制造模具的方法与流程

本公开涉及一种制造模具的方法，并且涉及例如一种制造在模具的内部包括冷却通路的模具的方法。

背景技术：

当使用模具进行铸造时，可以在模具的内部形成冷却通路，以便有意地冷却模具的一部分，以用于防止例如粘挂熔融金属。例如，日本未审专利申请特开第2005-52892号中公开的形成模具的冷却路径的方法通过由线材制成的通道构件来封闭被形成在模具的表面上的凹槽的开口部，在凹槽的开口部的附近的部分上进行堆焊，由此将通道构件埋置在模具的内部，并且由凹槽和通道构件形成冷却水流过的冷却路径(冷却通路)。

技术实现要素：

本申请人已经发现了以下问题。在日本未审专利申请特开第2005-52892号中公开的形成模具的冷却路径的方法中，通过当在凹槽的开口部的附近的区域上进行堆焊时使用堆积速度高的高输出激光，可以在短时间内进行堆焊并制造模具。然而，当施加高输出激光时，输入到通道构件的热量很大，这可能导致通道构件损坏。因此，难以在短时间内制造该模具的内部包括冷却通路的模具，同时防止通道构件被损坏。

本公开已经鉴于上述问题而完成，并且本公开提供一种在短时间内制造在模具的内部包括冷却通路的模具的方法，同时防止通道构件损坏。

根据本公开的一个方面的制造模具的方法是制造在模具的内部包括冷却通路的模具的方法，该方法包括以下过程：

将通道构件布置在被形成在模具本体的表面上的凹槽中，所述通道构件用作所述冷却通路的壁部；

利用在第一输出和第一能量密度处的第一激光照射所述凹槽的开口部，所述第一激光被设定成使得防止所述通道构件被损坏，由此在所述凹槽的开口部的附近的部分上进行第一堆焊；以及

利用在第二输出和第二能量密度处的第二激光照射模具本体的表面上的包括已经进行第一堆焊的区域的区域，其中第二输出高于第一输出，并且第二能量密度低于第一能量密度，第二激光被设定成使得与施加第一激光的情况相比堆积速度变得较高，由此在模具本体的表面上的包括已经进行第一堆焊的区域的区域上进行第二堆焊。

当通道构件被埋置在模具本体中时，使用第一激光进行第一堆焊，通过该第一激光不会损坏通道构件，之后使用第二激光进行第二堆焊，第二激光的堆积速度比第一激光的堆积速度快。因此，可以在短时间内制造模具，同时防止通道构件被损坏。

在上述制造模具的方法中，第一激光优选是脉冲激光，而第二激光优选是连续波激光。

上述制造模具的方法优选地包括：在进行第一堆焊的过程之后但在进行第二堆焊之前，将已经进行至少第一堆焊的区域加工成平面形状，由此使已经进行第一堆焊的区域与模具本体的表面齐平。

如上所述，通过使模具本体的表面与已经进行第一堆焊的区域齐平，可以防止在已经进行第二堆焊的区域中产生中空部。

在上述制造模具的方法中，第一堆焊的材料优选地不同于第二堆焊的材料。

因此，可以更自由地设计模具。

根据本公开，可以在短时间内制造在模具的内部包括冷却通路的模具，同时防止通道构件被损坏。

从以下给出的详细描述和附图中将更全面地理解本公开的上述和其它目的、特征和优点，附图仅以说明的方式给出，因此不应被视为限制本公开。

附图说明

图1是示意性示出在第一实施例中制造的模具的透视图；

图2是示意性示出根据第一实施例的用于制造模具的装置的框图；

图3是示出根据第一实施例的制造模具的方法的流程图；

图4是示出在根据第一实施例的制造模具的方法中将管构件布置在模具本体的凹槽中的状态的剖视图；

图5是示出在根据第一实施例的制造模具的方法中进行第一堆焊的状态的剖视图；

图6是示出在根据第一实施例的制造模具的方法中将第一堆焊部切成平面的状态的剖视图；

图7是示出在根据第一实施例的制造模具的方法中进行第二堆焊的状态的剖视图；

图8是示出在根据第一实施例的制造模具的方法中成形第二堆焊部的状态的剖视图；

图9是示意性示出在第二实施例中制造的模具的透视图；

图10是示出在根据第二实施例的制造模具的方法中在模具本体的凹槽中布置金属线材的状态的剖视图；

图11是示出在根据第二实施例的制造模具的方法中进行第一堆焊的状态的剖视图；

图12是示出在根据第二实施例的制造模具的方法中将第一堆焊部切成平面的状态的剖视图；

图13是示出在根据第二实施例的制造模具的方法中进行第二堆焊的状态的剖视图；并且

图14是示出在根据第二实施例的制造模具的方法中成形第二堆焊部的状态的剖视图。

具体实施方式

在下文中，参考附图，将详细描述应用本公开的具体实施例。然而，本公开不限于以下实施例。此外，为了使说明书清楚，适当地简化以下描述和附图。

<第一实施例>

首先，将说明在该实施例中制造的模具的结构。图1是示意性地示出在该实施例中制造的模具的透视图。在图1中，模具的外形由双点划线示出。如图1中所示，在该实施例中制造的模具1包括在该模具1的表面的附近的冷却通路2。

模具1例如是压铸模具。更具体地，模具1例如是用于模制气缸体的水套的芯，并且在用于模制水套的底表面的表面的附近包括冷却通路2。然而，模具1包括冷却通路2以有意地冷却表面的一部分就足够了。

冷却通路2是流动路径，作为冷却介质的液体或气体在该冷却通路2的内部流动。冷却通路2包括例如由铜制成的管构件3作为通道构件。管构件3被埋置在模具1的内部，并且冷却通路2的壁部由管构件3的内周表面形成。因此，冷却介质在管构件3的内部流动。

上述管构件3包括：冷却部3a，所述冷却部3a被布置在模具1中的期望冷却部分中；供给部3b，所述供给部3b将冷却介质供给到冷却部3a；以及排出部3c，所述排出部3c从冷却部3a排出冷却介质。当从x轴方向观察时，冷却部3a、供给部3b和排出部3c例如以门形连续地形成。

接下来，将说明在根据该实施例的制造模具的方法中使用的制造装置的结构。图2是示意性地示出根据该实施例的用于制造模具的装置的框图。根据该实施例的制造模具1的装置10(下文中该装置可简称为制造装置)包括第一焊接装置11、第二焊接装置12、第一切割装置13、第二切割装置14和控制装置15，如图2中所示。

第一焊接装置11(其细节将在后面说明)通过在施加第一激光的同时供给例如碳钢来执行堆焊。第二焊接装置12(其细节将在后面说明)通过在施加第二激光的同时供给例如碳钢来执行堆焊。

第一切割装置13(其细节将在后面说明)将被形成在模具本体4中的第一堆焊部5切割成大致平面形状(见图6)。也就是说，第一切割装置13将第一堆焊部5切成平面。第二切割装置14(其细节将在后面说明)切割被形成在模具本体4中的第二堆焊部6，由此形成空腔形状(见图8)。

控制装置15控制第一焊接装置11、第二焊接装置12、第一切割装置13和第二切割装置14，以便实现稍后将描述的制造模具1的方法。控制装置15能够通过执行程序来实现稍后将描述的制造模具1的方法。

接下来，将说明根据该实施例的制造模具1的方法。图3是示出根据本实施例的制造模具的方法的流程图。图4是示出在根据本实施例的制造模具的方法中将管构件布置在模具本体的凹槽中的状态的剖视图。图5是示出在根据本实施例的制造模具的方法中进行第一堆焊的状态的剖视图。图6是示出在根据本实施例的制造模具的方法中将第一堆焊部切成平面的状态的剖视图。图7是示出在根据本实施例的制造模具的方法中进行第二堆焊的状态的剖视图。图8是示出在根据本实施例的制造模具的方法中成形第二堆焊部的状态的剖视图。

现在，在三维坐标系(xyz坐标系)中，如图1中所示，在本实施例中，制造模具1，该模具1被构造成能够对模具1的在z轴正侧上的表面的期望区域(由虚线包围的区域)进行冷却。

首先，如图4中所示，在预先模制的模具本体4中形成凹槽4a，并且管构件3被布置在凹槽4a中(s1)。在管构件3的冷却部3a被布置在预定位置中的状态下，模具本体4被模制到冷却部3a可以沿z轴埋置的位置。也就是说，与待制造的模具1相比，在z轴上形成的模具本体4是不完整的。

在管构件3的冷却部3a被布置在预定位置中的状态下，模具本体4例如从冷却部3a的在z轴正侧上的端部模制到在z轴上增加预定值(例如，大约1mm)的位置，并且模具本体4由碳钢制成。凹槽4a被形成在模具本体4的在z轴正侧上的表面的期望区域中，并且例如以以下的方式弯曲使得当从z轴方向观察时，凹槽4a与模具本体4的形状一致。

在这种情况下，如图1中所示，在模具本体4中形成第一插入孔4b和第二插入孔4c，其中，管构件3的供给部3b插入到所述第一插入孔4b中，并且管构件3的排出部3c插入到所述第二插入孔4c中。第一插入孔4b的在z轴负侧上的端部到达模具本体4的在z轴负侧上的端面，第一插入孔4b的在z轴正侧上的端部到达凹槽4a的在y轴正侧上的端部。第二插入孔4c的在z轴负侧上的端部到达模具本体4的在z轴负侧上的端部，第二插入孔4c的在z轴正侧的端部到达到达凹槽4a的在y轴负侧的端部。即，连续地形成第一插入孔4b、凹槽4a和第二插入孔4c。

管构件3插入到第一插入孔4b、凹槽4a和第二插入孔4c中。即，使具有大致门形的管构件3从模具本体4的z轴正侧靠近模具本体4，并且将管构件3的排出部3c插入到第二插入孔4c中，同时管构件3的供给部3b插入到第一插入孔4b中。此外，管构件3在z轴负方向上被推动，由此管构件3的冷却部3a插入到凹槽4a中。

接下来，控制装置15控制第一焊接装置11并且在利用第一激光照射凹槽4a的开口部的同时供给碳钢，由此在凹槽4a的开口部的附近进行第一堆焊(s2)。因此，如图5中所示，管构件3的一部分和凹槽4a的开口部的附近的区域与已经供给的碳钢一起熔化，并且凹槽4a的开口部由第一堆焊部5封闭。

第一激光在第一输出和第一能量密度处施加，所述第一输出和所述第一能量密度被设定成使得由铜制成的管构件3不被损坏。“管构件3不被损坏”意味着管构件3的内部形状基本上保持不变。注意，能量密度是基于激光输出和激光照射范围设定的。

可以使用脉冲激光作为第一激光，并且间歇地施加半导体激光、光纤激光等。虽然脉冲激光的能量密度高于连续波(cw)激光的能量密度，但脉冲激光以低功率间歇地输入。因此，脉冲激光的热输入量小，这成功地防止了管构件3的损坏。因此，脉冲激光适合作为第一激光。

当管构件3由铜制成时，激光不太可能在管构件3中吸收。但是，由于脉冲激光的能量密度高于cw激光的能量密度，所以管构件3的一部分可以良好地融化。

然而，如果第一激光被设定为具有使管构件3不被损坏的第一能量密度和第一输出，并且当管构件3被第一激光照射时管构件3的一部分可以良好地熔化，则cw激光可以用作第一激光。

接下来，控制装置15控制第一切割装置13，并且将第一堆焊部5切成平面，由此模具本体4的在z轴正侧上的表面和第一堆焊部5的在z轴正侧上的表面彼此基本齐平，如图6中所示(s3)。

此时，以在模具本体4的在z轴正侧上的表面与第一堆焊部5的在z轴正侧上的表面之间不产生台阶的方式，模具本体4的在z轴正侧上的表面上的第一堆焊部5的附近的区域可以与第一堆焊部5一起被切割。因此，可以明确地使模具本体4的在z轴正侧上的表面与第一堆焊部5的在z轴正侧上的表面大致齐平。

接下来，控制装置15控制第二焊接装置12，并且在利用第二激光照射模具本体4的在z轴正侧上的表面上的包括第一堆焊部5的区域的同时供给碳钢，由此该区域经受第二堆焊(s4)。

因此，如图7中所示，第二堆焊部6被形成在模具本体4的在z轴正侧上的表面和第一堆焊部5的在z轴正侧上的表面上。在这种情况下，由于模具本体4的在z轴正侧上的表面与第一堆焊部5的在z轴正侧上的表面大致齐平，所以可以防止中空部在第二堆焊部6中产生。

施加高于第一输出的第二输出和低于第一能量密度的第二能量密度处的第二激光，使得第二激光的堆积速度(即，构建速度)比第一激光的堆积速度快，并且模具本体4的变形减小。cw激光可以用作第二激光，并且例如连续地施加半导体激光。

虽然cw激光具有比脉冲激光的能量密度低的能量密度，但cw激光是高功率的连续照射。因此，热输入量大并且构建速度高。因此，cw激光适合作为第二激光。

接下来，控制装置15控制第二切割装置14并且切割第二堆焊部6，从而形成空腔形状(s5)，如图8中所示。由此可以制造模具1。

根据制造上述模具1的方法，当管构件3被埋置在模具本体4中时，使用第一激光进行第一堆焊，通过第一激光不损坏管构件3，之后使用第二激光进行第二堆焊，第二激光的构建速度快于第一激光的构建速度。因此，根据本实施例的制造模具1的方法，能够在防止管构件3损坏的同时，在短时间内制造模具1。

虽然当使用水作为冷却介质时，考虑到耐腐蚀性和导热性，根据该实施例的冷却通路2由铜制成，但冷却通路2由金属制成就足够了。

<第二实施例>

图9是示意性地示出在该实施例中制造的模具的透视图。图10是示出在根据本实施例的制造模具的方法中，在模具本体的凹槽中布置金属线材的状态的剖视图。图11是示出在根据本实施例的制造模具的方法中进行第一堆焊的状态的剖视图。图12是示出在根据本实施例的制造模具的方法中将第一堆焊部切成平面的状态的剖视图。图13是示出在根据本实施例的制造模具的方法中进行第二堆焊的状态的剖视图。图14是示出在根据本实施例的制造模具的方法中成形第二堆焊部的状态的剖视图。

在图9中，模具的外形由双点划线示出。此外，在图9中，为了使附图清楚，未示出金属线材。由于根据本实施例的制造模具的方法与根据第一实施例的制造模具1的方法基本相同，所以将省略重复的描述，并且用相同的附图标记表示彼此相同的部件。

虽然根据该实施例的模具21具有与根据第一实施例的模具1基本相同的结构，但是使用形成在模具本体22中的凹槽22a形成冷却通路23而不是埋置管构件3。

具体地，如图9中所示，类似于根据第一实施例的模具本体4，凹槽22a被形成在模具本体22中。然后，在模具本体22中形成第一通孔22b和第二通孔22c，第一通孔22b从模具本体22的在z轴负侧上的表面穿透到凹槽22a的在y轴正侧上的端部，第二通孔22c从模具本体22的在z轴负侧上的表面穿透到凹槽22a的在y轴负侧上的端部。

使用上述模具本体22，首先，为了封闭模具本体22的凹槽22a的开口部，金属线材24被布置在模具本体22的凹槽22a中作为通道构件，如图10中所示。因此，冷却介质流过的冷却通路23由通过模具本体22的凹槽22a的壁表面(即，两个侧壁表面和底表面)、金属线材24的周表面、第一通孔22b和第二通孔22c围绕的空间形成。

模具本体22优选地包括锁定部22d，使得金属线材24保持在凹槽22a的预定位置中。被形成在凹槽22a的相对侧壁表面中的至少一个侧壁表面中的锁定部22d例如是倾斜表面，该倾斜表面倾斜以朝向z轴负侧接近另一侧壁表面。然而，锁定部22d具有使得金属线材24能够保持在预定位置中的形状就足够了。

金属线材24具有这样的形状(例如，长度或厚度)，使得该金属线材24可以基本上封闭凹槽22a的开口部的整个区域，并且可以例如是具有高耐腐蚀性的铜。虽然金属线材24的横截面形状在图中是大致圆形形状，但横截面形状没有特别限制，并且它是连续构件就足够了。

以下过程基本上与根据第一实施例的s2-s5的过程相同。即，如图11中所示，使用第一激光在凹槽22a的开口部的附近形成第一堆焊部25。在这种情况下，第一激光被设定为第一输出和金属线材24不损坏(即，基本上保持冷却通路23的内部形状)的第一输出和第一能量密度。

然后，如图12中所示，至少包括第一堆焊部25的区域被切成平面，并且进一步使用第二激光在模具本体22的在z轴正侧上的表面上的包括第一堆焊部25的区域上形成第二堆焊部26，如图13中所示。在这种情况下，第二激光被设定为具有高于第一输出的第二输出和低于第一能量密度的第二能量密度，使得堆积速度(即，构建速度)高于第一激光的堆积速度，并且模具本体22的变形减小。

最后，如图14中所示，第二堆焊部26被形成为具有空腔形状，由此可以制造模具21。

根据制造模具21的方法，当形成冷却通路23时，使用不损坏金属线材24的第一激光进行第一堆焊，之后，使用第二激光进行第二堆焊，第二激光的构建速度比第一激光的构建速度快。因此，根据本实施例的制造模具21的方法，可以在短时间内制造模具21，同时防止金属线材24被损坏。

<第三实施例>

虽然第一堆焊部的材料与根据第一和第二实施例的制造模具的方法中的第二堆焊部的材料相同，但是第一堆焊部的材料和第二堆焊部的材料可以彼此不同。因此，可以更自由地设计模具。

本公开不限于前述实施例，并且可以在不脱离本公开的精神的情况下适当地改变。

例如，虽然根据前述实施例的模具本体由例如碳钢制成，但是模具本体的材料可以根据模制的物体等而被适当地改变。此外，在进行第一堆焊时供给的材料和在进行第二堆焊时供给的材料可以根据模具本体的材料等适当地改变。

从如此描述的公开内容，将显而易见的是，本公开的实施例可以以多种方式变化。不应将这些变化视为脱离本公开的精神和范围，并且对于本领域技术人员显而易见的所有这些变型旨在包括在所附权利要求的范围内。