一种趋形加热冷却模具及其加工和使用方法与流程

本发明属于模具领域，本发明涉及一种趋形加热冷却模具及其加工和使用方法。

背景技术：

模具是工业生产中一种非常重要的工艺装备，特别是应用压铸成型模具、塑料注射成型模具等型腔模具生产各种大型的产品，如：灯罩、笔记本外壳等；各种薄壁类产品，如：滤波器（散热片厚度为0.2mm）等也需要采用模具进行大批量生产。由于产品的结构复杂，采用模具成型是很好的选择，但由于材料的流动与凝固特点，产品的尺寸形状受到限制。

材料利用模具成型为产品时，受到冷却凝固的影响，以至于在完全充满模具型腔前，已经凝固，不能获得有效的形状尺寸。特别是大型产品和薄壁类产品，由于大型产品尺寸大，材料的流动行程长，在其凝固前要有足够的时间流动；对于薄壁类产品，材料在充满型腔过程中，本身热量不多，又有温度更低的模具型腔的吸热作用，造成材料很快的冷却凝固，不能很好地充满型腔。综合上述原因，大型产品和薄壁类产品的成型因受到材料流动性的制约而得不到进一步发展，制约材料流动性的一个重要原因就是材料散热快，过早凝固。材料充满型腔取得形状后，需要均匀凝固，才不至于形成温度应力而导致产品变形。

为解决大型产品和薄壁类产品的成型问题，有采用下述方法：

有采用直通式水道方法，这种方法制造较为简单，在模具的型腔或型芯上采用深孔钻加工。2.有采用异形水道，即以多个直线水道交叉的形式构成，此方法采用深孔钻沿多个方向钻孔，这些孔在一些特定位置交汇贯通。3.采用半固态成型，即铝合金压铸将低熔点合金加热到半固态进行成型，同时在合金熔液中添加易于材料流动的物质。

然而，采用直通式水道方法和直线交叉构成的异形水道虽然水道的加工较为简单，但这两类水道对型芯或型腔工作零部件的冷却-加热不够均匀，因为水道与工作零部件表面的距离存在差异，不能在工作零部件表面形成一致的温度场。因此，直通式水方法制约了大型产品和薄壁类产品的尺寸范围，在后期产品冷却的过程中也会造成应力变形。

有提出采用异形曲线水道，但迫于曲线水道结构复杂，而采用3D打印技术或整体拼焊方式获得；受制于3D打印金属材料技术的限制，和整体拼焊技术的不成熟，也会造成模具材料的大量浪费。所以目前还未看见该方法制造的曲线水道被运用。

采用半固态成型，将低熔点合金加热到半固态，并在合金熔液中添加易于材料流动的物质。这种方法在制作半固态浆料的设备上很复杂；并且半固态成型只适用于极少的低熔点合金材料成型，在产品材料的种类选择上被严格限制。可以说半固态成型的研究已是冶金范畴所涵盖。

技术实现要素：

本发明提出一种与产品表面形状大致相同的水循环模具及其制作方法，能对模具工作零部件均匀加热和冷却，防止材料在充满型腔取得其形状尺寸前凝固，之后能对模具工作零部件均匀冷却，防止成形后的产品冷却不均而应力变形；采用本方法能拓展大型产品和薄壁类产品的范围。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种趋形加热冷却模具，包括凹模，凹模上成型有腔体，所述凹模的底部设有附加块插入槽，所述附加块插入槽的顶部成型有上凹槽，上凹槽的形状与腔体底部的轮廓线一致；所述附加块插入槽内插入有水道附加块，水道附加块的形状与附加块插入槽一致，水道附加块与附加块插入槽之间通过耐热喷涂密封料填塞；水道附加块顶部成型有下凹槽，所述下凹槽与上凹槽配合形成水道，水道与腔体底部间的距离为15~25mm（依据被成型材料具体确定）；水道贯穿凹模，水道的两端分别在凹模的侧壁上形成进水口和出水口；所述水道附加块与附加块插入槽的各个配合面均向内倾斜，倾斜角为85~88度，凹模下方设有压紧块，压紧块通过螺栓固定在凹模上，压紧块抵住水道附加块，使水道附加块固定。

进一步的改进，所述凹模的底部设有多条附加块插入槽，附加块插入槽与水道附加块配合，形成循环水道通路；所构成的循环水道通路与与腔体底部的距离相同。

进一步的改进，所述水道附加块与附加块插入槽的各个配合面的倾斜角为87度。

本发明还提供了一种趋形加热冷却模具的加工方法，包括以下步骤：

步骤一）加工出凹模、凸模；

步骤二）在凹模底部加工出附加块插入槽，附加块插入槽的顶部形状与腔体底部的轮廓线一致，附加块插入槽的顶部与腔体底部的距离为15~25mm（依据被成型材料具体确定）；附加块插入槽的侧壁均向内倾斜，倾斜角为85~88度；再在附加块插入槽的顶部加工出上凹槽；

步骤三）根据附加块插入槽的形状，加工出相应的水道附加块，在水道附加块上加工出下凹槽；

步骤四）在附加块插入槽的侧壁上涂覆耐热喷涂密封料，将水道附加块插入附加块插入槽，上凹槽与下凹槽配合形成水道；对凹模侧壁进行加工，使水道贯穿凹模，水道的两端分别在凹模的侧壁上形成进水口和出水口；

步骤五）根据凹模形状加工出压紧块，通过螺栓将压紧块固定在凹模上，压紧块抵住水道附加块，使水道附加块固定。

本发明还提供了一种趋形加热冷却模具的使用方法，在材料填充型腔的时段内，向水道中注入高温液体，使材料保持足够的流动性；材料充满型腔后，再向水道内注入低温液体，对材料冷却。

本发明的有益效果是：

本发明的模具，水道的形状与型腔的形状趋于一致，在材料填充型腔的时段内注入高温液体，使材料保持足够的流动性，材料充满型腔后，再以低温液体对材料冷却，因水道与型腔的距离完全一致，材料凝固过程均匀，不至产生应力变形，保障能够得到完整的尺寸精度极高的产品。本发明属于装备制造业范畴，几乎所有大批量生产的产品都可以用到。采用本方法对模具加热-冷却，能够拓展产品的尺寸，有利于生产更大型的产品；也能生产壁更薄（滤波器壁厚可达0.08mm）的产品。本方法发明进一步拓展了模具成型工艺的适用范围，使更多的新产品设计及生产成为可能。

附图说明

图1为实施例1的剖面图；

图2为图1中的A-A剖面图；

图3为水道剖面局部放大图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1和图2所示的一种趋形加热冷却模具，包括凹模1，凹模1上成型有腔体2，所述凹模1的底部设有附加块插入槽，所述附加块插入槽的顶部成型有上凹槽101（如图3所示），上凹槽101的形状与腔体2底部的轮廓线一致；所述附加块插入槽内插入有水道附加块3，水道附加块3的形状与附加块插入槽一致，水道附加块3与附加块插入槽之间通过耐热喷涂密封料填塞；水道附加块3顶部成型有下凹槽102，所述下凹槽102与上凹槽101配合形成水道4，水道4与腔体底部间的距离为15~25mm（依据被成型材料具体确定）；水道4贯穿凹模1，水道4的两端分别在凹模的侧壁上形成进水口5和出水口6；所述水道附加块3与附加块插入槽的各个配合面均向内倾斜，倾斜角为85~88度，凹模1下方设有压紧块7，压紧块7通过螺栓固定在凹模1上，压紧块抵住水道附加块3，使水道附加块3固定。

可以根据需要在凹模的底部开设多条附加块插入槽，附加块插入槽与水道附加块配合，形成循环的水道。各条水道与与腔体底部的距离相同，使多条水道的整体形状与型腔的形状趋于一致（如图2所示，虚线为多条水道中心连线，其形状趋近于腔体底部形状）。根据需求，模具型腔的形状越复杂，可在型腔的底面加工更多的水道，并使这些水道相互贯通，同时配置更多数量的水道附加块。

本模具的使用方法为：在材料填充型腔的时段内，向水道中注入高温液体，使材料保持足够的流动性，材料充满型腔后，再向水道中注入低温液体,对材料冷却，因水道与型腔的距离完全一致，材料凝固过程均匀，不至产生应力变形，保障能够得到完整的尺寸精度极高的产品。

水道附加块与附加块插入槽的各个配合面的倾斜角优选为87度。在倾斜角的作用和密封料的作用下可形成均匀密闭的水道。

本发明还提供了此模具的一种加工方法，其加工步骤为：

步骤一）加工出凹模、凸模；

步骤二）在凹模底部加工出附加块插入槽，附加块插入槽的顶部形状与腔体底部的轮廓线一致，附加块插入槽的顶部与腔体底部的距离为15~25mm（依据被成型材料具体确定）；附加块插入槽的侧壁均向内倾斜，倾斜角为85~88度；再在附加块插入槽的顶部加工出上凹槽；

步骤三）根据附加块插入槽的形状，加工出相应的水道附加块，在水道附加块上加工出下凹槽；

步骤四）在附加块插入槽的侧壁上涂覆耐热喷涂密封料，将水道附加块插入附加块插入槽，上凹槽与下凹槽配合形成水道；对凹模侧壁进行加工，使水道贯穿凹模，水道的两端分别在凹模的侧壁上形成进水口和出水口；

步骤五）根据凹模形状加工出压紧块，通过螺栓将压紧块固定在凹模上，压紧块抵住水道附加块，使水道附加块固定。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。