[发明专利]一种带有内螺纹的随形冷却管道模具及其制造方法

说明书

本发明提供一种带有内螺纹的随形冷却管道模具及其制造方法，其中结构为：模具内部冷却管道的形状与模具的加工表面形状相同或相近，即具有与模具表面相同或相近的曲率分布，冷却管道内壁有凸起的螺纹牙口，冷却管道直径、螺纹的截面形状及尺寸、螺距值以及管道之间的距离按照模具表面冷却温度场最优得出，并与实际生产工艺参数相关；带有内螺纹的随形冷却管道模具通过选择性激光熔敷金属3D打印技术，将模具基体部分与模具镶嵌随形冷却管道部分依次制造而成。本发明具有冷却效率高、均匀性好，零件产品质量好，模具制造精度高、成本低、制造环境良好等优点，该技术可广泛应用于注塑及热冲压等相关行业领域。

技术领域

本发明涉及注塑及热冲压等相关领域，尤其涉及一种带有内螺纹的随形冷却管道模具及其制造方法。

背景技术

金属模具是制造业中加工成形零件的工具，广泛应用于冲压、压铸、模锻、注塑，吹塑等领域，被誉为工业之母。模具的结构与制造精度是现目前模具设计所关注的问题，在一些热加工的领域，模具的散热能力对于获得零件的质量至关重要，尤其针对汽车零件热冲压成形与塑料产品的注塑成型，热加工过程中工件散热效率的高低，以及散热的均匀性将直接影响到产品的质量和生产效率。现目前，热加工模具的冷却方式主要为在模具内部添加冷却管道，使用液体、气体等方式带走模具热量，强迫模具降温，冷却管道的内壁因机加工限制，多为光滑无凸凹的结构。然而，这种内壁光滑无凸凹的冷却管道很难进一步提升模具的散热能力。若将冷却管道的中轴线无限靠近模具表面，模具的结构强度与疲劳寿命也会因此受到削减。

另外，传统铸造、对钻及CNC数控铣削等方式难以有效制造出带有复杂截面形状的冷却管道模具：采用传统铸造方法制造随形冷却管道的热加工模具需要精密的铸模，而加工这类精确的铸模依赖于更加精密的制造及装配技术，并且在铸造过程中精密的管道内模很容易由于高温与冷却不均匀所产生的残余应力而发生变形；采用对钻的机加工方式只能加工长度较小的模具镶块，且无法实现内部螺纹管道的加工。公开号CN102744328A还公开了一种高强钢板热冲压模具制造方法，首先弯曲预制并连接冷却水道管路，然后分体加工放置水道的模具凹槽，并最终组装固定形成内置随形冷却水道。该方法实质是通过一种组合式的冷却管路的设计加工方法。同时，上述方法使用CNC数控铣削加工相应结构虽可以较精确地制造出带有复杂管路的模具底座，但通常需要对模具进行分体制造后组装而成，会存在渗水密封与连接零件疲劳错位等问题，进而影响模具的尺寸精度和使用寿命。而对于截面形状特殊的冷却管路结构，在铣削加工的时候需要经常换刀与变换工件装夹位置与角度，从而导致加工难度增大，进而导致制造成本昂贵。

综上，有必要提供一种利于模具散热的冷却水道结构及加工该结构的制造方法，以解决上述问题。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种带有内螺纹的随形冷却管道模具及其制造方法。本发明主要利用在模具内部设置冷却管道的形状与模具的表面形状相同或相近，冷却管道内壁设有凸起的螺纹形状，管道的直径、螺纹的截面形状及尺寸、螺距值以及管道之间的距离经过优化后设计得出；并通过选择性激光熔敷金属3D打印技术制备模具，从而达到结构适应性强、散热效率高、制造简单等效果。

本发明采用的技术手段如下：

一种带有内螺纹的随形冷却管道模具，其特征在于，设置在模具内部的冷却水道由多根随形走向或交替缠绕形式的冷却管道组成，每根所述冷却管道的轴线为曲线，该曲线具有与所述模具表面相同或相近的曲率分布；

所述冷却管道内壁设有凸起的内螺纹，以确保内部管道介质为湍流形式，提升冷却介质与模具管道内壁(冷却管道内表面)之间的换热效率；所述冷却管道的直径、螺纹的截面形状及尺寸、螺距值以及冷却管道之间的距离根据预设的优化设计值呈规律性变化。

模具内部的随形冷却管道的数目、随形冷却管道各个局部之间的间距以及管道各个局部的中轴线距离模具表面的法向距离参数通过优化设计得出，以针对不同的模具工艺参数得到最佳的换热效率；优化参数与实际加工参数相关。