CN105437426B - 一种模具的修复改造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模具的修复改造方法，包括以下步骤：1)切割；对于包括冷却流道的模具进行修复时，该步骤中，切割去除模具的待修复区域，且还切割分割开所述冷却流道，使得部分冷却流道随所述待修复区域一起被去除；对于不包括冷却流道的模具进行修复时，该步骤中，切割去除模具的待修复区域，然后通过机械加工在所述模具基座中加工出冷却流道；2)将所述模具基座可拆卸地固定到打印平台上；3)在所述金属3D打印***中设计出所述模具的修复部分，并且设计出随形冷却流道；4)以模具基座中的冷却流道为参照定位，使用选择性激光烧结3D打印技术进行打印修复。本发明的模具的修复改造方法，可提高修复后的模具的质量，有效延长其使用寿命。

Description

一种模具的修复改造方法

【技术领域】

本发明涉及模具的修复技术，特别是涉及一种基于金属3D打印进行破损模具修复及随形冷却改造的工艺及方法。

【背景技术】

模具是当今制造业中应用最广泛的技术之一，许多模具在大批量注塑产品的过程中，模具中一些复杂的结构区域很容易破损。传统模具区域破损后多数是重新制作模具，这种方法成本太高，加工周期长，而且并不能改善产品的品质，量产后模具的该结构区域同样会容易破损。目前也有一些方案提出对模具进行修复，例如通过焊丝、机床加工修复模具的疲劳层，再例如通过CAD技术、氩弧焊技术修复模具的破损区域，这些修复方法均能起到一定的修复再造作用，但如何更好地修复破损模具，提高模具的使用寿命，还需不断研究探索。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种模具的修复改造方法，在对模具的破损区域进行修复的同时进行改造，可提高修复后的模具的质量，有效延长其使用寿命。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种模具的修复改造方法，针对包括冷却流道的模具进行修复，包括以下步骤：1)确定机械加工的切割平面，使得切割去除模具的待修复区域，且还切割分割开所述冷却流道，使得部分冷却流道随所述待修复区域一起被去除；切割后留下的模具部分定义为模具基座，其余部分流道随所述模具基座被留下；2)将所述模具基座可拆卸地固定到金属3D打印***的打印平台上；3)在所述金属3D打印***中设计出所述模具的修复部分，并且设计出随形冷却流道分布在所述模具的修复部分内；4)以所述模具基座中的冷却流道为参照定位，使用选择性激光烧结3D打印技术在所述模具基座上打印修复出步骤3)中设计的内部分布有随形冷却流道的修复部分，使打印出的修复部分与所述模具基座的位置对应，使所述修复部分内的随形冷却流道与所述模具基座内的冷却流道贯通。

一种模具的修复改造方法，针对不包括冷却流道的模具进行修复，包括以下步骤：1)通过机械加工切割去除模具的待修复区域，切割后留下的模具部分定义为模具基座；通过机械加工在所述模具基座中加工出冷却流道；2)将所述模具基座可拆卸地固定到金属3D打印***的打印平台上；3)在所述金属3D打印***中设计出所述模具的修复部分，并且设计出随形冷却流道分布在所述模具的修复部分内；4)以所述模具基座中的冷却流道为参照定位，使用选择性激光烧结3D打印技术在所述模具基座上打印修复出步骤3)中设计的内部分布有随形冷却流道的修复部分，使打印出的修复部分与所述模具基座的位置对应，使所述修复部分内的随形冷却流道与所述模具基座内的冷却流道贯通。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的模具的修复改造方法，利用金属3D打印技术对模具的破损区域进行修复，在修复的同时，通过切割、打印等技术的结合，利用冷却流道，无论是已有的冷却流道还是前期机械加工补充的冷却流道，作为打印时的定位参照，从而设计打印出内部分布有随形冷却流道的破损部分。由于是借助3D打印技术，因此可设计打印出随着模具破损部分的轮廓形状分布的冷却流道，即随形冷却流道。当模具用于注塑加工时，破损部分内的随形冷却流道与模具基座中的冷却流道贯通形成冷却液的流通管道。由于修复再造出的模具破损部分内分布的是随形冷却流道，所以该部分的外表面各点距离冷却液流道均较近，散热效果较好，冷却效率高。本发明的方法，使得模具不仅得到修复，还在修复的同时得到改进，提升了冷却散热效果，模具质量得到改进，可有效延长使用寿命。

【附图说明】

图1是本发明具体实施方式的模具的修复改造方法的流程图；

图2是本发明具体实施方式的模具在修复改造之前的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式的模具在修复改造之后的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。

本发明的构思是，在修复模具破损的过程中改造模具，使模具的质量得到提升。改造时，通过对现有模具的结构进行分析以及模具修复制造加工技术的研究，发现模具的破损以及修复后的再破损的原因之一是破损区域的冷却效果较差，据此考虑从模具的冷却散热效果方面进行改造。改造时，从冷却流道着手，在改造模具结构区域的同时增加随形冷却***设计。而金属3D打印混合制造技术的日益成熟，为破损模具结构区域设计制造随形冷却改造***创造了条件，因此借助3D打印制造出分布有随形冷却流道的破损区域，不仅实现修复，还实现改造提升，从而使修复后的模具质量得到改进，延长使用寿命。

如图1所示，为本具体实施方式的模具的修复改造方法的流程图，针对包括冷却流道的模具进行修复，包括以下步骤：

1)切割：确定机械加工的切割平面，使得切割去除模具的待修复区域，且还切割分割开所述冷却流道，使得部分冷却流道随所述待修复区域一起被去除；切割后留下的模具部分定义为模具基座，其余部分流道随所述模具基座被留下。

参见图2，为修复之前的模具的结构示意图。模具内设置有冷却流道(图中示意的标记4和5组成的管道)，由于模具的冷却流道是通过机械加工，因此均是从模具外部贯穿进入模具内部，且管道只能是直线形状的。修复之前，模具上存在破损、裂痕等需要修复的区域(图2中未示意出)。经过切割，模具中标记3指示的区域被切割去除，留下的部分定义为模具基座2，以便后续描述。

该步骤中，通过分析破损模具，确定需要机械加工切割的位置，切割时不仅去除存在破损、裂痕等需要修复的区域，还同时去除部分冷却流道，也即切割平面需分割开冷却流道，使得部分冷却流道(图2中标记4指示的冷却流道)随待修复的区域被去除，其余部分冷却流道(图2中标记5指示的冷却流道)随模具基座2被留下。具体地，如图2所示，沿图中aa’线进行切割，则标记3指示的区域被切割去除，该区域上不仅包括需修复的区域，还包括部分冷却流道4。这样，部分冷却流道4随待修复的区域被切割去除，以便后续打印生成改进的新的随形冷却流道；部分冷却流道5随模具基座2被保留，用于后续步骤3)设计以及步骤4)中3D打印时作为参照定位。

上述是针对包括冷却流道的模具进行修复的切割情形，当针对不包括冷却流道的模具进行修复时，切割时，去除模具的待修复区域即可，切割平面没有其它要求。但此时，需借助机械加工在留下的部分，也即在模具基座中加工出部分冷却流道。也即，如模具本身不具有冷却流道，则需先使用机械加工的方式为模具加工出冷却流道。由于机械加工出的冷却流道只能是从模具外部贯穿进入模具内部，因此该情形下，加工后的冷却流道从模具基座的一侧贯穿到另一侧，可与图2中的流道5相同，也可与图2中的流道5不同，只要加工出的流道与后续3D打印形成的随形流道贯通形成冷却液流通通道即可，具体形状不做限制。不包括冷却流道的模具在此步骤加工出冷却流道后，后续的处理步骤与包括冷却流道的模具的后续处理步骤相同，因此后续不再分开说明，后续步骤的描述内容同时适用于上述两种情形。

2)固定：将所述模具基座可拆卸地固定到金属3D打印***的打印平台上。

该步骤为后续金属3D打印做准备。将模具基座2可拆卸地固定到金属3D打印***的打印平台上。具体实现时，可设计加工出一个打印底板，如图2所示，打印底板1，将模具基座2可拆卸固定在打印底板1上，进而可拆卸固定到金属3D打印***的打印平台上。打印底板1根据模具基座2的大小、形状进行设计，确保模具基座2与打印底板1相匹配。固定时，可在打印底板1上加工设置螺丝、凸起或者凹槽等机械结构以可拆卸地固定安装模具基座2，然后将打印底板1固定到金属3D打印***的打印平台上，即可使模具基座2可拆卸地固定到打印平台上。

3)设计：在所述金属3D打印***中设计出所述模具的修复部分，并且设计出随形冷却流道分布在所述模具的修复部分内。

该步骤中根据破损部分原来的外形结构设计出需修复的部分的结构形状，且设计出随形分布的随形冷却流道，从而在后续打印出内部分布有随形冷却流道的修复部分。随形冷却流道根据破损部分原来的外形形状来设计分布，其几何形状与模具破损部分原来的外壳形状随形分布，使得模具成型件能快速均匀冷却。优选地，设计的随形冷却流道的孔径在1.5～8mm之间。如果设计的孔径大于8mm，则孔径太大，后续金属3D打印时不易控制打印形状，如没有支撑结构的配合则打印出的模具部分易变形；如果设计的孔径小于1.5mm，则孔径较小，与模具基座中的冷却流道贯通后也不易于冷却液的流通。

4)3D打印：以模具基座中的冷却流道为参照定位，使用选择性激光烧结3D打印技术在所述模具基座上打印修复出步骤3)中设计的内部分布有随形冷却流道的修复部分，使打印出的修复部分与所述模具基座的位置对应，使所述修复部分内的随形冷却流道与所述模具基座内的冷却流道贯通。

该步骤修复后，得到的模具结构示意图如图3所示。通过金属3D打印成型技术在模具底座2上进行混合制造，打印加工出模具基座2上的破损部分的原来形状，也即修复部分(见图3中的标记30指示的模具部分)，同时改造其冷却流道，改进为随形冷却流道(见图3中的标记40指示的流道)。要打印的破损模具部分通过冷却流道5进行参照定位，确保打印出的修复部分与原模具中的模具基座2的位置精确吻合对应，也确保打印出的修复部分内的随形冷却流道与模具基座2内的冷却流道5贯通，形成供冷却液流通的通道。该步骤中，使用选择性激光烧结3D打印技术，使得边打印的过程，边熔融模具基座2上表面区域，使得打印出的修复部分较好地与模具基座2的上部融合在一起，打印后即与模具基座2结合形成一个整体，这也是充分利用了该3D打印技术的一个优势。

以上，通过金属3D打印技术实现了破损模具的修复并且同时增加了随形冷却改造，不仅修复了模具，更同时改造了模具，使模具的冷却散热效果更好，提升了修复后的模具的质量，有效延长修复后的模具的使用寿命。用金属3D打印进行修复，相对于其它机械加工修复或者CAD技术修复，也具有节省制造时间，降低成本的优势。将本具体实施方式的修复后的模具零件用于注塑生产，高效能的随形冷却***不仅可提高模具自身的质量与寿命，而且可通过缩短产品注塑成型周期时间来提高生产效率。

优选地，经过上述修复改造后，还包括对修复后的模具进行后处理，使模具满足应用要求。这些后处理工艺包括冷却流道清粉处理、热处理去应力处理、高速铣、电火花、打磨抛光，从而使模具的最终精确尺寸符合设定要求。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模具的修复改造方法，其特征在于：针对包括冷却流道的模具进行修复，包括以下步骤：

1)确定机械加工的切割平面，使得切割去除模具的待修复区域，且还切割分割开所述冷却流道，使得部分冷却流道随所述待修复区域一起被去除；切割后留下的模具部分定义为模具基座，其余部分冷却流道随所述模具基座被留下；

2)将所述模具基座可拆卸地固定到金属3D打印***的打印平台上；

3)在所述金属3D打印***中设计出所述模具的修复部分，并且设计出随形冷却流道分布在所述模具的修复部分内；所述随形冷却流道为随着模具的待修复区域的轮廓形状分布的冷却流道；

4)以所述模具基座中的冷却流道为参照定位，使用选择性激光烧结3D打印技术在所述模具基座上打印修复出步骤3)中设计的内部分布有随形冷却流道的修复部分，使打印出的修复部分与所述模具基座的位置对应，使所述修复部分内的随形冷却流道与所述模具基座内的冷却流道贯通。

2.根据权利要求1所述的模具的修复改造方法，其特征在于：所述步骤3)中设计的随形冷却流道的孔径大小为1.5～8mm。

3.根据权利要求1所述的模具的修复改造方法，其特征在于：所述步骤2)中，通过设计加工打印底板，将所述模具基座可拆卸固定在所述打印底板上，进而可拆卸固定到所述金属3D打印***的打印平台上。

4.根据权利要求1所述的模具的修复改造方法，其特征在于：还包括步骤5)，对修复后的模具进行后处理，使模具满足应用要求。

5.根据权利要求4所述的模具的修复改造方法，其特征在于：所述后处理包括冷却流道清粉处理、热处理去应力处理、高速铣、电火花、打磨抛光。

6.一种模具的修复改造方法，其特征在于：针对不包括冷却流道的模具进行修复，包括以下步骤：

1)通过机械加工切割去除模具的待修复区域，切割后留下的模具部分定义为模具基座；通过机械加工在所述模具基座中加工出冷却流道；

2)将所述模具基座可拆卸地固定到金属3D打印***的打印平台上；

3)在所述金属3D打印***中设计出所述模具的修复部分，并且设计出随形冷却流道分布在所述模具的修复部分内；所述随形冷却流道为随着模具的待修复区域的轮廓形状分布的冷却流道；

4)以所述模具基座中的冷却流道为参照定位，使用选择性激光烧结3D打印技术在所述模具基座上打印修复出步骤3)中设计的内部分布有随形冷却流道的修复部分，使打印出的修复部分与所述模具基座的位置对应，使所述修复部分内的随形冷却流道与所述模具基座内的冷却流道贯通。

7.根据权利要求6所述的模具的修复改造方法，其特征在于：所述步骤3)中设计的随形冷却流道的孔径大小为1.5～8mm。

8.根据权利要求6所述的模具的修复改造方法，其特征在于：所述步骤2)中，通过设计加工打印底板，将所述模具基座可拆卸固定在所述打印底板上，进而可拆卸固定到所述金属3D打印***的打印平台上。

9.根据权利要求6所述的模具的修复改造方法，其特征在于：还包括步骤5)，对修复后的模具进行后处理，使模具满足应用要求。

10.根据权利要求9所述的模具的修复改造方法，其特征在于：所述后处理包括冷却流道清粉处理、热处理去应力处理、高速铣、电火花、打磨抛光。