利用拓扑优化设计的随形冷却水道的设计方法技术

本发明专利技术公开了利用拓扑优化设计的随形冷却水道的设计方法。根据本发明专利技术一实施例的利用拓扑优化设计的随形冷却水道的设计方法包括以下步骤：将成型物分类为平面结构物(thin structure)或者立体结构物(bulkstructure)并确定冷却对象区域；将所述冷却对象区域分解为二维形状的冷却对象面；利用拓扑优化设计对各个所述冷却对象面形成相互独立的冷却水道；以及将所述冷却水道相互结合并形成随形冷却水道。根据本实施例，提供一种将成型物的形状分类为立体或者平面并确定冷却对象面，且利用拓扑优化设计对各冷却对象面形成独立的冷却水道，然后对模具内部的随形冷却水道进行设计的方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用拓扑优化设计的随形冷却水道的设计方法


[0001]本专利技术涉及随形冷却水道的设计方法，更具体地，涉及一种利用拓扑优化设计对模具内部的随形冷却水道进行设计的方法。

技术介绍

[0002]注塑成型作为一种通过向模具内注入熔融树脂来大量生产各种形状的成型物的技术，是广为使用的塑料产品生产方法之一。
[0003]注塑成型工艺通过以下工艺生产产品：向模具内填充熔融树脂的填充工艺；填充熔融树脂之后使模具内部压力保持一定的保压工艺；对填充的熔融树脂进行一定时间冷却的冷却工艺及取出冷却后成型的产品的离型工艺。
[0004]注塑成型工艺中冷却工艺占成型周期的约70％，而且填充的树脂被冷却后的温度均匀度将较大地影响成型品的质量。
[0005]定义成型品外形的模具表面与冷却水道越近，冷却效果越好，因此适应有成型品外形的随形冷却水道(conformal cooling channel)正被使用。
[0006]然而，利用传统的加工方法难以在模具内部形成复杂形状的随形冷却水道。但是，由于3D打印机能够打印出具有复杂形状的中空结构的物件，因此可利用3D打印机打印出形成有随形冷却水道的模具。
[0007]但是，现有技术在模具内部形成随形冷却水道时，仍存在模具内部填充的树脂不能被均匀冷却的问题。
[0008]由此，需要开发能够优化冷却效率的随形冷却水道的设计方法。

技术实现思路

[0009]【技术问题】
[0010]根据本专利技术一实施例的利用拓扑优化设计的随形冷却水道的设计方法，其目的在于，提供一种将成型物分类为立体或者平面并确定冷却对象面，且利用拓扑优化设计对各冷却对象面形成独立的冷却水道，然后设计模具内部的随形冷却水道的方法。
[0011]本专利技术的技术问题不限于上述技术问题，本
的普通技术人员可通过以下说明进一步了解此处未提及的技术问题或者其它技术问题。
[0012]【技术方案】
[0013]根据本专利技术一实施例的随形冷却水道设计方法，包括以下步骤：将成型物分类为平面结构物(thin structure)或者立体结构物(bulk structure)并确定冷却对象区域；将所述冷却对象区域分解为二维形状的冷却对象面；利用拓扑优化设计对各所述冷却对象面形成相互独立的冷却水道；以及将所述冷却水道相互结合并形成随形冷却水道。
[0014]其中，在所述确定冷却对象的步骤中，当所述成型物的特征长度小于0.06时，可分类为平面结构物。
[0015]其中，所述二维形状可反映所述三维形状的信息，以通过反映热负荷来确定冷却
量。
[0016]其中，所述拓扑优化设计可包括：设置设计区域；设置分界条件，分界条件相当于所述设计区域的驱动条件；设置目标函数，目标函数相当于冷却流体的入口和出口等中的压力下降和冷却至提取温度为止所需时间的最小化；改变设计变量以使所述目标函数满足收敛条件。
[0017]【有益效果】
[0018]本专利技术的实施例至少具有如下效果：
[0019]根据本实施例，利用拓扑优化设计可设计出压力下降、冷却时间及冷却均匀度优异的模具内部的随形冷却水道。
[0020]此外，将成型物分类为立体结构物或者平面结构物之后确定冷却对象面，利用拓扑优化设计对各冷却对象面进行冷却水道设计，然后设计随形冷却水道，从而能够相对迅速地设计出性能优异的随形冷却水道。
[0021]本专利技术的效果不限于上述示例性的内容，本说明书中包含更多效果。
附图说明
[0022]图1是根据本专利技术一实施例的利用拓扑优化设计的随形冷却水道的设计方法的流程图。
[0023]图2是用于分类成型物形状的特征长度的示意图。
[0024]图3是根据成型物形状的提取温度为止的平均冷却时间和最大温度偏差的测量曲线图。
[0025]图4是形状分解步骤的示意图。
[0026]图5是独立的冷却水道的形成步骤的流程图。
[0027]图6是随形冷却水道形成步骤的示意图。
[0028]图7是实验例一的随形冷却水道的示例图及平均压力下降的模拟结果。
[0029]图8是实验例一的随形冷却水道的最大温度偏差的测量曲线图。
[0030]图9是实验例二的随形冷却水道的示例图及平均压力下降的模拟结果。
[0031]图10是实验例二的随形冷却水道的最大温度偏差的测量曲线图
[0032]图11是实验例三的随形冷却水道的示图。
[0033]图12是实验例三的成型品的表面最大/最小温度差的测量结果。
[0034]图13是实验例三的提取温度为止的冷却时间的测量结果。
具体实施方式
[0035]本专利技术可进行多种变形，并可具有多种实施例，附图中例示了特定实施例并对此进行详细说明。本专利技术的效果、特征及其方法参见附图及后述的实施例会变得更加清楚。应该理解的是，本专利技术不限于以下公开的实施例，可以以多种形态实施，且包括本专利技术的构思及技术范围内的所有变更、等同物及替代物。
[0036]在进行说明之前先对具体说明中记载的术语进行描述。在以下实施例中，第一、第二等术语并非具有限定的含义，其为了区分一个构成要素和其他构成要素而使用。因此，以下所述的第一构成要素在本专利技术的技术思想内当然也可以是第二构成要素。并且，说明书
中无其他明确含义的情况下，单数表述包括复数表述。此外，
‘
包括
’
或
‘
具有
’
等术语表示说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或其组合，而并非事先排除包括至少一个其他特征或构成要素的可能性。
[0037]此外，为便于说明，附图的构成要素的大小可能会有扩大或缩小。例如，为便于说明，附图中示出的各构件的大小及厚度是人为定义的，本专利技术并非必须受限于此。
[0038]下面，参照附图对本专利技术的实施例进行详细说明。参照附图进行说明时，对相同或相应的构成要素标注了相同的附图标记，在此省略其重复说明。
[0039]本专利技术涉及利用拓扑优化设计对模具内部的随形冷却水道进行设计的方法。
[0040]图1是根据本专利技术一实施例的利用拓扑优化设计的随形冷却水道的设计方法的流程图。
[0041]根据本专利技术一实施例的利用拓扑优化设计的随形冷却水道的设计方法S1000包括：形状分类步骤S100、形状分解步骤S200、独立的冷却水道的形成步骤S300及随形冷却水道形成步骤S400。
[0042]形状分类步骤S100是为了确定冷却对象面而将成型物分类为立体结构物(bulk structure)或者平面结构物(thin structure)的步骤。即，将与成型物形状对应的空腔形状分类为平面形状或者立体形状。
[0043]在本实施例中，基于随着在冷却物体时与冷却水道相接触的面积增加使冷却量增加的形态特性，对冷却工艺中温度偏差产生的形状进行分类。即，即使是相同形状的成型物，根据是平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种利用拓扑优化设计的随形冷却水道的设计方法，包括以下步骤：将成型物分类为平面结构物(thin structure)或者立体结构物(bulk structure)并确定冷却对象区域；将所述冷却对象区域分解为二维形状的冷却对象面；利用拓扑优化设计对各个所述冷却对象面形成相互独立的冷却水道；以及将所述冷却水道相互结合并形成随形冷却水道。2.如权利要求1所述的利用拓扑优化设计的随形冷却水道的设计方法，其中，在所述确定冷却对象面的步骤中，当所述成型物的特征长度小于0.06时，分类为平面结构物。...

【专利技术属性】
技术研发人员：裵晟祐，秋宪宰，张孝在，朴容奭，郑礼真，俞承贤，
申请(专利权)人：株式会社SFS，
类型：发明
国别省市：