基于3D打印的随形冷却流道注塑模具设计与制造.docx

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1、基于3D打印的随形冷却流道注塑模具设计与制造一、3D打印随形冷却注塑模具传统注塑模具包括成型零件、导向部件、浇注系统、脱模机构、抽芯机构、排气系统、温控系统和其他结构零件等部分。其中60%的产品缺陷来自不能有效地控制模具温度，因为冷却过程在整个注塑过程中的时间最长，有效的冷却系统就尤其关键。不同因素对模具造成缺陷的影响程度开模-顶出锁模注射保压传统模具采用直线型冷却水道，冷却效率低。新型模具将冷却水道形状依据产品轮廓的变化而变化，模具无冷却盲点，有效提高冷却效率，减少冷却时间、提高注塑效率;水道与模具型腔表面距离一致，有效提高冷却均匀性、减小产品翘曲变形，提高了产品质量。DP传统直线型冷却水道

2、随行冷却流道设计随形冷却流道位于刀具的加工盲区，传统的加工方法无法实现，而3D打印技术通过层层制造的方式加工内部复杂流道，是实现此类结构的有效加工手段。采用3D打印技术制造的主要部件是成型零件和冷却系统，不仅简化了制造工艺，同时也方便了随形冷却水道的设计，提高了设计的效率，随形性更为理想，可以更好的减少缺陷。二、3D打印模具与传统模具的优劣势传统的模具制造需要经过图纸设计、工艺审查、可制造性分析、设计工艺、编程、加工等流程，步骤繁琐，花费时间较长，且涉及较多的人工参与及工具使用。3D打印的突出优势就是设计的无限性、较少的人工参与、优秀的成型质量以及工期的大大缩短,仅需要模具的三维模型即可输入打

3、印机自行加工，提高了生产效率，可适应0.815Mpa甚至更高高压的模温机，提升了最终产品的质量，使产品的单位成本降低。此外，传统模具需要使用机械加工进行除锈，3D打印模具可以通过超声电解的方式进行维护。j传统制造模具研制周期30天左右产品设计受限大批量劳动力密集需要各类工装夹具研制周期1周左右设计驱动制造产品设冲基本不受限制小批量数字化智能化高柔性制造制造过程对比3D打印的零件表面具有一定的粗糙度，表面无法达到镜面效果，直接打印的模具需要经过喷砂和机加工消除细小的台阶，螺纹孔需要进行切削或攻丝，小于Imm的孔必须钻，更大的孔需要扩孔或者钻孔。这些二次处理很大程度上削弱了3D打印模具的速度优势。

4、三、随形冷却流道设计与制造3D打印随形冷却流道首先要根据客户的需求进行流道设计，经过模流分析之后即可进行打印，这个产品制作过程需要考虑材料、工艺、制作周期以及成本。设计在整个随形冷却流道的制作过程中最为重要，基准计算与模流分析保证了模具的冷却效果，流道的形状设计将影响能否成功打印。随形冷却流道制造流程 计算注娴（压铸）带给模具的热量。 计算所需要的冷却水量。 设定管径后计算满足RE=IooOo的流速。 计算必须的有效冷却水道面积。 计算必须的有效冷却水道管长。 有效冷却区内管道截面积需相等。P1随形冷却流道设计一基准计算Temperature温度Pressure1!力模流分析3D打印随形冷却流

5、道由于使用金属粉末作为材料，应尽量避免支撑，即较大悬空面的出现。可以通过改变流道的形状、倾斜角度等方式避免打印失败，同时流道的设计应避免死水区，流道尽可能靠近浇位面，且流道到型壁的距离尽可能大于等于管径。改变流道的形状、倾斜角度四、案例分享1.汽车水杯架存在的问题：生产周期长，翘曲变形冷却面积：增加4倍传统模具注塑周期：78S随形冷却模具注塑周期：42S翘曲变形：减小57.5%随形水路2.路由器壳体存在的问题：生产周期长传统模具冷却时间：15S随形冷却模具冷却时间：6.7S路由器壳3.路由器壳体存在的问题：生产周期长，四角容易发生翘曲变形传统模具冷却时间：78.7S随形冷却模具冷却时间：41.9S翘曲变形：减小23%路由器壳体随行冷却水路4 .灯罩存在的问题：生产周期长，部分地区散热不足导致翘曲变形传统模具冷却时间：9.4S随形冷却模具冷却时间：6.5S翘曲变形：减小5%56 .扇叶轮存在的问题：生产周期长传统模具冷却时间：43.5S随形冷却模具冷却时间：32.1S传统直线型水道与随行冷却流道模具图7 随行冷却模具8 .风扇叶片项目传统冷却流道随形冷却流道提高率冷却时间3535S26.6S24%产品缩痕0.31mm0.25mm20%翘曲变形1.78mm1.53mm15%传统冷却随形冷却*M11fw传统冷却随形冷却41