常州3D打印

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基于3D打印的快速模具关键技术研究结果

    

基于3D打印的快速模具制造周期短,成本低,可以适应小批量、多品种的现代制造需求,可使企业相关产品快速上市,占领市场,为企业发展创造机会。研究了基于3D打印快速模具的随形冷却、金属背衬等关键技术,取到如下研究成果:


研究了模温调节系统的作用以及模温对成型周期的影响、对塑件质量的影响。首先分析了模具温度调节系统对模具冷却系统的影响,得出了调节系统在改善模具的成型条件、塑件的尺寸精度、力学性能及塑件外观质量有着较大影响;其次分析了塑料熔体带进模具中的热量传递方式,主要有三方面的传递即热量从塑料熔体传递到模具型腔;热量从塑件传递到型腔壁;热量从型腔壁面传递到冷却道内壁面;热量从冷却道内壁面传递到冷却液。最后对注塑模具冷却系统的热流及传热进行分析,并且根据模具中的热传递过程,进行了热平衡方程的推导,得到影响模具冷却效率的3个主要因素:冷却道的直径、相邻冷却到之间的距离及冷却道距模具表面的距离。


对注塑模具冷却系统进行设计与优化,以传统冷却设计准则为基础,提出随形冷却的设计方法,即“以体到面,以面到体”设计方法。通过对冷却管道的直径、相邻冷却管道之间的距离、距离型腔壁表面的模具三者之间关系的研究,提出用“双试验设计”的优化试验,对三个因素进行模流分析,利用Moldflow模流分析软件,通过直观对比法和极差分析法进行试验结果分析,得出了最优数值,提高了模具冷却效率。在此基础上利用随形冷却设计方法进行随形冷却管道的设计,提高了冷却效率。


通过对几种典型的金属快速成型技术及快速模具技术分析,提出以SLM制模法为基础,制作直接金属背衬模具,通过SLM成型技术制作模具型腔壳体,再进行背衬补强处理。并分析了以SLM成型技术为基础的制模精度,包括SLM快速成型机成型精度、后处理精度、模具装配技术水平。对金属背衬模具总体结构进行设计,通过Moldflow对试验件进行“浇口位置”进行分析,综合试验件外形特征及浇口位置设计规则,选取了两个合适的浇口位置,并用Moldflow对两个浇口位置进行“填充效果”分析,选取最佳的浇口位置。


根据试验件外形特征对模具其它结构如分型线选取、分模、顶出等机构进行设计;对金属背衬模具进行工艺路线的设计,且制模工艺路线的基础上,进行汽车大灯电机支架金属背衬模具的制作,经过试模实验及对比实验,制作出完整塑件,通过三维扫描仪进行注塑件扫描,利用逆向技术与原型相比,最大变形量为1.301mm,而在对比图中,云图分布比较均匀,大部分维持在0.652~1.284mm左右,达到模具要求。



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2019-12-30 09:11:20