3D打印模具設(shè)計(jì)冷卻水路參考方法

傳統(tǒng)水道                                                                                                                    隨形冷卻流道

傳統(tǒng)的模具內(nèi)，冷卻水路是通過交叉鉆孔產(chǎn)生內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，并通過內(nèi)置流體插頭來調(diào)整流速和方向。金屬3D打印技術(shù)在模具冷卻水路制造中的應(yīng)用則突破了交叉鉆孔方式對冷卻水路設(shè)計(jì)的限制?，F(xiàn)在，模具設(shè)計(jì)企業(yè)可以設(shè)計(jì)出更靠近模具冷卻表面的隨形水路，它們具有平滑的角落，更快的流量和更高的冷卻效率。

1.水路的直徑

使用鉆孔方式制造的傳統(tǒng)冷卻水路，常用的直徑為7/16英寸（約11.11mm）。通過這種方式制造的冷卻水路，如果直徑過大，將可能導(dǎo)致水路難以接近模具表面，同時(shí)避開模具部件；

如果直徑過小，在水路加工時(shí)可能會(huì)發(fā)生鉆頭漂移。雖然，增材制造技術(shù)規(guī)避了鉆孔方式的一些局限性，但是在設(shè)計(jì)水路時(shí)，仍需將直徑設(shè)定在經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的常用尺寸范圍內(nèi)，從而降低這種技術(shù)的不確定性。

2.橫截面面積

在通過鉆孔方式加工冷卻水路時(shí)，水路的橫截面積始終是保持不變的。盡管通過3D打印技術(shù)可以制造出一條擁有多種不同形狀的水路，但是，在設(shè)計(jì)3D打印隨形冷卻水路時(shí)，應(yīng)保持水路的橫截面積不變，從而保證恒定體積的冷卻液體通過水路。

3.與模具表面的距離

 對于冷卻水路與模具表面的距離，并沒有一個(gè)固定的規(guī)定，例如，有的企業(yè)在設(shè)計(jì)時(shí)保留的距離恰好等于水路直徑的距離，而有的企業(yè)保留的距離為水路直徑的2倍。

對于大多數(shù)隨形冷卻水路來說，與模具表面的距離取決于零件的幾何形狀。在設(shè)計(jì)與模具表面的距離時(shí)，有一個(gè)需要遵守的原則是，使隨形水路與模具表面始終保持相同的距離，從而達(dá)到均勻的冷卻效果。

4.冷卻水路的長度

在使用鉆孔方式加工冷卻水路時(shí)，如果鉆孔時(shí)產(chǎn)生的碎屑未被排空，則可能發(fā)生鉆頭漂移或損壞。在這種情況下，人們會(huì)選擇將冷卻水路設(shè)計(jì)得盡量短一些。

盡管通過3D打印技術(shù)制造隨形冷卻水路，不存在刀具損壞等問題，但是，在設(shè)計(jì)時(shí)仍不建議將水路設(shè)計(jì)得過長。這是由于冷卻水在較短的冷卻水路中可以更為迅速地進(jìn)出，使熱分布更為均勻。
  
5.截面積的另一個(gè)規(guī)則

由于多條短的冷卻水路能夠更加均勻地進(jìn)行冷卻，所以，有的隨形冷卻水路是按照毛細(xì)管的思路來設(shè)計(jì)的，即：一條大的冷卻水路被分為多條小而短的水路，然后再匯入一條大的水路。

在這種情況下，多條小水路的橫截面積總和應(yīng)等于大水路入口和出口的橫截面積，從而確保水的均勻流動(dòng)，進(jìn)一步降低翹曲的風(fēng)險(xiǎn)。

6.旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)

模具冷卻水路中的水量是影響模具冷卻時(shí)間的因素，水量越大冷卻循環(huán)時(shí)間越短。另一個(gè)影響因素是水湍流。雖然3D打印隨形冷卻水路的內(nèi)表面由于沒有經(jīng)過拋光，所以會(huì)產(chǎn)生一些湍流，但是如果在設(shè)計(jì)時(shí)增加旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，則可以產(chǎn)生更多的湍流。

以上這些設(shè)計(jì)規(guī)則，并不是成功3D打印隨形冷卻水路所需要關(guān)注的全部規(guī)則。模具制造用戶在進(jìn)行3D打印隨形冷卻水路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對注塑模具制造有系統(tǒng)的了解。傳統(tǒng)的模具冷卻水路設(shè)計(jì)原則中有很多值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)是有效設(shè)計(jì)3D打印隨形冷卻水路的基礎(chǔ)。