CN212045861U - 基于金属3d打印的多孔结构随形冷却水路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，包括设置在模具本体上的冷却水道，其特征在于：还包括多个散热单元，各个散热单元沿所述冷却水道的长度方向依次设置在冷却水道的内腔中；其中，散热单元包括支撑环和多个散热杆，各个散热杆沿支撑环的周向设置，支撑环的边沿通过散热杆与冷却水道的内壁连接。本实用新型的有益效果在于：这种多孔结构随形冷却水路能增加冷却液体与模具的接触面积，从而提升散热效果，提高生产效率；同时在金属3D打印的过程中可以对模具的整体起到支撑结构的作用，减少增材制造过程中材料出现塌陷的情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及模具制造领域，特别涉及一种基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路。
背景技术
注塑生产过程中，在将原料充填进模具塑形后，需等待原料凝固且温度下降到顶出温度时，注塑过程才基本结束，才能将产品取出。传统模具的冷却系统一般采用直线型冷却水路，当产品的结构和表面形状较为复杂时，传统冷却系统在生产过程中会出现冷却效率不佳，不仅生产效率低下，并且这种注塑产品还发生翘曲或凹陷，产生废品，因此注塑模具的冷却效率对产品的生产质量和效率有着至关重要的作用。为了解决此类问题，目前出现了随形水路的设计，相较于传统直线水路，随形水路设计时会根据产品表面变化进行制造，使随形水路能均匀贴近于模腔表面，增加散热面积，避免模具热量在某一处聚集，从而极大地提高冷却效率和均匀性。随形水路的形状具有多变性，如果采用传统的机械加工方式制造随形水路造成极高的困难度。近些年来随着金属增材制造技术（3D打印）逐渐成熟，出现了运用金属增材制造技术打印成型的随形冷却水路。金属增材制造在成型相对简单的随形水路时具有明显的优点：工序简单，成型迅速，一体性强和可靠度高；但基于金属增材制造的随形水路通常由于形状过于复杂，缺乏足够的支撑可能会对模具的结构强度与精度会受到影响，严重时模具内部会发生坍塌，因此制造难度较高。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，这种多孔结构随形冷却水路能增加冷却液体与模具的接触面积，从而提升散热效果，提高生产效率；同时在金属3D打印的过程中可以对模具的整体起到支撑结构的作用，减少增材制造过程中材料出现塌陷的情况。
为了解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
一种基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，包括设置在模具本体上的冷却水道，其特征在于：还包括多个散热单元，各个散热单元沿所述冷却水道的长度方向依次设置在冷却水道的内腔中；其中，散热单元包括支撑环和多个散热杆，各个散热杆沿支撑环的周向设置，支撑环的边沿通过散热杆与冷却水道的内壁连接。
上述多孔结构随形冷却水路中，冷却水道的横截面通常为圆形，冷却水道的形状根据产品表面进行设计，与产品的模腔表面贴合，从而具有更好的冷却效果。通过在冷却水道的内腔中依次设置多个散热单元，散热单元能够对冷却水道起到支撑作用，在制造过程中能有效减少因悬臂结构过长而导致的坍塌或冷却水道外表面挂渣现象的发生，同时，散热单元设置在冷却水道中，能有效增加多孔结构随形冷却水路与冷却液体的接触面积，使冷却液体能够吸收更多的热量，从而提高多孔结构随形冷却水路的散热效果，缓解随形冷却水路局部过热的问题，使模具整体散热效果更均匀、迅速，提升模具的冷却效率，缩短冷却时间，减少生产成本。
优选方案中，当冷却水路的直径超过10mm时，所述散热单元包括至少两个支撑环和多个散热杆，相邻支撑环之间通过散热杆连接，各个支撑环的边沿分别通过相应的散热杆与所述冷却水道的内壁连接。
优选方案中，所述多孔结构随形冷却水路还包括多个连接杆，相邻所述支撑环之间通过连接杆连接，支撑环与所述散热杆的交点作为连接杆与支撑环连接位置。
进一步的优选方案中，连接杆的长度小于2mm。各个支撑环之间均通过多个连接杆连接，连接杆、散热杆均能增大与冷却液体的接触面积从而提高散热效率，也都对支撑环起到支撑作用，进一步提升散热单元对冷却水道的支撑能力。
优选方案中，所述支撑环呈圆形或呈边数大于6的正多边形，与支撑环对应的散热杆数量大于6。支撑环呈圆形或呈边数大于6的正多边形在提高散热面积的同时，能够尽可能减少流体扰动；通常，呈正多边形的支撑环对应的散热杆数量与该支撑环的边数相同，并且各个散热杆分别设置在该支撑环的顶点位置。
优选方案中，所述支撑环和散热杆的横截面呈圆形或椭圆形，并且支撑环和散热杆的横截面直径小于1mm。
优选方案中，所述散热杆的长度小于2mm。
优选方案中，所述模具本体采用MS1材料制成。MS1材料为金属3D打印材料。
优选方案中，所述模具本体采用金属3D打印的方式制成。
本实用新型的有益效果在于：这种多孔结构随形冷却水路能增加冷却液体与模具的接触面积，从而提升散热效果，提高生产效率；同时在金属3D打印的过程中可以对模具的整体起到支撑结构的作用，减少增材制造过程中材料出现塌陷的情况。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中多孔结构随形冷却水路的结构示意图；
图2为本实用新型实施例1中多孔结构随形冷却水路横截面的结构示意图；
图3为本实用新型实施例2中多孔结构随形冷却水路横截面的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步描述：
实施例1
如图1-2所示的一种基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，包括设置在模具本体上的冷却水道1、多个散热单元2和多个连接杆3，各个散热单元2沿冷却水道1的长度方向依次设置在冷却水道1的内腔中；其中，散热单元2包括支撑环201和多个散热杆202，各个散热杆202沿支撑环201的周向设置，支撑环201的边沿通过散热杆202与冷却水道1的内壁连接；相邻支撑环201之间通过连接杆3连接，支撑环201与散热杆202的交点作为连接杆3与支撑环201连接位置。
上述多孔结构随形冷却水路中，冷却水道1的横截面为圆形，冷却水道1的形状根据产品表面进行设计，与产品的模腔表面贴合，从而具有更好的冷却效果。通过在冷却水道1的内腔中依次设置多个散热单元2，散热单元2能够对冷却水道1起到支撑作用，在制造过程中能有效减少因悬臂结构过长而导致的坍塌或冷却水道1外表面挂渣现象的发生，同时，散热单元2设置在冷却水道1中，能有效增加多孔结构随形冷却水路与冷却液体的接触面积，使冷却液体能够吸收更多的热量，从而提高多孔结构随形冷却水路的散热效果，缓解随形冷却水路局部过热的问题，使模具整体散热效果更均匀、迅速，提升模具的冷却效率，缩短冷却时间，减少生产成本。各个支撑环201之间均通过多个连接杆3连接，连接杆3、散热杆202均能增大与冷却液体的接触面积从而提高散热效率，也都对支撑环201起到支撑作用，进一步提升散热单元2对冷却水道1的支撑能力。
支撑环201呈圆形，与支撑环201对应的散热杆202为6个，支撑环201和散热杆202的横截面呈圆形。支撑环201呈圆形能够尽可能减少流体扰动；通常，呈正多边形的支撑环201对应的散热杆202数量与该支撑环201的边数相同，并且各个散热杆202分别设置在该支撑环201的顶点位置。
模具本体采用MS1材料制成，模具本体采用金属3D打印的方式制成。MS1材料为金属3D打印材料。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：如图2所示，支撑环201’呈边数为6的正多边形。
Claims (9)
1.基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，包括设置在模具本体上的冷却水道，其特征在于：还包括多个散热单元，各个散热单元沿所述冷却水道的长度方向依次设置在冷却水道的内腔中；其中，散热单元包括支撑环和多个散热杆，各个散热杆沿支撑环的周向设置，支撑环的边沿通过散热杆与冷却水道的内壁连接。
2.如权利要求1所述的基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，其特征在于：当冷却水路的直径超过10mm时，所述散热单元包括至少两个支撑环和多个散热杆，相邻支撑环之间通过散热杆连接，各个支撑环的边沿分别通过相应的散热杆与所述冷却水道的内壁连接。
3.如权利要求1所述的基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，其特征在于：所述多孔结构随形冷却水路还包括多个连接杆，相邻所述支撑环之间通过连接杆连接，支撑环与所述散热杆的交点作为连接杆与支撑环连接位置。
4.如权利要求3所述的基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，其特征在于：连接杆的长度小于2mm。
5.如权利要求1所述的基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，其特征在于：所述支撑环呈圆形或呈边数大于6的正多边形，与支撑环对应的散热杆数量大于6。
6.如权利要求1所述的基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，其特征在于：所述支撑环和散热杆的横截面呈圆形或椭圆形，并且支撑环和散热杆的横截面直径小于1mm。
7.如权利要求1所述的基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，其特征在于：所述散热杆的长度小于2mm。
8.如权利要求1所述的基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，其特征在于：所述模具本体采用MS1材料制成。
9.如权利要求1所述的基于金属3D打印的多孔结构随形冷却水路，其特征在于：所述模具本体采用金属3D打印的方式制成。
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