[发明专利]增材制造模具随型冷却水道的结构功能一体化设计方法

权利要求书

1.一种增材制造模具随型冷却水道的结构与功能一体化制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）分析所需成形的制件形状与尺寸，在CAD软件中完成模块的三维造型设计；

（2）确定模块上随型冷却水道的几何形式与尺寸参数，得到随型冷却水道的参数组合方案；在此基础上，建立随型冷却水道几何形式与尺寸参数分析的正交试验表；根据正交试验表，在模块上构建所述各个组合方案的随型冷却水道的三维模型；

（3）按照所述正交试验表的各个随型冷却水道的参数组合方案，将模块及对应随型冷却水道的三维模型导入数值模拟软件，输入模块的初始温度、模块材料特性参数与边界条件，完成模块与随型冷却水道的流固耦合传热的数值分析；

（4）根据模块与随型冷却水道的流固耦合传热数值分析结果，按以下公式计算出所述各个组合方案的水道冷却效率指标X：

式中，T₀和T分别为经过确定的冷却时间以后，普通圆形截面随型冷却水道与带支撑结构随型冷却水道的模块型面最高温度；

（5）将模块与随型冷却水道的三维模型输入数值模拟软件，输入模块型面的工作载荷、模块材料特性参数与边界条件，完成模块与随型冷却水道在工作载荷作用下弹塑性变形的数值模拟，按以下公式计算所述各个组合方案的结构变形指标Y：

式中，U₀和U分别为施加工作载荷后，普通圆形截面随型冷却水道与带支撑结构随型冷却水道的模块型面最大弹塑性变形量；

（6）根据冷却效率指标X与结构变形指标Y，按以下公式得到所述各组合方案的综合评价指标A：

式中，k为加权系数；

（7）根据所述各组合方案的综合评价指标A，在正交分析表中找出最优参数组合；

（8）分析所述最优参数组合方案的随型冷却水道内部结构是否满足增材制造的工艺性与清粉操作要求；如果满足要求则设计完成，如果不满足要求则返回步骤（2），调整随型冷却水道的几何形式与尺寸参数，并重复步骤（2）～（8），直到获得满足要求的随型冷却水道的最优参数组合。