一種基于三維打印的模具制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模具的制造方法，尤其涉及一種基于三維打印技術(shù)的模具制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]模具是指能生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸要求的零件的一種生產(chǎn)工具。在生產(chǎn)、生活中，約80%的物件都是模具加工制作的，我們無(wú)時(shí)無(wú)刻不接觸著模具生產(chǎn)的產(chǎn)品，可以說(shuō)，模具是工業(yè)之母。
[0003]但是，大多數(shù)的注射成型模具中都有冷卻水路系統(tǒng)，也即是水路。模具水路設(shè)計(jì)的好壞直接影響著產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)成本?，F(xiàn)有模具水路的設(shè)計(jì)由于受加工方法的影響，只能設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的水路，嚴(yán)重制約了水路的冷卻效果。而模具的整體加工方法上，現(xiàn)有模具要經(jīng)歷一個(gè)從下料到粗精加工的較長(zhǎng)過(guò)程，中間任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失誤都可能導(dǎo)致模具報(bào)廢。故從整體上講，傳統(tǒng)模具從設(shè)計(jì)到制造上都受到較大的制約。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于三維打印的模具制造方法，其既能解決傳統(tǒng)模具水路冷卻效果不佳的設(shè)計(jì)問(wèn)題，又能解決傳統(tǒng)模具加工周期長(zhǎng)工藝過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于三維打印的模具制造方法，其特征在于，包括以下步驟:設(shè)計(jì)模具三維圖形；設(shè)計(jì)模具三維圖形內(nèi)部的水路；判斷水路是否符合三維打印的標(biāo)準(zhǔn):如果該水路不符合三維打印標(biāo)準(zhǔn)，則需要返回設(shè)計(jì)模具三維圖形內(nèi)部水路的步驟，以重新設(shè)計(jì)水路；如果該水路符合三維打印的標(biāo)準(zhǔn)，則繼續(xù)后續(xù)步驟；分析水路是否符合模具冷卻效果:如果水路不符合模具冷卻效果，則重返設(shè)計(jì)模具三維圖形內(nèi)部水路的步驟，如果水路符合模具冷卻效果，則繼續(xù)后續(xù)步驟；利用三維打印機(jī)打印模具圖形，形成模具。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，判斷水路是否符合三維打印的標(biāo)準(zhǔn)這一步驟中，具體判斷:打印模具的外側(cè)面與水平面之間的角度以及打印模具的水平懸空面是否符合打印標(biāo)準(zhǔn)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，當(dāng)模具打印方向的外側(cè)面為斜面時(shí)，斜面與水平面間的角度大于40度，且模具水平懸空面不大于Imm時(shí)，為符合三維打印的標(biāo)準(zhǔn)。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，分析水路是否符合模具冷卻效果步驟中，具體為:通過(guò)模擬熔融狀態(tài)的填充物在模具三維圖形的水路中流動(dòng)、填充、冷卻、成型，在該模擬過(guò)程中，若模擬結(jié)果達(dá)到既定要求，則符合模具冷卻效果；若模擬結(jié)果無(wú)法達(dá)到既定要求，則不符合模具冷卻效果。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，利用三維打印機(jī)打印模具圖形以形成模具這一步驟中，具體包括以下步驟:將三維模型圖形轉(zhuǎn)換為三角形單元圖形；確定模具加工位置；確定加工位置后，將三角形單元圖形處理為切層圖形；將切層圖形分層打印，直至打印完成，形成模具。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，確定模具加工位置時(shí)，對(duì)模具圖形進(jìn)行擺放處理，直至確定具體的擺放位置，該擺放位置即為三維打印的加工位置。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，打印完成的模具從三維打印機(jī)中取出，對(duì)模具的表面進(jìn)行精加工處理。
[0012]本發(fā)明所具有的優(yōu)勢(shì)在于，
[0013](I)將模具水路設(shè)計(jì)與3D打印工藝結(jié)合，根據(jù)3D打印逐層疊加、堆積成型的原理，模具水路的設(shè)計(jì)不受加工方法的制約，設(shè)計(jì)者可以發(fā)揮自己的想象，并結(jié)合分析軟件設(shè)計(jì)出一個(gè)最優(yōu)化的水路；
[0014](2)模具加工從完全由傳統(tǒng)機(jī)加工方法加工成型到先3D打印加工再到表面精加工，縮短了加工周期，減少了加工風(fēng)險(xiǎn)；
[0015](3)通過(guò)優(yōu)化模具水路的設(shè)計(jì)，提高了模具的冷卻效果，達(dá)到提高生產(chǎn)率和獲得更大經(jīng)濟(jì)效益的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明中基于三維打印的模具制造方法的示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明中實(shí)施例一的示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明中實(shí)施例二的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面，通過(guò)示例性的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，在沒(méi)有進(jìn)一步敘述的情況下，一個(gè)實(shí)施方式中的元件、結(jié)構(gòu)和特征也可以有益地結(jié)合到其他實(shí)施方式中。
[0020]參見圖1，是本發(fā)明中基于三維打印的模具制造方法的示意圖，如圖所示，基于三維打印的模具制造方法，包括以下步驟:
[0021]設(shè)計(jì)三維模具圖形:根據(jù)目標(biāo)模具的外形以及用途，利用三維繪圖軟件(該三維繪圖軟件可為SolidWorks、三維CAD等，此處不限定)對(duì)模具的結(jié)構(gòu)以及外形進(jìn)行設(shè)計(jì)；
[0022]設(shè)計(jì)模具三維圖形內(nèi)部的水路:在上述三維繪圖軟件中，在上述繪制完成的模具三維圖形內(nèi)部設(shè)計(jì)水路的尺寸以及形狀，該水路的設(shè)計(jì)要根據(jù)上述模具的大小以及該模具具體使用的場(chǎng)所等具體確定，在設(shè)計(jì)水路時(shí)，水路尺寸、水路條數(shù)、水路形狀以及水路大小均不限定，例如，水路尺寸可為不等，水路形狀可為圓形截面、橢圓形截面、菱形截面、三角形截面或者其他便于冷卻三維模具的形狀，此處不做具體限定，水路形狀的選擇一般需要參考其模具大小，作為一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)水路直徑為4mm時(shí)，選擇圓形截面的水路，當(dāng)模具尺寸較小且水路直徑小于4_時(shí)，優(yōu)選非圓形截面的水路；需要說(shuō)明的是，模具均有一對(duì)或者幾對(duì)進(jìn)水口與出水口，每對(duì)進(jìn)水口與出水口之間均有一條或多條水路，水路的條數(shù)一般由冷卻要求和流量要求決定，此均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所能輕易想到的，因此在此不再贅述，另外，對(duì)于水路，要求其設(shè)計(jì)能對(duì)模具進(jìn)行全方位的冷卻，水路的各截面流量要與進(jìn)出水口流量一致；
[0023]確定水路與模具體表面間距離及模具水路間距離:水路與模具體表面間距離一般在2?6mm之間，模具水路間距離一般大于2mm ；
[0024]判斷水路是否符合三維打印的標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)模具打印的擺放形式，確定水路是否符合三維打印的標(biāo)準(zhǔn)，具體為判斷打印模具的外側(cè)面與水平面之間的角度以及打印模具的水平懸空面是否符合打印標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)打印方向的外側(cè)面為斜面時(shí)，斜面與水平面間的角度應(yīng)大于40度，水平懸空面不能大于Imm ;如果該水路不符合三維打印標(biāo)準(zhǔn)，則需要返回設(shè)計(jì)三維模具圖形內(nèi)部水路的步驟，以重新設(shè)計(jì)水路；如果該水路符合三維打印的標(biāo)準(zhǔn)，則繼續(xù)后續(xù)步驟；
[0025]分析水路是否符合模具冷卻效果:在水路設(shè)計(jì)完成并且符合上述三維打印標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，利用模流分析軟件對(duì)模具內(nèi)部的水路分析，該模流分析軟件可為現(xiàn)有技術(shù)中的Moldflow、Moldex3D、PROCAST, FL0W3D等軟件，在該模流分析軟件中，通過(guò)模擬熔融狀態(tài)的填充物在三維模具圖形的水路中流動(dòng)、填充、冷卻、成型，在該模擬過(guò)程中，若模擬結(jié)果達(dá)到既定要求，則符合模具冷卻效果；若模擬結(jié)果無(wú)法達(dá)到既定要求，則不符合模具冷卻效果；其中上述所說(shuō)既定要求為本領(lǐng)域?qū)τ诒灸Ａ鞣治龅钠毡橐髽?biāo)準(zhǔn)，此處不做特殊要求。此處也可同步分析整個(gè)模具的參數(shù)指標(biāo)，例如模具的精度、剛度、精加工面等；如果在此處分析的水路不符合模具冷卻效果，則重返設(shè)計(jì)三維模具圖形內(nèi)部水路的步驟，如果在此處分析的水路符合模具冷卻效果，則繼續(xù)后續(xù)步驟；
[0026]三維打印形成模具:在三維打印模具這一步驟中，具體包括以下步驟:
[0027]將三維模型圖形轉(zhuǎn)換為三角形單元圖形(該三角形單元模具圖形可為Stl格式的圖形):在上述水路設(shè)計(jì)符合三維打印標(biāo)準(zhǔn)且符合模具冷卻效果后，可將模具所有的精加工面設(shè)計(jì)加工余量，以便于后續(xù)加工；同時(shí)，為了將該模型進(jìn)行三維打印，將該三維模型圖形轉(zhuǎn)換為三角形單元圖形；
[0028]確定模具加工位置:將上述三角形單元圖形導(dǎo)入到逆向工程軟件(如Magics軟件)，對(duì)模具圖形進(jìn)行擺放處理，直至確定具體的擺放位置，該擺放位置即為三維打印的加工位置；確定加工位置后，使用切層軟件(如Zprint軟件)將三角形單元圖形處理為切層圖形；將切層圖形導(dǎo)入到三維加工軟件(如Cura軟件)，該加工軟件中按照預(yù)先設(shè)定的加工程序控制三維機(jī)分層打印，直至打印完成形成模具；
[0029]將上述打印完成的模具從三維打印機(jī)中取出，對(duì)模具的表面進(jìn)行精加工處理。
[0030]需要說(shuō)明的是，上述三維打