CN108705063B - 一种三维打印压铸模具冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维打印压铸模具冷却结构，包括模具本体、多个型腔冷却回路、水泵、回水箱和冷却箱；型腔冷却回路包括冷却总管和冷却支管，冷却支管与型腔随形设置；冷却总管包括管径较大的第一冷却管和管径较小的第二冷却管，各冷却总管分别连接冷却箱和回水箱；水泵通过管路连接回水箱和冷却箱；冷却箱内设有转轴和多个固定于转轴上的叶片转轮；叶片转轮包括轮套和多个固定于轮套上的叶片，叶片转轮包括第一转轮和第二转轮，第一转轮设置于第一冷却管的下方，第二转轮设置于第二冷却管的下方，第一转轮的叶片数多于第二转轮的叶片数。本发明可满足不同的冷却回路对供水量和水温的要求，实现三维打印压铸模具内部的热平衡。

Description

一种三维打印压铸模具冷却结构

技术领域

本发明属于压铸模具技术领域，具体涉及一种三维打印压铸模具冷却结构。

背景技术

压铸机是一种在压力的作用下，将熔融金属液体压射到模具中冷却成型，开模后得到固体金属铸件的一种铸造设备。通常铸件有铝合金、镁合金、锌合金等。在压铸生产过程中，金属熔融状态温度较高，在500~700度。其中压铸模具是在这生产过程中使用到的一个工具，压铸模具会存在一个冷热冲击的温差循环，即从生产前的室温状态到压铸生产中的最高临界温度700度，以及到量产压铸循环中的200多度。压铸模具上的温度变化是非常大的，因此模具的热平衡对于压铸来说，尤其重要。

在普通加工工艺中，其压铸模具的冷却水路，成直线状态，冷却水路无法完全贴合产品型腔的结构布置。其热平衡效果普遍很差，影响产品的生产效率和生产良率。在将高温金属液体压射至模具型腔内的过程中，对模具产生很大的冷热冲击。因此，本发明所研究的三维打印压铸模具的结构，在冷却结构上，可以将冷却回路与型腔随形设置，以增加冷却管路与型腔的接触面积。然而由于型腔结构多为不规则结构，并且各个型腔之间也有结构差异，导致各个冷却支路的结构和管径大小也不同，因而各个冷却回路的冷却总管的管径不同，同时，由于各个冷却回路的长度和串并联结构不同，也导致了冷却回路对水温要求的差异；而冷却水箱对各个冷却回路的供水量和供水温度却是相同的，这就导致了冷却水箱无法满足各个冷却回路的需求，影响了模具的热平衡，本发明旨在于解决上述问题，而发明出三维打印压铸模具冷却结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维打印压铸模具冷却结构，可满足不同的冷却回路对供水量和水温的要求，实现三维打印压铸模具内部的热平衡。

本发明提供了如下的技术方案：

一种三维打印压铸模具冷却结构，包括模具本体、冷却回路、水泵、回水箱和冷却箱；模具本体内设有多个型腔；冷却回路的数量为多个，冷却回路包括型腔冷却回路，每个型腔冷却回路包括冷却总管和至少两个并联连接的冷却支管，各冷却支管分别连接冷却总管，冷却支管与型腔随形设置；冷却总管包括管径较大的第一冷却管和管径较小的第二冷却管，各冷却总管的两端分别连接冷却箱和回水箱；水泵通过管路连接回水箱和冷却箱，将回水箱内的冷却水重新泵入冷却箱内；冷却箱用于将水泵送入的冷却水散热降温后供冷却回路重新利用，冷却箱内设有一根水平的转轴和多个固定于转轴上的叶片转轮，叶片转轮位于冷却总管的下方，并且各个叶片转轮分别对应于各个冷却总管；叶片转轮包括套设于转轴上的轮套和多个固定于轮套上的叶片，叶片转轮包括第一转轮和第二转轮，第一转轮设置于第一冷却管的下方，第二转轮设置于第二冷却管的下方，第一转轮的叶片数多于第二转轮的叶片数；冷却箱外设有驱动电机，驱动电机连接转轴，驱动电机可驱动转轴转动，转轴带动叶片也随之转动，由水泵泵入冷却箱的冷却水与叶片碰撞，叶片将冷却水打散，使冷却水与空气接触的面积更大，从而对冷却水的降温效果更好；叶片在冷却箱内高速旋转形成风冷效果，同时对冷却水进行降温，降温后的冷却水在叶片的离心作用下不断地送入冷却总管内；第一转轮的叶片数多于第二转轮的叶片数，因此，在同一转速的转轴带动下，第一转轮比第二转轮单位时间内产生的风量更大，并且第一转轮的叶片与冷却水的接触频率和接触面积更大，因此叶片转轮对第一冷却管输送的冷却水的水温比第二冷却管的水温更低，满足了不同的冷却回路对水温的要求，实现了压铸模具内部的热平衡。

优选的，叶片上设有若干个过水孔，抽入冷却箱内的部分冷却水可穿过一个叶片上的过水孔，形成小体积的水滴，再与相邻的叶片高速碰撞，进而被打散，形成更小体积的水滴，增加了对冷却水的雾化效果，提高了冷却水的冷却效率。

优选的，第一转轮的叶片上的过水孔的密度大于第二转轮的叶片上的过水孔的密度，进一步降低了进入第一冷却管的冷却水温度。

优选的，叶片转轮与转轴可拆卸地连接，当第一冷却管和第二冷却管的排列位置改变时，拆下并改变叶片转轮的位置，使其适应第一冷却管和第二冷却管排列位置的变化，即第一转轮始终设置于第一冷却管的下方，第二转轮始终设置于第二冷却管的下方，提高了本发明使用的灵活性。

优选的，第一冷却管和第二冷却管在冷却箱的顶部排列成一冷却管组，冷却管组的排列方向与转轴平行并且位于转轴的正上方，从而使第一冷却管和第二冷却管稳定地接收叶片输送的冷却水。

优选的，本发明还设有倒三角形的进水管，进水管的两端分别连接水泵和冷却箱，进水管的顶部设有扁平的管口；冷却箱的底部设有一字型的进水口，进水口平行于转轴设置，进水口位于转轴的正下方，管口安装于进水口内。扁平的管口和进水口，可增大进入冷却箱内的冷却水的压力，进而增强冷却水与叶片之间的冲击力，使冷却水与空气的接触面积更大，可进一步降低水温。一字型的进水口位于转轴的正下方，还提高了进水口对各个叶片转轮供水的均衡性，即使管径较粗的第一冷却管位于冷却管组的左端或者右端，也可获得足够的供水量。

优选的，本发明还包括控制器，控制器连接驱动电机，控制器可控制驱动电机驱动转轴反复交替地正转和反转，从而使转轴带动叶片也随之正转和反转，叶片交替地正转和反转，可改变冷却水的流动方向，使冷却水形成紊流，进一步提高了冷却水水温的均匀性；叶片交替地正转和反转，部分因离心力和重力而落至箱底的冷却水受到交替转动的叶片的提升力而重新向上运动，从而增加了对第一冷却管和第二冷却管的供水量，减少了无效供水量。

优选的，型腔包括板状型腔和中空的管状型腔，冷却支管包括包裹板状型腔的第一冷却支管和嵌入管状型腔内的第二冷却支管。第一冷却支管和第二冷却支管增加了冷却水与型腔的接触面积，改善了冷却效果。

优选的，冷却回路还包括环绕模具本体外壁的外壁冷却回路，外壁冷却回路对模具本体的外壁进行冷却。

优选的，模具本体上还设有若干个散热翅片，散热翅片将模具本体内的热量与空气进行热交换，进一步改善模具本体的散热效果。

本发明的有益效果是：

1、本发明在冷却箱内设置转轴和安装于转轴上的叶片转轮，叶片转轮转动时形成风冷效果，可有效地对冷却水降温；冷却水与叶片之间高速碰撞后被打散，增加了冷却水与空气的接触面积，进一步提高了降温效率。

2、第一转轮与第二转轮分别对应第一冷却管和第二冷却管，并且第一冷却管的管径大于第二冷却管的管径，第一转轮的叶片数多于第二转轮的叶片数，因此，在同一转速的转轴带动下，第一转轮比第二转轮单位时间内产生的风量更大，第一转轮对第一冷却管的供水量也更大；并且第一转轮的叶片与冷却水的接触频率和接触面积更大，因此叶片转轮对第一冷却管输送的冷却水的水温比第二冷却管的水温更低，从而满足了不同的冷却回路对供水量和水温的要求，实现了压铸模具内部的热平衡。

3、叶片上设有若干个过水孔，抽入冷却箱内的部分冷却水可穿过一个叶片上的过水孔，形成小体积的水滴，再与相邻的叶片高速碰撞，进而被打散，形成更小体积的水滴，增加了对冷却水的雾化效果，提高了冷却水的冷却效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的模具本体和冷却回路的结构示意图；

图2是本发明的冷却回路、回水箱、水泵和冷却箱的结构示意图；

图3是本发明的叶片转轮的结构示意图；

图4是图2中的冷却箱的左视示意图。

图中标记为：1.模具本体；11.板状型腔；12.管状型腔；13.散热翅片；2.冷却回路；21.型腔冷却回路；211.冷却总管；2111.第一冷却管；2112.第二冷却管；212.冷却支管；2121.第一冷却支管；2122.第二冷却支管；22.外壁冷却回路；3.水泵；4.回水箱；5.冷却箱；51.转轴；52.叶片转轮；521.轮套；522.叶片；5221.过水孔；523.第一转轮；524.第二转轮；53.进水口；6.驱动电机；7.进水管；71.管口；8.控制器。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种三维打印压铸模具冷却结构，包括模具本体1、冷却回路2、水泵3、回水箱4和冷却箱5；模具本体1内设有多个型腔；冷却回路2的数量为多个，冷却回路2包括型腔冷却回路21，每个型腔冷却回路21包括冷却总管211和至少两个并联连接的冷却支管212，各冷却支管212分别连接冷却总管211，冷却支管212与型腔随形设置；各冷却总管211的两端分别连接冷却箱5和回水箱4；冷却总管211包括管径较大的第一冷却管2111和管径较小的第二冷却管2112，水泵3通过管路连接回水箱4和冷却箱5，将回水箱4内的冷却水重新泵入冷却箱5内；冷却箱5用于将水泵3送入的冷却水散热降温后供冷却回路2重新利用，冷却箱5内设有一根水平的转轴51和多个固定于转轴51上的叶片转轮52，叶片转轮52位于冷却总管211的下方，并且各个叶片转轮52分别对应于各个冷却总管211；叶片转轮52包括套设于转轴51上的轮套521和多个固定于轮套521上的叶片522，多个叶片522均匀地分布于轮套521上，叶片转轮52包括第一转轮523和第二转轮524，第一转轮523设置于第一冷却管2111的下方，第二转轮524设置于第二冷却管2112的下方，第一转轮523的叶片数多于第二转轮524的叶片数，本实施例中第一转轮523上设有三个叶片，第二转轮524设有两个叶片；冷却箱5外设有驱动电机6，驱动电机6连接转轴51，驱动电机6可驱动转轴51转动，转轴51带动叶片522随之转动，由水泵3泵入冷却箱5的冷却水与叶片522碰撞，叶片522将冷却水打散，使冷却水与空气接触的面积更大，从而对冷却水的降温效果更好；叶片522在冷却箱5内高速旋转形成风冷效果，同时对冷却水进行降温，降温后的冷却水在叶片522的离心作用下不断地送入冷却总管211内；第一转轮523的叶片数多于第二转轮524的叶片数，因此，在同一转速的转轴带动下，第一转轮523比第二转轮524单位时间内产生的风量更大，并且第一转轮523的叶片与冷却水的接触频率和接触面积更大，因此叶片转轮对第一冷却管2111输送的冷却水的水温比第二冷却管2112的水温更低，满足了不同的冷却回路对水温的要求，实现了压铸模具内部的热平衡。

如图3所示，叶片522上设有若干个过水孔5221，抽入冷却箱内的部分冷却水可穿过一个叶片上的过水孔5221，形成小体积的水滴，再与相邻的叶片高速碰撞，进而被打散，形成更小体积的水滴，增加了对冷却水的雾化效果，提高了冷却水的冷却效率。

第一转轮523叶片上的过水孔的密度大于第二转轮524叶片上的过水孔的密度，进一步降低了进入第一冷却管2111的冷却水温度。

叶片转轮52与转轴51可拆卸地连接，当第一冷却管2111和第二冷却管2112的排列位置改变时，拆下并改变叶片转轮52的位置，使其适应第一冷却管2111和第二冷却管2112排列位置的变化，即第一转轮523始终设置于第一冷却管2111的下方，第二转轮524始终设置于第二冷却管2112的下方，提高了本发明使用的灵活性。

如图2所示，第一冷却管2111和第二冷却管2112在冷却箱5的顶部排列成一冷却管组，冷却管组的排列方向与转轴51平行并且位于转轴51的正上方，从而使第一冷却管2111和第二冷却管2112稳定地接收叶片522输送的冷却水。

如图2所示，本实施例还设有倒三角形的进水管7，进水管7的两端分别连接水泵3和冷却箱5，进水管7的顶部设有扁平的管口71；冷却箱5的底部设有一字型的进水口53，进水口53平行于转轴51设置，进水口53位于转轴51的正下方，管口71安装于进水口53内。扁平的管口71和进水口53，可增大进入冷却箱5内的冷却水的压力，进而增强冷却水与叶片之间的冲击力，使冷却水与空气的接触面积更大，可进一步降低水温。一字型的进水口53位于转轴51的正下方，还提高了进水口53对各个叶片转轮52供水的均衡性，即使管径较粗的第一冷却管2111位于冷却管组的左端或者右端，也可获得足够的供水量。

本实施例还包括控制器8，控制器8连接驱动电机6，控制器8可控制驱动电机6驱动转轴51反复交替地正转和反转，从而使转轴51带动叶片522也随之正转和反转，叶片522交替地正转和反转，可改变冷却水的流动方向，使冷却水形成紊流，进一步提高了冷却水水温的均匀性；叶片522交替地正转和反转，部分因离心力和重力而落至箱底的冷却水受到交替转动的叶片522的提升力而重新向上运动，从而增加了对第一冷却管和第二冷却管的供水效率，减少了无效供水。

如图1所示，型腔包括板状型腔11和中空的管状型腔12，冷却支管212包括由外部包裹板状型腔11的第一冷却支管2121和嵌入管状型腔12内的第二冷却支管2122。第一冷却支管2121和第二冷却支管2122增加了冷却水与型腔的接触面积，改善了冷却效果。

冷却回路2还包括环绕模具本体1外壁的外壁冷却回路22，外壁冷却回路22可对模具本体1的外壁进行冷却。

模具本体1上还设有若干个散热翅片13，散热翅片13将模具本体1内的热量与空气进行热交换，进一步改善对模具本体1的散热效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三维打印压铸模具冷却结构，其特征在于，包括模具本体、冷却回路、水泵、回水箱和冷却箱；

所述模具本体内设有多个型腔；

所述冷却回路的数量为多个，所述冷却回路包括型腔冷却回路，每个所述型腔冷却回路包括冷却总管和至少两个并联连接的冷却支管，各个所述冷却支管分别连接所述冷却总管，所述冷却支管与所述型腔随形设置；所述冷却总管包括多个第一冷却管和多个第二冷却管，所述第一冷却管的管径大于所述第二冷却管的管径，各个所述冷却总管的两端分别连接所述冷却箱和所述回水箱；

所述水泵通过管路连接回水箱和冷却箱；

所述冷却箱内设有一根水平的转轴和多个固定于所述转轴上的叶片转轮，各个所述叶片转轮分别与各个所述冷却总管对应设置；所述叶片转轮包括套设于所述转轴上的轮套和多个固定于所述轮套上的叶片，所述叶片转轮包括第一转轮和第二转轮，所述第一转轮设置于所述第一冷却管的下方，所述第二转轮设置于所述第二冷却管的下方，所述第一转轮上的叶片数多于所述第二转轮上的叶片数；

所述冷却箱外设有驱动电机，所述驱动电机连接所述转轴；还包括控制器，所述控制器连接所述驱动电机，所述控制器可控制所述驱动电机驱动所述转轴交替地正转和反转；

所述叶片上设有若干个过水孔；

所述第一转轮的叶片上的所述过水孔的密度大于所述第二转轮的叶片上的所述过水孔的密度；

多个所述第一冷却管和所述第二冷却管在所述冷却箱的顶部排列成一冷却管组，所述冷却管组的排列方向与所述转轴平行并且位于所述转轴的正上方；

还包括倒三角形的进水管，所述进水管的两端分别连接所述水泵和所述冷却箱，所述进水管的顶部设有扁平的管口；所述冷却箱的底部设有一字型的进水口，所述进水口平行于所述转轴设置，所述进水口位于所述转轴的正下方，所述管口安装于所述进水口内。

2.根据权利要求1所述的三维打印压铸模具冷却结构，其特征在于，所述叶片转轮与所述转轴可拆卸地连接。

3.根据权利要求1所述的三维打印压铸模具冷却结构，其特征在于，所述型腔包括板状型腔和中空的管状型腔，所述冷却支管包括由外侧包裹所述板状型腔的第一冷却支管和嵌入所述管状型腔内的第二冷却支管。

4.根据权利要求3所述的三维打印压铸模具冷却结构，其特征在于，所述冷却回路还包括环绕所述模具本体外壁的外壁冷却回路。

5.根据权利要求4所述的三维打印压铸模具冷却结构，其特征在于，所述模具本体上还设有若干个散热翅片。