行业3D打印随形冷却模具

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模具被誉为“工业之母”,一个国家模具行业的设计与制造水平直接反映出该国家的工业制造水准。随着制造水平的不断提高,对模具的设计与制造技术也提出了更多的挑战,设计出生产效率更高,产品质量更好的模具已经是模具设计工作者不得不亟需解决的问题。对注塑模具而言,随形冷却成为了解决这一问题的首选方案。

随形冷却的原理是,在一个统一连续的方式下快速地降低塑件的温度,注塑件不能在冷却过程中从模具中取出,直到冷却充分,然后,从模具中取出注塑件。任何热点都会延迟注塑件的注塑周期,可能会导致脱模后注塑件的翘曲和凹陷,并可能损害塑件表面的质量。

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。随形冷却是指冷却水路随着模腔表面几何形状的变化而变化,金属3D打印随形冷却水路模具为模具设计提供了更广大的设计空间,随形冷却模具的冷却效率显著优于传统模具水路设计。

传统的模具内,冷却水路是通过交叉钻孔产生内部网络,并通过内置流体插头来调整流速和方向。金属3D打印技术在模具冷却水路制造中的应用则突破了交叉钻孔方式对冷却水路设计的限制。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。

(1)

(2)

上图中的两组冷却通道差别显著,随形冷却通道的循环时间缩短30%左右。

3D打印随形冷却模具与传统模具相比具有显著的优势。传统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、加工等设计流程,步骤繁琐,耗时长且涉及较多的人工参与及工装夹具的使用。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。

应该注意的是,增材制造出来的模具,表面精度不高,要通过后期的精加工和抛光处理来获得所需的表面精度。在这个环节,传统的机加工与增材制造优势形成互补。

以下是利用金属3D打印技术制造的随形冷却模具的案例:

(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

注:上述案例来自创想智造3D打印网


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