一種異形水路的斜頂制備方法及斜頂?shù)闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模具制備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種異形水路的斜頂制備方法，及實(shí)施該制備方法的斜頂。
【背景技術(shù)】
[0002]在注塑過程中，冷卻過程對(duì)于成型質(zhì)量起著非常重要的作用，因?yàn)樗鼤?huì)直接影響到注塑的生產(chǎn)效率及注塑制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量。優(yōu)良的冷卻系統(tǒng)能夠顯著降低冷卻時(shí)間，縮短注塑循環(huán)周期，減小制品殘余熱應(yīng)力及翹曲變形，并增強(qiáng)制品的力學(xué)性能及內(nèi)部、表面質(zhì)量等。注塑制品如果冷卻不均勻，會(huì)產(chǎn)生熱殘余應(yīng)力，從而對(duì)注塑制品的形狀、尺寸和使用性能等帶來嚴(yán)重影響。研究測試表明，注塑件的熱殘余應(yīng)力比流動(dòng)殘余應(yīng)力至少大一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此在注塑成型過程中，應(yīng)主要考慮熱殘余應(yīng)力的影響因素。當(dāng)粘彈性聚合物熔體在模具內(nèi)冷卻到低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，不均勻的密度變化和不均勻的溫度變化都會(huì)形成熱殘余應(yīng)力。在注塑過程中，熱殘余應(yīng)力容易在以下2個(gè)階段產(chǎn)生:一是注塑制品在型腔中的冷卻階段，二是注塑制品從脫模溫度冷卻到室溫的階段。因此，要做到高效率生產(chǎn)，并獲得性能優(yōu)良的注塑制品，必須對(duì)模具進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。
[0003]在注塑模具中，模具的冷卻效果關(guān)系到生產(chǎn)效率的高低和最終注塑制品的質(zhì)量優(yōu)劣，因此其冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)過程中需要考慮的關(guān)鍵問題之一。但是，由于現(xiàn)階段模具制造手段有限，并且缺乏合適的冷卻水路設(shè)計(jì)理論，使得冷卻水路的設(shè)計(jì)和制造只能局限于相對(duì)簡單的結(jié)構(gòu)形式下。盡管如此，模具設(shè)計(jì)師們?nèi)允冀K致力于提高冷卻系統(tǒng)的冷卻效率，提出了螺旋式、隔板點(diǎn)冷式及螺旋塞式等不同的水路形式，以使前后模能夠得到均勻而有效的冷卻。但是，在對(duì)那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜且質(zhì)量要求高的產(chǎn)品進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，上述方法并不完全有效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本項(xiàng)發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)行技術(shù)不足，提供一種異形水路的斜頂制備方法，通過多次優(yōu)化的水路設(shè)計(jì)，通過3D打印技術(shù)制造溫度調(diào)節(jié)優(yōu)良的異形水路及斜頂，改善模具或斜頂?shù)睦鋮s效率、縮短成型周期，提高模具生產(chǎn)效率，降低注塑件熱殘余應(yīng)力，提高注塑品質(zhì)。
[0005]本發(fā)明還提供一種實(shí)施該制備方法的斜頂。
[0006]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種異形水路的斜頂制備方法，其包括安裝有CAD三維建模軟件、CAE輔助分析軟件、分層切片軟件、3D打印軟件的計(jì)算機(jī)以及3D打印機(jī)，其特征在于，其包括以下步驟:
[0008](I)通過CAE輔助分析軟件建立注塑模以及斜頂?shù)娜S建模模型，選擇合理的注塑成型參數(shù)，模擬注塑生產(chǎn)過程，并通過CAE輔助分析軟件的深度負(fù)反饋來補(bǔ)償注塑生產(chǎn)產(chǎn)品的變化而預(yù)先修改斜頂內(nèi)的異形水路結(jié)構(gòu)，使得斜頂符合實(shí)際注塑生產(chǎn)的冷卻效果，從而得到斜頂以及異形水路結(jié)構(gòu)的三維檔案，保證產(chǎn)品達(dá)到要求；
[0009](2)在CAD三維建模軟件中將步驟(I)得到的斜頂設(shè)置兩種材料，分別為斜頂內(nèi)異形水路結(jié)構(gòu)內(nèi)壁設(shè)置0.3?0.6_厚的高導(dǎo)熱的銅材料，異形水路結(jié)構(gòu)相當(dāng)于設(shè)置成一個(gè)壁厚為0.3?0.6mm的導(dǎo)熱銅管，斜頂除異形水路結(jié)構(gòu)的其他部位為模具鋼材料，并輸出斜頂及異形水路結(jié)構(gòu)的三維檔案；
[0010](3)將步驟(2)得到的斜頂及異形水路結(jié)構(gòu)的三維檔案用分層切片軟件對(duì)其進(jìn)行處理，獲得各截面形狀的信息參數(shù)，作為激光束進(jìn)行二維掃描的軌跡，由激光發(fā)出的光束在計(jì)算機(jī)3D打印軟件的控制下，根據(jù)幾何形體各層截面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)有選擇地對(duì)不同材料粉末層進(jìn)行掃描，在激光輻照的位置上粉末燒結(jié)在一起，一層燒結(jié)完成后，再鋪粉進(jìn)行下一層掃描燒結(jié)，新的一層和前一層自然地?zé)Y(jié)在一起，最終生成跟三維檔案一致的斜頂及異形水路；
[0011](4)在斜頂?shù)呐c注塑塑膠件接觸的頂出部位設(shè)置0.05?0.1mm厚的高導(dǎo)熱硬質(zhì)石墨烯涂層。
[0012]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(I)中，所述CAE輔助分析軟件的深度負(fù)反饋的運(yùn)行過程具體包括以下步驟:
[0013](11)將已建立的注塑模以及斜頂?shù)娜S建模模型導(dǎo)入到CAE輔助分析軟件，在CAE輔助分析軟件中選擇材料以及注塑成型參數(shù)，建立初始的水路結(jié)構(gòu)；
[0014](12)模擬注塑生產(chǎn)，生產(chǎn)出模擬的產(chǎn)品3D模型，并預(yù)測模擬的產(chǎn)品3D模型的變形，
[0015]將模擬的產(chǎn)品3D模型與原產(chǎn)品模型比較，將變形的差值反饋給CAE輔助分析軟件，CAE輔助分析軟件根據(jù)變形的差值重新生成斜頂?shù)乃方Y(jié)構(gòu)，得到改進(jìn)的斜頂?shù)娜S建模模型；
[0016](13)再次模擬注塑生產(chǎn)，再次得到產(chǎn)品模型，并預(yù)測模擬的產(chǎn)品3D模型的變形，計(jì)算機(jī)自動(dòng)重復(fù)以上步驟(12)多次，直到模擬生成出來的產(chǎn)品滿足設(shè)定的變形要求，得到的斜頂?shù)娜S建模模型用于模具設(shè)計(jì)和加工。從而保證注塑生產(chǎn)出來的產(chǎn)品一次符合產(chǎn)品要求，CAE輔助分析技術(shù)主要關(guān)鍵是將計(jì)算機(jī)模擬來代替原始的，通過試模，修模，優(yōu)勢是節(jié)約資源，減少浪費(fèi)，加快開發(fā)周期，從而達(dá)到高質(zhì)，高效的生產(chǎn)要求。
[0017]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的步驟(3)中，根據(jù)幾何形體各層截面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)有選擇地對(duì)不同材料粉末層進(jìn)行掃描的具體步驟如下:
[0018](31)鋪設(shè)模具鋼粉末，在激光輻照的位置上粉末燒結(jié)在一起，待上一層燒結(jié)完成后，再鋪設(shè)粉進(jìn)行下一層掃描燒結(jié)；
[0019](32)當(dāng)位于該層截面形狀的信息參數(shù)只有斜頂?shù)哪＞咪摬牧蠒r(shí)，該層只需鋪設(shè)一次模具鋼粉末燒結(jié)一次；
[0020]當(dāng)位于該層截面形狀的信息參數(shù)包括斜頂?shù)哪＞咪摬牧弦约爱愋嗡方Y(jié)構(gòu)的銅材料時(shí)，首先鋪設(shè)模具鋼粉末燒結(jié)一次，隨后，清理干凈模具鋼粉末后鋪設(shè)銅粉末，再進(jìn)行異形水路結(jié)構(gòu)的燒結(jié)，位于同一層截面的模具鋼材料與銅材料結(jié)合牢固；如此多次重復(fù)，最終得到完整的含有異形水路結(jié)構(gòu)的斜頂。
[0021]作為進(jìn)一步改進(jìn)，步驟(I)中所述斜頂包括一體結(jié)構(gòu)的底座連接部、推桿部、與注塑塑膠件接觸的頂出部以及設(shè)置在頂出部的石墨烯層狀結(jié)構(gòu)，所述斜頂還包括設(shè)置在所述斜頂內(nèi)的異形水路結(jié)構(gòu)；所述異形水路結(jié)構(gòu)的入水口及出水口設(shè)置在底座推桿部的下部，并與推桿部內(nèi)的豎直冷卻水路連通，所述頂出部內(nèi)設(shè)有隨形冷卻水路。
[0022]所述異形水路結(jié)構(gòu)包括兩組冷卻液流向相反設(shè)置的冷卻水路，分別為第一組冷卻水路及第二組冷卻水路，每組冷卻水路包括位于底座連接部以及推桿部設(shè)有主流水路，以及位于注塑塑膠件接觸的頂出部的水路設(shè)有兩條或兩條以上的支流水路。
[0023]所述位于注塑塑膠件接觸的頂出部的支流水路連接所述主流水路，所述支流水路的直徑小于主流水路的直徑。
[0024]所述支流水路為隨形冷卻水路，該隨性冷卻水路沿著頂出部的外形輪廓設(shè)置。
[0025]—種實(shí)施上述異形水路的斜頂制備方法的斜頂，所述斜頂包括一體結(jié)構(gòu)的底座連接部、推桿部、與注塑塑膠件接觸的頂出部以及設(shè)置在頂出部的石墨烯層狀結(jié)構(gòu)，所述斜頂還包括設(shè)置在所述斜頂內(nèi)的異形水路結(jié)構(gòu)；
[0026]所述異形水路結(jié)構(gòu)的入水口及出水口設(shè)置在底座推桿部的下部，并與推桿部內(nèi)的豎直冷卻水路連通，所述頂出部內(nèi)設(shè)有隨形冷卻水路；
[0027]所述異形水路結(jié)構(gòu)為壁厚0.3?0.6mm銅材料制成的冷卻水路，所述斜頂為除異形水路結(jié)構(gòu)外的模具鋼材料制成的實(shí)心結(jié)構(gòu)。
[0028]所述異形水路結(jié)構(gòu)包括兩組冷卻液流向相反設(shè)置的冷卻水路，分別為第一組冷卻水路及第二組冷卻水路，每組冷卻水路包括位于底座連接部以及推桿部設(shè)有主流水路，以及位于注塑塑膠件接觸的頂出部的水路設(shè)有兩條或兩條以上的支流水路。
[0029]所述位于頂出部的兩條或兩條以上的支流水路連通所述主流水路，所述支流水路的直徑小于主流水路的直徑。
[0030]本發(fā)明的有益效果:本