基于选择性激光熔化成型技术的随形冷却流道注塑模具的设计制造研究

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目前，注塑模具的冷却系统主要是依靠传统钻直孔再堵塞部分开口而形成的直流道冷却系统，这样的冷却系统效率低，散热不均匀，不能很好地保证注塑产品的生产效率和成型质量。而随形冷却流道贴合成型面，有效缩短冷却时间，大幅提高生产效率；均衡分布的随形冷却流道，保证零件冷却一致性和均匀收缩，有效减少翘曲变形、开裂飞边、气泡砂眼等缺陷。然而随形冷却流道由于空间结构极为复杂，传统机加工无法有效一体化加工，传统方式是将模具拆分加工再拼接在一起形成流道，但会造成装配、密封不良等问题。选择性激光熔化成型技术（Selective Laser Melting，SLM）具有可加工复杂形状结构、材料利用率高、成型件致密度高、机械性能优良、缩短研发周期等优点，为一体化成型随形冷却注塑模具提供可能性。因此，基于选择性激光熔化成型技术的随形冷却注塑模具的设计和制造成为一大研究热点。
　　本研究主要内容包括：①设计了随形冷却注塑模具，采用Autodesk Moldflow MFI注塑成型仿真软件和Autodesk Simulation CFD流体力学分析软件，对传统直冷却流道注塑模具和随形冷却注塑模具在冷却时间与成型产品翘曲变形两个方面进行仿真对比。结果表明随形冷却注塑模具比传统直流道注塑模具的冷却时间短近36%，注塑产品总变形量减小了56%。②选用德国先进的选择性激光熔化成型设备EOSM280加工了具有随形冷却流道的注塑模具模芯并检测了其成型质量，结果表明SLM成型件包括随形流道在内的所有结构特征都能正常成型，表面粗糙度为 Ra10μm，平均硬度为35.7HRC，未达到工业应用要求。③对选择性激光熔化成型后的注塑模具模芯进行真空热处理，热处理后模芯平均硬度提升至50.74HRC，达到了注塑模具应用要求。对热处理后的注塑模具模芯先后进行数控加工和电火花加工，注塑模具成型面表面粗糙度达到Ra0.2；分型面表面粗糙度达到Ra1.6，模具表面高亮，完全无沙眼或孔隙等缺陷，符合实际工业应用需求。

著录项

作者
刘卫军;
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作者单位

重庆大学;

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授予单位重庆大学;
学科车辆工程
授予学位硕士
导师姓名张正文,苟卫东;
年度 2017
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类模具;制造工艺;
关键词
注塑模具; 模具制造; 激光熔化成型技术; 随形冷却;

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