模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及模具。更特别地，本发明涉及例如以下模具:该模具包括在其中形成的冷却通道并且具有形成在腔表面中的凹部。
【背景技术】
[0002]在树脂成型或铸造成型中，待填充于彼此面对的模具之间的腔部中的材料通过将热从材料移除而冷却和凝固。通常，用于树脂成型或铸造成型的每个模具具有冷却功能。
[0003]例如，在日本未审查专利申请公报N0.2013-199010中公开的模具具有如下结构:在模具中形成有冷却通道，并且冷却水被供给通过冷却通道，从而用以冷却模具。
[0004]为了降低模具的制造成本，需要减小模具的体积(模具体积)。然而，如果在具有受限的模具体积的模具中形成冷却通道，则冷却通道不可避免地布置在腔表面的附近。特别地，当腔表面具有凸凹形状时，在冷却通道与形成在腔表面中的凹部的底面之间的间隔是小的，使得模具的位于凹部的底面的附近的部分在一些情况下被过冷却。
【发明内容】
[0005]鉴于上文提到的情况已经作出了本发明，并且本发明的目的是用于提供能够抑制过冷却的模具。
[0006]本发明的示例性方面是如下模具:该模具包括在其中形成的冷却通道并且具有形成在腔表面中的凹部，模具包括在冷却通道与形成在腔表面中的凹部的底面之间形成的隔热屏障部。隔热屏障部包括在冷却通道与形成在腔表面中的凹部的底面之间形成的空间。该空间填充有具有比模具的其他部分的导热率低的导热率的介质。
[0007]这种结构能够抑制在腔表面中形成的凹部的底面的附近的过冷却。
[0008]根据本发明的示例性方面，优选地，模具通过增材制造(additivemanufacturing)来形成。
[0009]这便于沿着腔表面的冷却通道的形成和隔热屏障部的形成。
[0010]根据本发明，能够提供能够抑制过冷却的模具。
[0011]根据仅以说明的方式给出的并且因此不认为限制本发明的下文给出的详细描述和附图，本发明的上述的和其他目的、特征和优点将得到更全面理解。
【附图说明】
[0012]图1为示意性示出了根据示例性实施方式的模具的截面图；
[0013]图2为示意性示出了具有如下结构的模具的截面图:在该结构中，冷却通道布置在与在腔表面中形成的凹部的底面分离开的位置处；
[0014]图3为示出了根据示例性实施方式的模具的过冷却抑制效果的图表；以及
[0015]图4为根据示例性实施方式的模具的设计流程图。
【具体实施方式】
[0016]参照附图，在下文中将详细地描述本发明的特别的示例性实施方式。然而，本发明不局限于下列示例性实施方式。为了清楚地说明，下列描述和附图根据情况进行了简化。
[0017]首先，描述根据本发明示例性实施方式的模具的结构。图1为示意性示出了根据本发明示例性实施方式的模具的截面图。图2为示意性示出了具有如下结构的模具的截面图:在该结构中，冷却通道布置在与在腔表面中形成的凹部的底面分离开的位置处。
[0018]根据本发明示例性实施方式的模具1是用于树脂成型或铸造成型的模具。如图1中所示，模具1的面对另一模具(未示出)的表面称作腔表面2，该另一模具在成型过程中面对模具1。模具1包括从基部3凸起的多个凸起部4。
[0019]因此，腔表面2具有凸凹形状，并且包括基部3的表面3a和每个凸起部4的表面4a，该表面3a在成型过程中面对另一模具。换言之，每个凸起部4从表面3突出。凹部5从每个凸起部4的顶表面4al凹陷，并且基部3的表面3a用作凹部5的底面5a。在这种情况下，凹部5的底面5a为比每个凸起部4的顶表面4al低的区域的底面。
[0020]在具有上文描述的结构的模具1中，在腔表面2的附近布置有冷却通道6以减小模具体积并且提高模具1的冷却效率，并且冷却介质、比如冷却水被供给通过冷却通道6。通过这种结构，在成型期间，通过将热从材料有效地移除，材料能够冷却和凝固，同时使模具体积减小。根据该示例性实施方式的冷却通道6以与腔表面2相距基本上相同距离的方式沿着腔表面2布置。然而，能够根据需要改变腔表面2与冷却通道6之间的间隔。间隔可以在某部位处改变。
[0021]然而，当冷却通道6如上文描述的布置在腔表面2的附近时，不仅模具的准备进行冷却的部分被冷却，而且模具的不准备进行冷却的部分也被冷却，这致使该不准备进行冷却的部分过冷却。特别地，优选的是，模具的位于基部3的表面3a的附近的部分不被过冷却，使得在成型期间材料能够遍布在每个凸起部4的基部的附近，并且保留在凹部5的底部上的脱模剂能够蒸发。
[0022]因此，根据该示例性实施方式的模具1包括在冷却通道6与基部3的表面3a之间(即，在冷却通道6与位于腔表面2中的凹部5的底面5a之间)形成的隔热屏障部7，以防止来自冷却通道6的寒冷传递至凹部5的底面5a。
[0023]隔热屏障部7包括在冷却通道6与位于腔表面2中的凹部5的底面5a之间形成的空间7a。该空间7a填充有空气7b，该空气7b具有比模具1的其他部分(即，在熔融之后被凝固以形成模具1的金属部分)的导热率低的导热率。尽管在该示例性实施方式中，空间7a填充有空气7b，但空间7a也可以填充有具有比模具1的其他部分的导热率低的导热率的任何介质。换言之，仅需要使隔热屏障部7形成为具有比模具1中的除了隔热屏障部7之外的其他部分的导热率低的导热率。
[0024]以这种方式，根据该示例性实施方式的模具1包括位于冷却通道6与位于腔表面2中的凹部5的底面5a之间的隔热屏障部7，这能够抑制凹部5的底面5a的附近的过冷却。因此，在成型期间，材料能够被有利地遍布在凹部5的底部上，并且另外，能够有利地蒸发保留在凹部5的底部上的脱模剂。
[0025]此外，如图2中所示，冷却通道6布置在与凹部5的底面5a分离开的位置处以抑制凹部5的底面5a的附近过冷却，与这种情况相比较，模具1能够减小尺寸，并且能够简化冷却通道6的路径。这能够降低模具1的制造成本。
[0026]在这种情况下，模具1优选地通过增材制造来形成。例如，金属粉层形成在底部部分3b上一一底部部分3b构成了基部3的一部分，并且金属粉层受到激光束照射，从而使金属粉在所需的位置处熔融和凝固。随后，基部3的剩余部分3c与凸起部4通过重复地执行如下过程而形成在底部部分3b上:在金属层上形成有另一金属粉层，该金属层包括金属粉在所需的位置处被凝固的部分和金属粉不被凝固的部分，并且该金属层受到激光束的照射以从而在所需的位置处熔融和凝固，从而获得具有如文中描述的结构的模具1。
[0027]该结构便于冷却通道6沿着腔表面2的形成和隔热屏障部7的形成。此外，如与模具通过例如刮削形成的情况相比较，在增材制造中随着模具体积的增大而使得成本增大和形成时间增长是显著的。因此，由于如上文描述的模具1的模具体积的减小而产生的获益是大的。
[0028]当如图2中所示冷却通道6布置在与凹部5的底面5a分离开的位置处时，层叠部分的模具体积随着层叠部分的高度的增大而增大，使得待使用的金属粉的量增大。然而，在该示例性实施方式中，模具1的模具体积能够如文中描述的被减小。因此，能够减小待使用的金属粉的量，并且因此能够降低模具1的制造成本。
[0029]优选的是，与空间7a连通的孔(未示出)形成为用以通过该孔移除金属粉，该金属粉在模具1的增材制造期间填充在空间7a中。然而，金属粉也能够留在空间7a中。这是因为，即使金属粉保留在该空间中，与空间7a填充有金属——该金属在熔融之后凝固——的情况相比，隔热屏障部7的导热率也更低。
[0030]接下来，将描述根据该示例性实施方式的模具的过冷却抑制效果。图3为示出了根据示例性实施方式的模具的过冷却抑制效果的图表。具有冷却通道布置在腔表面的附近的结构的模具(图3中“A”)、具有冷却通道布置在与腔表面中的凹部的底表面分离开的位置(10mm)处的结构的模具(图3中“B”)、以及该示例性实施方式的模具1(图3中“C”)被制备为用以进行互相比较的模具，并且测量每个模具的腔表面中的凹部的底面的温度。
[0031]如图3中所示，根据该示例性实施方式的模具1能够获得与具有冷却通道布置在与腔表面中的凹部的底面分离开的位置(10mm)处的结构的模具大致相同的过冷却抑制效果Ο
[0032]接下来，将描述用于设计根据该示例性实施方式的模具的方法。图4为根据该示例性实施方式的模具的设计流程图。通过使例如计算机执行程序，能够实现下列模具设计方法。首先，由计算机基于与例如模具的形状和待成型的材料相关的信息来指定模具的准备进行冷却的部分(S1)。
[0033]接下来，计算机基于与模具的准备进行冷却的指定的部分相关的信息导出在模具中的隔热屏障部的布局和冷却通道的路径(S2)。随后，在使用采用了所导出的隔热屏障部的布局和冷却通道的路径的模具对材料进行成型期间，计算机分析材料被凝固的状态，即，材料的热传导，并且计算机还分析在模具中产生的热应力(S3)。
[0034]接下来，计算机判定材料的热传导是否是合适的，并且还判定在模具中产生的热应力是否是合适的。当材料的热传导和在模具中产生的热应力是不合适的时(在S4中“否”)，则程序返回至步骤S2，并且计算机导出隔热屏障部的布局和冷却通道的路径。
[0035]另一方面，当材料的热传导和在模具中产生的热应力是合适的时(在S4中“是”)，计算机进行详细的设计(例如，进行与另一模具相关联的设计)，并且例如基于在详细设计中的坐标数据控制增材制造设备，从而形成模具(S5)。
[0036]根据因此描述的本发明，明显的是，本发明的各实施方式可以以多种方式进行变型。这种变型不应认为是偏离于本发明精神和范围，并且如对于本领域的技术人员而言明显的是，所有这种改型意在包括在所附权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种模具，所述模具包括形成在其中的冷却通道并且具有形成在腔表面中的凹部，所述模具包括: 隔热屏障部，所述隔热屏障部在所述冷却通道与形成在所述腔表面中的所述凹部的底面之间形成，其中， 所述隔热屏障部包括在所述冷却通道与形成在所述腔表面中的所述凹部的所述底面之间形成的空间，以及 所述空间填充有具有比所述模具的其他部分的导热率低的导热率的介质。2.根据权利要求1所述的模具，其中，所述模具通过增材制造形成。
【专利摘要】本发明提供能够抑制过冷却的模具。根据本发明的示例性方面的模具包括形成在其中的冷却通道并且具有形成在腔表面中的凹部。该模具包括隔热屏障部，该隔热屏障部在冷却通道与形成在腔表面中的凹部的底面之间形成。隔热屏障部包括在冷却通道与形成在腔表面中的凹部的底面之间形成的空间。该空间填充有具有比模具的其他部分的导热率低的导热率的介质(例如，空气)。
【IPC分类】B22D27/04, B29C33/04
【公开号】CN105312544
【申请号】CN201510408582
【发明人】杉浦直晋
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年7月13日
【公告号】DE102015112395A1, US20160031121