一种含有随形水道注塑模具的制备方法

本发明涉及模具制造技术领域，具体地，涉及一种含有随形水道注塑模具的制备方法。

背景技术：

在注塑模具生产制造过程中，最关键的是塑件成形的冷却过程。因为冷却是影响制品性能的主要因素，且制品成型的冷却时间占整个成型周期的2/3以上。如果冷却不均匀，会导致冷却效率低、制品各部位的收缩率不同，从而引起制品翘曲变形、收缩等。进一步导致较差的成型质量，还可能使制品过早发生机械破坏。于是需要缩短冷却时间，以提高成型质量和生产效率。

对于复杂的高精度模具冷却，传统直流道不能保证模腔部分的均匀冷却，若冷却水道较长，则还另需要使用深钻孔工艺技术，加工变得更加复杂，而且加入冷却水道也会导致变形量增加。

本发明采用随形冷却技术，在复杂模具上应用该技术，不仅摆脱了传统制造带来的不均匀冷却的弊端，而且随形冷却水道中心线到型腔内壁的距离相等，冷却效果较好，可以改善塑件品质，且生产效率高。同时随着3d打印技术的成熟发展，能更好的加工出含有随形冷却水道的模具，而且降低注塑冷却时间20％～80％，同时减少变形量15％～85％。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种含有随形水道注塑模具的制备方法。

本发明提供一种含有随形水道注塑模具的制备方法，包括：

s1,首先按照nxug模具三维模型，根据对模具填充过程和冷却过程进行的优化分析，在沿型芯内壁表面的适当距离处设计出合适直径的随形冷却水道，得到模具优化后的随形冷却水道，随即得到含有随形冷却水道的模具模型，所述随形冷却水道距模具表面的距离大于水路管道直径，所述随形冷却水道之间的距离大于所述随形冷却水道直径，其中所述随形冷却水道距模具表面的距离为随形冷却水道直径的1～2倍，所述随形冷却水道之间的距离为所述随形冷却水道直径的3～5倍；

s2，采用slm工艺3d打印含有随形冷却水道的模具，再对模具进行加工处理。

可选地，还包括模具温度测试过程；

s301，将模具加温，用于冷却测试；

s302，然后将模具的型芯进行固定，安装温度监测控制系统对进水口、出水口对应型芯壁面以及型芯中心壁面位置进行温度监测，其中，监测的进水口、出水口和型芯中心壁面在型芯同一侧；

s303，供水系统与进水口和出水口进行连接，连接完成后，供水系统进行供水。

可选地，所述s302中型芯的固定方式为通过螺栓穿过其上的螺孔定位孔并和第一角钢上的螺纹孔连接，所述第一角钢通过第二角钢和铝型材连接，所述铝型材连接在操作台上，从而实现对型芯的固定。

可选地，所述温度监测控制系统包括3个k型热电偶温度传感器、变送单元、adc采集单元、lcd显示器，所述k型热电偶温度传感器和型芯壁面接触，所述变送单元将k型热电偶温度传感器的温度电压信号转换为数字信号，所述adc采集单元对数字信号进行采集，并最终显示在lcd显示器上。

可选地，所述温度监测控制系统还包括电脑，所述电脑内安装有arduino，所述变送单元将采集的数字信号经过在arduinoide编译环境中进行数据编译处理，导出到origin软件进行绘制温度随时间变化曲线图并在电脑上显示。

可选地，所述供水系统包括微型直流电动水泵、pwm控制板、进水管、出水管、冷却液桶和冷却废液桶，所述进水管用于连接进水口和冷却液桶，所述微型直流电动水泵位于进水口和冷却液桶之间的进水管段落上，所述pwm控制板用于微型直流电动水泵的控制，所述冷却废液桶和出水口之间通过出水管连接。

可选地，所述供水系统的冷却液流速为5m/s～15m/s，冷却液温度为8℃。

可选地，所述步骤s2中对模具进行加工处理为在模具表面涂pvd涂层。

可选地，所述温度监测控制系统还包括支架，所述支架上设置有若干用于k型热电偶温度传感器穿入固定的通孔。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明供的含有随形水道注塑模具的制备方法，按照nxug模具三维模型，根据对模具填充过程和冷却过程进行的优化分析，在沿型芯内壁表面的适当距离处设计出合适直径的随形冷却水道，可保证水道中心线与型腔内壁的距离相等，使得制品各部位的冷却更均匀，温度均匀分布，有效降低了残余应力，依据不同塑件形状，通过随形冷却水道直径的优化设计、随形冷却水道之间距离的优化设计，随形冷却水道与模具之间距离的优化设计，降低注塑冷却时间20％～80％，同时减少变形量15％～85％；保证了制品的表面成形质量，也增强了力学性能，采用3d打印技术，能更好的加工出含有随形冷却水道的模具。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的测试装置整体结构示意图。

图2为本发明的模具型芯结构示意图。

图3为本发明内含随形水道的型芯结构示意图。

图4为随形冷却水道的结构示意图。

图中：

1、铝型材，2、pwm控制板，3、冷却液桶，4、冷却废液桶，5、进水管，6、出水管，7、第一角钢，8、第二角钢，9、型芯，10、支架，11、k型热电偶温度传感器，12、螺孔定位孔，13、随形冷却水道，14、电脑，15、lcd显示器，16、变送单元与adc采集单元。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例

参见图1、图2、图3和图4，本实施例中的一种含有随形水道注塑模具的制备方法，首先按照nxug模具三维模型。通过对模具进行moldflow模流分析，得到塑件的填充、冷却过程及模具壁面温度数据，再进行ansysfluent流-固耦合分析，在沿该模具表面随形冷却水道的进水口和出水口设置在模具模型的合适位置，得到模具的随形冷却水道模型，具体的设计方案为是保证随形冷却水道13距模具表面的距离大于冷却水道直径(d)，随形冷却水道13之间的距离大于随形冷却水道13直径(d)。其中随形冷却水道13距模具表面的距离(l1)应为随形冷却水道13直径(d)的1～2倍，即l1＝(1～2)d，随形冷却水道13之间的距离(l2)为随形冷却水道13直径(d)的3～5倍，即l2＝(3～5)d。可依据塑件不同外形，降低注塑冷却时间20％～80％，同时减少变形量15％～85％。得到模具的温度云图以及速度矢量分布图，根据仿真优化的结果，再采用slm工艺3d打印含有随形冷却水道的模具。接着在模具表面加pvd涂层获得耐高温、抗磨损、高强度的强化层材料。将模具事先保温，也就是所谓的加温，本实施例中是加温至50℃，然后通过pwm控制板2控制微型直流电动水泵，以达到调节转速目的，控制冷却液流速(5m/s～15m/s)，冷却液温度为8℃，对模具进行注水冷却，本实施例中是将模具的型芯9进行固定后，再进行降温测试，通过温度监测控制系统对进水口、出水口对应型芯壁面以及型芯中心壁面位置进行温度监测，其中，监测的进水口、出水口和型芯中心壁面在型芯同一侧。温度监测控制系统选取测量精度高的、探头直径小的k型热电偶温度传感器11，用支架10将k型热电偶温度传感器11探头与模具接触。在支架10无关紧要处安置信号传输路线，将k型热电偶温度传感器11与变送单元连接，本实施例采用变送单元max6675，再传递给adc采集单元进行数据采集，本实施例中，采用arduinounor3adc采集单元，通过变送单元max6675将k型热电偶温度传感器11电压信号转换为数字信号，再经过在arduinoide编译环境下进行数据编译处理，由lcd显示器15显示，再导出到origin软件进行绘制温度随时间变化曲线图。

模具测试过程k型热电偶温度传感器11在模具中的应用缩短了试模试机时间，pwm控制板2控制冷却液流速、温度，以及变送单元max6675的精确监测热端的温度变化特性，使得结果精确可靠。实现了对成型过程中温度的自动监测，优化了成型过程，对于实际量产来说，降低了生产制造成本，提高了良品率。

上述实施例中描述的模具测试过程中用到了温度监测控制系统和供水系统；

温度监测控制系统包括3个k型热电偶温度传感器11、变送单元与adc采集单元16(即将变送单元和adc采集单元集成在一个壳体内部)、lcd显示器15，变送单元将k型热电偶温度传感器11的温度电压信号转换为数字信号，adc采集单元对数字信号进行采集，并最终显示在lcd显示器15上。

温度监测控制系统还包括电脑14，电脑14内安装有arduino，变送单元将采集的数字信号经过在arduinoide编译环境中进行数据编译处理，导出到origin软件进行绘制温度随时间变化曲线图并在电脑14上显示；

温度监测控制系统还包括支架10，支架10上设置有若干用于k型热电偶温度传感器11穿入固定的通孔；

供水系统包括温度监测控制系统、pwm控制板2、进水管5、出水管6、冷却液桶3和冷却废液桶4，进水管5用于连接进水口和冷却液桶3，微型直流电动水泵位于进水口和冷却液桶3之间的进水管段落上，本实施例中，微型直流电动水泵位于冷却液桶3的内部，pwm控制板2用于微型直流电动水泵的控制，冷却废液桶4和出水口之间通过出水管6连接。

本发明使在实际应用中，模具型腔表面的温度均匀性更好，k型热电偶温度传感器11的使用缩短了试模试机时间，通过pwm控制板控制冷却液流速，变送单元max6675的精确监测热端的温度变化特性，使得结果精确可靠。装置也可以用在注塑不同材料的模具中使用。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。