3D打印模具设计冷却水路,这些细节一定要把握

国际金属加工网 2017年08月28日

设计3D打印模具随形冷却水路的时候是否有一些技巧或注意事项呢? 美国注塑模具制造企业Diamond Tool and Engineering 与其3D打印模具的合作伙伴针对这个问题分析总结:

1.水路的直径

  使用钻孔方式制造的传统冷却水路,常用的直径为7/16英寸(约11.11mm)。通过这种方式制造的冷却水路,如果直径过大,将可能导致水路难以接近模具表面,同时避开模具部件。如果直径过小,在水路加工时可能会发生钻头漂移。虽然,增材制造技术规避了钻孔方式的一些局限性,但是在设计水路时,仍需将直径设定在经过实践验证的常用尺寸范围内,从而降低这种技术的不确定性。

 2.横截面面积

 在通过钻孔方式加工冷却水路时,水路的横截面积始终是保持不变的。尽管通过3D打印技术可以制造出一条拥有多种不同形状的水路,但是,在设计3D打印随形冷却水路时,应保持水路的横截面积不变,从而保证恒定体积的冷却液体通过水路。

 3.与模具表面的距离

 对于冷却水路与模具表面的距离,并没有一个固定的规定,例如,有的企业在设计时保留的距离恰好等于水路直径的距离,而有的企业保留的距离为水路直径的2倍。

 对于大多数随形冷却水路来说,与模具表面的距离取决于零件的几何形状。在设计与模具表面的距离时,有一个需要遵守的原则是,使随形水路与模具表面始终保持相同的距离,从而达到均匀的冷却效果。

 4.冷却水路的长度

 在使用钻孔方式加工冷却水路时,如果钻孔时产生的碎屑未被排空,则可能发生钻头漂移或损坏。在这种情况下,人们会选择将冷却水路设计得尽量短一些。

 尽管通过3D打印技术制造随形冷却水路,不存在刀具损坏等问题,但是,在设计时仍不建议将水路设计得过长。这是由于冷却水在较短的冷却水路中可以更为迅速地进出,使热分布更为均匀。

 5.截面积的另一个规则

 由于多条短的冷却水路能够更加均匀地进行冷却,所以,有的随形冷却水路是按照毛细管的思路来设计的,即:一条大的冷却水路被分为多条小而短的水路,然后再汇入一条大的水路。在这种情况下,多条小水路的横截面积总和应等于大水路入口和出口的横截面积,从而确保水的均匀流动,进一步降低翘曲的风险。

 6.旋转结构

 模具冷却水路中的水量是影响模具冷却时间的因素,水量越大冷却循环时间越短。另一个影响因素是水湍流。虽然3D打印随形冷却水路的内表面由于没有经过抛光,所以会产生一些湍流,但是如果在设计时增加旋转结构,则可以产生更多的湍流。

 以上这些设计规则,并不是成功3D打印随形冷却水路所需要关注的全部规则。模具制造用户在进行3D打印随形冷却水路设计时,应对注塑模具制造有系统的了解。传统的模具冷却水路设计原则中有很多值得借鉴的经验,这些经验是有效设计3D打印随形冷却水路的基础。


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