本發明涉及金屬3d打印技術領域，具體涉及一種面向梯度空間結構的金屬3d打印注塑模具快速制造方法。

背景技術：

金屬3d打印技術(slm)是一種以金屬粉末為原材料的分層加工增材制造技術。金屬3d打印打印技術應用于注塑模具制造領域，可擺脫傳統冷卻水道實現方式中的鉆孔加工工藝和鑲拼結構，使注塑模具中具有復雜的隨形冷卻水道，注塑模腔的溫度進行均勻性分布，減少注塑件的翹曲，保證注塑件質量和精度，可實現注塑模具的快速制造和注塑件的成型質量。

然而，現有基于金屬3d打印技術的注塑模具制造方法存在以下幾個問題：一、現有的金屬3d打印模具的制造效率普遍偏低，精度和效率不可同時兼顧，每小時打印的成型機重量較小，難以滿足高效率的工業需求；二、現有的金屬3d打印模具將注塑模具進行整體打印，即將冷卻水道和模具凸凹模作為同一整體打印，造成制造成本較高和效率較低；三、現有的金屬3d打印模具中的材料性能在模具結構中是均勻分布的，而成型面和非成型面部分在注塑過程中對材料性能要求是非一致的。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本發明目的在于提供一種面向梯度空間結構的金屬3d打印注塑模具快速制造方法，充分利用金屬3d打印在注塑模具制造中的優勢，提高注塑模制造效率、服役壽命，擺脫機加工對復雜模具結構的限制，同時提高注塑模冷卻速率以顯著提高注塑效率，解決服役過程材料性能要求的非一致性。

為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種面向梯度空間結構的金屬3d打印注塑模具快速制造方法，包括下列步驟：

1)根據注塑件特征進行注塑模具設計，同時根據注塑模具在注塑過程中的服役特征和成型特征，對注塑模具進行分區，進行解耦優化，將注塑模具分解為成型區域、支撐區域和功能區域，并根據各區域服役特點進行材料選擇和分配；

2)通過金屬3d打印方式制造出注塑模具的成型區域，并進行后處理，同時預留和支撐區域、功能區域的連接區域；

3)通過機加工方式制造出注塑模具的支撐區域，預留和成型區域、功能區域的連接區域；

4)通過金屬3d打印方式制造出注塑模具的功能區域，功能區域為成型鑲塊或具有隨形冷卻水道的冷卻鑲塊，預留和成型區域、支撐區域的連接區域。

5)通過螺栓連接或鑲嵌連接的方式，將成型區域、支撐區域和功能區域進行緊固連接。

本發明的優點：

本發明根據注塑模具在注塑過程中的服役特征和成型特征，將注塑模具結構進行解耦優化和制造，將注塑模具分解為成型區域、支撐區域和功能區域，解決現有的金屬3d打印模具的制造效率偏低和高成本的問題，將冷卻水道作為功能鑲塊區域進行金屬3d打印，實現了制造過程的高效率，根據各部分區域的服役過程中成型面和非成型面部分在注塑過程中對材料性能要求是非一致性進行材料分配，同時實現模具的高服役壽命和低成本化。

附圖說明

圖1為本發明實施例注塑模具三維結構示意圖。

圖2為實施例注塑模具的凸模結構剖視圖。

圖3為實施例注塑模具的凹模結構剖視圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，但本發明并不局限于此實例。

一種面向梯度空間結構的金屬3d打印注塑模具快速制造方法，包括以下步驟：

1)根據注塑件特征進行模具設計，同時根據注塑模具在注塑過程中的服役特征和成型特征，對注塑模具進行分區，進行解耦優化，將注塑模具分解為凸模支撐區域1、凸模功能區域2、凸模成型區域3、凹模成型區域4、凹模功能區域5和凹模支撐區域6，如圖1、圖2、圖3所示，凸模、凹模中設有隨形冷卻的水道7，并根據各區域服役特點進行材料選擇和分配；

2)選擇高硬度、高耐磨性和良好熱傳導性的材料，通過金屬3d打印方式制造出凸模成型區域3、凹模成型區域4，并進行后處理，增強材料的強度和硬度，同時預留和凸模支撐區域1、凸模功能區域2、凹模功能區域5、凹模支撐區域6的連接區域；

3)選擇具有高強度、低成本的材料，通過機加工方式制造出凸模支撐區域1、凹模支撐區域6，預留和凸模功能區域2、凸模成型區域3、凹模成型區域4和凹模功能區域5的連接區域；

4)選擇具有良好導熱性能和高強度的材料，通過金屬3d打印方式制造出注塑模具的凸模功能區域2和凹模功能區域5，凸模功能區域2和凹模功能區域5為成型鑲塊或具有隨形冷卻的水道7的冷卻鑲塊，預留和凸模支撐區域1、凸模成型區域3、凹模成型區域4、和凹模支撐區域6的連接區域；

5)選擇合適的連接方式，通過螺栓連接或鑲嵌連接的方式，將成型區域、支撐區域和功能區域進行緊固連接。

本發明將注塑模具分解為成型區域、支撐區域和功能區域，合理分配制造材料和制造工藝，采用高性能材料和金屬3d打印方法制造成型區域和功能區域，采用低成本和機加工方法制造支撐區域，結合傳統機加工和金屬3d打印注塑模具的制造和成本優勢，在保證注塑模具成型性能的前提下，提高了金屬3d打印注塑模具的制造效率和極大降低了制造成本。

技術特征：

技術總結
面向梯度空間結構的金屬3D打印注塑模具快速制造方法，先根據注塑件特征進行注塑模具設計，同時根據注塑模具在注塑過程中的服役特征和成型特征，對注塑模具進行分區，進行解耦優化，將注塑模具分解為成型區域、支撐區域和功能區域；然后通過金屬3D打印方式制造出注塑模具的成型區域，通過機加工方式制造出注塑模具的支撐區域，通過金屬3D打印方式制造出注塑模具的功能區域，功能區域為成型鑲塊或具有隨形冷卻水道的冷卻鑲塊，最后通過螺栓連接或鑲嵌連接的方式，將成型區域、支撐區域和功能區域進行緊固連接，本發明提高注塑模制造效率、服役壽命，同時提高注塑模冷卻速率以顯著提高注塑效率，解決服役過程材料性能要求的非一致性。

技術研發人員：王永信;趙蒙;梁晉;吳垠;吳華英;牌文延;李洋
受保護的技術使用者：西安交通大學
技術研發日：2017.07.17
技術公布日：2017.09.22