[发明专利]一种模具迷宫随形冷却方法及其结构

说明书

技术领域

本发明属于模具制造技术，具体涉及一种模具迷宫随形冷却方法及其结构。

背景技术

模具技术是当今制造业中应用最广泛的技术之一，模具的冷却系统对模具的寿命、产品的生产效率和质量都具有重要影响。特别对于复杂的大型模具，冷却系统更为重要。目前，模具的冷却方法主要有三种：直孔流道冷却方法、内置弯管流道冷却方法和管状随形流道冷却方法。

直孔流道冷却方法在目前模具技术中应用最广泛，通过传统机加工方法，如对金属毛坯进行车、铣、刨、钻、磨、电蚀等，从而获得具有直孔冷却流道的模具。直孔冷却流道一般由一组平直的开孔系组成。为形成封闭的流道，除冷却介质的进口和出口外，其它的开孔需要用堵头密封。这种冷却方法存在以下问题：首先，直孔流道无法均匀贴近型腔和型芯表面，造成冷却效果不均匀，同时在复杂模具中，存在直孔流道无法接近的热节，不利于热量的散失，冷却效率低。因此，直孔流道冷却方法存在冷却效果不均匀和冷却效率低的问题，会降低产品的质量，同时增加成形周期，提高了零件制造的成本。其次，直孔冷却流道的加工复杂，很多孔需要用堵头堵上。最后，直孔冷却流道的设计主要依靠经验，在面对结构越来越复杂的模具时，该冷却方法的设计缺少理论指导，难以满足冷却要求。

内置弯管流道冷却方式在一定程度上解决了冷却管道形状限制的问题，其技术方案具体为：模具由模具外轮廓壳体和浇铸的致密填充块构成，在致密填充块中设置有预先加工的、与模具型腔的形状随形对应的轴线为空间三维曲线的模具随形冷却管道，致密填充块浇铸在模具外轮廓壳体内。内置弯管流道采取铜、镍等材料弯曲成形，相对于直孔流道冷却方法，其流道形状复杂度增加，可提高冷却效率和质量，致密填充块采用浇铸工艺加工成本低，模具的制造成本和制造周期均低于传统机加工制造模具。但是，其随形冷却管道为单独弯曲成形，很难达到与复杂形状型腔完全符合，且浇铸过程会影响预成形管道的尺寸精度，浇铸填充块的力学性能较传统锻造模具性能差。

管状随形冷却方法的实现是依靠增材制造技术(3D打印技术)的发展。增材制造技术是一种按照三维数据模型，基于逐层制造，将离散材料连接成实体的工艺。该工艺将三维实体变成若干二维平面，大大降低了制造的复杂度，可以快速成形出具有复杂随形冷却流道的模具。管状随形冷却流道可完全自由设计与制造，在模具表面形成热包络区，提高了冷却的效率和温度的均匀性。但是管状随形冷却方法在流道横截面积一定时，周长较小，与模具接触面积小，限制了其冷却效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种模具迷宫随形冷却方法及其结构，本发明具有冷却效率高、模具温度分布均匀的特点，特别适合形状复杂的模具的冷却。

本发明提供的一种模具迷宫随形冷却方法，其特征在于，该方法为在模具体内部靠近型腔或／和型芯表面的位置设置空心层，并使空心层与所述表面近平行，在空心层内设置有用于填充冷却介质的迷宫式流道，以增加冷却介质与模具的接触面积，并使冷却介质在迷宫式流道的隔墙间隙中的流动状态为紊流，以增强冷却介质内部的对流。

本发明提供的模具冷却结构，其特征在于，模具体内部靠近型腔或／和型芯表面的位置设有空心层，该空心层与所述表面近平行，其内设置有用于填充冷却介质的迷宫式流道。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：在带迷宫随形冷却层的模具中，流道为层流道，而非传统流道，大大增加冷却介质与模具的接触面积，同时冷却介质在迷宫式隔墙间隙中流动状态为紊流，增加了冷却介质内部的对流，大幅度提高了冷却效率。一股冷却介质的流动路径中存在多个额外接入口和引出口，多股冷却水流动路径并联，模具整体冷却效果均匀、迅速，减小模具内部残余应力，延长模具使用寿命，缩短注塑工艺周期，降低注塑生产成本。

附图说明

图1为本发明提供的模具实例的立体示意图；

图2为本发明提供的模具实例的截面示意图；

图3为迷宫随形冷却层的一种展开示意图；

图4为迷宫随形冷却层的第二种展开示意图；

图5为迷宫随形冷却层的第三种展开示意图。

具体实施方式

本发明提供的方法通过在模具表面一定距离的位置设置冷却层，该冷却层中分布着迷宫流道，层状冷却增加了冷却介质与模具的接触面积，同时迷宫流道中冷却介质会产生强烈的紊流状态，冷却效率较管状随形冷却方法进一步增加。