3D打印模具设计冷却水路参考方法

周升霞66

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。现在，模具设计企业可以设计出更靠近模具冷却表面的随形水路，它们具有平滑的角落，更快的流量和更高的冷却效率。

1.水路的直径

使用钻孔方式制造的传统冷却水路，常用的直径为7/16英寸（约11.11mm）。通过这种方式制造的冷却水路，如果直径过大，将可能导致水路难以接近模具表面，同时避开模具部件；

如果直径过小，在水路加工时可能会发生钻头漂移。虽然，增材制造技术规避了钻孔方式的一些局限性，但是在设计水路时，仍需将直径设定在经过实践验证的常用尺寸范围内，从而降低这种技术的不确定性。

2.横截面面积

在通过钻孔方式加工冷却水路时，水路的横截面积始终是保持不变的。尽管通过3D打印技术可以制造出一条拥有多种不同形状的水路，但是，在设计3D打印随形冷却水路时，应保持水路的横截面积不变，从而保证恒定体积的冷却液体通过水路。

3.与模具表面的距离

对于冷却水路与模具表面的距离，并没有一个固定的规定，例如，有的企业在设计时保留的距离恰好等于水路直径的距离，而有的企业保留的距离为水路直径的2倍。

对于大多数随形冷却水路来说，与模具表面的距离取决于零件的几何形状。在设计与模具表面的距离时，有一个需要遵守的原则是，使随形水路与模具表面始终保持相同的距离，从而达到均匀的冷却效果。

4.冷却水路的长度

在使用钻孔方式加工冷却水路时，如果钻孔时产生的碎屑未被排空，则可能发生钻头漂移或损坏。在这种情况下，人们会选择将冷却水路设计得尽量短一些。

尽管通过3D打印技术制造随形冷却水路，不存在刀具损坏等问题，但是，在设计时仍不建议将水路设计得过长。这是由于冷却水在较短的冷却水路中可以更为迅速地进出，使热分布更为均匀。


5.截面积的另一个规则

由于多条短的冷却水路能够更加均匀地进行冷却，所以，有的随形冷却水路是按照毛细管的思路来设计的，即：一条大的冷却水路被分为多条小而短的水路，然后再汇入一条大的水路。

在这种情况下，多条小水路的横截面积总和应等于大水路入口和出口的横截面积，从而确保水的均匀流动，进一步降低翘曲的风险。

6.旋转结构

模具冷却水路中的水量是影响模具冷却时间的因素，水量越大冷却循环时间越短。另一个影响因素是水湍流。虽然3D打印随形冷却水路的内表面由于没有经过抛光，所以会产生一些湍流，但是如果在设计时增加旋转结构，则可以产生更多的湍流。

以上这些设计规则，并不是成功3D打印随形冷却水路所需要关注的全部规则。模具制造用户在进行3D打印随形冷却水路设计时，应对注塑模具制造有系统的了解。传统的模具冷却水路设计原则中有很多值得借鉴的经验，这些经验是有效设计3D打印随形冷却水路的基础。

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