CN106476179A - 一种自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，包括上模、下模、两侧的限位固定滑块，两侧的型腔滑块，冷却系统、加热系统、锁紧机构、翻转机构；两侧限位固定滑块分别分布在下模的两侧，两侧型腔滑块分别分布在下模的两侧，同侧的限位固定滑块和同侧的型腔滑块固定在一起，本发明利用自带加热系统辅助复合材料制品模压成型；利用自带冷却系统辅助复合材料制品模具进行模具冷却；其中涉及一种加压系统的设计与制做，主要用于辅助复合材料产品成型的压力供给。使用一种自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具设计方案制造模具同样达到了模具给压、模具加热、模具冷却的效果，且操作简单、投入成本低、安全系数高。

Description

一种自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具

技术领域

本发明涉及一种模具，具体涉及一种结构简单，使用方便的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具。

背景技术

模具设计与制造是一项技术性很强的工作，任何一个产品的品质好与坏都跟模具设计息息相关，一个好的模具设计方案直接决定了产品的成型效率与质量。模具的加工过程集中了机械制造中的诸多先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高。

较之传统的复合材料成型模具设计都是以使用硫化机来加热模具跟给模具加压，传统模具设计适用于中小型模具且必须确保模具外形尺寸小于硫化机栈板的外形尺寸。自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具设计方案是将加热、冷却、加压等系统都设计在模具本身上来实现。此设计方案直接降低了模具运输安全、降低了设备投入成本、加热冷却灵活操作、减少模具来回搬运工时。而传统的复合材料成型模具设计，在产品成型过程中是需要将模具运输到硫化机上进行加热、加压成型，需要投入硫化机及运模具设备，模具运输过程中也直接增加了操作工时等必要现象。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种结构简单，使用方便的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，所述自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具包括：上模、下模、两侧的限位固定滑块，两侧的型腔滑块，冷却系统、加热系统、锁紧机构、翻转机构。

上模和下模上均安装有冷却系统，上模和下模上均安装有加热系统，采用锁紧机构将上模和下模固定安装在一起。

两侧限位固定滑块分别分布在下模的两侧，两侧型腔滑块分别分布在下模的两侧，同侧的限位固定滑块和同侧的型腔滑块固定在一起。

翻转机构固定在上模或/和下模上，翻转机构将整个模具吊起。

在本发明的具体实施例中，在安装时，先将两侧的限位固定滑块放置在下模的左右两边，使用固定装置对两侧的限位固定滑块进行初固定，下模作为产品铺料基准进行贴模，再将上模盖在下模及两块限位固定滑块上，使用锁紧机构锁紧模具进行复合材料产品的成型。

在本发明的具体实施例中，所述两侧的限位固定滑块包括左侧限位固定滑块和右侧限位固定滑块，分别分布在下模的左右两侧，两侧型腔滑块包括左侧型腔滑块和右侧型腔滑块，分别分布在下模的左右两侧。

在本发明的具体实施例中，所述上模包括：上模定位导套、上模锁紧机构螺丝孔、上模产品型腔滑块定位螺丝孔、上模加热系统加热管道孔、上模翻转机构吊环螺丝孔、上模冷却系统水道孔、上模凸台造型模具，上模产品型腔面。

上模定位导套包括四个，每两个分为一组，分别分布在上模的相对两侧上。

上模锁紧机构螺丝孔分为两排，分别分布在上模的相对的另外两侧上。

上模产品型腔滑块定位螺丝孔分为两排，分别分布在上模上与上模锁紧机构螺丝孔上分布相同的两侧上。

上模加热系统加热管道孔和上模冷却系统水道孔分布在上模的侧面，分别连接上模内部的上模加热系统加热管道和上模冷却系统水道。

上模翻转机构吊环螺丝孔包括1-5个，固定安装在上模的侧面。

上模凸台造型模具和上模产品型腔面位于上模上，上模凸台造型模具是控制产品外形轮廓的。

两排上模产品型腔滑块定位螺丝孔分布在上模凸台造型模具和上模产品型腔面的两侧。

在本发明的具体实施例中，所述下模包括：下模产品拔模镶块、下模导柱、下模锁紧机构螺丝孔、下模产品型腔滑块定位螺丝孔、下模限位固定滑块取模槽、下模加热系统电加热管道孔、下模撬模槽、下模翻转机构吊环螺丝孔、下模冷却系统水道孔、下模产品型腔、下模凹槽造型模具、下模产品型腔滑块放置槽。

下模产品拔模镶块、下模导柱均包括四个，每两个分为一组，均分别分布在下模的相对两侧上。

下模锁紧机构螺丝孔、下模产品型腔滑块定位螺丝孔均分为两排，均分布在下模上的另外的相对两侧上。

下模限位固定滑块取模槽包括两排，每排2-5个，分布在下模上与下模锁紧机构螺丝孔相同的两侧上。

下模撬模槽、下模翻转机构吊环螺丝孔与下模产品拔模镶块同侧的下模上。

下模加热系统电加热管道孔和下模冷却系统水道孔分布在下模的侧面，分别连接下模内部的下模加热系统加热管道和下模冷却系统水道。

下模锁紧机构螺丝孔为采用锁紧机构将上模和下模固定在一起的孔，下模产品型腔和下模凹槽造型模具放置需要制作的模具材料。

下模产品型腔滑块放置槽放置限位固定滑块。

在本发明的具体实施例中，所述冷却系统为水冷管道冷却系统。

在本发明的具体实施例中，所述加热系统为电加热管管道加热系统。

在本发明的具体实施例中，所述锁紧机构为为螺丝锁紧机构。

在本发明的具体实施例中，所述翻转机构为吊环翻转机构。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具利用自带加热系统辅助复合材料制品模压成型；利用自带冷却系统辅助复合材料制品模具进行模具冷却；其中涉及一种加压系统的设计与制做，主要用于辅助复合材料产品成型的压力供给。使用一种自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具设计方案制造模具同样达到了模具给压、模具加热、模具冷却的效果，且操作简单、投入成本低、安全系数高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中上模的整体结构示意图的立体图。

图3为本发明中上模的整体结构示意图的俯视图。

图4为本发明中上模的整体结构示意图的左视图。

图5为本发明中上模的整体结构示意图的主体图。

图6为本发明中下模的整体结构示意图的立体图。

图7为本发明中下模的整体结构示意图的俯视图。

图8为本发明中下模的整体结构示意图的左视图。

图9为本发明中下模的整体结构示意图的主视图。

图10为本发明中滑块的整体结构示意图的立体图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

图1为本发明的整体结构示意图。如图1所示，本发明提供的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，包括：上模1、下模2、两侧的限位固定滑块，两侧的型腔滑块，冷却系统7、加热系统8、锁紧机构(螺丝锁紧机构)9、翻转机构10；上模1和下模2上均安装有冷却系统7，上模1和下模2上均安装有加热系统8，采用锁紧机构9将上模1和下模2固定安装在一起；两侧限位固定滑块分别分布在下模2的两侧，两侧型腔滑块分别分布在下模2的两侧，同侧的限位固定滑块和同侧的型腔滑块固定在一起，翻转机构10固定在上模1或/和下模2上，翻转机构(吊环)10将整个模具吊起。

在具体的制作中，冷却系统7为水冷管道冷却系统，加热系统8为电加热管管道加热系统，锁紧机构为9为螺丝锁紧机构，翻转机构为10吊环翻转机构。

加热系统：在上模和下模分别设计有加热管道，插入电加热管，以电加热管来实现模具加热功能。

冷却系统：在上模和下模分别设计有冷却水孔，一般冷却管道中心与型腔的距离应为冷却管道直径的1-2倍，冷却管道中心距约为管道直径的3-5倍。通过水循环来实现模具冷却效果。模具采用锁紧机构将上模和下模固定安装在一起。

在安装时，先将两侧的限位固定滑块(参见图10)放置在下模的左右两边，使用固定装置对两侧的限位固定滑块进行初固定，下模作为产品铺料基准进行贴模，再将上模盖在下模及两块限位固定滑块上，使用锁紧机构9锁紧模具进行复合材料产品的成型。

两侧的限位固定滑块包括左侧限位固定滑块5和右侧限位固定滑块3，分别分布在下模2的左右两侧，两侧型腔滑块包括左侧型腔滑块6和右侧型腔滑块4，分别分布在下模2的左右两侧。

图2为本发明中上模的整体结构示意图的立体图，图3为本发明中上模的整体结构示意图的俯视图，图4为本发明中上模的整体结构示意图的左视图，图5为本发明中上模的整体结构示意图的主体图。如图2-5所示，上模1包括：上模定位导套101、上模锁紧机构螺丝孔102、上模产品型腔滑块定位螺丝孔103、上模加热系统加热管道孔104、上模翻转机构吊环螺丝孔105、上模冷却系统水道孔106、上模凸台造型模具107，上模产品型腔面108。

上模定位导套101包括四个，每两个分为一组，分别分布在上模1的相对两侧上；上模锁紧机构螺丝孔102分为两排，分别分布在上模1的相对的另外两侧上；上模产品型腔滑块定位螺丝孔103分为两排，分别分布在上模1上与上模锁紧机构螺丝孔102上分布相同的两侧上。

上模加热系统加热管道孔104和上模冷却系统水道孔106分布在上模的侧面，分别连接上模内部的上模加热系统加热管道(图中没有示意出)和上模冷却系统水道；上模翻转机构吊环螺丝孔105包括1-5个，固定安装在上模1的侧面。

上模凸台造型模具107和上模产品型腔面108位于上模1上，上模凸台造型模具107是控制产品外形轮廓的；两排上模产品型腔滑块定位螺丝孔103分布在上模凸台造型模具107和上模产品型腔面108的两侧。

图6为本发明中下模的整体结构示意图的立体图，图7为本发明中下模的整体结构示意图的俯视图，图8为本发明中下模的整体结构示意图的左视图，图9为本发明中下模的整体结构示意图的主视图。如图6-9所示，下模2包括：下模产品拔模镶块201、下模导柱202、下模锁紧机构螺丝孔203、下模产品型腔滑块定位螺丝孔204、下模限位固定滑块取模槽205、下模加热系统电加热管道孔206、下模撬模槽207、下模翻转机构吊环螺丝孔208、下模冷却系统水道孔209、下模产品型腔210、下模凹槽造型模具211、下模产品型腔滑块放置槽212。

下模产品拔模镶块201、下模导柱202均包括四个，每两个分为一组，均分别分布在下模1的相对两侧上。

下模锁紧机构螺丝孔203、下模产品型腔滑块定位螺丝孔204均分为两排，均分布在下模2上的另外的相对两侧上。

下模限位固定滑块取模槽205包括两排，每排2-5个，分布在下模2上与下模锁紧机构螺丝孔203相同的两侧上。

下模撬模槽207、下模翻转机构吊环螺丝孔208与下模产品拔模镶块201同侧的下模2上。

下模加热系统电加热管道孔206和下模冷却系统水道孔209分布在下模的侧面，分别连接下模内部的下模加热系统加热管道(图中没有示意出)和下模冷却系统水道。

下模锁紧机构螺丝孔203为采用锁紧机构9将上模1和下模2固定在一起的孔，下模产品型腔210和下模凹槽造型模具211放置需要制作的模具材料。

下模产品型腔滑块放置槽212放置限位固定滑块。

本发明中，大型模具设计方法包括以下步骤：

步骤1：模具材料的选材；采用硬度相对较高的P20模具钢为主要原材料。P20模具钢拥有硬度均匀的物理特性，以及具有良好的抛光性能和光蚀刻花性能，并且P20模具钢加工性能极佳，加工尺寸稳定性好，保证了模具型腔表面的光洁度，模具寿命可达50万模次。

步骤2：实现产品成型的模具型腔设计方案；根据产品的特有形状进行模具型腔设计，对于大型、复杂且有多种型号的产品，在模具型腔设计过程中需要考虑产品脱模、产品共模(成本考虑)、产品造型，所以模具型腔需要增设相应的滑块来确保产品顺利脱模、保证实现产品造型、达成产品共模效果。

步骤3：模具开、合模的翻转机构设计方案；在大型产品模具设计中由于单面模具比较笨重，考虑使用行车对模具进行吊运及翻转，所以模具的两端会设计安装吊环，便于行车勾住吊环上进行模具吊运及翻转。

步骤4：加热系统的布局；在大型模具没有硫化机能满足其加热的情况下，在模具里设计电加热管管道，以电加热管来实现模具加热功能。电加热管是在耐高温不锈钢无缝管内均匀地分布高温电阻丝，在空隙部分致密地填入导热性能和绝缘性能均良好的结晶氧化镁粉，这种结构不但先进、热效率高，而且发热均匀，当高温电阻丝中有电流通过时，产生的热通过结晶氧化镁粉向金属管表面扩散，再传递到模具上，从而达到加热的效果。

步骤5：冷却系统的布局；合理地确定冷却管道的中心距及冷却管道与型腔壁的距离冷却水孔的间距，即冷却水孔数量的多少，对模具冷却效果影响极大。冷却管道与型腔壁的距离太大会使冷却效率下降，而距离太小又会造成冷却不均匀。一般冷却管道中心与型腔的距离应为冷却管道直径的1-2倍，冷却管道中心距约为管道直径的3-5倍。合理确定冷却水管接头位置进出口水管接头的位置尽可能设计在模具的同一侧。水管接头多采用自动密封接头，以保证冷却管道不泄漏。

所述的模具设计材料使用硬度高的P20模具钢为主要原材料。P20模具钢拥有硬度均匀的物理特性，以及具有良好的抛光性能和光蚀刻花性能，并且P20模具钢加工性能极佳，加工尺寸稳定性好，保证了模具型腔表面的光洁度，模具使用寿命可达50万模次。

所述的模具材料根据产品形状的复杂程度、产品形状大小的不同，可选的模具材料有：C45钢、C50钢、P20钢、H13钢等材料。

本发明使用一种自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具设计方案相比传统使用硫化机进行给压及加热，冷却机进行冷却的模具同样达到了模具给压、模具加热、模具冷却的效果，且操作简单、投入成本低、安全系数高。

本发明提供了一种操作简单、投入成本低、安全系数高的大型复合材料成型模具设计。为了实现以上性能要求，本发明采用硬度高的P20模具钢为主要原材料。P20模具钢拥有硬度均匀的物理特性，以及具有良好的抛光性能和光蚀刻花性能，并且P20模具钢加工性能极佳，加工尺寸稳定性好，保证了模具型腔表面的光洁度，模具寿命可达50万模次。将加热、冷却系统设计在模具里面，具有良好的设计优势及加工性能，也能满足复合材料制品的成型工艺。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，其特征在于：所述自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具包括：上模、下模、两侧的限位固定滑块，两侧的型腔滑块，冷却系统、加热系统、锁紧机构、翻转机构；

上模和下模上均安装有冷却系统，上模和下模上均安装有加热系统，采用锁紧机构将上模和下模固定安装在一起；

两侧限位固定滑块分别分布在下模的两侧，两侧型腔滑块分别分布在下模的两侧，同侧的限位固定滑块和同侧的型腔滑块固定在一起，

翻转机构固定在上模或/和下模上，翻转机构将整个模具吊起。

2.根据权利要求1所述的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，其特征在于：在安装时，先将两侧的限位固定滑块放置在下模的左右两边，使用固定装置对两侧的限位固定滑块进行初固定，下模作为产品铺料基准进行贴模，再将上模盖在下模及两块限位固定滑块上，使用锁紧机构锁紧模具进行复合材料产品的成型。

3.根据权利要求1所述的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，其特征在于：所述两侧的限位固定滑块包括左侧限位固定滑块和右侧限位固定滑块，分别分布在下模的左右两侧，两侧型腔滑块包括左侧型腔滑块和右侧型腔滑块，分别分布在下模的左右两侧。

4.根据权利要求1所述的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，其特征在于：所述上模包括：上模定位导套、上模锁紧机构螺丝孔、上模产品型腔滑块定位螺丝孔、上模加热系统加热管道孔、上模翻转机构吊环螺丝孔、上模冷却系统水道孔、上模凸台造型模具，上模产品型腔面；

上模定位导套包括四个，每两个分为一组，分别分布在上模的相对两侧上；

上模锁紧机构螺丝孔分为两排，分别分布在上模的相对的另外两侧上；

上模产品型腔滑块定位螺丝孔分为两排，分别分布在上模上与上模锁紧机构螺丝孔上分布相同的两侧上，

上模加热系统加热管道孔和上模冷却系统水道孔分布在上模的侧面，分别连接上模内部的上模加热系统加热管道和上模冷却系统水道；

上模翻转机构吊环螺丝孔包括1-5个，固定安装在上模的侧面；

上模凸台造型模具和上模产品型腔面位于上模上，上模凸台造型模具是控制产品外形轮廓的；

两排上模产品型腔滑块定位螺丝孔分布在上模凸台造型模具和上模产品型腔面的两侧。

5.根据权利要求1所述的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，其特征在于：所述下模包括：下模产品拔模镶块、下模导柱、下模锁紧机构螺丝孔、下模产品型腔滑块定位螺丝孔、下模限位固定滑块取模槽、下模加热系统电加热管道孔、下模撬模槽、下模翻转机构吊环螺丝孔、下模冷却系统水道孔、下模产品型腔、下模凹槽造型模具、下模产品型腔滑块放置槽；

下模产品拔模镶块、下模导柱均包括四个，每两个分为一组，均分别分布在下模的相对两侧上；

下模锁紧机构螺丝孔、下模产品型腔滑块定位螺丝孔均分为两排，均分布在下模上的另外的相对两侧上；

下模限位固定滑块取模槽包括两排，每排2-5个，分布在下模上与下模锁紧机构螺丝孔相同的两侧上；

下模撬模槽、下模翻转机构吊环螺丝孔与下模产品拔模镶块同侧的下模上；

下模加热系统电加热管道孔和下模冷却系统水道孔分布在下模的侧面，分别连接下模内部的下模加热系统加热管道和下模冷却系统水道；

下模锁紧机构螺丝孔为采用锁紧机构将上模和下模固定在一起的孔，下模产品型腔和下模凹槽造型模具放置需要制作的模具材料，

下模产品型腔滑块放置槽放置限位固定滑块。

6.根据权利要求1所述的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，其特征在于：所述冷却系统为水冷管道冷却系统。

7.根据权利要求1所述的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，其特征在于：所述加热系统为电加热管管道加热系统。

8.根据权利要求1所述的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，其特征在于：所述锁紧机构为为螺丝锁紧机构。

9.根据权利要求1所述的自带加热、冷却系统的复合材料成型大型模具，其特征在于：所述翻转机构为吊环翻转机构。