CN110947927A - 空腔传导热式耐高温金属压铸模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，包括前模和后模，所述的前模和后模分别包括内表面形成有型腔且由模具钢制成的型板，与所述的型板对应设置且固定连接的型板承重板，以及散热机构，所述的前模还设置有压铸机构，所述的后模还包括顶出机构；其中，所述的散热机构包括型板与型板承重板间隔设置构成的传热导热腔，内部形成有与所述的传热导热腔相连通的导热通道的导热部，以及用于与导热部进行热交换到循环水箱，所述的传热导热腔和导热通道构成密闭空间。本发明利用真空的传热导热腔对型板进行热量疏导设置，利用循环水箱外置设计，可有效提高与水的热交换面积，提高温度控制效果，而且，利用真空导热介质的高导热性能，可有效控制模具的整体厚度，相比于内置水路式模具，整体加工成本和厚度得到有效控制。

Description

空腔传导热式耐高温金属压铸模具

技术领域

本发明属于模具制造技术领域，具体涉及一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具。

背景技术

钢球或其他钢铸件在生产的过程中需要用到浇注模具，传统的铸造方法一般采用砂型铸造，即在浇注时需要先打砂模；打砂时，模具搬动次数较多，并且钢水利用率低，成品光洁度低，落砂现象严重，且浇注时间较长，同时也存在污染问题。

为了解决这些问题，目前所采用多是无砂铸造模具。但现有的铸造模具，一般包括左右两块模板，两块模板中部相对开设型腔和浇道，浇注时将两块模板合拢，即采用左右合模的方式，通过浇道完成浇注。

如公布号为CN103121085A的专利文件便公开了一种钢球铸造模具，它包括两个半模，两个半模的分型面由上至下对应设有多个半圆形球槽，当两个半模闭合时，两个半圆形球槽组成一个完整的球型腔；所述上下相邻的球型腔之间由内浇道连通；球型腔的一侧设有直浇道，直浇道与球型腔之间由横浇道连接；气槽的出气口及浇道的浇注口均设于模具的顶部。该方案即为目前所普遍采用的浇铸模具，这类模具虽具有结构简单、容易加工等优点，但却存在以下缺点：

浇铸完成后取出成品时，由于成品与型腔之间粘接较紧，往往需要采用专用的脱模工具才能完成，且一般多为人工手动操作，人工的劳动强度很大、成本也很高。

而且，当进行压铸时，压铸头在于熔融金属液接触并挤压后，在取出成品时，由于成品与型腔尤其是压头之间粘接较紧，往往需要采用专用的脱模工具才能完成，且一般多为人工手动操作，人工的劳动强度很大、成本也很高。同时，制备的产品与模具间也存在粘结较紧到问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，该空腔传导热式耐高温金属压铸模具能有效快速将型腔表面温度控制，避免产生黏连。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，包括前模和后模，所述的前模和后模分别包括内表面形成有型腔且由模具钢制成的型板，与所述的型板对应设置且固定连接的型板承重板，以及散热机构，所述的前模还设置有压铸机构，所述的后模还包括顶出机构；

其中，所述的散热机构包括型板与型板承重板间隔设置构成的传热导热腔，内部形成有与所述的传热导热腔相连通的导热通道的导热部，以及用于与导热部进行热交换到循环水箱，所述的传热导热腔和导热通道构成密闭空间。

在上述技术方案中，所述的传热导热腔被分割成两个或两个以上，每个传热导热腔分别设置有导热部并分别或部分共用或全部共用地对应设置循环水箱。

在上述技术方案中，所述的传热导热腔内设置有支撑柱。

在上述技术方案中，所述的传热导热腔与所述的型腔随型等厚设置。

在上述技术方案中，所述的导热部为板状，所述的导热部包括对应焊接连接的上导热板和下导热板，在所述的导热通道内设置有多个将所述的上导热板和下导热板支撑固定的支柱。

在上述技术方案中，所述的导热部上设置有多个与所述的导热通道连通且分布在所述的循环水箱内的散热支管。

在上述技术方案中，所述的顶出机构包括设置在后模背部的顶针板，与所述的顶针板固定连接的顶针，以及对应设置在所述的后模的型板和型板支撑板上的顶针通道。

在上述技术方案中，所述的后模的型板上一体形成或者固定连接有向后延伸并贯穿所述的后模的型板支撑板的顶针导向筒，所述的传热导热腔将所述的型板和型板支撑板间的顶针导向筒的环周环绕。

在上述技术方案中，所述的压铸机构包括对应设置在前模的型板和型板承重板上环形通道，前端匹配地插入所述的环形通道的所述的压铸头，以及驱动所述的压铸头的液压油缸，所述的压铸头包括锻造压头，与所述的锻造压头固定连接的压头导热部，以及与所述的压头导热部固定连接并进行热交换的压头循环水箱，其中，所述的锻造压头内形成有压头传热导热腔，所述的压头导热部内设置有与所述的压头传热导热腔相连通的压头导热通道。

在上述技术方案中，所述的前模的型板上一体形成或者固定连接有向后延伸并贯穿所述的前模的型板支撑板的压头导向筒，所述的传热导热腔将所述的型板和型板支撑板间的压头导向筒的环周环绕。

本发明的优点和有益效果为：

本发明研究分析发现粘结较紧是因为模具的型板的散热性能不佳导致的，尤其是在高温铸造时，如钢水铸造时，型板与钢水接触面温度过高，在钢水成形时会出现与产品粘结的情况，本发明利用真空的传热导热腔对型板进行热量疏导设置，利用循环水箱外置设计，可有效提高与水的热交换面积，提高温度控制效果，而且，利用真空导热介质的高导热性能，可有效控制模具的整体厚度，相比于内置水路式模具，整体加工成本和厚度得到有效控制，同时，在高温下，尤其是在合模成型时，高温下的传热导热腔内因真空导热介质的相变呈现更高的压强，减少型板的内外两侧压力差，减少其强度和变形可能，提高产品的成型质量。

附图说明

图1是本发明空腔传导热式耐高温金属压铸模具的后模的斜视结构示意图。

图2是本发明的空腔传导热式耐高温金属压铸模具的后模的正视结构示意图。

图3是本发明的空腔传导热式耐高温金属压铸模具的后模的截面结构示意图。

图4是本发明空腔传导热式耐高温金属压铸模具的前模的斜视结构示意图。

图5是本发明的空腔传导热式耐高温金属压铸模具的前模的正视结构示意图。

图6是本发明的空腔传导热式耐高温金属压铸模具的前模的截面结构示意图。

图7是本发明空腔传导热式耐高温金属压铸模具的俯视结构示意图。

图8是本发明空腔传导热式耐高温金属压铸模具的侧视结构示意图。

图9是本发明空腔传导热式耐高温金属压铸模具的截面结构示意图。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本发明的一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，包括前模200和后模100，所述的前模和后模分别包括内表面形成有型腔10且由模具钢制成的型板1，与所述的型板1对应设置且固定连接的型板承重板11，以及散热机构，所述的前模还设置有压铸机构，所述的后模还包括顶出机构；前模和后模的型板的型腔视待加工部件按需求设置，为对称或对应等设计。

对于该散热机构，前模和后模的设计相似，故做总体陈述，所述的散热机构包括型板与型板承重板间隔设置构成的一个或数个传热导热腔12，内部形成有与所述的传热导热腔相连通的导热通道21的导热部2，以及与所述的导热部进行热交换的循环水箱，如将所述的导热部的端部包容其中的循环水箱3，所述的传热导热腔和导热通道构成密闭空间，其中，所述的密闭空间为真空腔，在所述的密闭空间内设置有真空导热介质，即除了真空导热介质外没有其他空气存在以提高导热效果，所述的真空导热介质可采用现有的真空热管的介质，或者液氮或液氮混合物等，利用真空环境下及其随温度的相变将型板的热量快速转移至循环水箱，实现对型板温度的控制。优选地，所述的循环水箱与所述的导热部或者型板承重板或型板固定连接以实现其随动，当然，对于固定侧的模具，也可以采用与外辅支架固定连接的方式固定安装。其中，为满足导热性能，所述的导热通道的有效导热截面积不小于传热导热腔的有效导热截面积，同时，为提高在循环水箱内的热交换效果，所述的导热部至少于循环水箱内部的部分可采用翅片式或者盘管式等设计方式以增大换热面积。

本发明研究分析发现粘结较紧是因为模具的型板的散热性能不佳导致的，尤其是在高温铸造时，如钢水铸造时，型板与钢水接触面温度过高，在钢水成形时会出现与产品粘结的情况，本发明利用真空的传热导热腔对型板进行热量超快速疏导设置，利用循环水箱外置设计，可有效提高与水的热交换面积，提高温度控制效果，而且，利用真空导热介质的高导热性能，可有效控制模具的整体厚度，相比于内置水路式模具，整体加工成本和厚度得到有效控制，同时，在高温下，尤其是在合模成型时，高温下的传热导热腔内因真空导热介质的相变呈现更高的压强，减少型板的内外两侧压力差，减少其强度和变形可能，提高产品的成型质量，采用本发明的金属模具，可适应600摄氏度-1200摄氏度的高温，提高应用范围，在进行高温铸造或者压铸时，无需在模具表面进行涂料或者设置沙模，有效避免高温导致的模具融化甚至粘连的情况发生。

其中，具体地，型板材料为模具钢，如专用模具钢NAK80。在型板的上方设计进料口，进料口长度根据产品特点设计。型板的正反面需要根据产品的形状随型设计，型板壁厚需要工具不同的材料和产品形状设计。即，为保证各点均匀的散热效果，所述的传热导热腔与所述的型腔随型等厚设置，即，所述的型板的内外表面对形成设置，同时，在型板承重板上也与型腔对应设置，即构成了由型板内表面等厚拉伸形成的传热导热腔，当然，在必要的地方可根据减少流道阻力等进行倒角优化设计。针对不同的设计要求，选择不同的传热导热腔的厚度即可实现对温度的控制要求，能实现无沙锻造或液态金属锻造。

其中，所述的传热导热腔内设置有支撑柱。型板背面，即传热导热腔内需要设计制作支撑柱加强型板的强度，支撑柱的排布密度根据强度需要设计。所述的型板承重板优选材料和型板一致，和型板安装连接侧需要根据型板随型设计加工，型板和型板承重板是焊接工艺连接，同时导热部和型板承重板焊接连接。完成零件焊接工作后，在型板与承重板之间会形成一个仅与导热通道连通到密闭的空间，此空间能承受5000兆帕压力以满足铸造要求。

一般来说，所述的导热部的导热通道与所述的传热导热腔连通点位于所述的传热导热腔的顶部。当然，也可以设置在传热导热腔的侧部或者底部，只需要保证整个密闭腔内流道顺滑不产生额外的阻挡即可。

其中，所述的循环水箱由5毫米钢板焊接而成，要求不可以漏水。在循环水箱低下部设计有冷水进水口31和于上顶部设置有热水出水口32，进水口和出水口分部连接循环水管道，同时还包括与所述的循环水箱连通的水温控制机构。如循环水或者流动水等。通过外置的循环水箱的冷却水的流动，保证导热部与循环水箱的换热效果，提高整体的温度控制稳定性。

其中，所述的顶出机构包括设置在后模背部的顶针板8，与所述的顶针板固定连接的顶针，以及对应设置在所述的后模的型板和型板支撑板上的顶针通道，具体来说，所述的后模的型板上一体形成或者固定连接有向后延伸并贯穿所述的后模的型板支撑板的顶针导向筒，所述的顶针导向筒即提供所述的顶针通道，所述的传热导热腔将所述的型板和型板支撑板间的顶针导向筒的环周环绕。

首先，传热导热腔的设置，有效避免产品粘连，使得产品能够制备并且使用顶针顶出，而且，在使用顶针顶出机构时，顶针通道，即顶针导向筒穿多传热导热腔，能有效利用其进行顶针导向筒进行散热，避免顶针通道被液态金属封堵等情况，保证顶出动作顺利进行。

所述的压铸机构包括对应设置在前模的型板和型板承重板上环形通道，前端匹配地插入所述的环形通道的所述的压铸头，以及驱动所述的压铸头的液压油缸7，所述的压铸头包括锻造压头4，与所述的锻造压头固定连接的压头导热部5，以及与所述的压头导热部固定连接并进行热交换的压头循环水箱6，其中，所述的锻造压头内形成有压头传热导热腔41，所述的压头导热部内设置有与所述的压头传热导热腔相连通的压头导热通道51。具体地，所述的前模的型板上一体形成或者固定连接有向后延伸并贯穿所述的前模的型板支撑板的压头导向筒，所述的传热导热腔将所述的型板和型板支撑板间的压头导向筒的环周环绕。压头传热导热腔的设计与传热导热腔的设计相似，再此不复赘述。

本发明研究分析发现压铸头处的粘结较紧是因为压铸头的散热性能不佳导致的，尤其是在高温铸造时，如钢水铸造时，锻造压头与钢水接触面温度过高而且还要发生主动挤压，在钢水成形时会出现融化甚至与产品粘结的情况，本发明利用真空的压头传热导热腔对锻造压头进行热量疏导设置以控制其接触面温度，利用压头循环水箱外置设计，可有效提高与水的热交换面积，提高温度控制效果，而且，利用真空导热介质的高导热性能，可有效控制锻造压头的整体大小，相比于内置水路式压铸头，整体加工成本和散热性能得到有效控制，同时，在高温下，可适应600摄氏度-1200摄氏度的高温，尤其是在合模成型及压铸时，高温下的压头传热导热腔内因真空导热介质的相变呈现更高的压强，减少压头的内外两侧压力差，减少其强度和变形可能，提高产品的成型质量。

采用本发明的空腔传热导热式压铸模具，在锻造压头设置真空导热机构，能有效控制锻造压头的温度，防止其与产品粘连，提高产品质量，所述的锻造压头可采用模具钢等制成，具有很强的稳定性，避免压铸时变形。同时利用传热导热腔对所述的压头导向筒进行散热，避免压铸头动作之前压头导向筒因为高温产生变形、融化甚至与产品粘连的情况，保证后续压铸顺利进行。

为提高所述的压铸头的散热效果，所述的压头导热部为板状或筒状，在所述的压头导热部内设置有内支撑柱，内支撑柱的设置能有效提高抽真空时的强度，同时，为提高换热效果，所述的压头导热部上设置有多个与所述的压头导热通道连通且分布在所述的循环水箱内的压头散热支管。所述的压头散热支管增大与压头循环水箱的热交换面积，提高对压铸头的控温效果，而且，还可采用将压头循环水箱内压头换热部的截面面积变大或者设置翅片或弯折段或螺旋状设计等方式提高换热效果。

实施例2

在上述实施例的基础上，对于大型或者结构复杂的模具，可根据型腔的数量或分布将所述的传热导热腔被分割成互不联通的两个或两个以上，每个传热导热腔分别对应设置有导热部并分别或部分共用或全部共用设置循环水箱3，通过不同的传热导热腔设置，可以保证模具内部真空导热介质的导热效果，而且，对于不同部位，还可实现不同到温度控制，实现大型产品或异型产品到铸造要求，提高铸造质量，而且不同的传热导热腔经导热部导出后进入对应的循环水箱或同一个循环水箱，还可减少额外的配置，控制整个模具的负重。其中，同一个传热导热腔视需要，也可连接两个或两个以上的导热部，连接结果有上述类似，在此不复赘述。

实施例3

作为其中一种具体实施方式，所述的导热部为板状，所述的导热板对应焊接连接的上导热板22和下导热板23，在所述的导热通道内设置有多个将所述的上导热板和下导热板支撑固定的支柱。所述的导热部上设置有多个与所述的导热通道连通且分布在所述的循环水箱内的散热支管。所述的散热支管到端部密封，形成密闭的空间。

具体地，上导热板和下导热板是采用模具钢，如专用模具钢P20制作而成。上、下导热板通过氩弧焊接成为一体，下导热上制作很多所述的支撑柱，距离为100乘100毫米，支撑柱设计为圆柱形，直径12毫米。支撑柱的作用是为了模具抽真空时导热部不会变形。焊接好导热板形成一个内空的容器。所述的导热支管24由无缝金属管制成，如散热支管由直径25毫米，壁厚为2毫米的无缝钢管制作而成，当然也可以其他，如铜管或者铝合金管等，其焊接在上导热板上且内孔和导热板内空间联通。

所述的导热支管为多组平行间隔设置并在循环水箱内延伸，有效增大换热面积，当然，所述的换热支管可采用螺旋式或翅片式设计以进一步提升换热效果。

实施例4

具体地，所述的锻造压头4包括前端形成有配合型面且内部形成有内腔的模具钢制成的压柱42，与所述的压柱的后端部固定连接，如焊接的连接柱43，所述的连接柱和压柱将所述的内腔密封构成所述的压头传热导热腔，压头传热导热腔对应的压柱的壁厚视产品形状和工艺而不同。当然，所述的压柱和连接柱也可采用一体式设计，所述的连接柱尾端形成有螺纹连接腔以与液压油缸的活塞缸端固定连接实现对其驱动。

同时，为提高铸造压头到强度，提高其径向承受力，所述的压头传热导热腔内设置有轴向支撑柱。所述的轴向支撑柱为一根或数根，末端与连接柱，如其支撑在连接柱的前端面上以提高内部强度。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，其特征在于：包括前模和后模，所述的前模和后模分别包括内表面形成有型腔且由模具钢制成的型板，与所述的型板对应设置且固定连接的型板承重板，以及散热机构，所述的前模还设置有压铸机构，所述的后模还包括顶出机构；

其中，所述的散热机构包括型板与型板承重板间隔设置构成的传热导热腔，内部形成有与所述的传热导热腔相连通的导热通道的导热部，以及用于与导热部进行热交换到循环水箱，所述的传热导热腔和导热通道构成密闭空间。

2.根据权利要求1所述的一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，其特征在于：所述的传热导热腔被分割成两个或两个以上，每个传热导热腔分别设置有导热部并分别或部分共用或全部共用地对应设置循环水箱。

3.根据权利要求1所述的一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，其特征在于：所述的传热导热腔内设置有支撑柱。

4.根据权利要求1所述的一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，其特征在于：所述的传热导热腔与所述的型腔随型等厚设置。

5.根据权利要求1所述的一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，其特征在于：所述的导热部为板状，所述的导热部包括对应焊接连接的上导热板和下导热板，在所述的导热通道内设置有多个将所述的上导热板和下导热板支撑固定的支柱。

6.根据权利要求1所述的一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，其特征在于：所述的导热部上设置有多个与所述的导热通道连通且分布在所述的循环水箱内的散热支管。

7.根据权利要求1所述的一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，其特征在于：所述的顶出机构包括设置在后模背部的顶针板，与所述的顶针板固定连接的顶针，以及对应设置在所述的后模的型板和型板支撑板上的顶针通道。

8.根据权利要求7所述的一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，其特征在于：所述的后模的型板上一体形成或者固定连接有向后延伸并贯穿所述的后模的型板支撑板的顶针导向筒，所述的传热导热腔将所述的型板和型板支撑板间的顶针导向筒的环周环绕。

9.根据权利要求1所述的一种空腔传导热式耐高温金属压铸模具，其特征在于：所述的压铸机构包括对应设置在前模的型板和型板承重板上环形通道，前端匹配地插入所述的环形通道的所述的压铸头，以及驱动所述的压铸头的液压油缸，所述的压铸头包括锻造压头，与所述的锻造压头固定连接的压头导热部，以及与所述的压头导热部固定连接并进行热交换的压头循环水箱，其中，所述的锻造压头内形成有压头传热导热腔，所述的压头导热部内设置有与所述的压头传热导热腔相连通的压头导热通道。

10.如权利要求9所述的空腔传导热式耐高温金属压铸模具，其特征在于：所述的前模的型板上一体形成或者固定连接有向后延伸并贯穿所述的前模的型板支撑板的压头导向筒，所述的传热导热腔将所述的型板和型板支撑板间的压头导向筒的环周环绕。

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