CN115139478A - 模具冷却流道结构及模具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模具冷却流道结构及模具，该冷却流道结构包括至少一个输入流道与至少一个输出流道，所述输入流道与所述输出流道并列设置且一端相互连通，所述输入流道与所述输出流道在彼此对应的位置分别成型有第一螺旋段与第二螺旋段，所述第一螺旋段与所述第二螺旋段相互旋绕。基于本发明的技术方案，采用双通道螺旋进出流道，在冷却介质流经螺旋段时，冷却介质会沿螺旋通道加速上升或下降，且其流动速度和流动行程会大幅度提升，使得相应产品的冷却周期时间缩短、冷却均匀，冷却的循环行程更稳定。
Description
技术领域
本发明涉及模具技术领域，特别地涉及一种模具冷却流道结构及模具。
背景技术
目前，空调已经成为居家不可或缺的家用电器。风叶作为空调外机中的重要零部件，通常采用注塑成型工艺制造，注塑风叶产品的高效率、高质量生产成为目前注塑车间的首要任务。对于风叶的注塑模具，根据模具目前的水路结构进行了全面的分析，传统的水井水路、或者喷泉水路，都不能持久、稳定地保障模具的在机稳定生产。
现阶段，基于目前的风叶产品以及风叶模具的结构，进行了关键水路的研究与分析。注塑风叶中心的轴孔部位作为风叶动平衡的核心，该孔位的成型质量是风叶噪声、转速稳定比较重要的一个区域，因此该区域在注塑过程中的冷却效果至关重要。
目前，现有技术中没有针对模具中对应注塑风叶中心的轴孔部位的冷却流道进行设计的技术方案。因此，本发明针对性地提出一种模具冷却流道结构及模具，以解决诸如注塑风叶中心的轴孔部位等空间狭小的部位的冷却问题。
发明内容
为了解决现有技术的模具没有专门针对诸如注塑风叶中心的轴孔等空间狭小的部位的冷却流道，导致局部位置冷却效果不理想而影响产品质量与生产效率的问题，本发明提出了一种模具冷却流道结构及模具。
第一方面，本发明提出的一种模具冷却流道结构，包括至少一个输入流道与至少一个输出流道，所述输入流道与所述输出流道并列设置且一端相互连通，所述输入流道与所述输出流道在彼此对应的位置分别成型有第一螺旋段与第二螺旋段，所述第一螺旋段与所述第二螺旋段相互旋绕。
在一个实施方式中，所述第一螺旋段与所述第二螺旋段螺旋转过的角度相同，所述角度为75°～85°。通过本实施方式，考虑的是冷却流道的整个尺寸(主要是长度方向)以及流动阻力，螺旋角度处于75°～85°范围内比较理想。
在一个实施方式中，所述输入流道与所述输出流道垂直于自身轴线方向的横截面为半圆形且二者半圆形的横截面的直边部分彼此靠近。通过本实施方式，可以尽量缩小其整体所占用的面积，使得结构更加紧凑，更能适应狭小空间对应的模具结构。
在一个实施方式中，所述输入流道与所述输出流道对应其半圆形横截面的直边部分与弧边部分的连接转角处设置有倒圆角结构。通过本实施方式，圆角结构主要为了改善局部位置的流动状态，避免在角落处的流速过慢而产生紊流，影响冷却介质整体的流动性。
在一个实施方式中，所述第一螺旋段与所述第二螺旋段分别位于所述输入流道与所述输出流道两端之间的中部位置，所述输入流道还包括通过所述第一螺旋段连接的第一输入段与第二输入段，所述输出流道还包括通过所述第二螺旋段连接的第一输出段与第二输出段，所述第二输入段与所述第一输出段连通。
在一个实施方式中，所述第一输入段的口径大于所述第二输入段的口径，所述第一输出段的口径小于所述第二输入段的口径，所述第一螺旋段与所述第二螺旋段沿其延伸方向口径均逐渐变化。通过本实施方式，通过口径的变化可以增大冷却介质的流速。
在一个实施方式中，所述第一输入段与所述第二输入段对应并构成所述冷却流道的进出段，所述第二输入段与所述第一输出段对应并构成所述冷却流道的中间输送段，所述中间输送段的长度大于所述进出段的长度。
在一个实施方式中，根据权利要求5所述的模具冷却流道结构及模具，其特征在于，所述第二输入段与所述第一输出段通过连接段连通，所述连接段为内表面为弧形的弯头结构。通过本实施方式，弧形的连接段可以一定程度上改善冷却介质由输入流道进入输出流道时流向的变化对于流速的影响。
在一个实施方式中，所述输入流道与所述输出流道彼此对应的部分的口径相同。通过本实施方式，主要是便于结构设计，匹配模具尺寸。
在一个实施方式中，所述第一螺旋段与所述第二螺旋段所在的位置对应所述冷却流道所在的模具的径向尺寸变化的过渡段。
第二方面，本发明提出的一种模具，其包括上述的模具冷却流道结构，进而具备其所具备的全部技术效果。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
本发明提供的一种模具冷却流道结构及模具，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
本发明的一种模具冷却流道结构及模具，采用双通道螺旋进出流道，在冷却介质流经螺旋段时，冷却介质会沿螺旋通道加速上升或下降，且其流动速度和流动行程会大幅度提升，使得相应产品的冷却周期时间缩短、冷却均匀，冷却的循环行程更稳定。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了背景技术提到的注塑风叶注塑成型的结构图；
图2显示了图1中A-A截面的结构示意图；
图3显示了本发明的冷却流道结构在模具内部的结构示意图；
图4显示了本发明的冷却流道结构的立体结构示意图；
图5显示了本发明的冷却流道结构的正投影结构示意图；
图6显示了图5中B-B截面的结构示意图；
图7显示了图5中C-C截面的结构示意图；
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
附图标记：
1-输入流道，11-第一输入段，12-第一螺旋段，13-第二输入段，2-输出流道，21-第一输出段，22-第二螺旋段，23-第二输出段，3-连接段，4-模具镶件，5-注塑风叶。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明的实施例提供了一种模具冷却流道结构，包括至少一个输入流道1与至少一个输出流道2，输入流道1与输出流道2并列设置且一端相互连通，输入流道1与输出流道2在彼此对应的位置分别成型有第一螺旋段12与第二螺旋段22，第一螺旋段12与第二螺旋段22相互旋绕。
具体地，如附图图4所示，本发明的冷却流道结构，包括输入流道1与输出流道2两个部分，输入流道1的出口一端与输出流道2的入口一端相对应并彼此连通，输入流道1用于输入冷却介质、输出流道2用于输出冷却介质，介质由输入流道1输入并流动至输入流道1末端后进入输出流道2并反向流动至流出。输入流道1与输出流道2并列设置且彼此靠近，二者可以是相互平行也可以是存在一定角度，优选为相互平行，因为能够最大程度上缩小冷却流道结构整体所占用的空间大小。
输入流道1与输出流道2在彼此对应的位置分别成型有第一螺旋段12与第二螺旋段22，如附图图4所示，第一螺旋段12与第二螺旋段22相互旋绕形成冷却流道的双螺旋结构的螺旋加速段。基于角动量守恒定律，在一个旋转体系里，上游部分的物体旋转后产生角动量，并向下游传递，至下游后的旋转速度会越来越快，因此流道的螺旋段能够使进入的冷却介质产生旋转，加大冷却介质的流速；同时，旋转的惯性也能加长冷却介质流动的行程以及一定行程范围内的流向的稳定性(其原理为陀螺稳定性，类似于膛线使子弹旋转)，保障冷却介质循环能够按照零件设计的通道持续流动。
本实施例中，输入流道1与输出流道2彼此靠近的很近，二者之间的距离只有0.5mm至1.5mm，所以其第一螺旋段12与第二螺旋段22形成的双螺旋结构的旋绕的幅度不大(将螺旋线以近似的正弦曲线来看的话，即正弦曲线的振幅远小于其周期)，进而第一螺旋段12与第二螺旋段22在对冷却介质进行加速的同时，没有对其原本的流向产生多大的影响。进而冷却介质在旋转后能够增其流向稳定性，也就增加了其能够在初始动力驱动下的流动的行程。
在实际应用时，以应用于注塑风叶5为例，如附图图1与图2所示，本实施例的冷却流道构造在对应风叶中心轴孔的模具镶件4中，如附图图3。模具镶件4在使用时是部分地插入风叶中心的轴孔中。基于目前大多采用的上下模具结构，一般模具镶件4都是竖直插入(参照附图2所示状态向左旋转90°)，对于输入通道而言，冷却介质是向上输入，需要克服重力阻碍，因此采用螺旋段加速后，冷却介质动能更大、稳定性更好，因此可以有效的克服重力而上升至更高的高度，从而可以提高产品的冷却效果。
此外，本实施例中的冷却流道结构设置在诸如附图图3的模具镶件4中时，设置一个输入流道1与一个输出流道2，可以适应诸如风叶中心轴孔等空间狭小的部位。当然，针对其他空间较大的模具结构，也可以基于本实施例提出的原理，设置多个输入流道1和/或多个输出流道2，都能实现对于冷却介质的加速以及提高流动的稳定。同理地，也可以在一个模具中设置多个如附图图4所示的冷却流道结构，同样可以实现相应的技术效果。
进一步地，第一螺旋段12与第二螺旋段22分别位于输入流道1与输出流道2两端之间的中部位置，输入流道1还包括通过第一螺旋段12连接的第一输入段11与第二输入段13，输出流道2还包括通过第二螺旋段22连接的第一输出段21与第二输出段23，第二输入段13与第一输出段21连通。
具体地，如附图图4所示，输入流道1与输出流道2都为三段式结构，第一螺旋段12与第二螺旋段22分别位于中段，这样可以为冷却介质提供加速准备阶段(第一输入段11、第一输出段21)与加速后流通阶段(第二输入段13、第二输出段23)。其中，第一输入段11、第二输入段13、第一输出段21以及第二输出段23均为直线段(沿各自的延伸方向，其处处相同)。
优选地，输入流道1与输出流道2彼此对应的部分的口径相同。主要是便于结构设计，匹配模具尺寸。
进一步地，第一输入段11的口径大于第二输入段13的口径，第一输出段21的口径小于第二输入段13的口径，第一螺旋段12与第二螺旋段22沿其延伸方向口径均逐渐变化。
具体地，针对流道口径尺寸的设计，一是为了匹配模具的外形尺寸的变化，如附图图3所示；更重要的是通过口径的变化增大冷却介质的流速(主要是针对输入流道1而言)，输入流道1的入口端(第一输入段11)的口径大于出口端(第二输入段13)的口径，进而在出口端(第二输入段13)的流速更快，从而也可以一定程度上加快整个冷却介质的流速。
此外，以上各段的口径差别控制在一定范围内，避免流速变化幅度过大对流动性产生影响，第一输入段11与第二输出段23的直径在4mm左右，第二输入段13与第一输出段21的直径在3.5mm左右，第一螺旋段12与第二螺旋段22作为口径变化的过渡部分。优选地，第一螺旋段12与第二螺旋段22所在的位置对应冷却流道所在的模具的径向尺寸变化的过渡段。
此外，针对口径的设计，主要是尽可能利用模具内有限的空间，但同时又要保证与模具壁面之间保留一定安全距离，一般是4mm左右。
进一步地，第一输入段11与第二输入段13对应并构成冷却流道的进出段，第二输入段13与第一输出段21对应并构成冷却流道的中间输送段，中间输送段的长度大于进出段的长度。
具体地，如附图图2与图3所示，对于诸如风叶中心轴孔等狭小空间，只能有模具小尺寸的部分进入(中间输送段)，因此增大中间输送段的长度，可以提高冷却的均匀性与冷区效果。
进一步地，第二输入段13与第一输出段21通过连接段3连通，连接段3为内表面为弧形的弯头结构。
具体地，如附图图4所示，弧形的连接段3可以一定程度上改善冷却介质由输入流道1进入输出流道2时流向的变化对于流速的影响。
进一步地，参照附图图4所示的结构，本实施例中，输入通道与输入通道各段的尺寸设计如下表：
| 名称 | 特征 | 高度(MM) |
| 第一输入段 | 直升 | 23.5 |
| 第一螺旋段 | 螺旋 | 11.82 |
| 第二输入段 | 直升 | 34 |
| 连接段 | 弧形 | 2.09 |
| 第一输出段 | 直升 | 34 |
| 第二螺旋段 | 螺旋 | 11.82 |
| 第二输出段 | 直升 | 23.5 |
实施例2
本实施例主要阐述螺旋段的旋转角度，其余部分相同内容参考实施例1，本实施例不再赘述。
本发明的实施例提供了一种模具冷却流道结构，包括至少一个输入流道1与至少一个输出流道2，输入流道1与输出流道2并列设置且一端相互连通，输入流道1与输出流道2在彼此对应的位置分别成型有第一螺旋段12与第二螺旋段22，第一螺旋段12与第二螺旋段22相互旋绕，第一螺旋段12与第二螺旋段22螺旋转过的角度相同，角度为75°～85°。
具体地，如附图图5至图7所示，对于输入流道1而言，图7显示了其第一螺旋段12之前的横截面示意图，图6显示了其第一螺旋段12之后的横截面示意图，根据图7与图6的结构，即可以看出第一螺旋段12(第二螺旋段22)螺旋转过的角度。该角度值的设计主要考虑的是冷却流道的整个尺寸(主要是长度方向)以及流动阻力；因为角度越大，螺旋段的长度会越长，影响整个流道结构的设计；第二是螺旋段过长会产生较大的流阻，影响流动。结合模具、产品尺寸，研究发现螺旋角度处于75°～85°范围内比较理想。
进一步地，结合实验对于冷却介质流通的状态分析与流体观察，80.5°时的冷却介质流通的状态最为平稳。
实施例3
本实施例主要阐述流道的截面形状设计，其余部分相同内容参考实施例1与实施例2，本实施例不再赘述。
本发明的实施例提供了一种模具冷却流道结构，包括至少一个输入流道1与至少一个输出流道2，输入流道1与输出流道2并列设置且一端相互连通，输入流道1与输出流道2在彼此对应的位置分别成型有第一螺旋段12与第二螺旋段22，第一螺旋段12与第二螺旋段22相互旋绕。
输入流道1与输出流道2垂直于自身轴线方向的横截面为半圆形且二者半圆形的横截面的直边部分彼此靠近；输入流道1与输出流道2对应其半圆形横截面的直边部分与弧边部分的连接转角处设置有倒圆角结构。
具体地，如附图图4至图7所示，输入流道1与输出流道2设置为半圆形结构，主要是为了尽量缩小其整体所占用的面积，使得结构更加紧凑，更能适应狭小空间对应的模具结构。同时，二者半圆形的横截面的直边部分彼此靠近，即两个平面相对，便于控制二者之间的距离，保证加工时安全距离。倒圆角结构主要为了改善局部位置的流动状态，避免在角落处的流速过慢而产生紊流，影响冷却介质整体的流动性。
实施例4
本发明的实施例提供了一种模具，其包括上述模具冷却流道结构，进而具备其所具备的全部技术效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (11)
1.一种模具冷却流道结构，其特征在于，包括至少一个输入流道与至少一个输出流道，所述输入流道与所述输出流道并列设置且一端相互连通，所述输入流道与所述输出流道在彼此对应的位置分别成型有第一螺旋段与第二螺旋段，所述第一螺旋段与所述第二螺旋段相互旋绕。
2.根据权利要求1所述的模具冷却流道结构，其特征在于，所述第一螺旋段与所述第二螺旋段螺旋转过的角度相同，所述角度为75°～85°。
3.根据权利要求1所述的模具冷却流道结构，其特征在于，所述输入流道与所述输出流道垂直于自身轴线方向的横截面为半圆形且二者半圆形的横截面的直边部分彼此靠近。
4.根据权利要求3所述的模具冷却流道结构，其特征在于，所述输入流道与所述输出流道对应其半圆形横截面的直边部分与弧边部分的连接转角处设置有倒圆角结构。
5.根据权利要求1所述的模具冷却流道结构，其特征在于，所述第一螺旋段与所述第二螺旋段分别位于所述输入流道与所述输出流道两端之间的中部位置，所述输入流道还包括通过所述第一螺旋段连接的第一输入段与第二输入段，所述输出流道还包括通过所述第二螺旋段连接的第一输出段与第二输出段，所述第二输入段与所述第一输出段连通。
6.根据权利要求5所述的模具冷却流道结构，其特征在于，所述第一输入段的口径大于所述第二输入段的口径，所述第一输出段的口径小于所述第二输入段的口径，所述第一螺旋段与所述第二螺旋段沿其延伸方向口径均逐渐变化。
7.根据权利要求5所述的模具冷却流道结构，其特征在于，所述第一输入段与所述第二输入段对应并构成所述冷却流道的进出段，所述第二输入段与所述第一输出段对应并构成所述冷却流道的中间输送段，所述中间输送段的长度大于所述进出段的长度。
8.根据权利要求5所述的模具冷却流道结构及模具，其特征在于，所述第二输入段与所述第一输出段通过连接段连通，所述连接段为内表面为弧形的弯头结构。
9.根据权利要求1至8任一项所述的模具冷却流道结构，其特征在于，所述输入流道与所述输出流道彼此对应的部分的口径相同。
10.根据权利要求1所述的模具冷却流道结构，其特征在于，所述第一螺旋段与所述第二螺旋段所在的位置对应所述冷却流道所在的模具的径向尺寸变化的过渡段。
11.一种模具，其特征在于，其包括如权利要求1至10任一项所述的模具冷却流道结构。
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