一种塑胶注塑模仁的三维打印制备方法及塑胶注塑模仁与流程

本发明涉及模具制备的技术领域，具体涉及一种塑胶注塑模仁的三维打印制备方法，及实施该制备方法的塑胶注塑模仁。

背景技术：
在注塑模具中，模具的冷却效果关系到生产效率的高低和最终注塑制品的质量优劣，因此其冷却系统的设计是模具设计过程中需要考虑的关键问题之一。但是，由于现阶段模具制造手段有限，并且缺乏合适的冷却水路设计理论，使得冷却水路的设计和制造只能局限于相对简单的结构形式下。现在，采用三维打印技术制造具有异型水路结构的模仁，高效便捷，并能制造出结构复杂、具有更高冷却效果的异型水路结构，但是，现在的三维打印方式是直接将整个工件全部用金属粉末打印出来，不仅打印时间长，成本也更高。

技术实现要素：
本项发明是针对现行技术不足，提供一种塑胶注塑模仁的三维打印制备方法，采用传统的模具钢材作为注塑模仁的装配位部分，然后采用三维打印在装配位部分上方打印出胶位部分，减少成本，也节省了加工时间。本发明还提供一种实施该制备方法的塑胶注塑模仁。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种塑胶注塑模仁的三维打印制备方法，其包括以下步骤：(1)通过CAE辅助分析软件建立塑胶注塑模仁的三维建模模型，该注塑模仁包括装配位部分和胶位部分；所述装配位部分为模具钢材制备而成，并在模具钢材上表面设置连接结构，所述连接结构包括多排平行设置的斜凹槽，相邻两排的斜凹槽的倾斜方向相反；所述斜凹槽为电火花加工成的圆形微小斜孔；CAE辅助分析软件选择注塑成型参数，模拟注塑生产过程，获得胶位部分内的水路结构；得到装配位部分、胶位部分以及水路结构的三维档案；(2)所述装配位部分的模具钢材经过淬火加硬处理，进行磨平，再进行表面喷砂处理，使装配位部分的表面粗糙；(3)将步骤(2)的装配位部分的模具钢材进行退磁处理，消除模具钢材内的残余应力，并清洁模具钢材的表面；(4)将三维档案输入到三维打印机内，并将步骤(3)的装配位部分的模具钢材放置在3D打印机的加工基板上面；(5)在模具钢材的表面铺设一层模具钢粉末，利用超声波振动器振动模具钢材，使位于模具钢材表面的模具钢粉末进入到斜凹槽内并铺设均匀，模具钢粉末的上表面呈水平面；(6)通过激光照射斜凹槽内的模具钢粉末，辐照的位置上模具钢粉末烧结在一起，激光照射时的角度与斜凹槽的角度相一致；(7)待上一层烧结完成后，重复步骤(5)及步骤(6)，直至斜凹槽被模具钢粉末烧结填平；(8)重复在装配位部分上表面铺设模具钢粉末，并进行激光烧结，直至胶位部分以及水路结构烧结完毕。作为进一步改进，所述步骤(1)中，所述连接结构的斜凹槽的垂直深度为1～3mm，所述斜凹槽的其中一条母线与竖直线的夹角为6°～15°。作为进一步改进，所述的步骤(5)具体还包括以下内容：通过超声波振动器振动模具钢材后，模具钢材将发生一定的位移，在进行激光烧结前，对模具钢材进行重新定位。作为进一步改进，每次超声波振动时间少于5秒。作为进一步改进，第一次至第五次铺设模具钢粉末的量逐次增大，直至圆形微小斜孔底部圆弧结构被填平，第六次开始每次铺设模具钢粉末量一致。作为进一步改进，所述步骤(1)的胶位部分内还设有封闭的中空腔体，该中空腔体内填充有金属钠。作为进一步改进，所述中空腔体位于胶位部分的中部。作为进一步改进，所述步骤(1)中，CAE辅助分析软件得到装配位部分、胶位部分、中空腔体以及冷却水路结构的三维档案。作为进一步改进，所述步骤(8)具体还包括以下内容：当烧结到中空腔体的顶部时，取出注塑模仁的半成品，并清理位于中空腔体内的模具钢金属粉末，向中空腔体内注入金属钠，金属钠填满中空腔体至平齐注塑模仁半成品的上顶面，将半成品重新放置到加工基板上，继续进行激光烧结，直至完成整个胶体部位以及水路结构的烧结。一种实施上述塑胶注塑模仁的三维打印制备方法的塑胶注塑模仁，所述塑胶注塑模仁包括装配位部分和胶位部分，所述装配位部分上表面设有连接结构，所述连接结构包括多排平行设置的斜凹槽，相邻两排的斜凹槽的倾斜方向相反，所述斜凹槽为经过电火花加工成的圆形微小斜孔，所述斜凹槽的垂直深度为1～3mm，所述斜凹槽的其中一条母线与竖直线的夹角为6°～15°；所述胶位部分内设有冷却水路结构以及中空腔体，所述中空腔体内填充有金属钠，所述中空腔体位于胶位部分的中部。本发明的有益效果：针对传统的3d打印方法是直接将整个注塑模仁打印出来，耗费材料和时间，本发明通过3D打印技术，即选择地分层烧结金属粉末技术，用传统的模具钢材制造成装配位部分，并在装配位部分上部直接金属粉末烧结成胶位部分，减少加工时间，并由于胶位部分采用高成本的高强度模具钢粉末烧结而成，而相对于整个塑胶注塑模仁通过金属粉末烧结的成本，本发明降低了生产成本，同时提高了加工效率。针对装配位部分以及后续三维打印的胶位部分的连接问题，本发明在装配位部分的上表面设置连接结构，连接结构包括多排倾斜角度相反的圆形微小斜孔，并通过激光烧结技术填充圆形微小斜孔，使得上部的胶位部分与装配位部分连接牢固，并不发生相对转动，提高塑胶注塑模仁的可靠性。本发明的塑胶注塑模仁内设置冷却水路结构以及中空腔体，冷却水路结构有利于模仁的散热，中空腔体内填充有金属钠，金属钠的熔点为97摄氏度，当塑胶注塑模仁正常工作后，金属钠变为液态，能够有效地将模仁内的温度尽快传递到模仁的其他部位，在一定程度上解决了高温下的机械特性变差的现象。下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明。附图说明图1为本实施例的塑胶注塑模仁的装配位部分及胶位部分的结构示意图；图2为图1中塑胶注塑模仁的装配位部分结构示意图；图3为塑胶注塑模仁的装配位部分剖面结构示意图。图中：1.装配位部分，11.连接结构，12.斜凹槽，2.胶位部分。具体实施方式实施例，参见图1～3，本实施例提供的塑胶注塑模仁的三维打印制备方法，其包括以下步骤：(1)通过CAE辅助分析软件建立塑胶注塑模仁的三维建模模型，该注塑模仁包括装配位部分1和胶位部分2；所述装配位部分1为模具钢材制备而成，并在模具钢材上表面设置连接结构11，所述连接结构11包括多排平行设置的斜凹槽12，相邻两排的斜凹槽12的倾斜方向相反；所述斜凹槽12为电火花加工成的圆形微小斜孔，所述连接结构11的斜凹槽12的垂直深度为1～3mm，所述斜凹槽12的斜面与竖直面的夹角为6°～15°；CAE辅助分析软件选择注塑成型参数，模拟注塑生产过程，获得胶位部分2内的水路结构；胶位部分2内还设有封闭的中空腔体，该中空腔体内填充有金属钠；所述中空腔体位于胶位部分2的中部；得到装配位部分1、胶位部分2，中空腔体以及水路结构的三维档案；(2)所述装配位部分1的模具钢材经过淬火加硬处理，进行磨平，再进行表面喷砂处理，使装配位部分1的表面粗糙；(3)将步骤(2)的装配位部分1的模具钢材进行退磁处理，消除模具钢材内的残余应力，并清洁模具钢材的表面；(4)将三维档案输入到三维打印机内，并将步骤(3)的装配位部分1的模具钢材放置在3D打印机的加工基板上面；(5)在模具钢材的表面铺设一层模具钢粉末，利用超声波振动器振动装配位部分1的模具钢材，使位于模具钢材表面的模具钢粉末进入到斜凹槽12内并铺设均匀，模具钢粉末的上表面呈水平面；通过超声波振动器振动模具钢材后，模具钢材将发生一定的位移，在进行激光烧结前，对模具钢材进行重新定位；每次超声波振动时间少于5秒；(6)通过激光照射斜凹槽12内的模具钢粉末，辐照的位置上模具钢粉末烧结在一起，激光照射时的角度与斜凹槽12的角度相一致；(7)待上一层烧结完成后，重复步骤(5)及步骤(6)，直至斜凹槽12被模具钢粉末烧结填平；(8)重复在装配位部分上表面铺设模具钢粉末，并进行激光烧结，直至胶位部分2以及水路结构烧结完毕；当烧结到中空腔体的顶部时，取出注塑模仁的半成品，并清理位于中空腔体内的模具钢金属粉末，向中空腔体内注入金属钠，金属钠填满中空腔体至平齐注塑模仁半成品的上顶面，将半成品重新放置到加工基板上，重新定位并继续进行激光烧结，直至完成整个胶体部位以及水路结构的烧结。由于电火花加工成的圆形微小斜孔的底部为圆弧结构，第一次至第五次铺设模具钢粉末的量逐次增大，直至圆形微小斜孔底部圆弧结构被填平，第六次开始每次铺设模具钢粉末量一致。针对传统的3d打印方法是直接将整个注塑模仁打印出来，耗费材料和时间，本发明通过3D打印技术，即选择地分层烧结金属粉末技术，用传统的模具钢材制造成装配位部分1，并在装配位部分1上部直接金属粉末烧结成胶位部分2，减少加工时间，并由于胶位部分2采用高成本的模具钢粉末烧结而成，而相对于整个塑胶注塑模仁通过金属粉末烧结的成本，本发明降低了生产成本，同时提高了加工效率。本实施例还提供的塑胶注塑模仁，所述塑胶注塑模仁包括装配位部分1和胶位部分2，所述装配位部分1上表面设有连接结构11，所述连接结构11包括多排平行设置的斜凹槽12，相邻两排的斜凹槽12的倾斜方向相反，所述连接结构11为经过电火花加工成的圆形微小斜孔，所述斜凹槽12的垂直深度为1～3mm，所述斜凹槽12的斜面与竖直面的夹角为6°～15°；所述胶位部分2内设有冷却水路结构以及中空腔体，所述中空腔体内填充有金属钠，所述中空腔体位于胶位部分2的中部。针对装配位部分1以及后续三维打印的胶位部分2的连接问题，本发明在装配位部分1的上表面设置连接结构11，连接结构11包括多排倾斜角度相反的圆形微小斜孔，并通过激光烧结技术填充圆形微小斜孔，使得上部的胶位部分2与装配位部分1连接牢固，并不发生相对转动，提高塑胶注塑模仁的可靠性。本发明的塑胶注塑模仁内设置冷却水路结构以及中空腔体，冷却水路结构有利于模仁的散热，中空腔体内填充有金属钠，金属钠的熔点为97摄氏度，当塑胶注塑模仁正常工作后，金属钠变为液态，能够有效地将模仁内的温度尽快传递到模仁的其他部位，在一定程度上解决了高温下的机械特性变差的现象。本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似方法或结构，而得到的其他塑胶注塑模仁的三维打印制备方法及塑胶注塑模仁，均在本发明的保护范围之内。