高尔夫球的快速模具制造

newmaker    来源：德国FORM+Werkzeug杂志

欢迎访问e展厅 展厅 1 塑料模具展厅 注塑模具, 吹塑模具, 挤出模具, 吸塑模具, 瓶胚模具, ... 通过直接金属激光烧结制造模具的冷却通道，显著改善了模具成型轮廓处的冷却效果，创造了制造具有最佳冷却通道模具的有利条件，改善了注塑过程的品质，降低了费用。就模具的几何构造而言，对于关系到冷却通道的走向、通道横截面的变化和冷却通道的分叉，直接金属激光烧结工艺的应用具有重要意义。 冷却通道的走向几乎是可以任意变化的。因此冷却通道可以较理想地以相对于成型轮廓一定的距离进行敷设，而简单的通道孔结构是不可能做到这一点的。 冷却通道的横截面形状可以自由选择（例如用椭圆形替代圆形），因此，在结构上可以通过有意识选择不同的横截面形状或通过不同横截面形状之间的变化来增强冷却通道系统中涡流的性能。由此，当贴近型腔轮廓的通道中冷却液流动时，就产生了调控温度的涡流——冷却液弯弯曲曲的流动，在大多数情况下有助于提高这种温度调节效果。 在冷却回路中，横截面的变化和分叉可以在没有分型面的情况下来实现。这就附加提供了在传统方法几乎不可能达到的冷却部位实现温度调节的优点。 温度调节系统，可控性及复合的温度调节系统可影响到注塑过程的质量。在这里，一个完全有效的温度调节系统是可以实现的，该系统可以节省和降低注塑件生产时间和成本。此外，还改善了注塑件的质量。现在可以把由于塑料熔体的不均匀冷却引起的内应力而导致注塑件产生的变形和熔接痕减小到最低程度。因此，现在注塑件产生的废品就很少，甚至不会有废品。由于消除了内应力，从而提高了产品的稳定性。因此，在同样的材料使用情况下，可以获得一个机械性能稳定的产品。一些几何形状复杂的注塑产品甚至首次借助于设置贴近型腔轮廓的冷却可以以满意的质量进行制造。 复合的温度调节系统（一些彼此分开的，应用于按节拍进行的加热和冷却，或者按节拍对模具基体和型腔分别进行温度调节的系统）并不需要另外的加工就可付诸使用。在这里，对于未来甚至还有进一步应用的潜力。 与常规冷却相比，有较多的优点 新工艺有相当多的优点。当人们观察一下由传统工艺制作的冷却通道的缺点时，新工艺方面的优点就特别明显。对于自由曲面的型腔，由于采用钻削加工出的直线通道，通道与成型轮廓之间的距离肯定是不等距的，由此就产生了散热不均的现象。便会产生下列后果：一是在成型表面出现不均匀的温度分布，并由此出现塑料熔体的不均匀冷却。在注塑件里产生内应力，对构件质量产生有害的影响。二是采用直线型的孔，常常不能有效抑制构件的变形问题。 在传统的冷却通道系统中，当发生了堵塞的区段就会添加困难：冷却在这里由于产生了冷却液的不流动盲区，随之就出现杂质的沉淀。在正常的生产时间经常会妨碍冷却液的流动，有时甚至产生堵塞。钻孔本身也不能免除某些风险：往往有碰到横向穿过的推杆孔的危险（在钻深孔时更不能低估这种危险），这可能会使型芯无法使用。 贴近轮廓的冷却具有很高的效率 通过采用贴近型腔轮廓的温度调节系统，并借助于直接金属激光烧结可以提高批量生产用模具的效率。在模具中，当这种温度调节回路在成型的轮廓部位作最佳的布置时，就能确保均匀的温度。温度可以这样来调节：选择较低的温度以便进行快速的冷却，或有意保持较高的温度（为了构件的质量）。因此，在任何情况下，要找到循环时间（速度）和构件质量（与变形有关的废品率，较好的表面质量等）之间令人满意的平衡，并用相应的温度调节系统设计安置到模具的型芯内。 此外，在规划时可以考虑采用生产的外围设备（温度调节仪）。通常情况下，在生产中其应用的成果是提高了生产率和降低了单件成本。制造模具的冷却通道，传统采用的工艺是钻削，这种冷却回路的布置是限于直线走向，这种直线布置，对于钻头来说肯定比较容易实现。然而，这种直线回路不能贴近成型的型腔表面，还有可能与推杆或类似构件相碰。采用直接的金属激光烧结，不仅可以自由设计冷却回路的走向，而且还可以自由设计冷却通道的横截面形状。 适合用激光烧结工艺敷设温度调节系统 一些研究和实例展现了最佳冷却的众多优点。欧洲塑料成型中心（PEP）的理论和实际研究表明，当模具的温度下降约20℃，则注塑的循环时间可减少20秒。驻地在德国Kornwestheim的激光加工中心（LBC）表明循环时间可缩短60%，在一个实例中，采用直接模具和最佳的冷却进行注塑生产，可以将废品率从50%降至为零。 在一个项目中，贴近模具型腔的冷却避免了球形注塑件的变形。这个高尔夫球的产品以较大的件数，并以很低的成本进行生产。作为生产方法人们选择了挤压聚丙烯与注射合成橡胶进行联合的吹模成型。由于直接金属激光烧结很容易构成一个整体而可以带来另外的技术好处：通常情况下，对于这种类型的形状存在的挑战在于模具的排气，在最坏的情况下可能会导致高尔夫球的形状不圆。这个问题的解决办法是在模具的成型表面上设计一种排气通道与几乎不可观察出来的缝隙连接在一起。这种缝隙通过精巧的结构和直接金属激光烧结工艺参数的选择来进行优化，以便一方面可以释放模具的内部压力，另一方面，在整个生产时间里，这种排气通道不会发生堵塞。 由此就可以生产表面不受损伤的高尔夫球。可以看出，减小了半模的体积（与实心的常规模具相比），由此减少其制造时间和降低成本。八个这样的半模进行组合，以制造四个型腔的模具，生产两千万个高尔夫球。制造时间仅仅为50个小时，而贴近型腔轮廓的冷却通道使生产率提高了20%。 同一个冷却通道布局的建议，原则上既适用于温度调节系统的敷设，也适用于以塑料的再结晶特性和模具钢的导热性为基础的传统模具上。这种对轮廓走向进行跟踪的温度调节系统最好与直接金属激光烧结工艺（例如，可以改变冷却通道的横截面）相结合。目的是构筑一种建设性的温度调节系统。在注塑生产运行期间，在模具成型表面的任何一个部位，尽可能地确保一个均匀并与所采用的材料相适应的温度。 直接金属激光烧结可制作小于1mm的通道 根据经验，为获得较好的温控效果，可选择（4～12mm）大小的通道直径，这些值更多是理想情况的近似值。因为，有一些问题的情况，模具的几何结构在其相关的模具部件中，没有足够的空间用来精确地按照这种规定安置冷却系统。在这样复杂的几何结构情况中敷设很多小直径的通道可能就成为了必要。 这种直接金属激光烧结工艺能制造出直径小于1mm大小的通道。在这样的情况，模具要采用经过专门处理的温控介质进行工作，因为，这类小横截面的通道容易发生堵塞。在设计一个合理的温度调节系统时，可以借助于仿真软件。 直接金属激光烧结工艺为设计人员在实施一个几乎完美无缺的温度调节系统和一个具有很高效率的模具时提供了新的优先权。因此，设计人员不再需要考虑传统模具制造上的限制。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (1/14/2013)