CN209999649U

CN209999649U - 一种随形冷却模具

Info

Publication number: CN209999649U
Application number: CN201920867827.0U
Authority: CN
Inventors: 孙福; 邵长斌; 张昊; 王桂龙; 王莉敏; 王蒙蒙
Original assignee: Jiangsu Bolianshuo Welding Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Bolianshuo Welding Technology Co Ltd
Priority date: 2019-06-10
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2020-01-31
Anticipated expiration: 2029-06-10

Abstract

本实用新型公开了一种随形冷却模具，涉及模具技术领域。该随形冷却模具包括依次连接的盖板、第一模具本体以及第二模具本体，且第一模具本体的壁厚小于第二模具本体的壁厚；其中，第一模具本体内设置有毛细腔体，毛细腔体内设有填充材料，第二模具本体内设有随形冷却水路，且毛细腔体与随形冷却水路相连通。该随形冷却模具与传统的随形水路模具相比，可以在薄壁处设置毛细腔体，从而可以提高随形冷却模具的冷却效率及冷却均匀性，进而提高随形冷却模具的使用寿命，增大了随形水路设计的可能性，使之可用于精密注塑领域。

Description

一种随形冷却模具

技术领域

本实用新型涉及模具技术领域，具体而言，涉及一种随形冷却模具。

背景技术

注塑模具的快速均匀冷却是提高注塑产品质量，提升产品良率及提高注塑效率的最为直接有效的办法。目前，高端模具基本都采用了随形水路，对于不能使用随形水路的区域嵌入铜等高导热材料或二者合并的方式决解。以上方式大大提高了传统通过机械钻孔方式得到简单水路的模具使用过程中的冷却效率与均匀性，提供了模具产业升级方向。

但是，现有技术中的冷却模具的随形冷却水路的设计方式仍然受到制备技术和使用工况的限制。例如，冷却模具存在薄壁区域，在薄壁区域设置随性冷却水路会造成模具的使用寿命严重下降。

实用新型内容

本实用新型的目的包括提供一种随形冷却模具，该随形冷却模具内部设置有毛细吸液芯结构，可长时间稳定使用，解决在薄壁处设置随形冷却水路的弊端，有效地提高随形冷却模具的使用寿命。

本实用新型的另一目的包括提供一种随形冷却模具的加工方法，该加工方法可快速地加工得到上述的随形冷却模具，从而有效地提高随形冷却模具的使用寿命。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型的实施例提供了一种随形冷却模具，包括：

依次连接的盖板、第一模具本体以及第二模具本体，且第一模具本体的壁厚小于第二模具本体的壁厚；

其中，第一模具本体内设置有毛细腔体，毛细腔体内设有用于导热的填充材料，第二模具本体内设有随形冷却水路，且毛细腔体与随形冷却水路相连通。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，盖板、第一模具本体以及第二模具本体内均设有互相连通的注胶孔，毛细腔体用于覆盖第一模具本体内除开注胶孔的区域。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，盖板、第一模具本体以及第二模具本体均呈柱状设置，且毛细腔体呈环状设置于第一模具本体内。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，毛细腔体呈倾斜环状设置于第一模具本体内，且在盖板至第二模具本体的方向上，毛细腔体的环状直径逐渐增大。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，随形冷却模具的材料为420模具钢，填充材料为铜粉末或镍粉末。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，随形冷却水路至少部分呈弯折状。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，随形冷却水路呈环状结构或螺旋管状结构。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，盖板、第一模具本体以及第二模具本体上均对应地设有多个定位销孔。

本实用新型的实施例还提供了一种上述的随形冷却模具的加工方法，包括：

将盖板、第一模具本体以及第二模具本体从下至上依次进行装配得到装配体，并向第一模具本体的毛细腔体内注入填充材料；

将装配后的装配体进行扩散焊接作业。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，当填充材料为铜粉时，注入的铜粉的数量由毛细腔体设置填充材料后的毛细孔比率决定，且W_Cu＝V腔/ρ铜*(1-p)，其中W_Cu为所需铜的重量，V腔为毛细腔体的体积，ρ铜为铜的密度，p为目标空隙率。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，扩散焊接作业是在扩散焊设备中进行的，且扩散焊接的温度小于铜粉的熔点，具体扩散焊接温度为1000～1050℃，焊接压力4.5～5.5MPa，保温时间1～2h。

本实用新型的实施例至少具备以下优点或有益效果：

本实用新型的实施例提供了一种随形冷却模具，该随形冷却模具包括依次连接的盖板、第一模具本体以及第二模具本体，且第一模具本体的壁厚小于第二模具本体的壁厚；其中，第一模具本体内设置有毛细腔体，毛细腔体内设有用于导热的填充材料，第二模具本体内设有随形冷却水路，且毛细腔体与随形冷却水路相连通。该随形冷却模具与传统的随形水路模具相比，可以在薄壁处设置毛细腔体，从而可以提高随形冷却模具的冷却效率及冷却均匀性，进而提高随形冷却模具的使用寿命，增大了随形水路设计的可能性，使之可用于精密注塑领域。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的实施例提供的第一种随形冷却模具在第一视角下的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例提供的第一种随形冷却模具在第二视角下的结构示意图；

图3为图2的A-A处的剖面结构示意图；

图4为图2的B-B处的剖面结构示意图；

图5为本实用新型的实施例提供的第一种随形冷却模具的盖板的结构示意图；

图6为本实用新型的实施例提供的第一种随形冷却模具的第一模具本体的结构示意图；

图7为本实用新型的实施例提供的第一种随形冷却模具的第二模具本体的结构示意图；

图8为本实用新型的实施例提供的第二种随形冷却模具的剖面结构示意图。

图标：100-随形冷却模具；101-盖板；103-第一模具本体；105-第二模具本体；107-毛细腔体；109-随形冷却水路；111-注胶孔；113-定位销孔；115-进出水孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征的水平高度小于第二特征的水平高度。

图1为本实施例提供的第一种随形冷却模具100在第一视角下的结构示意图；图2为本实施例提供的第一种随形冷却模具100在第二视角下的结构示意图；图3为图2的A-A处的剖面结构示意图；图4为图2的B-B处的剖面结构示意图；图5为本实用新型的实施例提供的第一种随形冷却模具100的盖板101的结构示意图；图6为本实用新型的实施例提供的第一种随形冷却模具100的第一模具本体103的结构示意图；图7为本实用新型的实施例提供的第一种随形冷却模具100的第二模具本体105的结构示意图。请参阅图1至图7，本实施例提供了一种随形冷却模具100，其包括依次连接的盖板101、第一模具本体103以及第二模具本体105。

详细地，请再次参阅图1至图7，在本实施例中，第一模具本体103的壁厚小于第二模具本体105的壁厚。其中，第一模具本体103属于薄壁结构，且外壁最薄处为0.8mm。第二模具本体105为主要冷却区域。其中，第一模具本体103内设置有毛细腔体107，毛细腔体107内设有填充材料，第二模具本体105内设有随形冷却水路109，且设置有进出水孔115，用于导入和导出水分。且毛细腔体107与随形冷却水路109相连通。该随形冷却模具100与传统的随形水路模具相比，可以在薄壁处设置毛细腔体107，从而可以提高随形冷却模具100的冷却效率及冷却均匀性，进而提高随形冷却模具100的使用寿命，增大了随形水路设计的可能性，使之可用于精密注塑领域。

具体地，请再次参阅图1至图7，在本实施例中，盖板101、第一模具本体103以及第二模具本体105内均设有互相连通的注胶孔111，毛细腔体107用于覆盖第一模具本体103内除开注胶孔111的区域。使得在薄壁处以中性面为基准构造毛细腔体107，使模具散热区除需要开工艺孔的区域外全部被腔体覆盖，从而可提高随形冷却模具100的冷却效率及冷却均匀性。

请再次参阅图1至图7，在本实施例中，盖板101、第一模具本体103以及第二模具本体105均呈柱状设置，且毛细腔体107呈环状设置于第一模具本体103内。环状设置的毛细腔体107可有效地将热量传导至随形冷却水路109，以便于冷却效果的提高。优选地，在本实施例中，环形空腔为一整层，若加工精度不能保证，还可将本层进一步分为更多的层片分别加工，最小层片厚度大于等于0.1mm即可。当然，在本实用新型的其他实施例中，盖板101、第一模具本体103和第二模具本体105的形状还可以根据需求进行选择，本实用新型的实施例不做限定。

作为优选的方案，在本实施例中，毛细腔体107呈倾斜环状设置于第一模具本体103内，且在盖板101至第二模具本体105的方向上，毛细腔体107的环状直径逐渐增大。其中，随形冷却模具100的材料为420模具钢，填充材料为铜粉末或镍粉末。通过倾斜设置的毛细腔体107的设置，使得该毛细腔体107加入填充材料后因扩散焊烧结形成多孔材料，可有效缓释模具注塑过程中因热膨胀系数差异导致的应力，从而减小模具的注塑周期。同时，该多孔材料可以从随形水路中吸取冷却水，大大提高了导热效率，使模具需要冷却的区域温度更加均匀。另外，吸液芯材料如铜粉末或镍粉末在扩散焊接过程中与模具钢也形成层一定的冶金结合，从而使薄壁处获得足够的强度支撑，避免在薄壁处直接设置随形水路对模具使用寿命带来的损伤，从而有效地提高随形冷却模具100的使用寿命。

请再次参阅图1至图7，在本实施例中，随形冷却水路109呈环状结构，环状结构的设置可在注塑过程中可以快速将热量传到至随形水路内，降低所在壁面的温度。图8为本实施例提供的第二种随形冷却模具100的剖面结构示意图。请参阅图8，在本实用新型的其他实施例中，随形冷却水路109还可以选择为螺旋管状结构，通过螺旋管状结构的设置也可以进一步地提高冷却效果，保证随形冷却模具100的使用寿命。

请再次参阅图1至图7，在本实施例中，盖板101、第一模具本体103以及第二模具本体105上均对应地设有多个定位销孔113。通过定位销孔113的设置，可提高随形冷却模具100在安装与加工过程中的精确性，从而保证冷却效果。

本实用新型的实施例还提供了一种随形冷却模具100的加工方法，其包括：将盖板101、第一模具本体103以及第二模具本体105从下至上依次进行装配得到装配体，并向第一模具本体103的毛细腔体107内注入铜粉；将装配后的装配体进行扩散焊接作业。该方法吸液芯由粉末材料烧结而成，烧结工艺与扩散焊工艺合二为一，方法简洁高效，该毛细腔体107加入填充材料后因扩散焊烧结形成多孔材料，可有效缓释模具注塑过程中因热膨胀系数差异导致的应力，从而减小模具的注塑周期。同时，该多孔材料可以从随形水路中吸取冷却水，大大提高了导热效率，使模具需要冷却的区域温度更加均匀，同时粉末结构可以填充任何形状及尺寸的随形薄壁。另外，吸液芯材料在注塑过程中可以快速将热量传到至随形水路内，降低所在壁面的温度。吸液芯材料在扩散焊接过程中与模具钢也形成层一定的冶金结合，从而使薄壁处获得足够的强度支撑，避免在薄壁处直接设置随形水路对模具使用寿命带来的损伤，从而可有效地提高随形冷却模具100的使用寿命。

作为优选的方案，在本实施例中，注入的铜粉的数量由毛细腔体107设置填充材料后的毛细孔比率决定，且W_Cu＝V腔/ρ铜*(1-p)，其中W_Cu为所需铜的重量，V腔为毛细腔体107的体积，ρ铜为铜的密度，p为目标空隙率。且扩散焊接作业是在扩散焊设备中进行的，且扩散焊接的温度小于铜粉的熔点，具体扩散焊接温度为1000～1050℃，焊接压力4.5～5.5MPa，保温时间1～2h。

下面对本实用新型的实施例具体采用的方案进行详细地说明：

S1：首先对模具结构及使用工况进行分析，本实施例需要获得的模具如图1至图7所示，模具成圆柱形，内部有注胶孔111，虚线框内区域为模具需要冷却的区域，然而需冷却区域壁厚仅约4.5mm，若在此处设置随形水路一方面水路流动困难，另一方剩余壁厚变薄不能满足结构强度。综上决定采用毛细吸液芯结构提供为此模具提供均匀冷却，在模具靠近主要冷却区域的位置设置主要冷却水路，在薄壁处以中性面为基准构造毛细腔体107，使模具散热区除需要开工艺孔的区域外全部被腔体覆盖。

S2：根据客户需要设计模具随形冷却结构，并根据工况要求选择材料，本实施例中材料选用420模具钢，毛细芯材料选用铜粉末；

S3：本实施例中所有流道均采用扩散焊接方式获得。根据设计结构对零件进行合理分层，本实施例将模具分为三层，每层的结构如图1至图8所示。在第二模具本体105设置主随形水路，随形水路用来带走模具底部的热量同时带走毛细洗液芯传递来的热量。第一模具本体103加工环形空腔，加工的环形空腔保证内外壁厚度基本一致，本实施例中内外壁最薄处为0.8mm，本实施例环形空腔为一整层，若加工精度不能保证，还可将本层进一步分为更多的层片分别加工，最小层片厚度大于等于0.1mm；最后第三层为盖板101层。以上所述三层均设置定位孔，用于焊接时的装配定位。

S4：采用CNC加工随形水路，采用五轴加工或电加工的方式加工薄壁空腔；

S5：零件装配中，根据本实施例的特点将没水路结构的第三层放在最底部，焊接面向上，将第二层放在第三层上并用销钉定位，向第二层中注入铜粉，根据希望得到的毛细孔比率倒入不同质量的铜粉，本实施例中希望孔隙率在10％左右，因此注入90％重量的铜粉，铜粉重量计算采用如下公式：W_Cu＝V腔/ρ铜*(1-p)其中W_Cu为所需铜的重量，V腔为填充腔体的体积ρ铜为铜的密度p为空隙率。铜粉填入后将第一层装配于第二层之上。

S6：将装配好的装配体放入扩散焊设备中进行焊接，焊接时装配体在扩散焊设备中摆放的朝向与装配时朝向一致，不可颠倒，防止铜粉进入水路中，焊接温度小于铜的熔点，本实施例中扩散焊接温度取1020℃，焊接压力5MPa，保温时间1.5h；

S7：将焊接好的扩散焊零件进行粗加工至接近最终零件的尺寸，本实施例中加工至剩余0.5mm精加工余量；

S8：对粗加工过的零件进行调质处理至所需的硬度区间，本实施例中采用材料供应商指定工艺进行调质处理，调质处理的淬火温度小于紫铜的熔点，调质后模具钢硬度52HRC；

S9：精加工零件至最终设计外形。

综上所述，本实用新型的实施例提供的随形冷却模具100的加工方法加工得到的该随形冷却模具100内部设置有毛细吸液芯结构，可长时间稳定使用，解决在薄壁处设置随形冷却水路109的弊端，有效地提高随形冷却模具100的使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种随形冷却模具，其特征在于，包括：

依次连接的盖板、第一模具本体以及第二模具本体，且所述第一模具本体的壁厚小于所述第二模具本体的壁厚；

其中，所述第一模具本体内设置有毛细腔体，所述毛细腔体内设有用于导热的填充材料，所述第二模具本体内设有随形冷却水路，且所述毛细腔体与所述随形冷却水路相连通。

2.根据权利要求1所述的随形冷却模具，其特征在于：

所述盖板、所述第一模具本体以及所述第二模具本体内均设有互相连通的注胶孔。

3.根据权利要求2所述的随形冷却模具，其特征在于：

所述毛细腔体呈环状设置于所述第一模具本体内。

4.根据权利要求3所述的随形冷却模具，其特征在于：

在所述盖板至所述第二模具本体的方向上，所述毛细腔体的环状直径逐渐增大。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的随形冷却模具，其特征在于

所述随形冷却模具的材料为420模具钢，所述填充材料为铜粉末或镍粉末。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的随形冷却模具，其特征在于：

所述随形冷却水路至少部分呈弯折状。

7.根据权利要求6所述的随形冷却模具，其特征在于：

所述随形冷却水路呈环状结构或螺旋管状结构。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的随形冷却模具，其特征在于：

所述盖板、所述第一模具本体以及所述第二模具本体上均对应地设有多个定位销孔。