基于3D打印的模具制造方法及轮胎模具技术

本发明专利技术公开了一种基于3D打印的模具制造方法及轮胎模具，以至少模具使用时与产品接触部分的半封闭区域的底部是透气结构为前提，建立模具数据模型；对模具数据模型进行烧结参数赋值，保证透气结构的烧结参数中的光斑间距大于设定值；利用3D打印设备根据模具数据模型，依照赋予的不同烧结参数，进行打印，形成模具。本发明专利技术使用3D打印机打印透气钢橡胶模具，省去了模具本身复杂的排气系统，不需要在模具上打气孔，也不需要无气孔模具等复杂的模具结构。

【技术实现步骤摘要】
基于3D打印的模具制造方法及轮胎模具
本专利技术涉及一种基于3D打印的模具制造方法及轮胎模具。
技术介绍
目前橡胶模具(如轮胎模具)的排气方案主要有两种，一种是在模具上打洞或气孔进行排气，另一种为无气孔模具。在实际应用中，这两种排气方案均具有明显的不足之处：如果使用在模具上打洞或气孔的方式进行排气，排气效果比较好，但是一个普通橡胶模具气孔数量多达几千个，打洞或气孔的工序耗时费力，占用大量人力物力，且洞或气孔的质量控制难度高，并不能保证每个气孔的按照要求完成。如果使用无气孔模具，则需要将模具型腔拆分成很多小的单元进行加工，然后拼装到一起，利用各个单元之间的配合间隙进行排气。普通轮胎活络模具型腔部分根据实际需要，其拆分成的小单元少则几十，多则上百，且这些小单元的配合精度要求高，并不方便进行操作，也无法很好的控制质量。综上，目前已有的排气方案对加工、装配和维护等，都有较高要求，且模具成本也较高，并不适用于实际生产。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于3D打印的模具制造方法及轮胎模具，本专利技术利用3D打印技术制造橡胶模具，节省了复杂的排气系统制造环节，且使得质量控制变得更容易，大大缩短了模具生产周期。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于3D打印的模具制造方法，包括以下步骤：(1)以至少模具使用时与产品接触部分的半封闭区域的底部是透气结构为前提，建立模具数据模型；(2)对模具数据模型进行烧结参数赋值，保证透气结构的烧结参数中的光斑间距大于设定值；(3)利用3D打印设备根据模具数据模型，依照赋予的不同烧结参数，进行打印，形成模具。半封闭区域即模具表面具有上部开口的半封闭结构。例如轮胎模具型腔中，具有的由花筋或钢片围成的半封闭区域。模具花纹部分的型腔底面部分采用通气结构，使其与模具型腔底面的排气槽相配合。这样的设计能够保证橡胶模具的排气槽周边为透气结构，保证排气槽的顺利排气，提高排气质量和效率。进一步的，上述制造方法还包括步骤(4)，机械加工形成的模具的与产品接触的部分的连接面和配合面。进一步的，如果模具数据模型中存在不透气结构，增大透气结构的烧结参数中的光斑间距，使其光斑间距稍大于正常烧结时光斑的间距。使不透气结构的烧结参数中的光斑间距为正常烧结时光斑的间距或可以略小于正常烧结时光斑的间距。保证透气结构的烧结参数中的光斑间距大于不透气结构的烧结参数中的光斑间距。进一步的，如果模具数据模型中不存在不透气结构，则设定值大于等于该类产品建模时模具数据模型中正常烧结时光斑的间距。进一步的，烧结参数中的光斑间距数值需要根据不同的激光的功率、激光扫描的速度以及使用的光斑的大小进行调整。进一步的，根据3D打印设备的不同，光斑间距的值为0.05～0.3mm。通过增大或减小激光束间距实现透气量大小的调整。进一步的，利用3D打印设备一层一层的依次打印，打印多层，通过层层累加的方式形成模具成品。优选的，每N层激光扫描路径进行交叉一定角度，N根据每层材料的厚度进行设置，能够保证材料内部的连接强度即可，N大于等于1。同时，每层的厚度值根据激光的功率和/或扫描速度进行调整。优选的，每一层的厚度值为0.01～0.3mm。更进一步的，每N层的激光扫描路径与上一次的激光扫描路径交叉且具有一定的夹角，形成无规律的孔径值≤0.3mm的透气模体。优选的，夹角范围为5°～175°。一种模具，由上述方法制备而成，并用于橡胶、塑料等高分子材料制品的生产。更为具体的，一种轮胎模具，由上述方法制备而成，轮胎模具型腔底面的模体由透气结构构成，或为透气结构。透气结构的孔径值≤0.3mm。或更为优选的，0.005mm≤孔径值≤0.15mm，或进一步的，0.005mm≤孔径值≤0.10mm。上述轮胎模具的花纹部分的厚度为3mm～30mm。上述轮胎模具的花纹部分的花筋和钢片部分为不透气结构。上述轮胎模具具有多层3D印结构，且每层之间具有一定夹角，至少模具花纹部分的型腔底面部分为透气结构，且透气结构的光斑间距大于不透气结构光斑间距。所述模具的花纹部分背面设有将模具花纹部分和滑块连接在一起的固定柱。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1)本专利技术使用3D打印机打印透气钢橡胶模具，省去了模具本身复杂的排气系统，不需要在模具上打气孔，也不需要无气孔模具等复杂的模具结构；2)本专利技术的制造过程简单快捷，节省大量人力物力，使产品的质量控制变得更容易，节省了附加的排气系统二次加工或间隙配合工序，大大缩短了模具生产周期；3)采用本专利技术的制造而成的橡胶模具制备的轮胎表面均匀、无规律，能获得更好的抓地力，提高安全性与操控性。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术的打印的模具的实施例一结构示意图；图2为本专利技术的打印的模具的实施例二结构示意图；图3为本专利技术的打印的模具的实施例三结构示意图；图4为本专利技术的打印的模具的实施例四结构示意图；图5(a)-(c)为本专利技术的烧结过程示意图。其中：1、3D打印实体部分，2、3D打印透气部分，3、机械加工部分，4、排气槽，5、连接螺栓。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在本专利技术中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本专利技术各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本专利技术中任一部件或元件，不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本专利技术中的具体含义，不能理解为对本专利技术的限制。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中排气方案对加工、装配和维护等，都有较高要求，且模具成本也较高，并不适用于实际生产的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了基于3D打印的模具制造方法及轮胎模具。以轮胎模具为例进行说明。具体制造过程为：将设计好的模具花纹块生成数据模型。透气的部分与不透气的部分可以分成两部分建模，然后组合在一起，也可以一体建模。将透气与不透气的部分分别赋予不同的烧结参数，利用3D打印机开始加工。模具花纹部分的型腔底面部分采用通气结构设计，使其与模具型腔底面的排气槽4相配合，实现顺利排气。而凸起部分即模具花纹部分的花筋和钢片部分优选为不透气部分。如图1所示的具体实施例一所示，模具花纹部分的花筋和钢片部分为实体部分，即图1或图2中的3D打印实体部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于3D打印的模具制造方法，其特征是：包括以下步骤：(1)以至少模具使用时与产品接触部分的半封闭区域的底部是透气结构为前提，建立模具数据模型；(2)对模具数据模型进行烧结参数赋值，保证透气结构的烧结参数中的光斑间距大于设定值；(3)利用3D打印设备根据模具数据模型，依照赋予的不同烧结参数，进行打印，形成模具。

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印的模具制造方法，其特征是：包括以下步骤：(1)以至少模具使用时与产品接触部分的半封闭区域的底部是透气结构为前提，建立模具数据模型；(2)对模具数据模型进行烧结参数赋值，保证透气结构的烧结参数中的光斑间距大于设定值；(3)利用3D打印设备根据模具数据模型，依照赋予的不同烧结参数，进行打印，形成模具。2.如权利要求1所述的一种基于3D打印的模具制造方法，其特征是：还包括步骤(4)，机械加工形成的模具的与产品接触的部分的连接面和配合面。3.如权利要求1所述的一种基于3D打印的模具制造方法，其特征是：如果模具数据模型中存在不透气结构，增大透气结构的烧结参数中的光斑间距，使其光斑间距大于不透气结构烧结时光斑的间距。4.如权利要求1所述的一种基于3D打印的模具制造方法，其特征是：烧结参数中的光斑间距数值需要根据不同的激光的功率、激光扫描的速度以及使用的光斑的大小进行调整。5.如权利要求1所述的一种基于3D打印的模具制造方法，其特征是：根据3D打印设备的不同，光斑间距的值为0.05～0.3mm。6.如权利要求4所述的一种基于3D打印的模具制造方法，其特征是：增大或减小激光束间距实现透气量大小的调整。7.如权利要求1所述的一种基于3D打印的模具制造方法，其特征是：利用3D打印设备一层一层的依次打印，打印多层，通过层层累加的方式形成模具成品。8.如权利要求7所述的一种基于3D打印的模具制造方法，其特征是：每N层激光扫描路径进行交叉一定角度，N根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李承霖，杜平，张伟，孙日文，单既强，张恭运，宫耀宇，张伟，沈锡良，
申请(专利权)人：山东豪迈机械科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37