CN116079954A - 一种智能模具零件的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能模具零件的铸造方法，属于模具加工技术领域。它解决了现有的方法铸造的模具零件水路通畅性和冷却效果差的问题。本方法包括以下步骤：A、选取模具钢进行加工形成具有安装腔的模具基体；B、加工形成随形水路模型并嵌入安装腔固定；C、加工形成冷芯嵌件，在冷芯嵌件上加工形成浇注流道并将其固定在安装腔内，D、通过浇注流道往安装腔内浇注熔点高于随形水路模型的金属材料液体，凝固后冷芯嵌件与模具基体连为一体；E、进行保温处理使得随形水路模型熔融成液体流出形成随形水路，完成铸造。本方法避免发生金属材料液体的瞬间高温可能造成随形水路模型局部熔穿问题，保障了随形水路的畅通，冷却效果好，保证了模具的品质。

Description

一种智能模具零件的铸造方法

技术领域

本发明属于模具加工技术领域，涉及一种智能模具零件的铸造方法。

背景技术

模具一般由几组零件部分构成，几个零件组合形成有成型模腔，同时通常需要在成型模腔的周围设置水路用于对模具进行冷却。传统模具中的冷却水路都直通式或直线交叉式的，即在模具上直进直出的开设有冷却流道，该冷却流道处于同一平面上，因此水路的中心到模腔的轮廓面各部分之间的距离是不均的，直接影响了模具水路冷却效率，导致塑料件不能在短时间内达到均匀、有效的冷却，从而降低了塑料模具的生产效率，危害了塑料模具成型件的质量和品质。

在此基础上，人们研发了一种具有随形水路的智能模具，所谓的随形水路即指该水路呈与模腔形状一致的轨迹分布于模腔外围，能够保证该水路各处到模腔轮廓面的间距均保持一致，同时配合电控进行控制水路中冷却液的流速以及温度等，冷却效果均匀。

如本申请人于2022年9月份研发申请的一种具有随形水路的模具零件的制作方法，该方法包括以下步骤：

选取模具钢作为零件基材进行加工形成具有模腔轮廓面的零件模胚；

在零件模胚背离模腔轮廓面的一侧进行加工挖空形成具有腔体的基体部，并保证腔体底壁与模腔轮廓面之间形成大致均匀的壁厚，选取熔点低于上述模具钢的管材并加工形成随形水路管件模型，将随形水路管件模型置于腔体内紧贴腔体的底壁并固定；

选取熔点高于上述管材的金属材料，往腔体内浇注熔融后的金属材料液体形成铸造部，对冷却后连为一体的铸造部和基体部进行保温处理，使得上述随形水路管件模型熔融并使熔融产生的液体从铸造部中流出形成随形水路，冷却后完成制作形成具有随形水路的模具零件。

本申请人在生产过程中发现上述制作方法还存在以下缺陷：在往罔替内浇注熔融后的金属材料液体时，由于浇注的金属材料液体的熔点远高于随形水路管件模型，熔融的金属材料液体凝固释放热量可能造成随形水路管件模型局部熔穿，进入少量熔体金属，影响水路通畅性，影响冷却的效果以及模具的品质。

为了保证水路的通畅性，现有的常规是将整个模具切割呈多块的分体式制作，具体为：采用模具钢分别切割形成一层一层的板块，并在各层板块上加工出对应的随形水路流道段，然后对各板块上的随形水路流道段的内壁进行打磨加工增加粗糙度，再将个板块进行拼叠焊接在一起，使得各随形水路流道段拼接形成完整的随形水路。但是采用上述制作形成的模具，其在焊接处容易产生泄漏，而且随形水路整体的流畅度也不佳，影响冷却效果的均匀性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种智能模具零件的铸造方法，本发明所要解决的技术问题是：如何解决现有的方法铸造的模具零件水路通畅性差、冷却效果不佳的问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种智能模具零件的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、选取模具钢作为原材料进行加工形成具有产品轮廓面的模具基体，在模具基体上加工形成安装腔并保证安装腔的壁厚大致均匀；

B、选取熔点低于上述模具钢的金属材料并加工形成随形水路模型，将随形水路模型嵌入安装腔并固定；

C、采用金属材料加工形成冷芯嵌件，并在冷芯嵌件上加工形成浇注流道，将冷芯嵌件固定在安装腔内，保持冷芯嵌件的外壁与安装腔内壁、以及冷芯嵌件的外壁与随形水路模型外壁之间的间距大致一致；

D、通过上述浇注流道往安装腔内浇注熔点高于上述随形水路模型的金属材料液体，凝固后形成浇注层使得冷芯嵌件与模具基体连为一体；

E、进行保温处理使得上述随形水路模型熔融成液体流出形成随形水路，冷却后完成制作形成具有随形水路的智能模具零件。

模具一般由多个具有模腔轮廓面的零件构成，多个零件能够相互合模形成模腔，本申请中的模具零件是指模具中具有模腔轮廓面的零部件，如注塑模具中的动模和定模。本铸造方法区别于常规技术，将模具零件采用分体机加工制造，再将分体的部件通过浇注铸造连为一体，即具有模腔轮廓面的模具基体采用模具钢机加工成型，同时机加工出与安装腔轮廓一致的冷芯嵌件，同时在冷芯嵌件上开设浇注流道，固定后，通过冷芯嵌件的浇注流道往腔体内浇注熔融后的金属材料液体使其填充满冷芯嵌件和安装腔之间的间隙使得两者连接为一体。浇注流道的设置减少了浇注的金属材料液体的量，同时也增加了金属材料液体的冷却速度，使得金属材料液体通过流动能够实现快速、均匀的冷却凝固，避免瞬时的高温造成随形水路模型的局部熔穿，保证了随形水路的畅通性、冷却效果好。而且形成的随形水路无切割，均是条完整的水路，无焊缝，避免了泄漏，且随形水路更加贴近模腔轮廓面，不受模具零件的结构和形状限制，能够保证该随形水路的截面中心到模腔轮廓面的间距均保持一致，最大化的实现了冷却水路系统的合理化设计和布局，缩短了热成型循环周期中的冷却时间，使得塑件产品得到均匀的冷却，冷却效率更高。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述步骤A和C中，在冷芯嵌件的顶部加工形成有往两侧凸出的凸台，在安装腔的顶部开口边沿开设两定位槽，将冷芯嵌件固定在安装腔内后，两凸台嵌入定位槽内并与定位槽的槽壁紧配合。通过凸台的设置，保证冷芯嵌件装入安装腔后能够实现定位，避免浇注过程中发生偏移，保证冷芯嵌件的外壁与安装腔内壁、以及冷芯嵌件的外壁与随形水路模型外壁之间的间距始终保持大致一致，同时也保证浇注时金属材料液体能够快速均匀的实现冷却凝固。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述步骤C中，冷芯嵌件安装固定在安装腔内后，保持冷芯嵌件的外壁与安装腔内壁、以及冷芯嵌件的外壁与随形水路模型外壁之间的间距均为2～6mm。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述步骤C中，所述浇注流道包括若干竖直贯穿冷芯嵌件底面的流道一和若干沿水平贯穿冷芯嵌件侧面的流道二，流道二与流道一相连通，流道二的内径小于流道一的内径。若干竖直贯穿底面的流道一在冷芯嵌件的底面形成雨淋式浇口，能够保证金属材料液体快速地从冷芯嵌件底面进入安装腔，增加金属材料液体的冷却速度；同时由于底面的金属材料液体冷却较快，流动效果减弱，通过采用贯穿侧面的流道二，在冷芯嵌件的侧面形成阶梯式浇口，浇注过程中可以从上面补入高温金属材料液体，避免型腔内金属产生冷隔、浇不足缺陷；从而通过采用多点浇注的方式，合理规划凝固层冷却顺序，保证金属材料液体快速均匀冷却，避免发生金属材料液体的高温可能造成随形水路模型局部熔穿问题，保障了随形水路的畅通。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述步骤C中，所述流道二和流道一的位置均与随形水路模型相互错开。通过上述设置，避免高温的金属材料液体从各浇口流出后直接接触，增加了流动路径，避免随形水路模型被局部熔穿，保障了随形水路的畅通。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述步骤C中，所述浇注流道还包括开设在嵌件顶面的联通式流道，所述流道一均与联通式流道相连通，在冷芯嵌件上开设贯穿冷芯嵌件顶面的穿出孔，随形水路模型的出水端或进水端从穿出孔穿出，联通式流道与穿出孔之间开设连通通道，所述连通通道的深度小于联通式流道的深度。联通式流道的设计，增加浇注的金属液体的流动，使其能够均匀的进入各浇口中，连通通道的设置能够保证随形水路模型的出水端或进水端穿出部位最后补浇，降低其在高温熔体区域的停留时间，从而保证金属材料液体快速均匀冷却，避免发生金属材料液体的高温可能造成随形水路模型局部熔穿问题，保障了随形水路的畅通。作为优选，连通通道的深度与联通式流道的深度之差大于等于5mm。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述步骤C中，所述连通通道的宽度小于联通式流道的宽度。能够进一步保证随形水路模型的出水端或进水端穿出部位最后补浇，降低其在高温熔体区域的停留时间。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述步骤A中，先通过3D绘图软件设计形成具有随形水路的模具零件三维造型设计图，再参照三维造型设计图选取模具钢作为零件基材进行加工形成具有产品轮廓面的模具基体。先进行三维造型，能够在制作之前将结构完善，将误差降到最低。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述的步骤A中，保证安装腔壁厚为3～15mm。壁厚设置在上述的范围内，能够保证足够的模腔成型面的强度要求，避免模腔轮廓面发生变形，保证了模具的品质和寿命，同时该壁厚间距又能够保证良好的冷却间距，保证较好的冷却效果。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述的步骤B中，随形水路模型固定后保持进水端和出水端均伸出安装腔外，伸出长度≥10cm。避免后续往安装腔内浇注熔融金属液时造成堵塞，从而保证后续保温处理过程中随形水路模型熔融后产生的液体能够顺畅的从模具零件中流出，能够在模具零件中形成一条完整的随形水路。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述的步骤B中，用于加工形成随形水路模型的金属材料为铝管、镁管、铝棒或镁棒，直径为3-10mm。铝管、镁管、铝棒或镁棒较易加工成型形成随形水路模型，而且镁和铝相对于模具钢和铸造金属熔点更低，后续也较易熔融从模具零件中流出，从而能够在模具零件中形成随形水路。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述的步骤C和D中，冷芯嵌件采用球铁或铜合金，用于浇注的金属材料液体为熔融后的球铁或铜合金液体。采用上述材料浇注后与模具钢的结合性较好，而且熔点也远高于铝和镁，在后续保温处理过程中不会变形，而且，这两种金属的导热系数远高于模具钢材，从而在保证零件机械性能基础上，有效提高模具冷却效率。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述的步骤E中，保持保温处理在真空环境下进行，控制保温温度大于用于加工形成随形水路模型的金属材料的熔点100～300℃。真空的环境下，使得随形水路模型更易熔融从模具零件中流出，而保温的温度保持在超过上述金属材料熔点100～300℃，能够保证随形水路模型能够充分熔融，避免残留，保证形成的随形水路的质量。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述的步骤E中，持续进行保温处理20～90min。进行持续性的保温处理，能够使得随形水路模型能够得到充分的熔融，避免残留，同时也能避免保温时间过长造成模具零件本身的热变形。

在上述的智能模具零件的铸造方法中，在所述的步骤E中，制作完成后还对智能模具零件进行精加工处理。在智能模具零件内形成随形水路后，通过对智能模具零件进行精加工处理，使其尺寸及公差达到三维造型设计图的技术要求，精加工一般包括抛光、打磨等。

与现有技术相比，本智能模具零件的铸造方法具有以下优点：

1、通过采用多点浇注的方式，合理规划凝固层冷却顺序，保证金属材料液体快速均匀冷却，避免发生金属材料液体的高温可能造成随形水路模型局部熔穿问题，保障了随形水路的畅通，冷却效果好，保证了模具的品质。

2、形成的随形水路无切割，均是条完整的水路，无焊缝，避免了泄漏。

3、随形水路更加贴近模腔轮廓面，不受模具零件的结构和形状限制，能够保证该随形水路的截面中心到模腔轮廓面的间距均保持一致，最大化的实现了冷却水路系统的合理化设计和布局，缩短了热成型循环周期中的冷却时间，使得塑件产品得到均匀的冷却，冷却效率更高。

附图说明

图1是步骤A中加工完成的模具零件的立体结构示意图。

图2是步骤B中加工完成的模具零件的立体结构示意图。

图3是步骤C中加工形成的冷芯嵌件的立体结构示意图。

图4是步骤C中加工完成的模具零件的立体结构示意图。

图5是步骤C中加工完成的模具零件的剖视结构示意图。

图6是步骤D中加工完成的模具零件的立体结构示意图。

图7是步骤E中加工完成的模具零件的立体结构示意图。

图8是是步骤E中加工完成的模具零件的剖视结构示意图。

图中，1、模具基体；1a、产品轮廓面；1b、安装腔；1c、定位槽；1d、安装槽；2、随形水路模型；3、冷芯嵌件；3a、浇注流道；3a1、流道一；3a2、流道二；3a3、联通式流道；3b、凸台；3c、穿出孔；3d、连通通道；4、浇注层；5、随形水路。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本智能模具零件的铸造方法，包括以下步骤：

A、先通过3D绘图软件设计形成具有随形水路5的模具零件三维造型设计图，再参照三维造型设计图选取模具钢作为原材料进行加工形成具有产品轮廓面1a的模具基体1，模具钢的熔点在1300～1400℃之间。

然后在模具基体1上加工形成安装腔1b并保证安装腔1b的壁厚大致均匀，具体为保证安装腔1b壁厚为3mm，能够保证足够的模腔成型面的强度要求，避免模腔轮廓面发生变形，保证了模具的品质和寿命，同时该壁厚间距又能够保证良好的冷却间距，保证较好的冷却效果。然后在安装腔1b的内壁上加工形成安装槽1d，同时对安装槽1d的内壁粗糙度进行加工，保证安装槽1d内壁的粗糙度大于Ra12.5，在安装腔1b的开口边沿处加工形成定位槽1c，如图1所示。

B、选取熔点低于上述模具钢的金属材料并加工形成随形水路模型2，具体材料为铝棒，直径为3mm，铝棒的熔点为660℃。将随形水路模型2嵌入安装槽1d内并固定在安装腔1b内，随形水路模型2固定后保持进水端和出水端均伸出安装腔1b外，伸出长度≥10cm，如图2所示。

C、采用金属材料加工形成冷芯嵌件3，具体为球铁。在冷芯嵌件3上加工形成浇注流道3a，浇注流道3a包括开设在嵌件顶面的联通式流道3a3、若干竖直贯穿冷芯嵌件3底面的流道一3a1和若干沿水平贯穿冷芯嵌件3侧面的流道二3a2，流道一3a1均与联通式流道3a3相连通，流道二3a2与流道一3a1相连通，流道二3a2的内径小于流道一3a1的内径，流道一3a1的内径小于联通式流道3a3的宽度，若干竖直贯穿底面的流道一3a1在冷芯嵌件3的底面形成雨淋式浇口，若干贯穿侧面的流道二3a2，在冷芯嵌件3的侧面形成阶梯式浇口。在冷芯嵌件3上开设贯穿冷芯嵌件3顶面的穿出孔3c，联通式流道3a3与穿出孔3c之间开设连通通道3d，连通通道3d的深度小于联通式流道3a3的深度且连通通道3d的深度与联通式流道3a3的深度之差为5mm，连通通道3d的宽度小于联通式流道3a3的宽度。

在冷芯嵌件3的顶部加工形成有往两侧凸出的凸台3b，将冷芯嵌件3固定在安装腔1b内后，两凸台3b嵌入定位槽1c内并与定位槽1c的槽壁紧配合，随形水路模型2的出水端或进水端从穿出孔3c穿出，保持冷芯嵌件3的外壁与安装腔1b内壁、以及冷芯嵌件3的外壁与随形水路模型2外壁之间的间距大致一致，具体为保持冷芯嵌件3的外壁与安装腔1b内壁、以及冷芯嵌件3的外壁与随形水路模型2外壁之间的间距均为2mm，流道二3a2和流道一3a1的位置均与随形水路模型2相互错开，如图3和5所示。

D、通过上述浇注流道3a往安装腔1b内浇注熔点高于上述随形水路模型2的金属材料液体，具体为熔融后的球铁，球铁的熔点为1200℃左右，凝固后形成浇注层4使得冷芯嵌件3与模具基体1连为一体，如图6所示。

E、在真空环境下进行保温处理，控制保温温度大于用于铝棒的熔点100℃，即控制保温温度为760℃，持续进行保温处理90min使得上述随形水路模型2熔融成液体流出形成随形水路5，冷却后完成制作形成具有随形水路5的智能模具零件，制作完成后还对智能模具零件进行精加工处理，使其尺寸及公差达到三维造型设计图的技术要求，精加工一般包括抛光、打磨等，如图7和8所示。

本铸造方法将模具零件采用分体机加工制造，再将分体的部件通过浇注铸造连为一体，浇注过程中，通过采用多点浇注的方式，合理规划凝固层冷却顺序，保证金属材料液体快速均匀冷却，避免发生金属材料液体的高温可能造成随形水路模型2局部熔穿问题，保障了随形水路5的畅通。而且形成的随形水路5无切割，均是条完整的水路，无焊缝，避免了泄漏，且随形水路5更加贴近模腔轮廓面，不受模具零件的结构和形状限制，能够保证该随形水路5的截面中心到模腔轮廓面的间距均保持一致，最大化的实现了冷却水路系统的合理化设计和布局，缩短了热成型循环周期中的冷却时间，使得塑件产品得到均匀的冷却，冷却效率更高。

实施例二

本智能模具零件的铸造方法，包括以下步骤：

A、先通过3D绘图软件设计形成具有随形水路5的模具零件三维造型设计图，再参照三维造型设计图选取模具钢作为原材料进行加工形成具有产品轮廓面1a的模具基体1，模具钢的熔点在1300～1400℃之间。

然后在模具基体1上加工形成安装腔1b并保证安装腔1b的壁厚大致均匀，具体为保证安装腔1b壁厚为9mm，能够保证足够的模腔成型面的强度要求，避免模腔轮廓面发生变形，保证了模具的品质和寿命，同时该壁厚间距又能够保证良好的冷却间距，保证较好的冷却效果。然后在安装腔1b的内壁上加工形成安装槽1d，同时对安装槽1d的内壁粗糙度进行加工，保证安装槽1d内壁的粗糙度大于Ra12.5，在安装腔1b的开口边沿处加工形成定位槽1c。

B、选取熔点低于上述模具钢的金属材料并加工形成随形水路模型2，具体材料为铝棒，直径为6.5mm，铝棒的熔点为660℃。将随形水路模型2嵌入安装槽1d内并固定在安装腔1b内，随形水路模型2固定后保持进水端和出水端均伸出安装腔1b外，伸出长度≥10cm。

C、采用金属材料加工形成冷芯嵌件3，具体为球铁。在冷芯嵌件3上加工形成浇注流道3a，浇注流道3a包括开设在嵌件顶面的联通式流道3a3、若干竖直贯穿冷芯嵌件3底面的流道一3a1和若干沿水平贯穿冷芯嵌件3侧面的流道二3a2，流道一3a1均与联通式流道3a3相连通，流道二3a2与流道一3a1相连通，流道二3a2的内径小于流道一3a1的内径，流道一3a1的内径小于联通式流道3a3的宽度，若干竖直贯穿底面的流道一3a1在冷芯嵌件3的底面形成雨淋式浇口，若干贯穿侧面的流道二3a2，在冷芯嵌件3的侧面形成阶梯式浇口。在冷芯嵌件3上开设贯穿冷芯嵌件3顶面的穿出孔3c，联通式流道3a3与穿出孔3c之间开设连通通道3d，连通通道3d的深度小于联通式流道3a3的深度且连通通道3d的深度与联通式流道3a3的深度之差为7mm，连通通道3d的宽度小于联通式流道3a3的宽度。

在冷芯嵌件3的顶部加工形成有往两侧凸出的凸台3b，将冷芯嵌件3固定在安装腔1b内后，两凸台3b嵌入定位槽1c内并与定位槽1c的槽壁紧配合，随形水路模型2的出水端或进水端从穿出孔3c穿出，保持冷芯嵌件3的外壁与安装腔1b内壁、以及冷芯嵌件3的外壁与随形水路模型2外壁之间的间距大致一致，具体为保持冷芯嵌件3的外壁与安装腔1b内壁、以及冷芯嵌件3的外壁与随形水路模型2外壁之间的间距均为4mm，流道二3a2和流道一3a1的位置均与随形水路模型2相互错开。

D、通过上述浇注流道3a往安装腔1b内浇注熔点高于上述随形水路模型2的金属材料液体，具体为熔融后的球铁，球铁的熔点为1200℃左右，凝固后形成浇注层4使得冷芯嵌件3与模具基体1连为一体。

E、在真空环境下进行保温处理，控制保温温度大于用于铝棒的熔点200℃，即控制保温温度为860℃，持续进行保温处理55min使得上述随形水路模型2熔融成液体流出形成随形水路5，冷却后完成制作形成具有随形水路5的智能模具零件，制作完成后还对智能模具零件进行精加工处理，使其尺寸及公差达到三维造型设计图的技术要求，精加工一般包括抛光、打磨等。

本铸造方法将模具零件采用分体机加工制造，再将分体的部件通过浇注铸造连为一体，浇注过程中，通过采用多点浇注的方式，合理规划凝固层冷却顺序，保证金属材料液体快速均匀冷却，避免发生金属材料液体的高温可能造成随形水路模型2局部熔穿问题，保障了随形水路5的畅通。而且形成的随形水路5无切割，均是条完整的水路，无焊缝，避免了泄漏，且随形水路5更加贴近模腔轮廓面，不受模具零件的结构和形状限制，能够保证该随形水路5的截面中心到模腔轮廓面的间距均保持一致，最大化的实现了冷却水路系统的合理化设计和布局，缩短了热成型循环周期中的冷却时间，使得塑件产品得到均匀的冷却，冷却效率更高。

实施例三

本智能模具零件的铸造方法，包括以下步骤：

A、先通过3D绘图软件设计形成具有随形水路5的模具零件三维造型设计图，再参照三维造型设计图选取模具钢作为原材料进行加工形成具有产品轮廓面1a的模具基体1，模具钢的熔点在1300～1400℃之间。

然后在模具基体1上加工形成安装腔1b并保证安装腔1b的壁厚大致均匀，具体为保证安装腔1b壁厚为15mm，能够保证足够的模腔成型面的强度要求，避免模腔轮廓面发生变形，保证了模具的品质和寿命，同时该壁厚间距又能够保证良好的冷却间距，保证较好的冷却效果。然后在安装腔1b的内壁上加工形成安装槽1d，同时对安装槽1d的内壁粗糙度进行加工，保证安装槽1d内壁的粗糙度大于Ra12.5，在安装腔1b的开口边沿处加工形成定位槽1c。

B、选取熔点低于上述模具钢的金属材料并加工形成随形水路模型2，具体材料为铝管，直径为10mm，铝管的熔点为660℃。将随形水路模型2嵌入安装槽1d内并固定在安装腔1b内，随形水路模型2固定后保持进水端和出水端均伸出安装腔1b外，伸出长度≥10cm。

C、采用金属材料加工形成冷芯嵌件3，具体为铜合金。在冷芯嵌件3上加工形成浇注流道3a，浇注流道3a包括开设在嵌件顶面的联通式流道3a3、若干竖直贯穿冷芯嵌件3底面的流道一3a1和若干沿水平贯穿冷芯嵌件3侧面的流道二3a2，流道一3a1均与联通式流道3a3相连通，流道二3a2与流道一3a1相连通，流道二3a2的内径小于流道一3a1的内径，流道一3a1的内径小于联通式流道3a3的宽度，若干竖直贯穿底面的流道一3a1在冷芯嵌件3的底面形成雨淋式浇口，若干贯穿侧面的流道二3a2，在冷芯嵌件3的侧面形成阶梯式浇口。在冷芯嵌件3上开设贯穿冷芯嵌件3顶面的穿出孔3c，联通式流道3a3与穿出孔3c之间开设连通通道3d，连通通道3d的深度小于联通式流道3a3的深度且连通通道3d的深度与联通式流道3a3的深度之差为8mm，连通通道3d的宽度小于联通式流道3a3的宽度。

在冷芯嵌件3的顶部加工形成有往两侧凸出的凸台3b，将冷芯嵌件3固定在安装腔1b内后，两凸台3b嵌入定位槽1c内并与定位槽1c的槽壁紧配合，随形水路模型2的出水端或进水端从穿出孔3c穿出，保持冷芯嵌件3的外壁与安装腔1b内壁、以及冷芯嵌件3的外壁与随形水路模型2外壁之间的间距大致一致，具体为保持冷芯嵌件3的外壁与安装腔1b内壁、以及冷芯嵌件3的外壁与随形水路模型2外壁之间的间距均为6mm，流道二3a2和流道一3a1的位置均与随形水路模型2相互错开。

D、通过上述浇注流道3a往安装腔1b内浇注熔点高于上述随形水路模型2的金属材料液体，具体为熔融后的铜合金，铜合金的熔点为1000℃左右，凝固后形成浇注层4使得冷芯嵌件3与模具基体1连为一体。

E、在真空环境下进行保温处理，控制保温温度大于用于铝管的熔点300℃，即控制保温温度为960℃，持续进行保温处理20min使得上述随形水路模型2熔融成液体流出形成随形水路5，冷却后完成制作形成具有随形水路5的智能模具零件，制作完成后还对智能模具零件进行精加工处理，使其尺寸及公差达到三维造型设计图的技术要求，精加工一般包括抛光、打磨等。

本铸造方法将模具零件采用分体机加工制造，再将分体的部件通过浇注铸造连为一体，浇注过程中，通过采用多点浇注的方式，合理规划凝固层冷却顺序，保证金属材料液体快速均匀冷却，避免发生金属材料液体的高温可能造成随形水路模型2局部熔穿问题，保障了随形水路5的畅通。而且形成的随形水路5无切割，均是条完整的水路，无焊缝，避免了泄漏，且随形水路5更加贴近模腔轮廓面，不受模具零件的结构和形状限制，能够保证该随形水路5的截面中心到模腔轮廓面的间距均保持一致，最大化的实现了冷却水路系统的合理化设计和布局，缩短了热成型循环周期中的冷却时间，使得塑件产品得到均匀的冷却，冷却效率更高。

实施例四

本智能模具零件的铸造方法，包括以下步骤：

A、先通过3D绘图软件设计形成具有随形水路5的模具零件三维造型设计图，再参照三维造型设计图选取模具钢作为原材料进行加工形成具有产品轮廓面1a的模具基体1，模具钢的熔点在1300～1400℃之间。

然后在模具基体1上加工形成安装腔1b并保证安装腔1b的壁厚大致均匀，具体为保证安装腔1b壁厚为10mm，能够保证足够的模腔成型面的强度要求，避免模腔轮廓面发生变形，保证了模具的品质和寿命，同时该壁厚间距又能够保证良好的冷却间距，保证较好的冷却效果。然后在安装腔1b的内壁上加工形成安装槽1d，同时对安装槽1d的内壁粗糙度进行加工，保证安装槽1d内壁的粗糙度大于Ra12.5，在安装腔1b的开口边沿处加工形成定位槽1c。

B、选取熔点低于上述模具钢的金属材料并加工形成随形水路模型2，具体材料为镁管，直径为8mm，镁管的熔点为651℃。将随形水路模型2嵌入安装槽1d内并固定在安装腔1b内，随形水路模型2固定后保持进水端和出水端均伸出安装腔1b外，伸出长度≥10cm。

C、采用金属材料加工形成冷芯嵌件3，具体为铜合金。在冷芯嵌件3上加工形成浇注流道3a，浇注流道3a包括开设在嵌件顶面的联通式流道3a3、若干竖直贯穿冷芯嵌件3底面的流道一3a1和若干沿水平贯穿冷芯嵌件3侧面的流道二3a2，流道一3a1均与联通式流道3a3相连通，流道二3a2与流道一3a1相连通，流道二3a2的内径小于流道一3a1的内径，流道一3a1的内径小于联通式流道3a3的宽度，若干竖直贯穿底面的流道一3a1在冷芯嵌件3的底面形成雨淋式浇口，若干贯穿侧面的流道二3a2，在冷芯嵌件3的侧面形成阶梯式浇口。在冷芯嵌件3上开设贯穿冷芯嵌件3顶面的穿出孔3c，联通式流道3a3与穿出孔3c之间开设连通通道3d，连通通道3d的深度小于联通式流道3a3的深度且连通通道3d的深度与联通式流道3a3的深度之差为8mm，连通通道3d的宽度小于联通式流道3a3的宽度。

在冷芯嵌件3的顶部加工形成有往两侧凸出的凸台3b，将冷芯嵌件3固定在安装腔1b内后，两凸台3b嵌入定位槽1c内并与定位槽1c的槽壁紧配合，随形水路模型2的出水端或进水端从穿出孔3c穿出，保持冷芯嵌件3的外壁与安装腔1b内壁、以及冷芯嵌件3的外壁与随形水路模型2外壁之间的间距大致一致，具体为保持冷芯嵌件3的外壁与安装腔1b内壁、以及冷芯嵌件3的外壁与随形水路模型2外壁之间的间距均为5mm，流道二3a2和流道一3a1的位置均与随形水路模型2相互错开。

D、通过上述浇注流道3a往安装腔1b内浇注熔点高于上述随形水路模型2的金属材料液体，具体为熔融后的铜合金，铜合金的熔点为1000℃左右，凝固后形成浇注层4使得冷芯嵌件3与模具基体1连为一体。

E、在真空环境下进行保温处理，控制保温温度大于用于镁管的熔点150℃，即控制保温温度为801℃，持续进行保温处理40min使得上述随形水路模型2熔融成液体流出形成随形水路5，冷却后完成制作形成具有随形水路5的智能模具零件，制作完成后还对智能模具零件进行精加工处理，使其尺寸及公差达到三维造型设计图的技术要求，精加工一般包括抛光、打磨等。

本铸造方法将模具零件采用分体机加工制造，再将分体的部件通过浇注铸造连为一体，浇注过程中，通过采用多点浇注的方式，合理规划凝固层冷却顺序，保证金属材料液体快速均匀冷却，避免发生金属材料液体的高温可能造成随形水路模型2局部熔穿问题，保障了随形水路5的畅通。而且形成的随形水路5无切割，均是条完整的水路，无焊缝，避免了泄漏，且随形水路5更加贴近模腔轮廓面，不受模具零件的结构和形状限制，能够保证该随形水路5的截面中心到模腔轮廓面的间距均保持一致，最大化的实现了冷却水路系统的合理化设计和布局，缩短了热成型循环周期中的冷却时间，使得塑件产品得到均匀的冷却，冷却效率更高。

实施例五

本智能模具零件的铸造方法，包括以下步骤：

A、先通过3D绘图软件设计形成具有随形水路5的模具零件三维造型设计图，再参照三维造型设计图选取模具钢作为原材料进行加工形成具有产品轮廓面1a的模具基体1，模具钢的熔点在1300～1400℃之间。

然后在模具基体1上加工形成安装腔1b并保证安装腔1b的壁厚大致均匀，具体为保证安装腔1b壁厚为11mm，能够保证足够的模腔成型面的强度要求，避免模腔轮廓面发生变形，保证了模具的品质和寿命，同时该壁厚间距又能够保证良好的冷却间距，保证较好的冷却效果。然后在安装腔1b的内壁上加工形成安装槽1d，同时对安装槽1d的内壁粗糙度进行加工，保证安装槽1d内壁的粗糙度大于Ra12.5，在安装腔1b的开口边沿处加工形成定位槽1c。

B、选取熔点低于上述模具钢的金属材料并加工形成随形水路模型2，具体材料为镁棒，直径为6mm，镁棒的熔点为651℃。将随形水路模型2嵌入安装槽1d内并固定在安装腔1b内，随形水路模型2固定后保持进水端和出水端均伸出安装腔1b外，伸出长度≥10cm。

C、采用金属材料加工形成冷芯嵌件3，具体为球铁。在冷芯嵌件3上加工形成浇注流道3a，浇注流道3a包括开设在嵌件顶面的联通式流道3a3、若干竖直贯穿冷芯嵌件3底面的流道一3a1和若干沿水平贯穿冷芯嵌件3侧面的流道二3a2，流道一3a1均与联通式流道3a3相连通，流道二3a2与流道一3a1相连通，流道二3a2的内径小于流道一3a1的内径，流道一3a1的内径小于联通式流道3a3的宽度，若干竖直贯穿底面的流道一3a1在冷芯嵌件3的底面形成雨淋式浇口，若干贯穿侧面的流道二3a2，在冷芯嵌件3的侧面形成阶梯式浇口。在冷芯嵌件3上开设贯穿冷芯嵌件3顶面的穿出孔3c，联通式流道3a3与穿出孔3c之间开设连通通道3d，连通通道3d的深度小于联通式流道3a3的深度且连通通道3d的深度与联通式流道3a3的深度之差为6.5mm，连通通道3d的宽度小于联通式流道3a3的宽度。

在冷芯嵌件3的顶部加工形成有往两侧凸出的凸台3b，将冷芯嵌件3固定在安装腔1b内后，两凸台3b嵌入定位槽1c内并与定位槽1c的槽壁紧配合，随形水路模型2的出水端或进水端从穿出孔3c穿出，保持冷芯嵌件3的外壁与安装腔1b内壁、以及冷芯嵌件3的外壁与随形水路模型2外壁之间的间距大致一致，具体为保持冷芯嵌件3的外壁与安装腔1b内壁、以及冷芯嵌件3的外壁与随形水路模型2外壁之间的间距均为5mm，流道二3a2和流道一3a1的位置均与随形水路模型2相互错开。

D、通过上述浇注流道3a往安装腔1b内浇注熔点高于上述随形水路模型2的金属材料液体，具体为熔融后的球铁，球铁的熔点为1200℃左右，凝固后形成浇注层4使得冷芯嵌件3与模具基体1连为一体。

E、在真空环境下进行保温处理，控制保温温度大于用于铝棒的熔点250℃，即控制保温温度为901℃，持续进行保温处理25min使得上述随形水路模型2熔融成液体流出形成随形水路5，冷却后完成制作形成具有随形水路5的智能模具零件，制作完成后还对智能模具零件进行精加工处理，使其尺寸及公差达到三维造型设计图的技术要求，精加工一般包括抛光、打磨等。

本铸造方法将模具零件采用分体机加工制造，再将分体的部件通过浇注铸造连为一体，浇注过程中，通过采用多点浇注的方式，合理规划凝固层冷却顺序，保证金属材料液体快速均匀冷却，避免发生金属材料液体的高温可能造成随形水路模型2局部熔穿问题，保障了随形水路5的畅通。而且形成的随形水路5无切割，均是条完整的水路，无焊缝，避免了泄漏，且随形水路5更加贴近模腔轮廓面，不受模具零件的结构和形状限制，能够保证该随形水路5的截面中心到模腔轮廓面的间距均保持一致，最大化的实现了冷却水路系统的合理化设计和布局，缩短了热成型循环周期中的冷却时间，使得塑件产品得到均匀的冷却，冷却效率更高。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了模具基体1、产品轮廓面1a、安装腔1b、定位槽1c、安装槽1d、随形水路模型2、冷芯嵌件3、浇注流道3a、流道一3a1、流道二3a2、联通式流道3a3、凸台3b、穿出孔3c、连通通道3d、浇注层4、随形水路5等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种智能模具零件的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、选取模具钢作为原材料进行加工形成具有产品轮廓面(1a)的模具基体(1)，在模具基体(1)上加工形成安装腔(1b)并保证安装腔(1b)的壁厚大致均匀；

B、选取熔点低于上述模具钢的金属材料并加工形成随形水路模型(2)，将随形水路模型(2)嵌入安装腔(1b)并固定；

C、采用金属材料加工形成冷芯嵌件(3)，并在冷芯嵌件(3)上加工形成浇注流道(3a)，将冷芯嵌件(3)固定在安装腔(1b)内，保持冷芯嵌件(3)的外壁与安装腔(1b)内壁、以及冷芯嵌件(3)的外壁与随形水路模型(2)外壁之间的间距大致一致；

D、通过上述浇注流道(3a)往安装腔(1b)内浇注熔点高于上述随形水路模型(2)的金属材料液体，凝固后形成浇注层(4)使得冷芯嵌件(3)与模具基体(1)连为一体；

E、进行保温处理使得上述随形水路模型(2)熔融成液体流出形成随形水路(5)，冷却后完成制作形成具有随形水路(5)的智能模具零件。

2.根据权利要求1所述的智能模具零件的铸造方法，其特征在于，在所述步骤A和C中，在冷芯嵌件(3)的顶部加工形成有往两侧凸出的凸台(3b)，在安装腔(1b)的顶部开口边沿开设两定位槽(1c)，将冷芯嵌件(3)固定在安装腔(1b)内后，两凸台(3b)嵌入定位槽(1c)内并与定位槽(1c)的槽壁紧配合。

3.根据权利要求1所述的智能模具零件的铸造方法，其特征在于，在所述步骤C中，冷芯嵌件(3)安装固定在安装腔(1b)内后，保持冷芯嵌件(3)的外壁与安装腔(1b)内壁、以及冷芯嵌件(3)的外壁与随形水路模型(2)外壁之间的间距均为2～6mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的智能模具零件的铸造方法，其特征在于，在所述步骤C中，所述浇注流道(3a)包括若干竖直贯穿冷芯嵌件(3)底面的流道一(3a1)和若干沿水平贯穿冷芯嵌件(3)侧面的流道二(3a2)，流道二(3a2)与流道一(3a1)相连通，流道二(3a2)的内径小于流道一(3a1)的内径。

5.根据权利要求4所述的智能模具零件的铸造方法，其特征在于，在所述步骤C中，所述流道二(3a2)和流道一(3a1)的位置均与随形水路模型(2)相互错开。

6.根据权利要求5所述的智能模具零件的铸造方法，其特征在于，在所述步骤C中，所述浇注流道(3a)还包括开设在嵌件顶面的联通式流道(3a3)，所述流道一(3a1)均与联通式流道(3a3)相连通，在冷芯嵌件(3)上开设贯穿冷芯嵌件(3)顶面的穿出孔(3c)，随形水路模型(2)的出水端或进水端从穿出孔(3c)穿出，联通式流道(3a3)与穿出孔(3c)之间开设连通通道(3d)，所述连通通道(3d)的深度小于联通式流道(3a3)的深度。

7.根据权利要求6所述的智能模具零件的铸造方法，其特征在于，在所述步骤C中，连通通道(3d)的深度与联通式流道(3a3)的深度之差大于等于5mm。

8.根据权利要求7所述的智能模具零件的铸造方法，其特征在于，在所述步骤C中，所述连通通道(3d)的宽度小于联通式流道(3a3)的宽度。

9.根据权利要求1或2或3所述的智能模具零件的铸造方法，其特征在于，在所述的步骤E中，保持保温处理在真空环境下进行，控制保温温度大于用于加工形成随形水路模型(2)的金属材料的熔点100～300℃。

10.根据权利要求9所述的智能模具零件的铸造方法，其特征在于，在所述的步骤E中，持续进行保温处理20～90min。

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