加工等，以满足最终产品在尺寸精度，表面粗糙度和力学性能等方面的要求。装配好的随形冷却组件将与模具其他组件按照装配顺序形成模具。
【主权项】
1.一种随形冷却型模具的制造方法，其特征在于，所述的随形冷却型模具由至少两块的组件装配而成，在其中至少一个组件的一个面上加工随形冷却通道的一个表面形状，然后将各组件按装配顺序装配成模具，其中加工有冷却通道表面形状的表面与相邻表面的装配采用扩散焊连接。2.根据权利要求1所述的一种随形冷却型模具的制造方法，其特征在于，所述的随形冷却型模具是将模具分割呈至少两块的组件后进行加工，分割随形冷却型模具成组件的方式，至少一个分割面为随形冷却通道的横截面或纵截面。3.根据权利要求1所述的一种随形冷却型模具的制造方法，其特征在于，所述的随形冷却通道表面形状的加工采用机械加工或高能束加工。4.根据权利要求1所述的一种随形冷却型模具的制造方法，其特征在于，所述的扩散焊连接在真空或惰性保护气氛下进行，温度在0.5Τη-0.9Τη的范围内，其中为模具材料熔点温度。
【专利摘要】本发明涉及一种随形冷却型模具的制造方法，所述的随形冷却型模具由至少两块的组件装配而成，在其中至少一个组件的一个面上加工随形冷却通道的一个表面形状，然后将各组件按装配顺序装配成随形冷却型模具，其中加工有随形冷却通道表面形状的表面与相邻表面的装配采用扩散焊连接。与现有技术相比，本发明具有加工不受形状限制、精度高等优点，从而使模具的设计不再受到加工条件的限制，而着重于模具冷却性能的需求。
【IPC分类】B23P15/24
【公开号】CN105312866
【申请号】CN201410366830
【发明人】阳靖峰, 谢玉, 陈煜环
【申请人】上海济微机械科技有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年7月29日