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標題: 突破傳统模具制造的“關键先生”——随形水路冷却系统 [打印本頁]

作者: admin 時間: 2022-5-9 15:53
標題: 突破傳统模具制造的“關键先生”——随形水路冷却系统
質量與效力是模具制造的根基请求。面临國民糊口程度的日趋提高，消费者對付產物形状布局與時效性的请求逐步严苛。是以，模具制造企業若何均衡質量與效力這一抵牾瓜葛，是當下热议课題。

冷却水路是指在模架、模仁中操纵機器加工出来的贯串性的孔，經由過程某種介質（如水、油）不绝的在内里轮回。到达節制模具的温度，以便更好的節制塑料產物在模具中的冷却及紧缩，從而節制產物尺寸及概况请求。

傳统的模具内，冷却水路只能經由過程铣床钻孔的方法加工發生内部水路收集，并經由過程内置止水栓和外置堵头的方法来调解水路流向。如许就致使水路安插有很大的局限性，水路只能為圆柱形直孔，没法百转环抱于模具内腔當中。當碰見外形繁杂的模具產物時，傳统水路没法彻底切近注塑件概况，冷却效力低且冷却不平均，致使注塑周期长、產物变形量大。

此别傳统的模具制造必要颠末圖纸設計、工艺审查、可行性阐發、工艺設計、编程、精加工等流程，步调繁琐，耗费時候较长，且触及较多的人工介入及東西利用。

跟着3D打印技能的成长，出格是金属3D打印（SLM，選择性激光烧结）技能成长至今已相當做熟，SLM技能如今已遍及利用于航空航天、醫療制造業中。在航空航天范畴，GE用验證機對35%的3D打印零部件举行了验證、C919對3D打印件举行的大范围利用。

模具行業也由于3D打印技能的成长和利用，迎来了第二次生命。這一切要归功于3D打印技能在模具行業的利用從新界说了冷却水路，而在在模具制造中，若是没有優异的冷却水路體系，一切将無從谈起！

上海毅速激光科技有限公司2007年建立于上海，（如下简称：毅速）是一家3D打印利用技能開辟與辦事的科技公司，毅速致力于注塑模具前沿技能的钻研與開辟。

3D打印技能又称為增材制造，是一種采纳質料逐层累加的法子制造实體零件的技能，相對付傳统的質料去除——削切加工技能，增材制造是一種“從無到有”的制造方法。

3D打印技能的成长與改造使毅速的技能工程師们看到了但愿，扭转持久以来被傳统水路安排的困局，提高模具制造效力與良品率成了毅速钻研的新標的目的。毅速的工程師们認為，經由過程這类逐层累加的3D打印技能，可以制造出一種無所不克不及的冷却水路——随形水路，它可按照產物轮廓的变革而变革，达到模腔任何处所，模具内部将無任何冷却盲點。（以下圖）

而随形水路今朝重要操纵選區激光融化（SLM）3D打印技能與分散焊技能来举行加工，因為SLM 3D打印技能可做出更加繁杂與光滑油滑的水路外形且本錢更低，是以SLM 3D打印技能在随形水路上利用更加遍及。毅速激光科技有限公司（ESU）所利用的的就是SLM 3d打印技能。而相较于傳统水路建造来讲SLM 3D打印工艺流程就简略的多，它分為三個部門：

3D文档-转换导出STL数据-STL数据切层（設計阶段）

選區激光融化金属粉末组层聚积打印（制造阶段）

打印完成後掏出工件-後处置-交貨（交付阶段）

建造工艺流程虽看似简略，但金属3D打印技能在模具冷却水路制造中的利用则冲破了交织钻孔方法對冷却水路設計的限定。如今，模具設計企業可以設計出更挨近模具冷却概况的随形水路，它们具备腻滑的角落，完善切近模具型腔，实現最好模温状况，获得更快的流量和更高的冷却效力。

其次随形水路凸起上風在于：設計的無穷性、较少的人工介入、優异的成型質量和工期的大大收缩，仅必要模具的三维模子输入打印機便可自行加工，從而提高了出產效力；可顺應0.8~1.5Mpa乃至更高高压的模温機，晋升了终极產物的質量，使產物的单元本錢低落。别的，傳统模具必要利用機器加工举行除锈，3D打印模具可以經由過程超声電解的方法举行保護。

毅速的工程師们經屡次模流阐發與实践利用，得出随形水路的各項上風数据（後附產物案例模流阐發圖）：除腳臭產品,

按照注塑件外形繁杂水平，可低落冷却時候20%至50%；

按照注塑件外形，可削减变形量15%至90%；

模具本錢略有增长，但综合注塑產能、良品率等身分，终极效益大幅提高；

随形水路利用范畴广，可用于大都注塑件的冷却優化。

模具保護方法简略单纯可行。

随形水路冷却體系具有诸多的长处，但在設計水路方案的進程中却仍會碰到许多灾點，為领會决這些难點，毅速技能工程師颠末实践试探、吸收增材制造范畴各專家的履历，总结出如下根本法则，向同業分享并等待弥补：

1.水路的直径

經由過程铣床钻孔或車床車削等方法制造的傳统冷却水路經常使用直径為4.0-12.0妹妹。這类冷却水路，若是直径過大，為了避開模具部件，會致使水路难以靠近模具概况，但若直径太小，水路加工時又可能會產生钻头偏移。

固然，增材制造技能规避了钻孔方法的一些局限性，可是在設計水路時，仍需将直径設定在颠末实践验證的經常使用尺寸范畴内，從而低落這类技能的不肯定性。

2.恒定體积定律

傳统水路制造時，其横截面积是稳定的。虽然經由過程3D打印技能可以制造出一条具有多種分歧外形的水路，可是，在設計3D打印随形冷却水路時，應連结水路的横截面积稳定，從而包管恒定體积的冷却液體經由過程水路。

3.與模具概况的間隔

冷却水路與模具概况的間隔并無一個明白的数值，耳康醫用冷敷貼，對付随形水路来讲，影响水路與模具概况間隔的關头身分在于零件的几何外形。設計與模具概况間隔時，只必要遵守一個原则即：随形水路與模具概况始终連结不异的間隔，從而到达平均冷却结果。

4.冷却水路的长度

在利用钻孔方法加工冷却水路時，若是钻孔時發生的碎屑未被排空，则可能產生钻头漂移或毁坏。在這类环境下，人们會選择将冷却水路設計得尽可能短一些。

3D打印技能制造随形冷却水路，不存在刀具毁坏等問題，可是，在設計時仍不建议将水路設計得太长。毅速的設計師们在設計冷却水路時，原则是直径最大化，流长最小化，以包管水路的冷却效力。

以上這些設計法则，其实不是樂成3D打印随形冷却水路所必要存眷的全数法则，這些履历只是有用設計3D打印随形冷却水路的根本。

“咱们之以是敢如斯必定的说毅速随形水路冷却方案可以或许给用户提高冷却效力、收缩成型周期、和提高產物良率，是由于在每件模具產物建造前，咱们都颠末了無数次的模流阐發”一名毅速模流阐發工程師说道。

大数据期間，只稀有据才能授與咱们和客户带来信赖感。

如今以毅速3D打印樂成案例——3C范畴產物Housing為例，展示一下利用随形水路的產物比拟傳统水路在冷却時候、產物温度、產物变形等各方面的真实数据。

產物名称：Housing圖1：冷却水路3D模子圖及產物实例圖

項目問題與难點：框口尺寸過小，没法走水路；周期過长模具温差大；產物框口变形大且变形量不不乱；改换铍铜镶件後没有到达預期结果。

毅速工程師按照產物模具的难點連系3D打印技能钻研得出如下對策：

框口镶件設計随形水路；EM191（毅速研制的3D打印專用金属粉末）不锈鋼打印；壁厚做到1.0妹妹尽量增洪流路截面。

方案設計好後，便举行模流阐發，将利用傳统水路與随形水路比拟，阐發各項数据，得出好坏结果，證明方案的可九州娛樂城,行性與随形水路的優胜性。

左上為傳统水路3D模子圖，右上為随形水路3D模子圖和水路横截面剖視圖。

從两张圖的比拟可以很较着的看到分歧的地方：傳统水路仅笼盖在產物上下部門，中心無水路笼盖，而随形水路却笼盖產物上、中、下每一個部門，使得水路达到模具型腔中的肆意部門。如许不单增强冷却结果，收缩出產周期，提高出產效力；还可以或许使產物冷却平衡，防止造成產物缺點：如產物变形等。

如下模流阐發圖、数据由：Autodesk Moldflow软件得出。

模流成果比拟：到达顶出温度的時候圖2：傳统水路：13.07s 圖3：随形水路：6.57s

如上圖：据模流阐發数据显示：利用傳统水路到达模具顶出温度的時候需13.07s，而利用随形水路只需6.57s；结論：模具到达顶出温度的時候，利用随形水路比平凡水路快49.7%（6.5s），模具到达顶出温度時候短，證实冷却速率快。是以：利用随形水路可以或许加速冷却速率，收缩出產周期。

模流成果比拟：零件温度圖4：傳统水路：79.94℃ 圖5：随形水路：34.72℃

如上圖：据模流阐發数据显示：利用傳统水路塑胶零件温度达79.94℃，而利用随形水路温度仅為34.72℃；结論：模具塑胶零件温度方面，利用随形水狐臭改善,路比傳统水路低落56.5%（45.2℃），是以：利用随形水路可以或许使模具顶出時温度更低。

模流成果比拟：模具温度圖6：傳统水路：83.25℃ 圖7：随形水路：30.95℃

如上圖：据模流阐發数据显示：利用傳统水路模具最高温度达83.25℃，而利用随形水路最高温度仅為30.95℃；结論：模具温度方面，利用随形水路比平凡水路可降低62.8%（52.3℃），是以：利用随形水路可以或许使模具顶出時温度更低。

模流成果比拟：变形

Z（框口）变形

圖8：傳统水路：3.8妹妹

圖9：随形水路：0.3妹妹

如上圖：据模流阐發数据显示：利用傳统水路產物框口变形达：3.8妹妹，而利用随形水路框口变形仅：0.3妹妹。结論：模具框口变形，利用随形水路比傳统水路框口形变最高改良93%（3.5）。是以：利用随形水路可以或许低落產物框口形变量從而削减產物缺點，提高產物良率。

如上圖：据模流阐發数据显示：利用傳统水路的產物总體变形达：1.9妹妹，而利用随形水路总體变形仅：0.3妹妹。结論：模具整體形变方面，利用随形水路比傳统水路形变量最高改良93%。是以：利用随形水路可以或许低落產物形变量從而削减產物缺點，提高產物良率。

模流阐發比拟成果—总结

圖12：housing模流阐發各項数据总结

全部案例從模具到达顶出温度的時候、塑胶零件温度、模具温度、產物形变量等方面阐發利用随形水路與傳统水路在這几個方面的数据，成果很较着，在冷却效力、產物良率等功效上随形水路数据均远超傳统水路。

期間在成长，技能在改造，面临新情况赐與咱们的困局，傳统模具制造業應當也必需跟上期間的潮水。3D打印技能制造的随形水路冷却體系，與利用铣床钻孔或車削方法建造的傳统水路比拟，随形水路能给制造商带来更優良的產物，更快的出產效力，更高的企業效益。而在這個讲求效力與質量的期間，两者缺一不成，看似抵牾，如今却实現同一，是以，3D打印随形水路或是模具制造企業冲破困局的“關头師长教師”。

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