本發(fā)明涉及金屬選區(qū)激光熔化增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種3D打印隨形冷卻注塑模具水道殘余粉末的排除方法。

背景技術(shù)：

受傳統(tǒng)制造工藝限制，注塑模具冷卻水道都是直線交叉型的，直接影響了模具的水路配置效能，導(dǎo)致注塑件不能在短時間內(nèi)達(dá)到均勻的、有效的冷卻，從而降低了注塑生產(chǎn)效率，危害了注塑件的質(zhì)量和品質(zhì)。選區(qū)激光熔化增材制造技術(shù)能夠擺脫常規(guī)方法對模具水道加工的諸多限制，顛覆傳統(tǒng)的設(shè)計思想，構(gòu)造出具有復(fù)雜形狀冷卻水道的隨形冷卻模具。隨形冷卻方式與傳統(tǒng)冷卻方式的區(qū)別在于，其冷卻水道的形狀隨著注塑模具的外形變化，不再是直線狀的，這種水道很好地解決了傳統(tǒng)冷卻水道與模具型腔表面距離不一致的問題，可以使注塑件得到均勻的冷卻，冷卻效率更高。

由于選區(qū)激光熔化增材制造技術(shù)是采用聚焦光斑激光束有選擇性的熔化30-60微米粒徑的金屬粉末，再通過層層疊加的形式獲得具有冶金結(jié)合特征的功能零件，因此，隨形冷卻模具每層激光熔化過程中，水路的橫截面是不受激光輻照的，由于水路的設(shè)計是閉環(huán)的，就導(dǎo)致模具3D打印完成后，水道中充滿了殘余粉末。

目前，排除殘余粉末的普遍做法是在線切割取下模具制件后，用工業(yè)吸塵器對準(zhǔn)模具水道入口吸出或者用壓縮空氣對準(zhǔn)模具水道入口吹出粉末，對于要求嚴(yán)格的情況，可采用超聲波震動進(jìn)一步清除殘余粉末。

然而，這些方法都不能保證完全清除水道中的殘余粉末，一方面線切割的切削液與粉末接觸后會粘黏在模具水道的內(nèi)壁，導(dǎo)致粉末很難排除，另一方面強(qiáng)大氣流的壓縮空氣的沖擊會壓實粉末，使粉末與模具水道內(nèi)壁產(chǎn)生機(jī)械咬合。一旦殘余粉末不能夠被完全排除，在后續(xù)的熱處理和使用中會造成很大的影響，例如：未排除的粉末在熱處理時會與模具基體燒結(jié)在一起，部分堵塞水路，導(dǎo)致冷卻效果急劇下降；或者混合在冷卻水中的殘余粉末會流動到注塑機(jī)閥門的密封處，影響閥門功效等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明提供一種3D打印隨形冷卻模具預(yù)型體及其水道殘余粉末的排除方法，以保證在模具熱處理前完全排除水路中的殘余粉末。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種3D打印隨形冷卻模具預(yù)型體，包括3D打印隨形冷卻模具，模具內(nèi)部設(shè)計有水道，水道的水道出入口位于所述模具的底面上；

其特征在于：還包括一個結(jié)合在所述模具的底面上的支撐，所述支撐的表面積能夠覆蓋所述模具的底面，并能夠封閉住所述底面上的水道出入口；

在支撐的底面設(shè)有對應(yīng)著出水道出入口位置的凹陷結(jié)構(gòu)，凹陷結(jié)構(gòu)中設(shè)有疏松的網(wǎng)狀支撐體。

所述的3D打印隨形冷卻模具預(yù)型體，其中：所述凹陷結(jié)構(gòu)是球冠形凹陷。

本發(fā)明還提供一種3D打印隨形冷卻模具水道殘余粉末的排除方法，其特征在于，包括如下步驟：

首先，設(shè)計一種3D打印隨形冷卻模具，模具內(nèi)部設(shè)計有水道，水道的水道出入口設(shè)計在所述模具的底面上；

然后，根據(jù)模具的尺寸數(shù)據(jù)，設(shè)計一個支撐，所述支撐的表面積能夠覆蓋所述模具的底面，并能夠封閉住所述底面上的水道出入口；

接下來，在支撐的底面設(shè)計對應(yīng)著出水道出入口位置的中心位置標(biāo)記，并以每個中心位置標(biāo)記為最大開口圓的圓心在實體支撐的底面設(shè)計一個凹陷結(jié)構(gòu)，并在凹陷結(jié)構(gòu)中設(shè)計有疏松的網(wǎng)狀支撐體；

接下來，實施3D打印制造；

打印完畢，取出制件，以支撐上具有凹陷結(jié)構(gòu)的位置為切口位置，用線切割方式將制件分割開，得到由模具和支撐組成的3D打印隨形冷卻模具預(yù)型體；

然后，將切割下來的預(yù)型體清洗除油，去掉預(yù)型體底面上的網(wǎng)狀支撐體，再對準(zhǔn)預(yù)型體底面的凹陷結(jié)構(gòu)的中心鉆通孔；

然后，將預(yù)型體正立，通孔朝下，晃動預(yù)型體，使粉末從通孔中自然流出；

待粉末基本流凈后，用壓縮空氣對準(zhǔn)通孔的中心將水道中極少量的殘余粉末一次性吹出。

從上述記載可知，本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過增加支撐，可便于預(yù)型體清洗除油，避免切削液與粉末接觸后粘黏在模具水道的內(nèi)壁，從而輕松將水道中的殘余粉末完全清除下來。

附圖說明

圖1A、圖1B為本發(fā)明提供的一種3D打印隨形冷卻模具數(shù)據(jù)模型及其實體型支撐的正面剖視圖與仰視圖；

圖2A、圖2B為本發(fā)明在水道出口的標(biāo)記球冠形凹陷的示意圖及其局部放大圖；

圖3A為本發(fā)明分離預(yù)型體和基板的切割示意圖；

圖3B是鉆孔后的預(yù)型體的底面示意圖。

附圖標(biāo)記說明：水道1；模具2；支撐3；水道出入口4；凹陷結(jié)構(gòu)5；網(wǎng)狀支撐體6；切口位置7；預(yù)型體8；基板9；通孔10。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種3D打印隨形冷卻模具水道殘余粉末的排除方法，包括如下步驟：

首先，如圖1A、圖1B所示，設(shè)計一種3D打印隨形冷卻模具(數(shù)據(jù)模型)，模具2內(nèi)部設(shè)計有直徑6mm的水道1，水道1的水道出入口4設(shè)計在所述模具2的底面上；

然后，如圖1A、圖1B所示，根據(jù)模具2的尺寸數(shù)據(jù)，設(shè)計一個厚度3mm的支撐3(數(shù)據(jù)模型)，所述支撐3的表面積能夠覆蓋所述模具2的底面，并能夠封閉住所述底面上的水道出入口4；

接下來，如圖2A、圖2B所示，在支撐3的底面設(shè)計對應(yīng)著出水道出入口4位置的中心位置標(biāo)記，并以每個中心位置標(biāo)記為最大開口圓的圓心在實體支撐3的底面設(shè)計一個球冠形凹陷結(jié)構(gòu)5(數(shù)據(jù)模型)，凹陷結(jié)構(gòu)5的最大開口圓直徑優(yōu)選5mm，凹陷結(jié)構(gòu)5的高度優(yōu)選2mm，并在凹陷結(jié)構(gòu)5中設(shè)計有疏松的網(wǎng)狀支撐體6(數(shù)據(jù)模型)；

接下來，用層厚50μm的參數(shù)在EOSM290選區(qū)激光熔化設(shè)備上實施3D打印制造；

打印完畢，取出制件，清理外表，再如圖3所示，以支撐3上具有凹陷結(jié)構(gòu)5的位置為切口位置7，用線切割方式將3D打印隨形冷卻模具的預(yù)型體8(由模具2和支撐3組成)和基板9分割開；

然后，將切割下來的預(yù)型體8清洗除油，用鉗子去掉網(wǎng)狀支撐體6，再用鉆頭對準(zhǔn)預(yù)型體8底面的凹陷結(jié)構(gòu)5的中心鉆通孔10，鉆通支撐3，鉆孔直徑5mm，鉆床加工過程中不能使用冷卻液；

然后，將預(yù)型體8正立，通孔10朝下，用力晃動預(yù)型體8，使粉末從通孔10中自然流出；

待粉末基本流凈后，用壓縮空氣對準(zhǔn)通孔10的中心將水道1中極少量的殘余粉末一次性吹出，注意此時需保持水道1其它出口孔不被遮擋；

最后，預(yù)型體8可被放入真空爐中進(jìn)行熱處理，熱處理后進(jìn)行終尺寸加工和拋光處理。

由上述方法可知，本發(fā)明中提及的3D打印隨形冷卻模具預(yù)型體，包括3D打印隨形冷卻模具，模具2內(nèi)部設(shè)計有水道1，水道1的水道出入口4位于所述模具2的底面上；

還包括一個結(jié)合在所述模具2的底面上的支撐3，所述支撐3的表面積能夠覆蓋所述模具2的底面，并能夠封閉住所述底面上的水道出入口4；

在支撐3的底面設(shè)有對應(yīng)著出水道出入口4位置的球冠形凹陷結(jié)構(gòu)5，凹陷結(jié)構(gòu)5中設(shè)有疏松的網(wǎng)狀支撐體6。

以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離本申請所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。