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标题:
基于金属3D打印的异形水路随形冷却水路注塑模具设计与制造
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作者:
激光力量
时间:
2017-5-12 19:37
标题:
基于金属3D打印的异形水路随形冷却水路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。
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不同因素对模具造成缺陷的影响程度
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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。
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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。
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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。
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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。
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随形冷却流道制造流程
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随形冷却流道设计—基准计算
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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。
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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%
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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
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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%
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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%
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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
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6、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35
35S
26.6S
24%
产品缩痕
0.31mm
0.25mm
20%
翘曲变形
1.78mm
1.53mm
15%
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