CN217319088U - 一种具有拓朴结构增强设计的3d随形水路的热嘴套 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，属于3D打印技术领域。热嘴套中设有3D随形水路；3D随形水路包括水路进水口、水路出水口、中间过渡段一级水路、中间过渡段二级水路和拓扑结构水路；由水路进水口至水路出水口依次设有中间过渡段一级水路一、中间过渡段二级水路一、拓扑结构水路、中间过渡段二级水路二和中间过渡段一级水路二。本实用新型提供了一种通过3D打印技术制备随形水路结构的热嘴套，实现了在狭小空间内传统水路无法布置的区域，通过设置3D随形水路来增强冷却效果，并通过增加拓朴结构来增加强度，达到兼顾有效冷却和满足强度两方面的要求。

Description

一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套

技术领域

本实用新型涉及一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，属于3D打印技术领域。

背景技术

热嘴套作为热流道模具的一种通用型标准件，使用需求越来越广泛；它需要充分冷却并控制浇口处的模具温度；模具生产过程中需要控制浇口处的温度，提高冷却效果和产品浇口处表面质量，同时缩短热嘴处的冷却时间。由于热嘴套浇口处的设计需要，零件空间呈三角锥形的狭小空间，越靠近浇口，空间越小，如附图图1所示，此处设计水路，零件强度也会相应减弱；但由于浇口处注塑压力往往是最大的，所以此处又对零件的强度要求很高，因此设计水路和零件强度要求两者很难兼顾；本技术领域亟需解决如何兼顾热嘴套浇口处既需要设计水路控制浇口处的温度又要保证浇口处零件强度要求的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的是为解决如何兼顾热嘴套浇口处既需要设计水路控制浇口处的温度又要保证浇口处零件强度要求的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本实用新型所采取的技术方案是提供一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，热嘴套中设有3D随形水路；3D随形水路包括水路进水口、水路出水口、中间过渡段一级水路、中间过渡段二级水路和拓扑结构水路；由水路进水口至水路出水口依次设有中间过渡段一级水路一、中间过渡段二级水路一、拓扑结构水路、中间过渡段二级水路二和中间过渡段一级水路二。

优选地，所述水路进水口和水路出水口分别设有直通水路；水路进水口和水路出水口通过直通水路与中间过渡段一级水路连通。

优选地，所述中间过渡段一级水路通道的横截面与直通水路通道的横截面相等。

优选地，所述中间过渡段二级水路设为环绕热嘴套的浇口处。

优选地，所述拓扑结构水路设于热嘴套的浇口处的顶部贴近胶位面和落口的区域内。

优选地，所述拓扑结构水路设为环形水路，拓扑结构水路的两端与中间过渡段二级水路连通。

优选地，所述3D随形水路通过3D打印制备。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过提供一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，解决了热嘴套类模具零件强度和冷却问题，通过设计一种网状支撑布置于水路狭小三角空间内，并通过3D打印制备完成，完成的零件装配于模具内，提升模具的冷却和强度的效果，设计的水路可更靠近于浇口附近，更容易控制热嘴套温度；设计的水路靠近浇口狭小三角空间区域，增加的网状拓朴结构，增强了浇口附近承压强度；本实用新型水路优化结构既能让水路更靠近浇口，又不会降低热嘴套的强度，在优化热嘴套冷却效果的同时也兼顾了薄弱位置的强度，达到了提升传统3D随形水路冷却效果和增强结构强度的目的。

附图说明

图1为传统热嘴套随形水路结构剖切示意图。

图2为本实用新型结构示意图。

图3为本实用新型3D打印水路结构示意图一。

图4为本实用新型3D打印水路结构示意图二。

附图标记：1.水路进水口；2.水路出水口；3.中间过渡段一级水路；4.中间过渡段二级水路；5.拓扑结构水路。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：

如图1-4所示，本实用新型提供一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，热嘴套中设有3D随形水路；3D随形水路包括水路进水口1、水路出水口2、中间过渡段一级水路3、中间过渡段二级水路4和拓扑结构水路5；由水路进水口1至水路出水口2依次设有中间过渡段一级水路一、中间过渡段二级水路一、拓扑结构水路5、中间过渡段二级水路二和中间过渡段一级水路二。水路进水口1和水路出水口2分别设有直通水路；水路进水口1和水路出水口2通过直通水路与中间过渡段一级水路3连通。中间过渡段一级水路3通道的横截面与直通水路通道的横截面相等。中间过渡段二级水路4设为环绕热嘴套的浇口处。拓扑结构水路5设于热嘴套的浇口处的顶部贴近胶位面和落口的区域内。拓扑结构水路5设为环形水路，拓扑结构水路5的两端与中间过渡段二级水路4连通。3D随形水路通过3D打印制备。

本实用新型的实施：

1.水路结构设计阶段；

2.拓朴支撑结构设计阶段；

3.水路冷却效果和强度计算机模拟分析阶段；

4.激光选择性烧结金属粉末成型阶段。

水路结构设计阶段是本实用新型方案的起始端，其设计方案的优劣直接关系到本实用新型最终实现目标的程度，其设计细节如下：

1、与水路进出水口端1、2连接有直通水路，直径尺寸尽量保持与相对应的模板进出水路尺寸等同，可单边小0.5mm-1mm，此直通段水路贯穿至基座上表面嫁接面；

2、中间过渡段水路分为三级：中间过渡段一级水路3其截面积应与进出水路1、2截面积相同；中间过渡段二级水路4为异形水路，与中间过渡段一级水路3相衔接，并环抱工件；

3、顶部贴近胶位面和落口的区域内设置拓扑结构水路5，为环状封闭水路，因水路区域狭小。因此在三角靠近浇口区域增加拓朴增强结构设计，如图3，4所示，各支撑相交错排布，增加零件强度，减少浇口处注塑压力。

水路结构设计完成后不能直接用于3D打印，不能等待模具生产后再验证冷却效果优劣，合理利用计算机设计辅助软件Moldflow和ANASYS分析，MOLDFLOW模拟水路冷却效果并做相应合理化改善，其具体操作步骤如下：

步骤S1：提取传统水路、极细随形水路相对应的产品、工件、水路实体数据，并做细节性优化后导入Moldflow分析软件；

步骤S2：在Moldflow软件内对导入的数据进行3D网格划分，并检查和修复网格质量，为进一步分析做准备；

步骤S3：选取“冷却EM”分析序列，塑胶材料选择通用PP，进出水口温度设置为25℃，成型工艺条件设置为一样，在相同前提条件分析传统水路与随形水路的不同冷却效果；

步骤S4：在Moldflow软件模拟出的结果“温度，模具(平均)”内，查看传统水路与极细随形水路相同位置模具温度，评估温度是否有降低，并结合结果对水路结构做进一步的优化。

通过Moldflow软件模拟出的结果“温度，模具(平均)”内查看可知，改善后随形水路后，零件冷却效果改善明显，浇口附近温度明显降低。

4、经Moldflow软件模拟验证，改善效果较为明显的随形水路可导入ANASYS进行受力分析，进行零件强度分析，为降低打印风险，节省打印成本，具体步骤如下：

步骤S1：将零件导入ANASYS软件，对数据进行检查和修复并划分网格，为进一步分析做准备；

步骤S2：设置零件材料，选用零件匹配的模具钢材；

步骤S3：设置约束条件，固定方式，以限制零件的运动；

步骤S4：设置受力平面区域，根据MOLDFLOW分析得出的注塑压力做为设定参数；

步骤S5：运行计算分析，得出模拟分析结果，在位移内查看可知拓朴结构对零件的改善效果，评估优化设计后位移是否降低；

5、采用ANASYS零件强度分析软件模拟验证后，方可将改善的随形水路导入生产环节，进行3D打印工件制备，为减少工件打印重量，减低打印成本，采用3D全打印的生产方式，其步骤如下：

步骤S1：将打印基板安装到打印机台底板上，并测绘好个基座相对位置，便于校准打印数据；

步骤S2：准备打印金属粉末，选取Corrax金属粉末，极细水路选用此不锈钢粉末，有利于水流防锈，降低水路堵塞风险；

步骤S3：校准打印机台底板上基座面与打印机台刮刀位置，并将准备好的金属粉末填充至打印机粉仓内；

步骤S4：将准备好的打印切片参数导入3D打印设备内，并与设备内基座位置进行实际校对调整，校准完毕后设备内加气、加压、加热，达到条件后开始打印；

步骤S5：打印结束后，断开设备保护气体，降压、降温，一定时间后取出工件，完成后续喷砂、清粉、热处理等后道工序。

本实用新型设置了一种新形随形水路结构，并通过3D打印技术制备，实现了在狭小空间内传统水路无法布置的区域通过设置3D随形水路来增强冷却，通过拓朴结构来增加强度的目的，达到有效的冷却，和满足强度要求的效果，大大改善随形水路设计的局限和优化。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，其特征在于，热嘴套中设有3D随形水路；3D随形水路包括水路进水口、水路出水口、中间过渡段一级水路、中间过渡段二级水路和拓扑结构水路；由水路进水口至水路出水口依次设有中间过渡段一级水路一、中间过渡段二级水路一、拓扑结构水路、中间过渡段二级水路二和中间过渡段一级水路二。

2.如权利要求1所述的一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，其特征在于，所述水路进水口和水路出水口分别设有直通水路；水路进水口和水路出水口通过直通水路与中间过渡段一级水路连通。

3.如权利要求2所述的一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，其特征在于，所述中间过渡段一级水路通道的横截面与直通水路通道的横截面相等。

4.如权利要求3所述的一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，其特征在于，所述中间过渡段二级水路设为环绕热嘴套的浇口处。

5.如权利要求4所述的一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，其特征在于，所述拓扑结构水路设于热嘴套的浇口处的顶部贴近胶位面和落口的区域内。

6.如权利要求5所述的一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，其特征在于，所述拓扑结构水路设为环形水路，拓扑结构水路的两端与中间过渡段二级水路连通。

7.如权利要求6所述的一种具有拓朴结构增强设计的3D随形水路的热嘴套，其特征在于，所述3D随形水路通过3D打印制备。

Images