本發(fā)明屬于模具，具體涉及一種壓鑄模具隨形冷卻水道。
背景技術(shù)：
1、為達(dá)到汽車輕量化和節(jié)能減排的目的，汽車制造廠商越來(lái)越多的采用鋁合金壓鑄的方法制造汽車零部件。由于汽車零部件逐漸向高度集成化發(fā)展，生產(chǎn)大體積、高性能制品成為了目前鋁合金壓鑄的發(fā)展方向,該發(fā)展趨勢(shì)對(duì)鋁合金壓鑄模具提出了新的要求和難題：大型鋁合金壓鑄模具為了控制凝固、提升生產(chǎn)效率和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，模具通常采用多路水冷，導(dǎo)致模具內(nèi)部溫度分布的嚴(yán)重不均勻，模具應(yīng)力集中、強(qiáng)度下降。為了避免模具內(nèi)部溫度分布不均勻的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中一般在壓鑄模具內(nèi)部設(shè)置的冷卻水道為隨形冷卻水道。壓鑄模具隨形冷卻水道是一種突破性的冷卻技術(shù)，它利用金屬增材制造（3d打印）工藝，直接在模具內(nèi)部成型出與模具型腔或型芯復(fù)雜曲面高度貼合、距離均勻且路徑優(yōu)化的三維復(fù)雜冷卻通道網(wǎng)絡(luò)。相較于傳統(tǒng)的直線鉆孔式冷卻水道，其核心優(yōu)勢(shì)在于能夠精確地“隨形”布置——即冷卻水道形狀緊密跟隨模具工作表面的幾何輪廓，并保持最佳且一致的冷卻距離。
2、然而，直接通過(guò)隨形水道進(jìn)行降溫，雖然能夠快速的帶走熱量并保證不同區(qū)域溫度的均勻性，但是由于隨形冷卻水道更加靠近鑲件的位置，導(dǎo)致模具上的鑲件降溫速度過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致壓鑄模具的型位鑲件發(fā)生過(guò)早失效的概率大大增加，其中主要失效形式為熱疲勞開(kāi)裂，這是由壓鑄過(guò)程模具冷熱循環(huán)引發(fā)的熱應(yīng)力造成的。產(chǎn)品不同部位收縮率差異巨大，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)品脫模后或冷卻過(guò)程中發(fā)生翹曲、彎曲或扭曲。急劇熱脹冷縮會(huì)在鑲件內(nèi)部產(chǎn)生交變熱應(yīng)力，導(dǎo)致熱疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，最終使鑲件開(kāi)裂失效。
3、因此，控制鑲件溫度下降速度在合理范圍內(nèi)并與模具整體溫度保持協(xié)調(diào)至關(guān)重要?；诖?，提出了一種壓鑄模具隨形冷卻水道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種壓鑄模具隨形冷卻水道。
2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、本發(fā)明的一種壓鑄模具隨形冷卻水道，包括模具本體，所述模具本體內(nèi)設(shè)置有冷卻水道，所述冷卻水道包括有主水道、內(nèi)層水道和外層水道，所述內(nèi)層水道和外層水道分別連通于所述主水道上，所述內(nèi)層水道和外層水道分別環(huán)繞設(shè)置于所述模具本體上的鑲件區(qū)域周圍的內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層水道內(nèi)設(shè)置有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述外層水道減少所述模具本體熱量向所述鑲件持續(xù)傳遞并帶走外層區(qū)域熱量，所述內(nèi)層水道內(nèi)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)開(kāi)度隨所述鑲件溫度下降而逐漸加大，所述內(nèi)層水道內(nèi)冷卻液的流速隨所述鑲件溫度下降而逐步加快。
4、進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括弧形活塞，所述內(nèi)層水道朝向側(cè)面延伸有滑槽，所述弧形活塞滑動(dòng)伸縮設(shè)置于所述滑槽內(nèi)，所述滑槽內(nèi)設(shè)置有鎖止部，所述弧形活塞直徑隨溫度冷卻而縮小，所述內(nèi)層水道內(nèi)的冷卻液隨著所述弧形活塞直徑的逐步縮小而逐步將其推動(dòng)縮回滑槽內(nèi)并通過(guò)所述鎖止部鎖定。
5、進(jìn)一步的，所述弧形活塞包括處于所述內(nèi)層水道內(nèi)的活塞頭和連接于所述活塞頭上且處于所述滑槽內(nèi)的活塞桿，所述活塞頭的材質(zhì)熱膨脹系數(shù)小于所述活塞桿的材質(zhì)熱膨脹系數(shù)。
6、進(jìn)一步的，所述活塞頭前端設(shè)置有隔熱層。
7、進(jìn)一步的，所述滑槽的直徑大于所述活塞桿的直徑，所述鎖止部包括沿所述滑槽延伸方向設(shè)置的鎖止段。
8、進(jìn)一步的，所述鎖止段的直徑由靠近所述活塞頭至遠(yuǎn)離活塞頭的方向依次縮小，所述活塞桿的末端隨著溫度下降而逐步被所述內(nèi)層水道內(nèi)的冷卻液推動(dòng)并逐步深入抵接于所述鎖止段側(cè)面。
9、進(jìn)一步的，所述滑槽內(nèi)設(shè)置有彈簧，所述彈簧連接于所述活塞桿末端并推動(dòng)所述活塞桿封閉所述內(nèi)層水道。
10、進(jìn)一步的，所述活塞桿末端為半圓形。
11、進(jìn)一步的，所述內(nèi)層水道內(nèi)設(shè)置有環(huán)形抵接面，所述彈簧推動(dòng)所述弧形活塞的前端抵接于所述環(huán)形抵接面上。
12、進(jìn)一步的，所述內(nèi)層水道包括有前端水道和若干分水道，若干分水道均連通于所述前端水道上，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述前端水道上，若干所述分水道在所述鑲件四周呈隨形設(shè)置。
13、本發(fā)明的有益效果為：
14、（1）通過(guò)外層先冷卻，形成“保溫屏障”，防止外部熱量干擾；然后內(nèi)層逐步加強(qiáng)冷卻，實(shí)現(xiàn)從內(nèi)到外的漸進(jìn)式散熱。外層水道快速帶走模具外圍熱量，加快整體散熱速度；內(nèi)層水道在鑲件溫度下降后逐步加速冷卻液流速，最大化利用冷卻能力。因此通過(guò)鑲件初始階段冷卻較慢，避免驟冷造成的材料損傷；后期逐漸加強(qiáng)冷卻，兼顧效率與安全性；在保證模具結(jié)構(gòu)安全的前提下，提升冷卻效率，縮短成型周期；
15、（2）通過(guò)在滑槽內(nèi)設(shè)置鎖止段，鎖止段的直徑逐漸縮小，因此在初始階段由于溫度最高，因此活塞桿因熱脹冷縮的直徑最大，因此初始階段的活塞桿會(huì)被卡在鎖止段的最外側(cè)，外部冷卻液對(duì)其產(chǎn)生的推力無(wú)法打開(kāi)內(nèi)層水道，而隨著溫度的下降，活塞桿的直徑逐漸縮小，則在外部冷卻液的推力作用下被推進(jìn)鎖止段一部分，并且再次被直徑小于該階段活塞桿直徑的鎖止段卡住，使內(nèi)層水道僅能打開(kāi)一部分，則限制了內(nèi)層水道內(nèi)冷卻液的流速，避免對(duì)鑲件的快速冷卻，隨著溫度的繼續(xù)下降，最后活塞桿會(huì)縮小至最小狀態(tài)，則整個(gè)弧形活塞縮入滑槽內(nèi)，則內(nèi)層水道完全打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鑲件的快速冷卻。
1.一種壓鑄模具隨形冷卻水道，其特征在于：包括模具本體，所述模具本體內(nèi)設(shè)置有冷卻水道，所述冷卻水道包括有主水道、內(nèi)層水道和外層水道，所述內(nèi)層水道和外層水道分別連通于所述主水道上，所述內(nèi)層水道和外層水道分別環(huán)繞設(shè)置于所述模具本體上的鑲件區(qū)域周圍的內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層水道內(nèi)設(shè)置有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述外層水道減少所述模具本體熱量向所述鑲件持續(xù)傳遞并帶走外層區(qū)域熱量，所述內(nèi)層水道內(nèi)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)開(kāi)度隨所述鑲件溫度下降而逐漸加大，所述內(nèi)層水道內(nèi)冷卻液的流速隨所述鑲件溫度下降而逐步加快。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓鑄模具隨形冷卻水道，其特征在于：所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括弧形活塞，所述內(nèi)層水道朝向側(cè)面延伸有滑槽，所述弧形活塞滑動(dòng)伸縮設(shè)置于所述滑槽內(nèi)，所述滑槽內(nèi)設(shè)置有鎖止部，所述弧形活塞直徑隨溫度冷卻而縮小，所述內(nèi)層水道內(nèi)的冷卻液隨著所述弧形活塞直徑的逐步縮小而逐步將其推動(dòng)縮回滑槽內(nèi)并通過(guò)所述鎖止部鎖定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壓鑄模具隨形冷卻水道，其特征在于：所述弧形活塞包括處于所述內(nèi)層水道內(nèi)的活塞頭和連接于所述活塞頭上且處于所述滑槽內(nèi)的活塞桿，所述活塞頭的材質(zhì)熱膨脹系數(shù)小于所述活塞桿的材質(zhì)熱膨脹系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壓鑄模具隨形冷卻水道，其特征在于：所述活塞頭前端設(shè)置有隔熱層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壓鑄模具隨形冷卻水道，其特征在于：所述滑槽的直徑大于所述活塞桿的直徑，所述鎖止部包括沿所述滑槽延伸方向設(shè)置的鎖止段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種壓鑄模具隨形冷卻水道，其特征在于：所述鎖止段的直徑由靠近所述活塞頭至遠(yuǎn)離活塞頭的方向依次縮小，所述活塞桿的末端隨著溫度下降而逐步被所述內(nèi)層水道內(nèi)的冷卻液推動(dòng)并逐步深入抵接于所述鎖止段側(cè)面。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壓鑄模具隨形冷卻水道，其特征在于：所述滑槽內(nèi)設(shè)置有彈簧，所述彈簧連接于所述活塞桿末端并推動(dòng)所述活塞桿封閉所述內(nèi)層水道。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壓鑄模具隨形冷卻水道，其特征在于：所述活塞桿末端為半圓形。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種壓鑄模具隨形冷卻水道，其特征在于：所述內(nèi)層水道內(nèi)設(shè)置有環(huán)形抵接面，所述彈簧推動(dòng)所述弧形活塞的前端抵接于所述環(huán)形抵接面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壓鑄模具隨形冷卻水道，其特征在于：所述內(nèi)層水道包括有前端水道和若干分水道，若干分水道均連通于所述前端水道上，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述前端水道上，若干所述分水道在所述鑲件四周呈隨形設(shè)置。