阅读说明：本技术 一种异形随形冷却水道铸造模具的加工方法 (Processing method of casting mold for special-shaped conformal cooling water channel ) 是由 王晓斌 沈其文 何伟民 陈卫东 曾源 梁鉴波 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种异形随形冷却水道铸造模具的加工方法,包括使用3D软件绘制模具随形冷却水道形状,根据模流分析推荐的最佳值确定模具的随形水道直径Do,绘制沿模具随形水道间距、与模具内、外侧面相切的滚动内切球,用滚动内切球沿随形水道模具的3D图形内腔滚动,确定随形水道在模具内均匀分布的最佳位置,以各种内切球确定内冷铁在模具内腔中的最佳分布位置和尺寸；本发明无需要采用繁琐的流体力学计算,而是直接根据模具的3D图形绘制其内切球大小,并沿模腔工作表面进行滚动的实用技术,便能快速确定随形冷却水道参数、内冷铁分布以及模具尺寸的实际状况,大大提高了异形随形冷却水道铸造模具的加工效率,提高了整体产品生产周期的效率。(The invention discloses a processing method of a special-shaped conformal cooling water channel casting mold, which comprises the steps of drawing the shape of a mold conformal cooling water channel by using 3D software, determining the diameter Do of the mold conformal cooling water channel according to an optimal value recommended by mold flow analysis, drawing rolling inscribed balls tangent to the inner side surface and the outer side surface of the mold along the distance of the mold conformal water channel, rolling along the 3D graph inner cavity of the mold of the conformal water channel by using the rolling inscribed balls, determining the optimal position of the conformal water channel uniformly distributed in the mold, and determining the optimal distribution position and size of internal cooling iron in the mold inner cavity by using various inscribed balls; the invention does not need to adopt complicated fluid mechanics calculation, but directly draws the size of the internal cutting ball of the mould according to the 3D graph of the mould and carries out rolling along the working surface of the mould cavity, so that the actual conditions of the shape-following cooling water channel parameters, the distribution of internal chill and the mould size can be quickly determined, the processing efficiency of the special-shaped shape-following cooling water channel casting mould is greatly improved, and the efficiency of the production cycle of the whole product is improved.)

一种异形随形冷却水道铸造模具的加工方法

技术领域

本发明具体涉及一种铸造模具设计方法，具体是一种异形随形冷却水道铸造模具的加工方法。

背景技术

模具在加工成型过程中，首先需要确定模具内部随形冷却水道和内冷铁的分布位置和尺寸，确定好随形冷却水分布位置和尺寸规格后制作水道砂型，然后将随形冷却水道和内冷铁按照确定位置放置在模具的成型模具型腔内进行浇铸成型，随形冷却水道的设计一般都是采用不同的冷却方案，通过Moldflow软件进行模流分析，对比不同冷却方案的冷却效果与管道压力分布，在铸造模具内一般都设有用于降温的内冷铁，内冷铁的分布位置以及内冷铁内部随形冷却水道的分布情况都需要采用繁琐的流体力学计算，然后选取最佳方案进行随形冷却水道模具的镶嵌件设计，此类方案所需实施周期较长，资金投入成本较大。

因此，在针对上述问题，我们需要一种能快速确定铸造模具内部随形冷却水道、内冷铁以及铸造模具本身尺寸的铸造模具加工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异形随形冷却水道铸造模具的加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种异形随形冷却水道铸造模具的加工方法，包括以下步骤：

1)使用3D软件绘制模具随形冷却水道形状，根据模流分析推荐的最佳值确定模具的随形冷却水道直径Do；

2)绘制沿模具随形冷却水道间距、与模具内、外侧面相切的滚动内切球：其中水平方向随形冷却水道之间的内切球直径为Ds，竖直方向随形冷却水道之间的内切球直径为Dz，随形冷却水道与模具内腔壁内切球直径为Dq，随形冷却水道与模具外壁内切球直径为Dw，从而根据Ds和Dz确定随形冷却水道的自身参数大小，根据Dq可以确定随形冷却水道与模具内型腔的分布位置，根据Dw可以确定随形冷却水道确定模具外腔体的厚度；

3)根据模具类型确定各内切球直径范围，对于内含型腔的模具，随形水道环绕型腔四周设置，其中需要确定内切球的直径包括Dz、Dq、Dw，各直径范围为：Dz＝(2～4)*Do，Dq＝(1～1.5)*Do，Dw＝(1～4)*Do，对于只包含随形冷却水道的模具，其中需要确定的内切球直径包括Ds、Dz、Dw，各直径范围为：Ds＝(1-2)*Do，Dz＝(2～4)*Do，Dw＝(1～4)*Do。

4)根据内切球确定内冷却位置：内冷铁包括分布在随形水道***的外圈内冷铁和分布在随形水道内圈的内圈内冷铁，随形水道与模具外壁内切球的竖直中心线为外圈内冷铁竖直设置的中心线，外圈内冷铁的直径范围为：(1～1.5)*Do，水平方向随形水道之间的内切球的竖直中心线为内圈内冷铁设置的中心线，内圈内冷铁的直径范围为(0.8～1.8)*Do。

5)根据模具参数确定模具的成型模具的尺寸，根据随形冷却水道分布位置及尺寸、内冷铁分布位置及尺寸制作随形冷却水道砂型和内冷铁，在成型模具内设置随形冷却水道砂型和内冷铁，然后对成型模具进行浇铸，冷却对成型模具脱模，得到异形随形冷却水道铸造模具，完成加工。

更进一步的方案：所述步骤1中的模流分析采用Moldflow软件，Moldflow软件进行模流分析计算最优数据确定随形冷却水道的直径Do。

更进一步的方案：所述Do的取值范围为：10mm～12mm。

更进一步的方案：所述步骤5中随形冷却水道的制作采用3D打印的方式成型。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明不需要采用繁琐的流体力学计算，而是直接根据模具的3D图形绘制其内切球大小，并沿模腔工作表面进行滚动的实用技术，便能快速确定随形冷却水道的自身参数大小、随形冷却水道与模具内型腔的分布位置、确定随形冷却水道确定模具外腔体的厚度和模具内部内冷铁的位置以及直径大小，大大提高了铸造模具的生产效率。

附图说明

图1为使用异形随形冷却水道铸造模具的方法铸造的餐盒模具内切球的结构示意图(实施例1)。

图2为图1中餐盒模具内冷铁位置的结构示意图(实施例1)。

图3为使用异形随形冷却水道铸造模具的方法铸造的心状杯外模具内切球的结构示意图(实施例2)。

图4为图3中心状杯外模具内内冷铁位置的结构示意图(实施例2)。

图5为使用异形随形冷却水道铸造模具的方法铸造的心状杯内模具内切球的结构示意图(实施例3)。

图中：餐盒模具1、餐盒随形冷却水道10、餐盒水道内切球11、餐盒周边内切球12、餐盒中心内切球13、餐盒周边内冷铁14、餐盒中心内冷铁15、心状杯外模具2、心状成型腔20、外模随形冷却水道21、外模周边内切球22、外模水道内切球23、外模成型腔内切球24、外模水道间隔内切球25、心状杯内模具3、内模随形冷却水道30、导水腔31、内模水道内切球32、内模周边内切球33、内模中心内切球34、内模水道间距内切球35。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1～2，本实施例以餐盒模具1为例，餐盒模具1在实际设计中，只需要单层随形冷却水道，因此这里Dz无需设置，只需要确定Ds、Dw和外圈内冷铁位置和内圈内冷铁位置，本发明实施例中，一种异形随形冷却水道铸造模具的方法，包括以下步骤：

使用3D软件绘制餐盒模具1的餐盒随形冷却水道10，使用Moldflow软件进行模流分析计算最优数据确定餐盒随形冷却水道10的直径Do，即图1所示中餐盒水道内切球11的直径为Do，用滚动内切球沿着餐具随形水道的外侧壁与内侧壁滚动分别确定水道周边截面厚度和水道中心截面厚度得到餐盒周边内切球12和餐盒中心内切球13，其中餐盒周边内切球12的直径取Do(即为Dw)，餐盒中心内切球13的直径取1.5Do(即为Ds)，以餐盒周边内切球12中心线为基准，在餐盒模具1内底部竖直设置分布在餐盒冷却水道10四周的餐盒周边内冷铁14(即外圈内冷铁)，餐盒周边内冷铁14直径为Do，以餐盒中心内切球13竖直中心线为基准，在餐盒模具1内底部中心位置设置餐盒中心内冷铁15(即内圈内冷铁)，餐盒中心内冷铁15直径为1.2Do，由此，餐盒模具1的中心、外侧截面厚度和内冷铁的位置均得以确定，以上述参数设置随形冷却水道砂型和内冷铁，然后将两者放入成型模具的型腔内，浇铸冷却脱模，得到餐盒模具成品。内冷铁15可采用熔点低于被浇铸熔融金属的相近金属材料制造，如浇铸铝合金时，内冷铁15为铝棒；浇铸钢件，内冷铁15为铁棒。其可在浇铸过程中吸收熔融金属大量的热量，从而起到快速冷却模内温度、使熔融金属均匀凝固的作用，避免了熔融金属凝固后缩孔的产生。且内冷铁15在吸收一定热量后，其自身会熔化，从而确保模具冷却后能顺利脱出。

实施例2

请参阅图3～4，本实施例以心状杯外模具2为例，外模具2中心开设有心状成型腔20，因此，这里需要确定的参数包括Dz、Dq、Dw和外圈内冷铁的位置和直径，本发明实施例中，一种异形随形冷却水道铸造模具的方法，包括以下步骤：

使用3D软件绘制心状杯外模具2的外模随形冷却水道21，外模随形冷却水道竖直分别在心状成型腔20外侧壁的四周，使用Moldflow软件进行模流分析计算最优数据确定外模随形冷却水道21的直径Do，这里需要确定的模具参数包括外模随形冷却水道21的竖直间隔、外模随形冷却水道21与心状成型腔20外壁的间距、外模随形冷却水道21与心状杯外模具2周边的截面厚度以及心状杯外模具2内置内冷铁的位置，内切外模随形冷却水道21内腔的外模水道内切球23的直径即为Do，使用内切球分别在外模随形冷却水道21的两侧侧壁进行滚动，分别于心状成型腔20的外侧壁相切以及心状杯外模具2的内侧壁相切，得到外模成型腔内切球24和外模周边内切球22，通过内切球在竖直方向相邻的水道外壁上滚动相切得到外模水道间隔内切球25，其中外模成型腔内切球24的直径取1.2Do(即Dq)，外模周边内切球22的直径取2.5Do(即Dw)，外模水道间隔内切球25直径取3Do(即Dz)，其中外模内冷铁25的位置以外模周边内切球22竖直中心线，外模内冷铁25的直径为Do(即外圈内冷铁)，以上述参数设置随形冷却水道砂型和内冷铁，然后将两者放入成型模具的型腔内，浇铸冷却脱模，得到心状杯外模具成品。外模内冷铁25除了能对随形冷却水道21起到定位和支撑的作用外，其还可以采用与内冷铁15同样的材料制造，从而起到辅助冷却的作用。事实上，根据金属从外到内冷却、固化的原理，即使外模内冷铁25在后续熔融金属潜热的影响下熔化，由于金属表面已经冷却固化，因此当外模内冷铁25熔化时，随形冷却水道21不会产生移位、变形的情况。

实施例3

请参阅图5，本实施例以心状杯内模具3为例，心状杯内模具3内部只设随形冷却水道，因此需要确定的参数包括：Ds、Dz、Dw，本发明实施例中，一种异形随形冷却水道铸造模具的方法，包括以下步骤：

使用3D软件绘制心状杯内模具3的内模随形冷却水道30，内模随形冷却水道30中部设有导水腔31，使用Moldflow软件进行模流分析计算最优数据确定内模随形冷却水道30的直径Do，即内模随形冷却水道30内卡设的内模水道内切球32的直径，将内切球分别在内模随形冷却水道30的两侧滚动，得到与导水腔31和内模随形冷却水道30侧壁相切的内模中心内切球34，得到与心状杯内模具3侧壁和内模随形冷却水道30侧壁相连所述相切的内模周边内切球33，竖直方向上相邻水道之间滚动相切有内模水道间距内切球35，则内模水道间距内切球35的直径取3Do(即Dz)，内模周边内切球33的直径取1.5Do(即Dw)，内模中心内切球34的直径取1.5Do(即Ds)，以上述参数设置随形冷却水道砂型和内冷铁，然后将两者放入成型模具的型腔内，浇铸冷却脱模，得到心状杯内模具成品。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。