CN108501336A - 塑胶叶轮模具随形水路冷却系统 - Google Patents

Abstract

一种塑胶叶轮模具冷却技术领域的随形水路冷却系统，包括型腔和型芯，随形连接水路、随形分流水路、内侧弧形水路、外侧弧形水路、螺旋环形水路均布置在型腔内部，型腔外侧弧形水路布置在型腔的外侧，型腔内侧弧形水路、螺旋环形水路布置在型腔的内侧，外侧出水管路通过随形连接水路与内侧弧形水路相连接，型芯上侧环形水路、型芯并联水路、型芯下侧环形水路从上到下依次布置在型芯中。在本发明中，水路可以在模仁中可均衡的排布，这样可以保证最佳的产品成型温度，而模温的均衡调控，可以将产品在传统冷却方案60‑70秒左右的注塑成型周期缩减至40‑50秒左右；而且还可以减少产品因冷却不均而出现的残次率。

Description

塑胶叶轮模具随形水路冷却系统

技术领域

本发明涉及的是塑胶叶轮模具技术领域的冷却系统，特别是一种带有随形水路设计的冷却系统。

背景技术

塑胶叶轮已在3C电子产品、白色家电、汽车等领域广泛应用，同时由于技术革新和产品品质的不断提升，以上领域对高品质叶轮的不断追求，也决定了塑胶叶轮在产品尺寸精度与动平衡等功能性指标参数方面有所提高，这对于塑胶叶轮的制造与成型的工艺也迎来新的挑战。众所周知，在塑件注塑成型中，模具的温度的调节都是通过外接模温机等温度控制设备，控制相应的介质通过管道流入模具水路管道中，通过热传递从而实现对模具的温度进行调控，而此环节中的热传递是否均衡，直接影响产品成型后的收缩变形量，从而影响到产品品质。传统的塑胶叶轮类模具属于圆形模仁结构，又因塑胶叶轮产品加强筋位较多，传统水路的加工一般采用钻铣等机加工方式，无法绕行加工，只能横向或纵向沿直线加工，且水路无法随产品等距离设计，这样就造成水路距离产品的距离有近有远，水流长时间循环后，模仁上各处温度遂不均衡，不均匀的温度分布造成产品非均匀的冷却，最终结果导致产品变形。

而实际应用中，叶轮类产品的最终品质直接由2个重要参数决定，一个是产品的圆外形轮廓(端面跳动，径向跳动)，它决定了产品的体积是否均匀的分布在各个角度上。二是产品的转动不平衡量，它决定了产品的质量是否均匀的分布在各个角度上。目前采用传统水路方案的叶轮模具生产的制品，外形轮廓(端面跳动，径向跳动)基本控制在 0.8mm左右，部分产品公差超出后，不得不采取后加工等方式进行校正，生产成本进一步提高；而在塑胶叶轮产品转动不平衡值控制方面，传统叶轮产品转动不平衡量的值一般在12mg.mm左右，而图纸要求理想值则在4mg.mm以下,产品生产中遇到转动不平衡值超标时，一般采用动平衡机器测量后，并采用增加配重块的方式进行平衡校正，部分产品往往需要检查并补偿校正2-3次，此种测量校正的生产模式，生产成本相对惊人。

另外一方面，传统水路模具为了改善产品因冷却不均而变形的品质问题时，将塑件成型冷却时间故意延长，此举不仅改良效果极其有限，而且产品生产效率也明显下降。传统水路的叶轮模具中，产品生产周期在60秒左右，有时候为了改善产品变形，其注塑周期甚至超过75秒以上，根据估算，整个周期中约有48-60秒的时间全部花费在冷却上，塑胶件的冷却周期占用整个成型周期的80％左右，显而易见，冷却时间成本已相对高昂。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种塑胶叶轮模具随形水路冷却系统，不但可以将产品在传统冷却方案60-70秒左右的注塑成型周期缩减至40-50秒左右，而且还可以减少产品因冷却不均而出现的残次率。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括型腔、型芯、型腔随形连接水路、型腔随形分流水路、型腔内侧弧形水路、型腔外侧弧形水路、型腔外侧进水管路、型腔外侧出水管路、螺旋环形水路、型腔内侧进水管路、型腔内侧出水管路、型芯上侧环形水路、型芯并联水路、型芯桥接水路、型芯下侧环形水路、型芯进水管路和型芯出水管路，型腔与型芯均为圆形结构，腔随形连接水路、型腔随形分流水路、型腔内侧弧形水路、型腔外侧弧形水路、螺旋环形水路均布置在型腔内部，型腔外侧弧形水路布置在型腔的外侧，型腔内侧弧形水路、螺旋环形水路布置在型腔的内侧，型腔外侧进水管路通过管路与型腔外侧弧形水路相连接，型腔外侧出水管路通过型腔随形连接水路与型腔内侧弧形水路相连接，型腔内侧弧形水路、型腔外侧弧形水路之间通过型腔随形分流水路相连接，型腔内侧进水管路与螺旋环形水路的进水口相连接，型腔内侧出水管路与螺旋环形水路的出水口相连接；型芯上侧环形水路、型芯并联水路、型芯下侧环形水路从上到下依次布置在型芯中，型芯上侧环形水路、型芯并联水路之间通过型芯桥接水路相连接，型芯并联水路、型芯下侧环形水路之间通过型芯桥接水路相连接，型芯进水管路与型芯下侧环形水路的进水口相连接，型芯出水管路与型芯上侧环形水路的出水口相连接。

进一步地，在本发明中，型腔内侧弧形水路、型腔外侧弧形水路、型腔外侧进水管路、型腔外侧出水管路的内径相同。

更进一步地，在本发明中，型芯并联水路为双管结构。

更进一步地，在本发明中，型腔随形分流水路为多组并列连接，其形状、数量和间距可以由仿真计算结果确定。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：

第一，本发明模具利用现有的3D金属打印成型技术，加工塑胶叶轮模具的成型零件部分。这样水路可以沿着产品轮廓设计，筋位易缩水位置可以结合Moldflow等模流软件分析结果，优化冷却水路的形状与分流直径，部分模仁部位因铁料过薄且传统冷却方案无法设置时，可以采用异形随形水路设计方案，加强冷却效果。

第二，在产品质量控制方面，采用随形水路设计的模仁零件，可以使模仁零件内部冷却均衡，提升塑胶叶轮产品品质，在产品的外形轮廓(端面跳动，径向跳动)可以把标准控制0.4mm左右，而产品的转动不平衡性的质量控制方面也达到图纸要求的4mg.mm 以下的标准。

第三，从零件加工方面来分析，采用3D打印工艺加工带随形水路的零件，减少模仁部分机加工环节，极大提升了零件的加工效率，缩短了模具的开发周期，提高了工厂年产模具量的产能。

第四，从随形水路应用的效果来分析，水路在模仁中可均衡的排布，这样可以保证最佳的产品成型温度，而模温的均衡调控，可以将产品在传统冷却方案60-70秒左右的注塑成型周期缩减至40-50秒左右，生产周期节省采用传统冷却方案的30％的时间，在产品的质量方面，可以缩小产品在因冷却不均而出现的残次率，极大提升了产品的生产良率，而为残次品测量与校正的成本也可节省下来，极大的节省了塑胶叶轮生产成本，提升了产品的利润率。

附图说明

图1是本发明在塑胶叶轮模具型腔侧中的应用；

图2是本发明在塑胶叶轮模具型腔侧3D水路简图；

图3是本发明在塑胶叶轮模具型芯侧中的应用；

图4是本发明在塑胶叶轮模具型芯侧3D水路简图；

其中：1、型腔，21、型腔随形连接水路，22、型腔随形分流水路，23、型腔内侧弧形水路，24、型腔外侧弧形水路，25、型腔外侧进水管路，26、型腔外侧出水管路， 31、螺旋环形水路，32、型腔内侧进水管路，33、型腔内侧出水管路，4、型芯，51、型芯上侧环形水路，52、型芯并联水路，53、型芯桥接水路，54、型芯下侧环形水路， 55、型芯进水管路，56、型芯出水管路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

具体实施例图1至图4所示，本发明包括型腔1、型芯4、型腔随形连接水路21、型腔随形分流水路22、型腔内侧弧形水路23、型腔外侧弧形水路24、型腔外侧进水管路25、型腔外侧出水管路26、螺旋环形水路31、型腔内侧进水管路32、型腔内侧出水管路33、型芯上侧环形水路51、型芯并联水路52、型芯桥接水路53、型芯下侧环形水路54、型芯进水管路55和型芯出水管路56，型腔1与型芯4均为圆形结构，型腔随形连接水路21、型腔随形分流水路22、型腔内侧弧形水路23、型腔外侧弧形水路24、螺旋环形水路31均布置在型腔1内部，型腔外侧弧形水路24布置在型腔1的外侧，型腔内侧弧形水路23、螺旋环形水路31布置在型腔1的内侧，型腔外侧进水管路25通过管路与型腔外侧弧形水路24相连接，型腔外侧出水管路26通过型腔随形连接水路21与型腔内侧弧形水路23相连接，型腔内侧弧形水路23、型腔外侧弧形水路24之间通过型腔随形分流水路22相连接，型腔内侧进水管路32与螺旋环形水路31的进水口相连接，型腔内侧出水管路33与螺旋环形水路31的出水口相连接；型芯上侧环形水路51、型芯并联水路52、型芯下侧环形水路54从上到下依次布置在型芯4中，型芯上侧环形水路 51、型芯并联水路52之间通过型芯桥接水路53相连接，型芯并联水路52、型芯下侧环形水路54之间通过型芯桥接水路53相连接，型芯进水管路55与型芯下侧环形水路54的进水口相连接，型芯出水管路56与型芯上侧环形水路51的出水口相连接；型腔内侧弧形水路23、型腔外侧弧形水路24、型腔外侧进水管路25、型腔外侧出水管路26的内径相同，型芯并联水路52为双管结构。

本发明中，型腔1侧随形水路设计结合产品外形轮廓，采用随形水路与弧形水路结合进行冷却,产品内侧与外侧冷却分流水路截面面积与形状，根据Moldflow等软件模流缩水分析结果进行调整。产品内侧与外侧的冷却分流管道的连接，采用随形管道水路多端口连接，根据产品Moldflow等软件模流分析的缩水结果，调整连接水路的端口数量与间距。随形水路方案，可以根据Moldflow等软件模流缩水分析结果，围绕产品中心对以上的冷却方案合理进行若干阵列或旋转复制。

型腔1中的水路方案采用的是随形水路方案设计，其中型腔内侧水路外形采用螺旋环形水路31螺旋环状水路方案设计，充分冷却料柄与叶轮中心顶部特征；另型腔外侧水路设计则是考虑到产品外形轮廓，采用随形水路与弧形水路结合进行冷却。从随形水路的流量来考虑，如图1与图2所示，产品中间位置水路方案采用与进出水管道截面面积相同的型腔内侧弧形水路23方案，确保产品内部充分冷却，另产品外侧采取同样的型腔外侧弧形水路24的方案，并通过型腔随形连接水路21外接型腔外侧水路出水口，而型腔内侧弧形水路23、型腔外侧弧形水路24的连接则通过型腔随形分流水路22多端口分流，此举则避免了因水路分流水路截面不均，内部冷却不均的现象，以上针对模具外侧水路的设计与描述，仅作用于如图1所示型腔1的部分冷却，剩下的型腔1则通过旋转复制若干个型腔外侧水路方案进行冷却。

型芯4侧水路设计既要考虑冷却均衡又要顾及到产品的顶出系统摆放的空间，型芯 4则采用随形环状分层水路的设计方案，详见图3与图4所示，型芯上侧环形水路51 组成的环形随形水路，解决了型芯4顶部模仁因铁料较薄传统冷却方案无法设置的难题，而模仁中间部分需加强冷却则采用若干型芯并联水路52进行冷却，通过型芯桥接水路 53将若干型芯并联水路52与型芯上侧环形水路51进行连接，连接处需要平顺光滑，而产品底部特征需加强冷却的位置，则通过型芯下侧环形水路54进行加强冷却。

以上设计有随形水路的零件均由3D打印技术制造，而随形水路设计方案，实现了全方位的对产品成型部件模温进行调控。

Claims (4)

1.一种塑胶叶轮模具随形水路冷却系统，包括型腔(1)与型芯(4)，型腔(1)与型芯(4)均为圆形结构，其特征在于，还包括型腔随形连接水路(21)、型腔随形分流水路(22)、型腔内侧弧形水路(23)、型腔外侧弧形水路(24)、型腔外侧进水管路(25)、型腔外侧出水管路(26)、螺旋环形水路(31)、型腔内侧进水管路(32)、型腔内侧出水管路(33)、型芯上侧环形水路(51)、型芯并联水路(52)、型芯桥接水路(53)、型芯下侧环形水路(54)、型芯进水管路(55)和型芯出水管路(56)；腔随形连接水路(21)、型腔随形分流水路(22)、型腔内侧弧形水路(23)、型腔外侧弧形水路(24)、螺旋环形水路(31)均布置在型腔(1)内部，型腔外侧弧形水路(24)布置在型腔(1)的外侧，型腔内侧弧形水路(23)、螺旋环形水路(31)布置在型腔(1)的内侧，型腔外侧进水管路(25)通过管路与型腔外侧弧形水路(24)相连接，型腔外侧出水管路(26)通过型腔随形连接水路(21)与型腔内侧弧形水路(23)相连接，型腔内侧弧形水路(23)、型腔外侧弧形水路(24)之间通过型腔随形分流水路(22)相连接，型腔内侧进水管路(32)与螺旋环形水路(31)的进水口相连接，型腔内侧出水管路(33)与螺旋环形水路(31)的出水口相连接；型芯上侧环形水路(51)、型芯并联水路(52)、型芯下侧环形水路(54)从上到下依次布置在型芯(4)中，型芯上侧环形水路(51)、型芯并联水路(52)之间通过型芯桥接水路(53)相连接，型芯并联水路(52)、型芯下侧环形水路(54)之间通过型芯桥接水路(53)相连接，型芯进水管路(55)与型芯下侧环形水路(54)的进水口相连接，型芯出水管路(56)与型芯上侧环形水路(51)的出水口相连接。

2.根据权利要求1所述的塑胶叶轮模具随形水路冷却系统，其特征在于所述型腔内侧弧形水路(23)、型腔外侧弧形水路(24)、型腔外侧进水管路(25)、型腔外侧出水管路(26)的内径相同。

3.根据权利要求2所述的塑胶叶轮模具随形水路冷却系统，其特征在于所述型芯并联水路(52)为双管结构。

4.根据权利要求3所述的塑胶叶轮模具随形水路冷却系统，其特征在于所述型腔随形分流水路(22)为多组并列连接，其形状、数量和间距可以由仿真计算结果确定。