3D打印模具設計冷卻水路參考方法

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，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用則突破了交叉鉆孔方式對冷卻水路設計的限制?，F(xiàn)在，模具設計企業(yè)可以設計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，將可能導致水路難以接近模具表面，同時避開模具部件；

如果直徑過小，在水路加工時可能會發(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，但是在設計水路時，仍需將直徑設定在經(jīng)過實踐驗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，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，在設計3D打印隨形冷卻水路時，應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，并沒有一個固定的規(guī)定，例如，有的企業(yè)在設計時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。在設計與模具表面的距離時，有一個需要遵守的原則是，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，如果鉆孔時產(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，人們會選擇將冷卻水路設計得盡量短一些。

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，在設計時仍不建議將水路設計得過長。這是由于冷卻水在較短的冷卻水路中可以更為迅速地進出，使熱分布更為均勻。
  
5.截面積的另一個規(guī)則

由于多條短的冷卻水路能夠更加均勻地進行冷卻，所以，有的隨形冷卻水路是按照毛細管的思路來設計的，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，進一步降低翹曲的風險。

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間的因素，水量越大冷卻循環(huán)時間越短。另一個影響因素是水湍流。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，所以會產(chǎn)生一些湍流，但是如果在設計時增加旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，則可以產(chǎn)生更多的湍流。

以上這些設計規(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。模具制造用戶在進行3D打印隨形冷卻水路設計時，應對注塑模具制造有系統(tǒng)的了解。傳統(tǒng)的模具冷卻水路設計原則中有很多值得借鑒的經(jīng)驗，這些經(jīng)驗是有效設計3D打印隨形冷卻水路的基礎(chǔ)。