CN113523198A - 一种模具内导热管回路结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模具内导热管回路结构，所述模具包括上模和下模，型芯设置在上模内或者下模的凸模内，型芯设有冷却孔，上模和下模分别设有包括进水口和出水口的冷却水道，在冷却孔内设有两端封闭的导热管，导热管一端为伸入型芯冷却孔内部的吸热端，另一端为伸入冷却水道的散热端，导热管内设有相变液，在导热管的内侧壁设有烧结层，型芯可将热量传递给导热管的吸热端，从而使吸热端内的相变液气化，气态的相变液流动至导热管的散热端，冷却水对伸入冷却水道的散热端进行冷却，散热端气态的相变液冷凝呈液态，然后在烧结层的毛细作用下回流至吸热端。本发明可对小尺寸的型芯进行快速有效的冷却，既有利于提高生产效率，又可提升产品的质量。

Description

一种模具内导热管回路结构

技术领域

本发明涉及模具制造技术领域，具体涉及一种模具内导热管回路结构。

背景技术

我们知道，现有的日常生活用品或者工业用品，大多是通过模塑成型得到的，以提高生产效率，降低制造成本。对于塑料成型模具、甚至是铝合金压铸模具而言，其通过包括一个具有型腔的上模、与型腔配合的凸模，用于固定凸模的下模，上模上设有连通型腔的浇道，下模上设有用于顶出产品的顶出机构。成型机将熔融的高温塑胶或铝合金通过浇道注入型腔内，冷却后即形成所需的产品，由于热胀冷缩的缘故，冷却后的产品会包裹在凸模上，此时，上、下模分开，下模的顶出机构即可将包裹在凸模上的产品顶出，操作人员、或者机械手即可取出产品。

由于熔融的塑胶或者铝合金具有大量的热量，因此，模具上还需要设置相应的冷却系统，通过冷却水对模具的型腔、凸模进行冷却，以便提高产品的成型效率和成型质量。

在现有技术中，冷却系统通常包括一个具有冷却水的冷却装置，上模上设置靠近型腔的冷却水道，在下模上设置进冷却水道和出冷却水道，在凸模内设置冷却进水管和冷却回水管，下模的进冷却水道与凸模的冷却进水管相连接，凸模的冷却回水管与下模的出冷却水道相连接。当冷却水通过上模的冷却水道时，即可对上模的型腔进行冷却；而冷却水通过下模一端的进冷却水道进入凸模内部的冷却进水管，再由冷却回水管将换热后升温的冷却水向外流出，并通过下模另一端的出冷却水道回流到冷却装置内换热冷却。

上述冷却系统虽然可以对大部分的模具进行有效的冷却，但是，对于一些在凸模内设有较为细长的型芯的模具而言——尤其是一些用于成型孔径较小的盲孔的型芯而言，在型芯内部难以同时设置冷却进水管和冷却回水管，从而造成型芯冷却的困难，好多时候，人们只能放弃对这些型芯进行冷却，从而造成该部位产品冷却速度慢，无法与其它部位同步冷却，影响成型效率，因冷却收缩的不一致而影响产品的质量。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种模具内导热管回路结构，可对小尺寸的型芯进行快速有效的冷却，既有利于提高生产效率，又可提升产品的质量。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种模具内导热管回路结构，适用于对型芯的冷却，所述模具包括具有型腔的上模和具有凸模的下模，所述型芯设置在上模内或者下模的凸模内，所述型芯设有冷却孔，所述上模和下模分别设有包括进水口和出水口的冷却水道，在所述冷却孔内设有两端封闭且由紫铜制成的导热管，所述导热管一端为伸入型芯冷却孔内部的吸热端，另一端为伸入冷却水道的散热端，所述导热管内设有相变液，在导热管的内侧壁设有烧结层，所述相变液的沸点在45°-60°之间，当模具成型时，型芯将热量传递给导热管的吸热端，从而使吸热端内的相变液气化，气态的相变液流动至导热管的散热端，与此同时，冷却水由进水口进入冷却水道、由出水口流出冷却水道时，并对伸入冷却水道的散热端进行冷却，散热端气态的相变液冷凝呈液态，然后在烧结层的毛细作用下回流至吸热端。

作为现有技术，模具包括具有型腔的上模和具有凸模的下模，并且上模和下模分别设有包括进水口和出水口的冷却水道。为了使型芯得到有效的冷却，本发明在型芯上设置由型芯下端面向上延伸的冷却孔，并在冷却孔内设置两端封闭的导热管，而导热管内充注有沸点在45°-60°之间的相变液。这样，在模具成型时，型芯的温度会传导给导热管的吸热端，从而使导热管内的相变液升温至沸点以上，此时的相变液由液体变为气体，从而可吸收大量的热量，变成气态的相变液的压力迅速上升，从而快速流动至散热段，伸入冷却水道的散热段则将热量传导给冷却水，从而使气态的相变液冷凝成液态，而毛细管结构则可利用毛细管效应使散热段内的相变液重新回流至吸热端，如此循环，即可快速地将型芯端部的热量通过冷却水散发出去，从而使型芯能和其它部位实现同步冷却，即可提升模具的冷却和成型效率，又可提升产品的成型质量。

特别是，导热管由紫铜制成，紫铜具有良好的导热性能，从而有利于将型芯的热量传导到导热管上。并且在导热管的内侧壁设有烧结层，烧结层可在导热管道的内侧壁形成大量相互连通的蜂窝状小孔，从而构成良好的毛细效果，并且烧结层的强度好，使用寿命长，并且不会阻碍气态的相变液在导热管内的流动。

需要说明的是，本发明适用于下模的型芯，或者上模的型芯。

作为优选，所述导热管内孔的孔径由散热段至吸热端逐渐增大，从而使所述内孔成为锥度在0.02-0.03之间的圆锥孔，在导热管的散热端圆周面上设有若干在周向上均匀分布的散热翅，导热管的两端面分别设有圆锥形的定位凸起，导热管上端的定位凸起抵靠冷却孔底面，导热管下端的定位凸起抵靠冷却水道侧壁，当冷却水道内有冷却水流过时，冲击散热翅，从而带动导热管转动。

本发明使导热管内孔的孔径由散热段至吸热端逐渐增大，从而使导热管的内孔成为锥度在0.02-0.03之间的圆锥孔。并且在导热管的散热端圆周面上设有若干在周向上均匀分布的散热翅。这样，当冷却水道内有冷却水流过时，水流冲击散热翅，从而带动导热管转动，此时，导热管内的相变液跟随转动而产生径向的离心力，使相变液紧贴导热管内侧壁，进而使相变液沿着倾斜的导热管内侧壁自动向吸热端流动。此外，散热翅会加速导热管的热量传导给冷却水。也就是说，散热翅既可起到加快散热的作用，又可起到类似涡轮叶片的作用，使流动的冷却水可驱动导热管快速转动。

另外，导热管的两端面分别设有圆锥形的定位凸起，从而可使导热管在型芯的冷却孔内实现中心定位，同时显著地减小其转动时的摩擦阻力。

作为优选，所述下模在对应冷却孔位置设有贯通冷却水道的过渡孔，在型芯下端面与下模之间设有围绕过渡孔的密封圈，在导热管和冷却孔之间设有与过渡孔连通的配合间隙。

由于在型芯下端面与下模之间设有围绕过渡孔的密封圈，因此，可确保过渡孔、配合间隙的有效密封，避免冷却水的外泄。

特别是，冷却水道的冷却水可进入型芯的冷却孔与导热管之间的配合间隙内，从而可将型芯的热量快速传递给导热管，同时有效的避免因导热管与冷却孔的配合造成导热管转动时的摩擦阻力。

作为优选，所述导热管采用如下步骤制成：

a. 在一根紫铜管内插入一端大、一端小的圆锥形芯棒，所述芯棒的大端与紫铜管内孔适配，芯棒的小端与紫铜管的内孔之间具有间隙；

b. 用导热管夹持推送机构夹紧紫铜管，并使紫铜管一边旋转、一边使对应芯棒小端的一端进入竖直设置的导入板的挤压孔内，紫铜管受到3-4个围绕挤压孔的轴线均匀分布的挤压轮的径向挤压，从而使紫铜管的管径逐渐缩小；

c. 重复步骤b，直至紫铜管的内孔贴靠芯棒，此时紫铜管的内孔呈圆锥形；

d. 分别夹持芯棒的大端和对应芯棒小端的紫铜管，并抽拉芯棒，即可方便地使芯棒与紫铜管分离。

可以理解的是，在现有技术中形成的紫铜管内径是一致的，而常规的机加工方式也不适合对细长的紫铜管内孔进行二次加工。本发明创造性地利用若干挤压轮内内部插入芯棒的紫铜管进行挤压加工，从而可使紫铜管的内径方便地缩小，并与圆锥形的芯棒相适配，从而使紫铜管的内孔形成所需要的圆锥孔。

特别是，紫铜管的内孔为圆锥孔，因而方便芯棒从紫铜管内孔的大端向外抽出。

因此，本发明具有如下有益效果：可对小尺寸的型芯进行快速有效的冷却，既有利于提高生产效率，又可提升产品的质量。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是导热管与下模以及型芯的一种配合结构示意图。

图3是导热管的制造原理示意图。

图中：1、上模 11、型腔 2、下模 21、过渡孔 22、密封圈 23、凸模 3、冷却水道 31、进水口 32、出水口 4、型芯 41、冷却孔 411、配合间隙 5、导热管 51、吸热端 52、散热端 53、定位凸起 54、散热翅 6、工作台 61、导入板 611、挤压孔 7、夹持头 8、挤压轮 9、芯棒。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所示，一种模具内导热管回路结构，适用于对注塑成型、甚至是铝合金压铸成型模具的型芯的冷却，在本实施例中的模具为注塑成型模具，模具包括具有型腔11的上模1和具有凸模23的下模2，下模包括具有进水口31和出水口32的冷却水道3。此外，所述型芯4设置在下模的凸模内，型芯与下模连接的端面设有向上延伸的冷却孔41，并且冷却孔的轴线与冷却水道的轴线相交叉。

另外，在冷却孔内设有两端封闭且由紫铜制成的导热管5，导热管一端为伸入型芯冷却孔内部的吸热端51，另一端为伸入冷却水道的散热端52，导热管内设有相变液，相变液的沸点在45°-60°之间，优选地，相变液可采用丙酮，其沸点为56.12°。在导热管的内侧壁设有烧结层，烧结层可在导热管道的内侧壁形成大量相互连通的蜂窝状小孔，从而构成良好的毛细效果，也就是说，此时的烧结层构成导热管内部的毛细管结构。

在模具注塑成型时，型芯的温度会传导给导热管的吸热端，从而使导热管内的相变液升温至沸点以上，此时的相变液由液体变为气体。我们知道，物质在相变时可吸收大量的热量，并且其温度保持不变。也就是说，当相变液的温度到达沸点时，其由液态变为气态，而温度则保持不变。变成气态的相变液的压力迅速上升，从而快速流动至散热段，伸入冷却水道的散热段则将热量传导给冷却水，从而使气态的相变液冷凝成液态，而烧结层则可利用毛细管效应使散热段内的相变液重新回流至吸热端，如此循环，即可快速地将型芯端部的热量通过冷却水散发出去，从而使型芯能和其它部位实现同步冷却，既可提升模具的冷却和成型效率，又可提升产品的成型质量。

需要说明的是，本发明的导热管既可用在下模的型芯上，也可用在上模的型芯上。

进一步地，我们可使导热管内孔的孔径由散热段至吸热端逐渐增大，从而使所述内孔成为锥度在0.02-0.03之间的圆锥孔。此外，在导热管的散热端圆周面上设有若干在周向上均匀分布的散热翅54，导热管的两端面分别设置圆锥形的定位凸起53，导热管上端的定位凸起抵靠冷却孔底面，导热管下端的定位凸起抵靠冷却水道侧壁。这样，当冷却水道内有冷却水流过时，冷却水流冲击散热翅，从而带动导热管转动。此时，导热管内的相变液跟随转动而产生径向的离心力，使相变液紧贴导热管内侧壁，进而使相变液沿着倾斜的导热管内侧壁自动向吸热端流动。当然，散热翅还可加速导热管的热量传导给冷却水。也就是说，散热翅既可起到加快散热的作用，又可起到类似涡轮叶片的作用，使流动的冷却水可驱动导热管快速转动。

另外，导热管的两端面圆锥形的定位凸起，可使导热管在型芯的冷却孔内实现中心定位，同时显著地减小其转动时的摩擦阻力。

为了方便导热管在冷却孔内的转动，同时有利于型芯的热量向导热管传递，我们可使导热管和冷却孔之间设有配合间隙411，下模在对应冷却孔位置设有贯通冷却水道的过渡孔21，在型芯下端面与下模之间设有围绕过渡孔的密封圈22。当然，配合间隙应连通过渡孔。由于在型芯下端面与下模之间设有围绕过渡孔的密封圈，因此，可确保过渡孔、配合间隙的有效密封，避免冷却水的外泄。

特别是，冷却水道的冷却水可进入型芯的冷却孔与导热管之间的配合间隙内，从而可将型芯的热量快速传递给导热管，同时有效的避免因导热管与冷却孔的配合造成导热管转动时的摩擦阻力。

作为一种优选方案，如图3所示，紫铜的导热管可利用夹持推送机构、挤压机构制成，其中的夹持推送机构包括一个工作台6、可移动地设置在工作台上用于夹持导热管的夹持头7，夹持头与驱动电机相关联，从而使夹持头可带动导热管转动，并且我们将夹持头用于夹持导热管的一侧称为前侧，另一侧称为后侧。夹持头可以采用钻床上的钻夹头。挤压机构则包括竖直地设置在夹持头前侧的导入板61，导入板上设有可穿过导热管的挤压孔611，在导入板的前侧设有3个围绕挤压孔的轴线均匀分布的挤压轮8，所述挤压轮与一个同步径向移动机构相关联，从而使所有的挤压轮可同步地径向移动。具体地，同步径向移动机构包括具有三个卡爪的三爪卡盘，卡爪上设有可转动的挤压轮。导热管的加工步骤如下：

a. 在一根圆柱形的紫铜管内插入一端大、一端小的圆锥形芯棒9，所述芯棒的大端与紫铜管内孔适配，芯棒的小端与紫铜管的内孔之间具有间隙。当然，芯棒的锥度应和导热管内孔的锥度（0.02-0.03）相匹配，并且芯棒因采用钢质线材制成，同时经过淬火处理，使其表面具有足够的硬度；

b. 用夹持头夹紧紫铜管对应芯棒大端的一端，此时的夹持头一边带动紫铜管旋转、一边使紫铜管对应芯棒小端的一端进入竖直设置的导入板的挤压孔内，紫铜管受到围绕挤压孔的轴线均匀分布的挤压轮的径向挤压，从而使紫铜管的管径逐渐缩小；

c. 重复步骤b，直至紫铜管的内孔贴靠芯棒，此时紫铜管的内孔呈圆锥形；

d. 分别夹持芯棒的大端和对应芯棒小端的紫铜管，并抽拉芯棒，即可方便地使芯棒与紫铜管分离。

可以理解的是，在现有技术中形成的紫铜管内径是一致的，而常规的机加工方式也不适合对细长的紫铜管内孔进行二次加工。本发明创造性地利用若干挤压轮内内部插入芯棒的紫铜管进行挤压加工，从而可使紫铜管的内径方便地缩小，并与圆锥形的芯棒相适配，从而使紫铜管的内孔形成所需要的圆锥孔。

特别是，紫铜管的内孔为圆锥孔，因而方便芯棒从紫铜管内孔的大端向外抽出。

需要说明的是，挤压轮的外形应采用锥度与芯棒的锥度适配的圆锥台形，以便在对紫铜管挤压后能充分贴合导热管外侧壁。

Claims (4)

1.一种模具内导热管回路结构，适用于对型芯的冷却，所述模具包括具有型腔的上模和具有凸模的下模，所述型芯设置在上模内或者下模的凸模内，所述型芯设有冷却孔，所述上模和下模分别设有包括进水口和出水口的冷却水道，其特征是，在所述冷却孔内设有两端封闭且由紫铜制成的导热管，所述导热管一端为伸入型芯冷却孔内部的吸热端，另一端为伸入冷却水道的散热端，所述导热管内设有相变液，在导热管的内侧壁设有烧结层，所述相变液的沸点在45°-60°之间，当模具成型时，型芯将热量传递给导热管的吸热端，从而使吸热端内的相变液气化，气态的相变液流动至导热管的散热端，与此同时，冷却水由进水口进入冷却水道、由出水口流出冷却水道时，并对伸入冷却水道的散热端进行冷却，散热端气态的相变液冷凝呈液态，然后在烧结层的毛细作用下回流至吸热端。

2.根据权利要求1所述的一种模具内导热管回路结构，其特征是，所述导热管内孔的孔径由散热段至吸热端逐渐增大，从而使所述内孔成为锥度在0.02-0.03之间的圆锥孔，在导热管的散热端圆周面上设有若干在周向上均匀分布的散热翅，导热管的两端面分别设有圆锥形的定位凸起，导热管上端的定位凸起抵靠冷却孔底面，导热管下端的定位凸起抵靠冷却水道侧壁，当冷却水道内有冷却水流过时，冲击散热翅，从而带动导热管转动。

3.根据权利要求2所述的一种模具内导热管回路结构，其特征是，所述下模在对应冷却孔位置设有贯通冷却水道的过渡孔，在型芯下端面与下模之间设有围绕过渡孔的密封圈，在导热管和冷却孔之间设有与过渡孔连通的配合间隙。

4.根据权利要求2所述的一种模具内导热管回路结构，其特征是，所述导热管采用如下步骤制成：

a. 在一根紫铜管内插入一端大、一端小的圆锥形芯棒，所述芯棒的大端与紫铜管内孔适配，芯棒的小端与紫铜管的内孔之间具有间隙；

b. 用导热管夹持推送机构夹紧紫铜管，并使紫铜管一边旋转、一边使对应芯棒小端的一端进入竖直设置的导入板的挤压孔内，紫铜管受到3-4个围绕挤压孔的轴线均匀分布的挤压轮的径向挤压，从而使紫铜管的管径逐渐缩小；

c. 重复步骤b，直至紫铜管的内孔贴靠芯棒，此时紫铜管的内孔呈圆锥形；

d. 分别夹持芯棒的大端和对应芯棒小端的紫铜管，并抽拉芯棒，即可方便地使芯棒与紫铜管分离。

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