【OPM Lab森本一穗社长专刊】模具随形水路设计理念--提高随形冷却水路的设计技术

发表于 2017-9-25 16:31:02 显示全部楼层 1 5495

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OPM Laboratory 森本一穗社长亲自为各位朋友进行随性水路设计理念的介绍,今后会每月更新一次,敬请期待!
森本一穗社長简介
• OPM Laboratory 创业代表取締役就任        
• The Pennsylvania State University 研究员
• Rise Mold Laser Technology 董事長兼任
• UNISYS Corporation CAD/CAM 开発
• 美国UNISYS CAD/CAM 开发执行董事      
• 日本政府経済产业大臣赏受赏

提高随形冷却水路的设计技术 - 1
森本一穗/ 株式会社OPM


前言
株式会社OPM研究所作为世界性的先驅公司在2004年就开始開發了精密金屬3D打印技術。現今,金屬3D打印技術已被世界所認知,很多设备廠商也参与进来,为提升市場佔有率而进行激烈的竞争。
我司自成立以來,我们研究的重点在于如何將精密金屬3D打印技術从市場應用的角度给客户提供服務。我司现在已拥有超过35名工程师的设计集团,他们在量产应用中具备丰富设计经验及制造经验。
在這次的投稿里,我们会以实际设计应用总结出来的经验为中心,去探討在設計随形水路时需要注意的要点。

1、关于随形水路技術
作为3D金属打印技术的重要应用的「随形水路」,就如大家所聞,因为它能有效的缩短成形冷却时间,提升成形品质,所以现在被越来越多的世界先进企业推广使用。
同时我们运用科盛科技公司的Moldex3D及MoldFlow等软件进行模流分析,通过事先对随形水路的效果进行评估设计出最优化的结果。我们相信此技术今后会得到加速推广。
然而,由于目前在随形水路的设计上由于还没有完全达到标准化,所以设计出来的随形水路实际也会出现不能完全达到设计效果的情况。今后我们的课题是整合我司目前积累的设计经验,通过大量的实例更加清晰的规范随形水路的的技术,将此技术升华为一个能够掌控的设计标准。

2、随形水路的定义及分类
随形水路的随形的定义是,在模具内与产品面进行等角、等距离的水路配置设计(如下图)。
图 一.jpg

在传统模具制作时,由于现在产品形状愈来愈复杂,CAV及CORE模腔拆分也越来越多,同时模具内部还会有大量的顶出孔,水路必须要回避这些孔位,所以理论上的等角、等距离是无法保证的。
但是通过精密金属3D打印技术,能够把传统只能拆分制作的CAV及CORE进行一体化制作,通过一体化制作保证了水路配置的空间,然后在通过打印技术在模具内部配置随形水路,使模具的热交换能力得到非常高效的提升。

随形水路的设计方法有以下两类
・模具内部格子状掏空,冷却媒体以乱流的方式流动(图1)
・模具内部流线型掏空,冷却媒体以一定的方式流动(图2)
图二.jpg
这里面,格子状的乱流方式虽然看起来比较酷,但是它容易造成水路堵塞清理不便,流动中产生死水,模具内部空洞率增加而降低模具强度等不良结果,所以我们不推荐此种方式。
此次投稿我想就流线型的随形水路做一个详细介绍。

3、实际案例中随形水路的种类
如下图所示,流线型随形水路的设计方法有以下3种代表性种类。
・Z型随形水路
・螺旋型随行水路
・平行型随形水路
根据模具的产品部形状及模具的种类,我们去选择最适合的方式。
图四.jpg
4、如何最大限度的发挥随形水路的应用效果
众所周知,随形水路设计时如果考虑的不周全将会很难收到预期的效果。
比如水路截面如果过小则会因压力损失过大而造成冷却媒体的流动效果不畅(表1参照),水路的截面必须得保证有Φ1以上才能发挥冷却效果。
另外如图3所示,如果水路截面形状或者截面面积在中途有变化也会产生压力损失,也会影响冷却效果的发挥。
这些都要在随形水路设计时加以注意。
图五.jpg
在以后的文章中,我们还将会对随形水路设计上的注意事项进行更详细的研讨说明。我们会通过Moldex3D软体对各种不同案例进行模流解析,通过解析结果来去分析优化水路设计。■

文章来源:立模激光科技上海有限公司
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