一種異形水路的斜頂制備方法及斜頂?shù)闹谱鞣椒?br>【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及模具制備的技術領域，具體涉及一種異形水路的斜頂制備方法，及實施該制備方法的斜頂。
【背景技術】
[0002]在注塑過程中，冷卻過程對于成型質(zhì)量起著非常重要的作用，因為它會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間，縮短注塑循環(huán)周期，減小制品殘余熱應力及翹曲變形，并增強制品的力學性能及內(nèi)部、表面質(zhì)量等。注塑制品如果冷卻不均勻，會產(chǎn)生熱殘余應力，從而對注塑制品的形狀、尺寸和使用性能等帶來嚴重影響。研究測試表明，注塑件的熱殘余應力比流動殘余應力至少大一個數(shù)量級，因此在注塑成型過程中，應主要考慮熱殘余應力的影響因素。當粘彈性聚合物熔體在模具內(nèi)冷卻到低于玻璃化轉變溫度時，不均勻的密度變化和不均勻的溫度變化都會形成熱殘余應力。在注塑過程中，熱殘余應力容易在以下2個階段產(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，必須對模具進行溫度調(diào)節(jié)。
[0003]在注塑模具中，模具的冷卻效果關系到生產(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)的設計是模具設計過程中需要考慮的關鍵問題之一。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計理論，使得冷卻水路的設計和制造只能局限于相對簡單的結構形式下。盡管如此，模具設計師們?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，在對那些結構復雜且質(zhì)量要求高的產(chǎn)品進行模具設計時，上述方法并不完全有效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本項發(fā)明是針對現(xiàn)行技術不足，提供一種異形水路的斜頂制備方法，通過多次優(yōu)化的水路設計，通過3D打印技術制造溫度調(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力，提高注塑品質(zhì)。
[0005]本發(fā)明還提供一種實施該制備方法的斜頂。
[0006]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是:
[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打印軟件的計算機以及3D打印機，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反饋來補償注塑生產(chǎn)產(chǎn)品的變化而預先修改斜頂內(nèi)的異形水路結構，使得斜頂符合實際注塑生產(chǎn)的冷卻效果，從而得到斜頂以及異形水路結構的三維檔案，保證產(chǎn)品達到要求；
[0009](2)在CAD三維建模軟件中將步驟(I)得到的斜頂設置兩種材料，分別為斜頂內(nèi)異形水路結構內(nèi)壁設置0.3?0.6_厚的高導熱的銅材料，異形水路結構相當于設置成一個壁厚為0.3?0.6mm的導熱銅管，斜頂除異形水路結構的其他部位為模具鋼材料，并輸出斜頂及異形水路結構的三維檔案；
[0010](3)將步驟(2)得到的斜頂及異形水路結構的三維檔案用分層切片軟件對其進行處理，獲得各截面形狀的信息參數(shù)，作為激光束進行二維掃描的軌跡，由激光發(fā)出的光束在計算機3D打印軟件的控制下，根據(jù)幾何形體各層截面的坐標數(shù)據(jù)有選擇地對不同材料粉末層進行掃描，在激光輻照的位置上粉末燒結在一起，一層燒結完成后，再鋪粉進行下一層掃描燒結，新的一層和前一層自然地燒結在一起，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置0.05?0.1mm厚的高導熱硬質(zhì)石墨烯涂層。
[0012]作為進一步改進，所述步驟(I)中，所述CAE輔助分析軟件的深度負反饋的運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)，建立初始的水路結構；
[0014](12)模擬注塑生產(chǎn)，生產(chǎn)出模擬的產(chǎn)品3D模型，并預測模擬的產(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構，得到改進的斜頂?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，并預測模擬的產(chǎn)品3D模型的變形，計算機自動重復以上步驟(12)多次，直到模擬生成出來的產(chǎn)品滿足設定的變形要求，得到的斜頂?shù)娜S建模模型用于模具設計和加工。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輔助分析技術主要關鍵是將計算機模擬來代替原始的，通過試模，修模，優(yōu)勢是節(jié)約資源，減少浪費，加快開發(fā)周期，從而達到高質(zhì)，高效的生產(chǎn)要求。
[0017]作為進一步改進，所述的步驟(3)中，根據(jù)幾何形體各層截面的坐標數(shù)據(jù)有選擇地對不同材料粉末層進行掃描的具體步驟如下:
[0018](31)鋪設模具鋼粉末，在激光輻照的位置上粉末燒結在一起，待上一層燒結完成后，再鋪設粉進行下一層掃描燒結；
[0019](32)當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，該層只需鋪設一次模具鋼粉末燒結一次；
[0020]當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構的銅材料時，首先鋪設模具鋼粉末燒結一次，隨后，清理干凈模具鋼粉末后鋪設銅粉末，再進行異形水路結構的燒結，位于同一層截面的模具鋼材料與銅材料結合牢固；如此多次重復，最終得到完整的含有異形水路結構的斜頂。
[0021]作為進一步改進，步驟(I)中所述斜頂包括一體結構的底座連接部、推桿部、與注塑塑膠件接觸的頂出部以及設置在頂出部的石墨烯層狀結構，所述斜頂還包括設置在所述斜頂內(nèi)的異形水路結構；所述異形水路結構的入水口及出水口設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)設有隨形冷卻水路。
[0022]所述異形水路結構包括兩組冷卻液流向相反設置的冷卻水路，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有主流水路，以及位于注塑塑膠件接觸的頂出部的水路設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置。
[0025]—種實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構的底座連接部、推桿部、與注塑塑膠件接觸的頂出部以及設置在頂出部的石墨烯層狀結構，所述斜頂還包括設置在所述斜頂內(nèi)的異形水路結構；
[0026]所述異形水路結構的入水口及出水口設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)設有隨形冷卻水路；
[0027]所述異形水路結構為壁厚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構外的模具鋼材料制成的實心結構。
[0028]所述異形水路結構包括兩組冷卻液流向相反設置的冷卻水路，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有主流水路，以及位于注塑塑膠件接觸的頂出部的水路設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