基于金属3D打印的异形水路随形冷却流道注塑模具设计与制造



 目录:

一、3D打印随形冷却注塑模具

二、3D打印模具与传统模具的优劣势

三、随形冷却流道设计与制造

四、案例分享

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

注塑过程所占时间比

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。

随形冷却流道位于处于刀具的加工盲区,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印机自行加工,提高了生产效率,可适应0.8~1.5Mpa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。

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1mm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。

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

随形冷却流道设计—基准计算

模流分析

3D打印随形冷却流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。

四、3D打印随形冷却案例分享

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%

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

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%

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%

5、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

6、风扇叶片

 

内容来源于光韵达演讲PPT,由创想智造整理发布。

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