专栏 l 随形冷却流道可以自动生成吗?浅谈创成式设计在其中的应用-金属3D打印工厂

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专栏 l 随形冷却流道可以自动生成吗?浅谈创成式设计在其中的应用

| 3DScienceValley · 2021/11/26

专栏 l 随形冷却流道可以自动生成吗?浅谈创成式设计在其中的应用

谷专栏是3D科学谷内容板块:谷前沿、谷透视、谷研究、谷专栏这四大板块之一。谷专栏基于3D科学谷愿景:贡献于制造业附加值创造,贡献于人类可持续发展。其目的是通过携手科研机构、科学家、企业研发与应用团队,与业界分享对推动增材制造发展起关键作用的共性基础科研与应用成果。

3D科学谷在《案例洞悉粘结剂喷射金属3D打印应用于随形冷却注塑模具的技术逻辑》一文中谈到,3D打印制造使得注塑模具的设计与制造摆脱了交叉钻孔的限制,可以实现内部通道更靠近模具冷却表面的随形冷却流道设计,流道具有平滑的角落,更快的流量,增加热量转移到冷却液的效率。设计师还可以根据冷却要求设计不同的冷却回路,旨在以一致的速度进行散热,以促进散热的均匀性。

模具设计师在进行随形冷却流道设计时需要综合考虑冷热源位置、冷却效果、流阻等因素,有经验的模具设计师也要花费较长的时间进行设计、建模及绘图,再通过模流分析软件来验证效果。

那么,有没有一种设计方法,可以将这些规则定义好,流道就能自动随形生成呢?创成式随形冷却流道设计方法,可以把专业的、繁琐的设计及建模过程大大简化,将需要几天、几个小时完成的工作变成几分钟。

本期的谷.专栏文章,就来谈一谈模具随形冷却流道的创成式设计应用。

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 创成式设计中的随形冷却流道描述

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模具设有流道入口、流道出口、进流道、出流道和冷却流道,冷却流道自与进流道的连接处开始,依据各个约束尺寸范围,依次向模具冷却表面内侧的各边缘部位延伸,避让顶针孔、镶件孔等特征后与出流道连接,组成连通的流道

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在冷却面外表面及内表面生成的流道效果演示

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 随形冷却流道创成式设计方法与思路

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1. 距离分析及优化。依据专业知识及《增材制造流道设计标准规范》,确定冷却流道直径范围(b),流道之间的距离(a),分析流道与冷却面之间的距离(c),获得a、b、c的尺寸约束范围。

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2. 获取随形冷却流道设计的模型,并提取模具冷却面。见下图(1),需避让的顶针孔、镶件孔位置区域,见下图(2),流道出入口中心点见下图(3)(4)。

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3.运用创成式设计方法,使点在流道入口中心与流道出口中心点之间生成曲线,曲线依据设定的合理路径规则及尺寸约束范围,逐渐延长生长。

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4.依据曲线路径及冷却流道直径范围(b),流道之间的距离(a),流道与冷却面之间的距离(c)的数据约束,生成随形冷却流道。

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4.1冷却流道直径(b), 流道之间的距离(a),流道与冷却面之间的距离(c)的数据的变化,生成的流道长度会有不同,a、b数值越小,流道长度越长,a、b数值越大时,流道长度越短。

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4.2在流道进出口直径不变的条件下,进、出流道与冷却流道之间的锚点可以自由设定,即约束冷却流道的起始点可以根据需要自由设定。通过锚点位置的调整,可以生成结构尺寸不同的流道。

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5.自动生成流道程序输入的数据均是在一定数值范围内,例如b,假设数据范围为2mm-8mm之间,a,数据范围在3mm-5mm之间,c,数据范围在2mm-5mm之间,想要得到理想的冷却流道,可以按照理想数据要求进行自由搭配设定,也可以通过仿真验证,选取冷却效率最高,流阻最小的方案。

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6.最后生成的冷却流道与模具外壳模型合并,生成可供增材制造的模型文件。

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 自动生成方法使用的意义

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随形冷却流道自动生成方法,将专业随形冷却流道设计的技术标准,转换成一套设计逻辑,这套设计逻辑,具有共性属性,而非个性属性,它可以应用于其他模具的随形冷却流道设计中,降低了工程师的技术门槛,提高了设计速度,降低了研发成本,加速随形冷却模具产业实现从1到n的广泛产业化进程。

创成式数字化随形冷却流道设计方法,配合增材制造为主的数字化制造工艺,在模具的数字化解决方案中形成闭环。

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钟红爽

创成式设计工程师,多年工业设计、家具设计、商业空间展示设计经验。

擅长领域:产品外观ID设计、CMF结构设计、创成式设计。

✅大唐盛世是一站式金属3D打印服务平台,长年专注于金属3D打印的设计、定制加工、小批量生产及后工序处理,拥有多年精密零件金属3D打印成型经验,旗下的大型金属3D打印生产基地位于东莞大朗镇光辉高新产业园,上万平米的打印生产制造车间,50多台高精度金属3D打印设备,CNC加工中心、4轴加工中心、5轴加工中心、三轴加工中心、铣床、数控车床、三坐标、精雕机、电火花机、钻攻机等配套设备上百台,擅长小公差、复杂结构原型、高精密度的金属零件小批量生产。为新老用户提供钛合金3D打印、铝合金3D打印、不锈钢3D打印、模具钢3D打印等近百种金属3D打印加工服务及综合解决方案。通过我们3D打印加工的产品被广泛应用于机械、医疗、通讯、电子、电器、汽车、航空航天等各行各业。公司自成立以来始终坚持:为客户提供满意的产品和服务的基本质量方针,严格执行ISO9001质量管理体系,加强6S质量体系的内部实施,并且通过全体员工的共同努力,让每一位客户对我们的服务及产品质量都表示满意。金属3D打印定制就到大唐盛世!

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