【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光學(xué)模具制造，尤其涉及到一種高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法。
技術(shù)介紹
1、光學(xué)模具在各種科研和生產(chǎn)過(guò)程中都有重要的使用，尤其在光學(xué)、精密機(jī)械制造以及其他精密制造領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)的光學(xué)模具制作方法往往存在效率低下、制作周期長(zhǎng)、制作成本高等問(wèn)題，且由于模具內(nèi)部冷卻不均勻會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，影響其使用壽命和產(chǎn)品質(zhì)量。
2、傳統(tǒng)的鉆孔水路制作方法只能制作直線或單一曲線的水路，而復(fù)雜的、曲折的或者變徑的水路則無(wú)法制作。這就大大限制了冷卻效果的優(yōu)化，不能根據(jù)模具的形狀和熱負(fù)荷特性進(jìn)行定制的冷卻水路設(shè)計(jì)。由于水路的形狀和位置無(wú)法進(jìn)行優(yōu)化，導(dǎo)致模具的某些區(qū)域無(wú)法被有效冷卻，形成冷卻死角。就算采用了的貼合成型表面走向的冷卻水路，由于光學(xué)鏡片表面的曲度較復(fù)雜，仍然會(huì)形成冷卻不均勻的區(qū)域。在這些區(qū)域，積存的熱量無(wú)法被及時(shí)疏散，會(huì)導(dǎo)致模具的局部過(guò)熱，模具內(nèi)的溫度分布不均勻，從而影響到生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和模具的使用壽命。
3、現(xiàn)有的復(fù)雜水路模具的制造方式主要為3d打印，即采用金屬粉末熔融再固化，在打印過(guò)程存在缺陷：包括飛濺、球化、氣孔等。這些缺陷通常是由于打印過(guò)程中的材料響應(yīng)問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致打印件的表面質(zhì)量較差，出現(xiàn)裂紋，甚至影響打印件的幾何形狀和尺寸。而cnc加工精度極高，可以滿足光學(xué)模具成型表面的精度要求的但不能加工光學(xué)模具內(nèi)部復(fù)雜水路。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本專利技術(shù)提供了一種高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，采用冷卻水路設(shè)計(jì)方法得到的光學(xué)模具
2、本專利技術(shù)是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
3、一種高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，包括如下步驟：
4、s1、根據(jù)模具尺寸要求，選擇合適的隨形水路排布方式；
5、s2、使用三維建模軟件在光學(xué)模型內(nèi)部繪制出隨形水路管道；
6、s3、結(jié)合有限元分析軟件，模擬注塑情況，對(duì)光學(xué)模具成型表面的溫度分布、換熱率進(jìn)行分析；
7、s4、根據(jù)有限元分析結(jié)果對(duì)三維模型中水路的間距、距離型腔的距離、管徑等參數(shù)進(jìn)行修改；
8、s5、通過(guò)cnc加工成型表面以及slm打印嫁接技術(shù)將步驟s4獲得的光學(xué)模具制作出來(lái)。
9、上述方案中，所述步驟s1中根據(jù)模具尺寸，對(duì)于成型面長(zhǎng)/寬≥2的光學(xué)模具選擇多微通道的隨形水路；對(duì)于成型面1.3≤長(zhǎng)/寬＜2的光學(xué)模具選擇迂回型隨形水路；對(duì)于成型面長(zhǎng)/寬＜1.3的光學(xué)模具選擇螺旋形隨形水路。
10、上述方案中，所述步驟s2中使用的三維建模軟件為catiav5r20，將步驟s1中選用的水路在模具中繪制出來(lái)，初始水路距成型表面10～15mm。
11、上述方案中，所述步驟s3中使用的有限元分析軟件是ansys?workbench?2022r1，運(yùn)用里面的static?structural和fluent模塊進(jìn)行有限元分析，分析由步驟s2得到的光學(xué)模具在注塑過(guò)程中強(qiáng)度是否能滿足要求，要求成型表面變形＜10微米；分析光學(xué)模具成型表面的溫度差，要求＜2℃；記錄換熱率用于衡量換熱能力。
12、上述方案中，所述步驟s4中根據(jù)步驟s3的分析結(jié)果，在保證強(qiáng)度要求的前提下將隨形水路距離成型表面的位置縮短，水路的直徑擴(kuò)大；根據(jù)s3中光學(xué)模具在注塑過(guò)程中表面的溫度分布情況，將成型表面溫度集中位置下方水路的間距縮小。
13、上述方案中，所述步驟s5中用cnc加工離水路3～10mm上方的模具成型表面部分，并將下方加工平整；再將cnc加工出來(lái)的部分倒置，將模具剩余帶水路的部分通過(guò)slm打印技術(shù)反向嫁接打印上去。
14、上述方案中，在步驟s4中，修改水路參數(shù)或者排布時(shí)，只需要修改在平面上繪制的曲線，即可改變空間中排布的水路。
15、上述方案中，在步驟s2中繪制方式先在平面繪制水路路線，再投影到曲面。
16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
17、(1)本專利技術(shù)模具的要求選擇水路的排布方式，其保證成型表面任意位置與水路的垂直距離相等，應(yīng)用于各種光學(xué)模具。
18、(2)本專利技術(shù)根據(jù)高效均冷的要求設(shè)計(jì)了模具中水路的具體結(jié)構(gòu)，還根據(jù)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治龇椒▽?duì)水路進(jìn)行優(yōu)化得到了最終的水路方案，能將成型表面的溫差減小至2℃以下，冷卻時(shí)間縮短25％以上。
19、(3)本專利技術(shù)提供了具體的制造的方法克服了cnc加工和3d打印制造光學(xué)模具的局限性，cnc加工成型表面，能獲得高精度的光學(xué)模具成型表面；結(jié)合有限元分析軟件，對(duì)水路的間距、距離型腔的距離、管徑等進(jìn)行優(yōu)化。
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1.一種高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，其特征在于，所述步驟S1中根據(jù)模具尺寸，對(duì)于成型面長(zhǎng)/寬≥2的光學(xué)模具選擇多微通道的隨形水路；對(duì)于成型面1.3≤長(zhǎng)/寬＜2的光學(xué)模具選擇迂回型隨形水路；對(duì)于成型面長(zhǎng)/寬＜1.3的光學(xué)模具選擇螺旋形隨形水路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，其特征在于，所述步驟S2中使用的三維建模軟件為CATIAV5R20，將步驟S1中選用的水路在模具中繪制出來(lái)，初始水路距成型表面10～15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，其特征在于，所述步驟S3中使用的有限元分析軟件是ANSYS?Workbench?2022R1，運(yùn)用里面的Static?structural和Fluent模塊進(jìn)行有限元分析，分析由步驟S2得到的光學(xué)模具在注塑過(guò)程中強(qiáng)度是否能滿足要求，要求成型表面變形＜10微米；分析光學(xué)模具成型表面的溫度差，要求＜2℃；記錄換熱率用于衡量換熱能力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，其特征在于，所述步驟S5中用CNC加工離水路3～10mm上方的模具成型表面部分，并將下方加工平整；再將CNC加工出來(lái)的部分倒置，將模具剩余帶水路的部分通過(guò)SLM打印技術(shù)反向嫁接打印上去。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，其特征在于，在步驟S4中，修改水路參數(shù)或者排布時(shí)，只需要修改在平面上繪制的曲線，即可改變空間中排布的水路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，其特征在于，在步驟S2中繪制方式先在平面繪制水路路線，再投影到曲面。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，其特征在于，所述步驟s1中根據(jù)模具尺寸，對(duì)于成型面長(zhǎng)/寬≥2的光學(xué)模具選擇多微通道的隨形水路；對(duì)于成型面1.3≤長(zhǎng)/寬＜2的光學(xué)模具選擇迂回型隨形水路；對(duì)于成型面長(zhǎng)/寬＜1.3的光學(xué)模具選擇螺旋形隨形水路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，其特征在于，所述步驟s2中使用的三維建模軟件為catiav5r20，將步驟s1中選用的水路在模具中繪制出來(lái)，初始水路距成型表面10～15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效均冷光學(xué)模具隨形水路制作方法，其特征在于，所述步驟s3中使用的有限元分析軟件是ansys?workbench?2022r1，運(yùn)用里面的static?structural和fluent模塊進(jìn)行有限元分析，分析由步驟s2得到的光學(xué)模具在注塑過(guò)程中強(qiáng)度是否能滿足要求，要求成型表面變形＜10微米；分析光學(xué)模具成型表面...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳超，茅勝天，楊超峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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