CN113601806A - 一种模具生产用气液冷却装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模具生产用气液冷却装置、系统及方法，包括固定压紧板，所述固定压紧板相对设置有活动压紧板，在固定压紧板与活动压紧板之间设置有波纹薄板，所述固定压紧板与活动压紧板两端均开设有相对贯穿的通孔，横梁设置在贯穿的通孔中，所述横梁的一端与固定压紧板以及活动压紧板之间固定连接，另一端设置有支腿用以约束两条横梁；波纹薄片上设置有角孔、导流区以及换热区；本发明通过多角孔的设置将气液分离，不同的气体和液体进行不同程度的换热冷却；并且异形角孔的设置使得波纹薄板的应力更加集中，从而保证波纹薄板受到的应力均匀性。

Description

一种模具生产用气液冷却装置、系统及方法

技术领域

本发明属于精密模具生产技术领域，特别是涉及一种模具生产用气液冷却装置、系统及方法。

背景技术

国内现有试生产或少量生产中主要采用气体冷却技术，利用冷却气体如氮气等喷射于高温钢板以实现快速冷却。该冷却技术需要气体的制备、储存、输送、喷射以及回收装置设备庞大复杂同时需要在模具上加工冷却气体流通结构、冷却气体喷射结构和冷却气体回收结构还对模具的强度、寿命以及制造成本方面提出新的挑战。

但是气体冷却对模具的冷却效率差，且成本较高；随着以塑代钢、以塑代木的发展需求，塑料制品在日常生活用品和工业产品中得到了越来越多的需要，包括家用电器、仪器仪表、航空等领域在内的各行各业对塑料加工成形技术的要求也在不断提高。塑料的成形方法有很多，如注塑成形、热成形、传递成形等。其中，注塑成形的应用较为广泛。

但现有技术中模具在进行冷却时，由于多采用水冷，这样会导致在生产中，冷却效果不够，写水冲存在杂质，会降低模具的质量，且同时在温度降低中由于无法保证温度的下降速度，从而导致内部电压不稳定，从而导致工作的不稳定。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，采用了以下技术方案：

一种模具生产用气液冷却装置、系统及方法，包括固定压紧板，所述固定压紧板相对设置有活动压紧板，在固定压紧板与活动压紧板之间设置有波纹薄板，所述固定压紧板与活动压紧板两端均开设有相对贯穿的通孔，横梁设置在贯穿的通孔中，所述横梁的一端与固定压紧板以及活动压紧板之间固定连接，另一端设置有支腿用以约束两条横梁；

所述波纹薄片上设置有角孔、导流区以及换热区，其中流体通过角孔进入波纹薄板，经过导流区后，到达换热区进行高效率换热，最终经过换热区的流体再通过角孔流出。

在进一步的实施例中，所述角孔包括冷却液入口接管，所述冷却液入口接管设置在波纹薄板上端，所述波纹薄板的中央位置设置有高温蒸汽进口接管，并在波纹薄板的长边及四角处设置有拉杆。

在进一步的实施例中，所述高温蒸汽进口接管经过冷却液入口接管流经的冷却液的冷却形成凝结水，凝结水通过设置在波纹薄板底部的凝结水出口接管流出；同时冷却液经过高温蒸汽的蒸发而上浮，蒸发后的冷却液通过设置在高温蒸汽进口接管上端的淡水出口接管流出，另一部分未蒸发的冷却液形成浓缩冷却液通过设置在波纹薄板底部的浓缩冷却液出口接管流出。

在进一步的实施例中，所述角孔端口外端设置有垫圈，内端设置有密封槽，密封槽内设置有密封垫片。

在进一步的实施例中，所述角孔与圆弧管道接口端设置有过滤器。

在进一步的实施例中，所述角孔采用异形孔，异形孔与导流区之间设置的导管周界均密集设置有全高波纹；所述导流区内壁设置半高引导波纹以及全高承压波纹。

在进一步的实施例中，所述相邻波纹薄板之间设置有间隔条，所述间隔条与波纹薄板的接触面处于无流体位置，且间隔条材质为非金属材质。

一种模具生产用气液冷却系统，包括：

管道路径模块，用于根据冷却装置内各个管道路径选择最优的冷却回路；

监控模块，用于实时检测此时装置内的温度；

压降模块，用于检测随着温度的变化，此时冷却装置的压力大小；

数据存储模块，用于存储冷却数据和路径信息，并利用学习神经进行自我优化。

在进一步的实施例中，管道路径模块中首先输入整个冷却装置的排列信息，进行得到每个工具与管道的具体位置，且进行标记入口与出口的位置，并在实际的空间内确定限制路径的障碍条件，进而建立路径模型；从而整理出不同的排列组合并进行编码，得到初始的路径集合；根据实际的每个路径的各个参数确定其解码方式；由于在实际中，管道中存在着不同的交叉路径，所以选择每条子路径上的最优组合，且路径的交叉概率越高，则最优路径越早组合到；从这些最优的组合中选择最大适应度的路径为冷却通道。

在进一步的实施例中，数据存储模块是将每一次冷却工作后的路径信息以及管道温度数据进行存储；在通信网络下，装置选择一条路径从可选择的所有路径中，连接源节点和目的节点作为通信策略，确定最优路径；将整个网络的权值和偏置在阈值范围内随机初始化，输入层的数据逐层通过网络，当网络的输出和真实输出之间存在较大的偏差，则进入误差反向传递阶段；误差由输出层反向逐层传递，随后每一层都会对该层的权值和偏置进行更新以减小误差；且在一个完成完整的路径数据中，数据存储模块中的学习神经元进行将数据进行分解并提取相关信息可用的数据集且存入训练数据库；训练数据库进行提取路径特征，并进行组合运行，得到的结果会存储至管道路径模块中，从而优化后面的路径选择。

一种模具生产用气液冷却方法，包括以下步骤：

冷却系统通过管道路径模块进行选择最优的冷却路径；并将控制指令传输至冷却装置；

冷却装置进行输入淡水和冷却液进行进入设备，并驱动设备进行冷却工作；

监控模块和压降模块实时检测此时设备内的温度以及随着温度变化的压力大小，并传输至管道路径模块作为参考参数；

冷却装置进行排出凝结水和浓缩冷却液，并将冷却数据传输至数据存储系统中；

数据存储系统分析数据并输出结果至冷却系统中；

重复上述工作。

有益效果：本发明公开了一种模具生产用气液冷却装置、系统及方法，通过多角孔的设置将气液分离，不同的气体和液体进行不同程度的换热冷却；同时在波纹薄板上设置异形角孔，导流区和换热区；异形角孔的设置增大了流体进入导流区的门户，从而减小了角孔的阻力，同时将导流区的面积减小，使得流体进去换热区的速度加快，并且异形角孔的设置使得波纹薄板的应力更加集中，将应力集中区放入角孔区域，从而保证波纹薄板受到的应力均匀性。

附图说明

图1为本发明的一种模具生产用气液冷却装置正立面结构示意图。

图2为本发明的一种模具生产用气液冷却装置背立面结构示意图。

图3~4为本发明的一种模具生产用气液冷却装置波纹薄板内部结构示意图。

图5为本发明的一种模具生产用气液冷却系统管道路径模块中路径方向选择示意图。

图6为本发明的一种模具生产用气液冷却系统管道路径模块中工作示意图。

图7为本发明的一种模具生产用气液冷却系统数据存储模块工作示意图。

图1至图4中的各标注为：固定压紧板1、波纹薄板2、活动压紧板3、横梁4、支腿5、间隔条6、拉杆7、冷却液入口接管8、淡水出口接管9、高温蒸汽进口接管10、凝结水出口接管11、浓缩冷却液出口接管12、导流区13、换热区14。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

提供了一种模具生产用气液冷却装置包括：固定压紧板1、波纹薄板2、活动压紧板3、横梁4、支腿5、间隔条6、拉杆7、冷却液入口接管8、淡水出口接管9、高温蒸汽进口接管10、凝结水出口接管11、浓缩冷却液出口接管12、导流区13、换热区14。

如图1至图4所示，一种模具生产用气液冷却装置、系统及方法包括固定压紧板1，固定压紧板1相对设置有活动压紧板3，在固定压紧板1与活动压紧板3之间设置有波纹薄板2，所述固定压紧板1与活动压紧板3两端均开设有相对贯穿的通孔，横梁4设置在贯穿的通孔中，所述横梁4的一端与固定压紧板1以及活动压紧板3之间固定连接，另一端设置有支腿5用以约束两条横梁4；所述波纹薄片上设置有角孔、导流区13以及换热区14，其中流体通过角孔进入波纹薄板2，经过导流区13后，到达换热区14进行高效率换热，最终经过换热区14的流体再通过角孔流出,角孔包括冷却液入口接管8，所述冷却液入口接管8设置在波纹薄板上端，所述波纹薄板2的中央位置设置有高温蒸汽进口接管10，并在波纹薄板2的长边处设置有拉杆,所述高温蒸汽进口接管10下方设置有淡水热口接管9，所述高温蒸汽进口接管10经过冷却液入口接管8流经的冷却液的冷却形成凝结水，凝结水通过设置在波纹薄板底部的凝结水出口接管11流出；同时冷却液经过高温蒸汽的蒸发而上浮，蒸发后的冷却液通过设置在高温蒸汽进口接管下端的淡水出口接管9流出，另一部分未蒸发的冷却液形成浓缩冷却液通过设置在波纹薄板2底部的浓缩冷却液出口接管12流出

为了降低冷却装置的压降，将传统的圆形角孔设置成异形角孔，通过异形角孔的设置，当流体流经异形角孔时，异形角孔中圆弧区的弧长增大，使得流体进入导流区13的门户增大，并且异形角孔受到的阻力减小；并且减小了导流区13的面积，使得流体在导流区13内停留的时间变短，从而能够更快的进入换热区14进行高效率的换热；并且采用异形角孔使得波纹薄板2角孔之间的间距减小，使得波纹薄板2整体面积减小，从而进一步减少了波纹薄板2的重力以及波纹薄板2间的阻力，两者相结合达到了改善冷却装置压降的目的；同时过滤器的设置保证液体在进入角孔圆弧区前能够剔除一部分杂质，减轻了角孔圆弧区与导流区13的压降，从而降低波纹薄板2压降的效果。

为了方便波纹薄板2的拆卸清洗，增大气体的流通，在所述波纹薄板2上设置有拉杆7，所述拉杆7设置在波纹薄板2的长边以及四角设置有拉杆7，所述波纹薄板2的上开设有单独的卡槽用以放置拉杆7，所述拉杆7卡接在卡槽内，当需要拆卸波纹薄板2时，可将拉杆7从卡槽取出，使得波纹薄板2可从冷却装置内单独取出；同时相邻两块波纹薄板2之间设置有间隔条6，所述间隔条6采用橡胶条制成，且所述间隔条6的上半部开设有气孔，方便气体在冷却装置相邻两间隔条6之间竖直向流动，增大了间隔条6之间的流通性。

为了保证流体通过性的前提下确保角孔圆弧与导流区13圆弧的承压密封性，在角孔端口外端设置垫圈，内端设置有密封槽，密封槽内设置有密封垫片，且在角孔圆弧区周界设置有全高波纹，所述全高波纹增大了角孔端口与圆弧区的接触面积，从而使得角孔与角孔圆弧区的密闭性增大；在导流区13圆弧半高引导波纹，使得流体进导流区13后根据波纹的引导快速进入换热区14，从而减少了导流区13的压力，另外在导流区13圆弧内设置有少量全高承压波纹，使得导流区13的承载能力得到加强。

一种模具生产用气液冷却系统，包括：

管道路径模块，用于根据冷却装置内各个管道路径选择最优的冷却回路；

监控模块，用于实时检测此时装置内的温度；

压降模块，用于检测随着温度的变化，此时冷却装置的压力大小；

数据存储模块，用于存储冷却数据和路径信息，并利用学习神经进行自我优化。

在一个实施例中，管道路径模块中首先输入整个冷却装置的排列信息，进行得到每个工具与管道的具体位置，且进行标记入口与出口的位置，并在实际的空间内确定限制路径的障碍条件，进而建立路径模型；从而整理出不同的排列组合并进行编码，得到初始的路径集合；根据实际的每个路径的各个参数确定其解码方式；由于在实际中，管道中存在着不同的交叉路径，所以选择每条子路径上的最优组合，且路径的交叉概率越高，则最优路径越早组合到；从这些最优的组合中选择最大适应度的路径为冷却通道。

具体的，由于在管道内部的一条冷却回路由一段或若干段的冷却管道组成，所以冷却液和淡水进如冷却装置中可以得到冷却介质的进口一般默认选择在浇口附近，或者也可由用户指定冷却管道的入口；从入口出发，垂直于入口面，向前获得一段单位长度无涉的管道路径后，该冷却介质接下来的走向有五个方向（上下左右前），因为需要最优路径，则尽可能少的走折线，因此优先判断满足与现有管道路径方向一致的下一段管道路径，即向前方向搜索（这里如果前方向为转折点，则不在说明），并将沿前方向的管道路径存入路径集合中，如果沿前方向继续延伸，会与模具零件安装孔或者管道发生干涉，则进行选择其他方向进行延伸并进行标记此节点；在每一次选择下一路径时，当前路径位置为母节点，下一位置为子节点，母节点可以有0-5个子节点，当一个节点发现到达无法向五个方向前进的路径上，则进行返回上一母节点，并标记此段路径为不可取路径，从而以后的路径选择不会选择此次路径；因此，从某一固定入口开始产生的路径段会形成橡树枝一样的分支结构；本系统用树的结构来存储产生的每一条路径的信息；形成树结构之后，通过遍历寻找每一个结点的母节点，找到最长的一条路径作为最终冷却管道的最优路径。

更具体的，在具体工作中，冷却装置内部的不同零部件的排列布置会印影响路径的选择，成为干涉选择最优的路径的阻碍；将物体占据的空间分成若干个几何单元，通过判定几何单元是否发生重叠确定物体之间的位置关系；或者通过判定两个物体是否占有同一单元，从而判定出物体之间是否发生干涉；由于装置内部存在或多或少的管道，从而根据已知管道的曲面模型和参数，通过求解得曲面之间的最小距离是否满足距离要求来判断是否发生干涉；把曲面用三角面片进行拟合，计算这些三角面片之间的相互距离，选取其中的最小值作为曲面到曲面之间的最小距离；从而求解出冷却管道表面和模具零件安装孔之间的最小距离；通过遍历模具中的零件安装孔获得干涉孔表面的信息，遍历冷却管道获得管道的信息；通过计算干涉孔表面与管道外表面的最小距离是否大于要求的临界值来判断冷却管道和模具是否发生干涉；同理可用来判断冷却管道之间是否符合最小距离原则。

在一个实施例中，数据存储模块是将每一次冷却工作后的路径信息以及管道温度数据进行存储；在通信网络下，装置选择一条路径从可选择的所有路径中，连接源节点和目的节点作为通信策略，确定最优路径；将整个网络的权值和偏置在阈值范围内随机初始化，输入层的数据逐层通过网络，当网络的输出和真实输出之间存在较大的偏差，则进入误差反向传递阶段；误差由输出层反向逐层传递，随后每一层都会对该层的权值和偏置进行更新以减小误差；且在一个完成完整的路径数据中，数据存储模块中的学习神经元进行将数据进行分解并提取相关信息可用的数据集且存入训练数据库；训练数据库进行提取路径特征，并进行组合运行，得到的结果会存储至管道路径模块中，从而优化后面的路径选择。

具体的，当每一次路径数据传输至数据存储模块中，学习神经元进行从数据中提取相关信息从一系列可用的数据集里应用在训练神经元；训练神经元使用深度卷积网络去进行初始化输入数据，进行特征提取的过程，且进行调整深度学习网络，将逐次训练神经网络的每一层，每一步通过旧的深度学习系统和网络隐含层，只训练输入数据，完成上述步骤后，调节每层的权重去最小化深度学习系统的输出误差，直到满足要求之后给出最后值；此外当装置存在多个通信网络或者子通信网络时，且都需要执行这个训练过程，除此之外，每个网络还需要根据目的节点数量训练深度学习系统，因为在一个路径数据中存在多个节点，从而会延伸出有很多的目的地址，因此在运行期间每个深度学习系统有且只能预测临近的一个节点。

更具体的，在训练完成数据后，进行通过通信网络传送自身的通信量去子通信网络，然后每个子通信网络利用权值矩阵创造一个深度学习系统去预测临近网络，反复执行这一步骤直到需要得到的路径信息，利用权矩阵数据可以运行所有的可能路径，通过深度学习系统，可以学习之前的路径经验得到最优的通信路径，而非默认的最短路径造成的拥塞；得到的学习数据会传输至管道路径模块中供下次路径选择使用。

在一个实施例中，监控模块会实时检测冷却装置内部的温度，且将温度数据进分析，其分布在哪些管道路径中，并针对温度数据传输至管道路径模块中，从而管道路径模块配合学习神经元可以有效的进行选择，从而对那些温度过高的路径进行优选选择，可以又效的保证温度的稳定性。

在一个实施例中，由于在实际工作中，温度无法保证在一致稳定不变的范围内，从而会出现工作电压出现波动，严重时会出现大幅度的压降，从而导致供电不足或者电压过大，因此利用压降模块进行检测此时工作的电压，且当电压出现较大波动时，进行加快或者减小温度的冷却，以达到平衡的效果，

一种模具生产用气液冷却方法，包括以下步骤：

冷却系统通过管道路径模块进行选择最优的冷却路径；并将控制指令传输至冷却装置；

冷却装置进行输入淡水和冷却液进行进入设备，并驱动设备进行冷却工作；

监控模块和压降模块实时检测此时设备内的温度以及随着温度变化的压力大小，并传输至管道路径模块作为参考参数；

冷却装置进行排出凝结水和浓缩冷却液，并将冷却数据传输至数据存储系统中；

数据存储系统分析数据并输出结果至冷却系统中；

重复上述工作。

以上所述结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模具生产用气液冷却装置，其特征在于，包括固定压紧板，所述固定压紧板相对设置有活动压紧板，在固定压紧板与活动压紧板之间设置有波纹薄板，所述固定压紧板与活动压紧板两端均开设有相对贯穿的通孔，横梁设置在贯穿的通孔中，所述横梁的一端与固定压紧板以及活动压紧板之间固定连接，另一端设置有支腿用以约束两条横梁；

所述波纹薄片上设置有角孔、导流区以及换热区，其中流体通过角孔进入波纹薄板，经过导流区后，到达换热区进行高效率换热，经过换热区的流体再通过角孔流出。

2.根据权利要求1所述的一种模具生产用气液冷却装置，其特征在于，所述角孔包括冷却液入口接管，所述冷却液入口接管设置在波纹薄板上端，所述波纹薄板的中央位置设置有高温蒸汽进口接管，并在波纹薄板的长边处设置有拉杆；

所述高温蒸汽进口接管经过冷却液入口接管流经的冷却液的冷却形成凝结水，凝结水通过设置在波纹薄板底部的凝结水出口接管流出；同时冷却液经过高温蒸汽的蒸发而上浮，蒸发后的冷却液通过设置在高温蒸汽进口接管下端的淡水出口接管流出，另一部分未蒸发的冷却液形成浓缩冷却液通过设置在波纹薄板底部的浓缩冷却液出口接管流出。

3.根据权利要求1所述的一种模具生产用气液冷却装置，其特征在于，所述角孔端口外端设置有垫圈，内端设置有密封槽，密封槽内设置有密封垫片。

4.根据权利要求3所述的一种模具生产用气液冷却装置，其特征在于，所述角孔与管道接口端设置有过滤器。

5.根据权利要求1所述的一种模具生产用气液冷却装置，其特征在于，所述角孔采用异形孔，异形孔与导流区之间设置的导管周界均密集设置有全高波纹；所述导流区内壁设置半高引导波纹以及全高承压波纹。

6.根据权利要求1所述的一种模具生产用气液冷却装置，其特征在于，相邻波纹薄板之间设置有间隔条，所述间隔条与波纹薄板的接触面处于无流体位置，且间隔条材质为非金属材质。

7.一种模具生产用气液冷却系统，其特征在于，包括：

管道路径模块，用于根据冷却装置内各个管道路径选择最优的冷却回路；

监控模块，用于实时检测此时装置内的温度；

压降模块，用于检测随着温度的变化，此时冷却装置的压力大小；

数据存储模块，用于存储冷却数据和路径信息，并利用学习神经进行自我优化。

8.根据权利要求7所述的一种模具生产用气液冷却系统，其特征在于，

所述管道路径模块中首先输入整个冷却装置的排列信息，进行得到每个工具与管道的具体位置，且进行标记入口与出口的位置，并在实际的空间内确定限制路径的障碍条件，进而建立路径模型；从而整理出不同的排列组合并进行编码，得到初始的路径集合；根据实际的每个路径的各个参数确定其解码方式；由于在实际中，管道中存在着不同的交叉路径，所以选择每条子路径上的最优组合，且路径的交叉概率越高，则最优路径越早组合到；从这些最优的组合中选择最大适应度的路径为冷却通道。

9.根据权利要求7所述的一种模具生产用气液冷却系统，其特征在于，

所述数据存储模块是将每一次冷却工作后的路径信息以及管道温度数据进行存储；在通信网络下，装置选择一条路径从可选择的所有路径中，连接源节点和目的节点作为通信策略，确定最优路径；将整个网络的权值和偏置在阈值范围内随机初始化，输入层的数据逐层通过网络，当网络的输出和真实输出之间存在较大的偏差，则进入误差反向传递阶段；误差由输出层反向逐层传递，随后每一层都会对该层的权值和偏置进行更新以减小误差；且在一个完成完整的路径数据中，数据存储模块中的学习神经元进行将数据进行分解并提取相关信息可用的数据集且存入训练数据库；训练数据库进行提取路径特征，并进行组合运行，得到的结果会存储至管道路径模块中，从而优化后面的路径选择。

10.一种模具生产用气液冷却方法，其特征在于，包括以下步骤：

冷却系统通过管道路径模块进行选择最优的冷却路径；并将控制指令传输至冷却装置；

冷却装置进行输入淡水和冷却液进行进入设备，并驱动设备进行冷却工作；

监控模块和压降模块实时检测此时设备内的温度以及随着温度变化的压力大小，并传输至管道路径模块作为参考参数；

冷却装置进行排出凝结水和浓缩冷却液，并将冷却数据传输至数据存储系统中；

数据存储系统分析数据并输出结果至冷却系统中；

重复上述工作。

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