CN110315779A - 一种组合模具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组合模具及其制造方法。该组合模具包括：金属阴模和硅胶阳模；其中，所述金属阴模上设置的第一成型面和所述硅胶阳模设置的第二成型面相适配，并且，在合模状态时，所述第一成型面和所述第二成型面之间设有产品型腔，用以进行产品的加工；所述硅胶阳模内嵌设有若干个并行设置的金属预埋件，用以降低所述硅胶阳模的收缩变形。本发明通过在硅胶阳模内设置金属预埋件，以控制硅胶阳模的壁厚，进而控制硅胶阳模的膨胀量和收缩变形，使得硅胶阳模的受力可控，以便在预型件挤压或固化过程中确保预型件受力均匀，即使得硅胶阳模对预型件的压力均衡，从而避免硅胶阳模的开裂剥落，提高硅胶阳模的使用寿命，扩大硅胶阳模的使用范畴。

Description

一种组合模具及其制造方法

技术领域

本发明涉及模具技术领域，具体而言，涉及一种组合模具及其制造方法。

背景技术

碳纤维复合材料模压工艺一般采用金属的阴模和阳模。对于尺寸不大的产品同时存在拔模角度较小的特征结构，金属模具需要设计滑块才能实现脱模，模具设计加工成本高，非自动化成产过程中模具的清理组装时间长，成产效率低。

而硅胶作为阳模进行形模压成型时，其硅胶材质质地较软，如果不控制膨胀率，不对硅胶模具进行增强处理，硅胶模具在多次膨胀受压力以后，硅胶的边缘位置会出现开裂剥落的现象，所以硅胶作为模压工艺的阳模的使用寿命较低，使得其使用受限。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种组合模具及其制造方法，旨在解决现有金属阳模设计加工成本高成产效率低，而硅胶阳模中硅胶质地较软在多次膨胀受压力后边缘位置会出现开裂剥落的问题。

一方面，本发明提出了一种组合模具，该组合模具包括：金属阴模和硅胶阳模；其中，所述金属阴模上设置的第一成型面与所述硅胶阳模设置的第二成型面相适配，并且，在合模状态时，所述第一成型面和所述第二成型面之间设有产品型腔，用以进行产品的加工；所述硅胶阳模内嵌设有若干个并行设置的金属预埋件，用以降低所述硅胶阳模的收缩变形；各个所述金属预埋件之间、各所述金属预埋件与所述硅胶阳模的成型面之间的最小间距均为所述硅胶阳模的壁厚；所述成型面包括第二成型面、与所述第二成型面相邻的两个第三成型面。

进一步地，上述组合模具，所述第二成型面为波浪形凹凸面结构，并且，各所述金属预埋件分别设置在所述第二成型面的凸峰和所述第二成型面的凹谷的上方；各所述凸峰上方设置的金属预埋件为长方体结构，并且，各所述凹谷上方设置的金属预埋件为圆柱体结构。

进一步地，上述组合模具，各个所述金属预埋件之间、各所述金属预埋件与所述硅胶阳模的成型面之间的最小间距均为所述硅胶阳模的壁厚；所述成型面包括第二成型面、与所述第二成型面相邻的两个第三成型面；所述硅胶阳模的壁厚h利用如下公式进行计算：

h＝h_ΔT/(α_ΔT×ΔT)+C′，

其中，ΔT为产品固化温度与室温的温差；C'为壁厚经验值；h_ΔT为硅胶阳模2的膨胀量；α_ΔT为硅橡胶体积膨胀系数；

所述硅胶阳模的膨胀量h_ΔT利用如下公式进行计算：

h_ΔT＝F/(K_ΔT×α_ΔT)，

其中，F为产品成型所需压力；K_ΔT为硅胶体积的弹性模量；α_ΔT为硅橡胶体积膨胀系数。

进一步地，上述组合模具，所述金属预埋件与所述硅胶阳模的承压面相切或所述金属预埋件沿所述承压面设置；所述承压面与所述第二成型面相对设置；所述金属预埋件通过硅胶硫化与所述硅胶阳模相连接。

本发明提供的组合模具，通过在硅胶阳模内设置金属预埋件，并且，以控制硅胶阳模的壁厚，进而控制硅胶阳模的膨胀量和收缩变形，使得硅胶阳模的受力可控，以便在预型件挤压或固化过程中确保预型件受力均匀，即使得硅胶阳模对预型件的压力均衡，从而避免硅胶阳模的开裂剥落，提高硅胶阳模的使用寿命，扩大硅胶阳模的使用范畴。另外，对于结构相似的模具，金属嵌块可以重复利用，降低了硅胶阳模的成本。

另一方面，本发明还提出了一种组合模具的制造方法，用于对上述组合模具进行加工，包括如下步骤：阴模制作步骤，根据产品的外表面确认金属阴模的第一成型面，并制作金属阴模；金属预埋件确认步骤，根据产品成型所需压力和所述金属阴模的第一成型面，确认金属预埋件的形状和位置，并进行金属预埋件的加工；翻模模具制作步骤，根据产品的外表面并结合硅胶的固化收缩，制作翻硅胶阳模的翻模模具；阳模制作步骤，将所述金属预埋件定位至所述翻模模具内的预设位置并采用硅胶填充所述翻模模具内的空隙，并将嵌设有硅胶的翻模模具转移至硫化机上，对硅胶进行硫化以得到硅胶阳模；所述预设位置为所述金属预埋件确认步骤中确认的位置对应于所述翻模模具内的位置；所述硅胶阳模设置的第二成型面与所述金属阴模上设置的第一成型面相适配。

进一步地，上述组合模具的制造方法，在所述金属预埋件确认步骤中包括如下子步骤：膨胀量计算子步骤，根据产品成型所需压力，计算硅胶阳模的膨胀量；壁厚计算子步骤，根据所述硅胶阳模的膨胀量，计算硅胶阳模的壁厚；确认子步骤，根据所述硅胶阳模的壁厚和所述金属阴模的第一成型面，确认金属预埋件的形状和位置，并进行加工。

进一步地，上述组合模具的制造方法，在所述膨胀量计算子步骤中，所述硅胶阳模的膨胀量h_ΔT利用如下公式进行计算：

h_ΔT＝F/(K_ΔT×α_ΔT)，

其中，F为产品成型所需压力；K_ΔT为硅胶体积的弹性模量；α_ΔT为硅橡胶体积膨胀系数；

所述壁厚计算子步骤中，所述硅胶阳模的壁厚h利用如下公式进行计算：

h＝h_ΔT/(α_ΔT×ΔT)+C′，

其中，ΔT为产品固化温度与室温的温差；C'为壁厚经验值。

进一步地，上述组合模具的制造方法，在所述确认子步骤中，在所述第二成型面的凸峰对应位置设置的金属预埋件为长方体结构，在所述第二成型面的凹谷对应位置设置的金属预埋件为圆柱体结构。

进一步地，上述组合模具的制造方法，在所述翻模模具制作步骤中，所述翻模模具的成型型腔尺寸L_a′利用如下公式进行计算：

L_a′＝L_a×(1+y)+nz+C，

其中，L_a为所述金属阴模上与所述翻模模具的成型型腔尺寸对应的产品型腔尺寸；y为硅胶收缩率；n为沿所述金属阴模的成型型腔尺寸的方向上产品的层数，n为0、1或2；z为产品的厚度；C为模具尺寸经验值。

进一步地，上述组合模具的制造方法，所述阳模制作步骤中，所述金属预埋件定位具体包括：通过连接件将所述金属预埋件可拆卸地连接在定位工装上，并将所述定位工装定位在所述翻模模具上后，通过调整所述定位工装和所述翻模模具之间的相对位置使得所述金属预埋件定位至预设位置；在所述阳模制作步骤之后，还包括：拆除步骤，拆除定位工装后，对所述翻模模具内成型的硅胶阳模进行脱模。

进一步地，上述组合模具的制造方法，在所述阳模制作步骤中，填充的硅胶为液体硅胶时，在填充金属预埋件之前，还包括：将基布铺在翻模模具的成型型腔的内表面上；或，填充的硅胶为硅胶生料片时，在填充金属预埋件之后且在硫化前，还包括：在预先准备的隔离膜的一面涂上脱模蜡，并将所述隔离膜盖在设有硅胶生料片和金属预埋件的翻模模具上。

本发明提供的组合模具的制造方法，通过在翻模模具内设置金属预埋件，以使硅胶阳模内嵌设有金属预埋件，以控制硅胶阳模的壁厚，进而控制硅胶阳模的膨胀量和收缩变形，使得硅胶阳模的受力可控，以便在预型件挤压或固化过程中确保预型件受力均匀，即使得硅胶阳模对预型件的压力均衡，从而避免硅胶阳模的开裂剥落，提高硅胶阳模的使用寿命，扩大硅胶阳模的使用范畴。另外，对于结构相似的模具，金属嵌块可以重复利用，降低了硅胶阳模的成本。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的组合模具的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的组合模具加工产品的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的组合模具中硅胶阳模的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的翻模模具加工硅胶阳模的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的金属预埋件与定位工装之间的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的组合模具的制造方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的金属预埋件确认步骤的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

组合模具实施例：

参见图1至图4，其为本发明实施例提供的组合模具的优选结构。如图所示，该组合模具包括：金属阴模1和硅胶阳模2；其中，

金属阴模1上设置的第一成型面11和硅胶阳模2设置的第二成型面21相适配，并且，在合模状态时，第一成型面11和第二成型面21之间设有产品型腔3，用以进行产品4的加工。具体地，金属阴模1为静止的，在金属阴模1和硅胶阳模2复合时即在合模状态时，金属阴模1和硅胶阳模2相对扣合，相适配的第一成型面11和第二成型面21之间设有产品型腔3，预型件放置在产品型腔3内，以通过第一成型面11和第二成型面21配合对预型件进行挤压或预型件在产品型腔3内固化成型，以得到挤压成型或固化成型的产品4。第一成型面11和第二成型面21的结构可根据产品4需要加工的结构相适配，以便加工出设计的结构例如波浪结构，当然亦可加工其他结构，本实施例中对其不做任何限定。其中，预型件可以为复合材料，当然亦可以其他材料制成，本实施例中对其不做任何限定。其中，金属阴模1的材质可以为铝、钢等。

硅胶阳模2内嵌设有若干个并行设置的金属预埋件22，用以降低硅胶阳模2的收缩变形。具体地，金属预埋件22可以为一个或多个，其根据实际情况确定，金属预埋件22为多个时，金属预埋件22沿硅胶阳模2的长度方向并行设置，以控制硅胶阳模2的壁厚，进而控制硅胶阳模2的膨胀量和收缩变形，使得硅胶阳模2的受力可控，以便在预型件挤压或固化过程中确保预型件受力均匀，即使得硅胶阳模2对预型件的压力均衡，从而避免硅胶阳模2的开裂剥落，提高硅胶阳模2的使用寿命，扩大硅胶阳模2的使用范畴。另外，对于结构相似的模具，金属嵌块可以重复利用，降低了硅胶阳模2的成本。其中，金属预埋件22通过硅胶硫化与硅胶阳模2相连接，以便实现两者之间的连接和金属预埋件22的固定，进而确保金属预埋件22和硅胶阳模2的稳定性。硅胶阳模2的壁厚可以根据实际情况确定，例如产品3成型所需压力等，本实施例中对其不做任何限定。

为定量控制硅胶阳模2的壁厚，各个金属预埋件22之间、各所述金属预埋件22与所述硅胶阳模2的成型面之间的最小间距均为所述硅胶阳模2的壁厚；所述成型面包括第二成型面21、与所述第二成型面21相邻的两个第三成型面23，即金属预埋件22底部至第二成型面21、金属预埋件22之间和金属预埋件22与硅胶阳模2侧壁之间的硅胶壁厚相等，且均可通过如下进行计算，以定量控制硅胶阳模2的膨胀量和收缩变形，定量控制硅胶阳模2的受力，以便在预型件挤压或固化过程中确保预型件受力均匀。

硅胶阳模2的壁厚h利用如下公式进行计算：

h＝h_ΔT/(α_ΔT×ΔT)+C′，

其中，ΔT为产品固化温度与室温的温差；C'为壁厚经验值；h_ΔT为硅胶阳模2的膨胀量；α_ΔT为硅橡胶体积膨胀系数。

硅胶阳模2的膨胀量h_ΔT利用如下公式进行计算：

h_ΔT＝F/(K_ΔT×α_ΔT)，

其中，F为产品3成型所需的压力；K_ΔT为硅胶体积的弹性模量；α_ΔT为硅橡胶体积膨胀系数。

为便于硅胶阳模2进行浇筑时金属预埋件22的设置，优选地，金属预埋件22与硅胶阳模1的承压面23(如图3所示的顶壁)相切或金属预埋件22沿承压面23设置，以便在浇筑硅胶阳模2时可通过定位工装4实现金属预埋件22的固定，并且在浇筑完成后可便于定位工装4的拆卸即定位工装4和金属预埋件22之间的拆离。其中，承压面23与第二成型面21相对设置，即承压面23为硅胶阳模2的顶壁上。

继续参见图1至图3，第二成型面21为波浪形凹凸面结构，并且，各金属预埋件22分别设置在第二成型面21的凸峰211和第二成型面21的凹谷212的上方。具体地，产品3为波浪形结构时，第二成型面21和第一成型面11亦为对应的波浪形凹凸面结构，以便使得通过第一成型面11和第二成型面21配合得到呈波浪形结构的产品3。为便于控制硅胶模具2中硅胶的壁厚，优选地，各金属预埋件22分别设置在第二成型面21的凸峰211和第二成型面21的凹谷212的上方，即金属预埋件22的数量为第二成型面21中凸峰211和凹谷212之和，各个凸峰211和各个凹谷212的上方均设有金属预埋件22，以便确保金属预埋件22下方、金属预埋件22之间和金属预埋件22与硅胶阳模2侧壁之间的硅胶壁厚可控，即控制硅胶阳模2的壁厚，进而达到控制硅胶阳模2的膨胀量和收缩变形的目的。为进一步控制硅胶阳模2的壁厚，进一步优选地，各凸峰211上方设置的金属预埋件21为长方体结构，并且，各凹谷212上方设置的金属预埋件21为圆柱体结构，以便确保金属预埋件22下方、金属预埋件22之间和金属预埋件22与硅胶阳模2侧壁之间的硅胶壁厚相等，各个金属预埋件22之间和各金属预埋件22与硅胶阳模2的成型面之间的最小间距均为硅胶阳模2的壁厚。

综上，本实施例提供的组合模具，通过在硅胶阳模2内设置金属预埋件22，以控制硅胶阳模2的壁厚，进而控制硅胶阳模2的膨胀量和收缩变形，使得硅胶阳模2的受力可控，以便在预型件挤压或固化过程中确保预型件受力均匀，即使得硅胶阳模2对预型件的压力均衡，从而避免硅胶阳模2的开裂剥落，提高硅胶阳模2的使用寿命，扩大硅胶阳模2的使用范畴。另外，对于结构相似的模具，金属嵌块可以重复利用，降低了硅胶阳模2的成本。

制造方法实施例：

参见图5，其示出了本实施例中提供的组合模具的制造方法的流程示意图，其用以对上述组合模具进行加工，具体包括如下步骤：

阴模制作步骤S1，根据产品3的外表面确认金属阴模1的第一成型面11，并制作金属阴模1。

具体地，根据产品3的外表面，制作金属阴模1，金属阴模1的材质可以是铝、钢等，可通过切割等机械加工方式进行加工，本实施例中对其不做任何限定。例如，产品3为波浪形结构时，第一成型面11与产品3的底壁相适配为对应的相适配的波浪形凹凸面结构，依据此进行金属阴模1的加工。

金属预埋件确认步骤S2，根据产品成型所需压力和金属阴模的第一成型面，确认金属预埋件的形状和位置，并进行金属预埋件的加工。

具体地，根据产品3成型时所需的压力和金属阴模1的第一成型面11，确认金属预埋件22的形状和位置，并根据硅胶的相关参数计算金属预埋件22的相关尺寸，并进行金属预埋件22的加工。金属预埋件22相对于第一成型面11的位置以及金属预埋件22的形状均可根据第一成型面11进行确认，由于第二成型面21和第一成型面11相适配，故金属预埋件22的形状和位置可根据金属阴模1的第一成型面11确认。其中，金属预埋件22与硅胶阳模1的承压面23(如图3所示的顶壁)相切或金属预埋件22沿承压面23设置。例如，产品3为波浪形结构时，第二成型面21和第一成型面11亦为对应的波浪形凹凸面结构，以便使得通过第一成型面11和第二成型面21配合得到呈波浪形结构的产品3，并且，第二成型面21与产品3的顶壁相适配。其中，金属预埋件22的数量可以等于第二成型面21中凸峰211和凹谷212之和，位置则可分别设置在其对应的凸峰211和凹谷212的上方。而对于金属预埋件22而言，凸峰211上方设置的金属预埋件22为长方体结构，凹谷212上方设置的金属预埋件22为圆柱体结构，以便控制硅胶阳模2中硅胶壁厚，且金属预埋件22可根据实际情况确定，以使其硅胶壁厚满足需求。根据硅胶阳模2中硅胶壁厚计算各个金属预埋件22的相关尺寸，进而根据其尺寸进行金属预埋件22的加工，可通过切割、铣或磨，从而得到金属预埋件22。

翻模模具制作步骤S3，根据产品的外表面并结合硅胶的固化收缩，制作翻硅胶阳模的翻模模具。

具体地，根据产品3的外表面，确定硅胶阳模2的第二成型面21，并结合硅胶的固化收缩翻硅胶阳模2的翻模模具5的相关尺寸，即翻模模具5进行硅胶阳模2浇筑的成型型腔的参数，从而据此加工翻模模具5。其中，翻模模具5可以为金属模具，优选地，其材质可以是铝、钢等，以便进行硅胶阳模2的浇筑。翻模模具5中成型型腔的相关尺寸可参考金属阴模1进行计算，其中，翻模模具5的成型型腔尺寸L_a′可以利用如下公式进行计算：

L_a′＝L_a×(1+y)+nz+C，

其中，L_a为金属阴模1上与翻模模具4的成型型腔尺寸对应的产品型腔尺寸；y为硅胶收缩率；n为沿金属阴模1的成型型腔尺寸的方向上产品的层数，n为0、1或2；z为产品3的厚度；C为模具尺寸经验值。其中，金属阴模成型型腔宽度方向上n为0、1或2，具体由产品成型的形式确认，在硅胶阳模2两侧均设有预型件则n为2，如图3所示的情况则n为0，在金属阴模成型型腔深度方向上n为1。

例如，参见图3，第一成型面11为波浪形凹凸面结构时，金属阴模1顶壁的深度可对阴模制作步骤S1制作的金属阴模1进行测量，确定各个位置的深度，金属阴模1顶壁的宽度可对阴模制作步骤S1制作的金属阴模1进行测量，确定金属阴模1中成型型腔的宽度，翻模模具5的成型型腔深度和成型型腔宽度均可分别通过金属阴模1顶壁的深度和金属阴模1顶壁的宽度利用上述公式进行计算得到。

阳模制作步骤S4，将金属预埋件定位至翻模模具内的预设位置，并采用硅胶填充翻模模具内的空隙，并将嵌设有硅胶的翻模模具转移至硫化机上，对硅胶进行硅胶硫化以得到硅胶阳模；预设位置为金属预埋件确认步骤中确认的位置对应于翻模模具内的位置。

具体地，首先，进行金属预埋件22的定位，可通过连接件6将金属预埋件22可拆卸地连接在定位工装4上，金属预埋件22的位置可根据定位工装4相对于翻模模具5的位置确定，即通过金属预埋件22与第二成型面21的相对位置得知金属预埋件22与翻模模具5的相对位置，而由定位工装4定位至翻模模具5的位置可知金属预埋件22相对于定位工装4的位置，从而通过螺栓等连接件6将金属预埋件22固定至定位工装4上；并将定位工装4定位至翻模模具5上，通过调整定位工装4和翻模模具5之间的相对位置使得金属预埋件22定位至预设位置；预设位置可根据例如金属预埋件22与第二成型面21的相对位置确定，即金属预埋件确认步骤S2中确认的位置对应于翻模模具5内的位置。且填充翻模模具5的成型型腔，可通过浇筑硅胶液体或敷设硅胶固体，以便硅胶填充翻模模具5内的空隙；填充的硅胶为硅胶生料片时，为提高硅胶阳模2的脱模，优选地，在填充金属预埋件之后且在硫化前，还可在预先准备的隔离膜的一面涂上脱模蜡，并将隔离膜盖在设有硅胶生料片和金属预埋件22的翻模模具5上。填充的硅胶为液体硅胶时，为提高硅胶阳模2的强度，优选地，在填充硅胶之前，亦可将基布铺在翻模模具5的成型型腔的内表面上；最后，将嵌设有硅胶的翻模模具5转移至硫化机上，对硅胶进行硅胶硫化以得到硅胶阳模2。其中，金属预埋件22的定位和填充翻模模具5的成型型腔之间的先后顺序根据实际情况例如硅胶为液态例如液体硅胶还是固态例如硅胶生料片确定，本实施例中对其不做任何限定，即可以先定位在填充，亦可先填充一部分再定位。

拆除步骤S5，拆除定位工装后，对翻模模具内成型的硅胶阳模进行脱模。

具体地，首先，拆除定位工装4后，对在翻模模具5内成型的硅胶阳模2进行脱模即将取出硫化好的硅胶阳模2；然后，对其进行修整以后即得到硅胶阳模2。当然，亦可先取出设有定位工装4的硅胶阳模2，然后在拆除定位工装4并进行修整。

参见图6，其示出了本实施例中提供的金属预埋件确认步骤的流程示意图。如图所示，该步骤包括如下子步骤：

膨胀量计算子步骤S21，根据产品成型所需压力，计算硅胶阳模的膨胀量。

具体地，首先，确认产品3成型时所需的压力；然后，根据产品3成型时所需的压力计算硅胶阳模2的膨胀量，以便定量计算硅胶阳模2的膨胀量，进而定量控制硅胶阳模2的壁厚；其中，硅胶阳模2的膨胀量h_ΔT利用如下公式进行计算：

h_ΔT＝F/(K_ΔT×α_ΔT)，

其中，F为产品成型所需压力；K_ΔT为硅胶体积的弹性模量；α_ΔT为硅橡胶体积膨胀系数。

壁厚计算子步骤S22，根据硅胶阳模的膨胀量，计算硅胶阳模的壁厚。

具体地，硅胶阳模2的壁厚h可以利用如下公式进行计算：

h＝h_ΔT/(α_ΔT×ΔT)+C′，

其中，ΔT为产品固化温度与室温的温差；C'为壁厚经验值。

确认子步骤S23，根据硅胶阳模的壁厚和金属阴模的第一成型面，确认金属预埋件的形状和位置，并进行加工。

具体地，首先，根据金属阴模1的第二成型面11确认金属预埋件22的结构和位置，即例如，产品3为波浪形结构时，第二成型面21和第一成型面11亦为对应的波浪形凹凸面结构，以便使得通过第一成型面11和第二成型面21配合得到呈波浪形结构的产品3，并且，第二成型面21与产品3的顶壁相适配。其中，金属预埋件22的数量可以等于第二成型面21中凸峰211和凹谷212之和，位置则可分别设置在其对应的凸峰211和凹谷212的上方。而对于金属预埋件22而言，凸峰211上方设置的金属预埋件22为长方体结构，凹谷212上方设置的金属预埋件22为圆柱体结构；然后，根据硅胶阳模2的壁厚h计算各金属预埋件22的尺寸，其中，计算时需满足金属预埋件22下方、金属预埋件22之间和金属预埋件22与硅胶阳模2侧壁之间的硅胶壁厚即最小值如图3所示标注位置相等，且均为壁厚计算子步骤S22中计算值，即各个金属预埋件22之间和各金属预埋件22与硅胶阳模2的成型面之间的最小间距均为硅胶阳模2的壁厚；成型面包括第二成型面21和与第二成型面22相邻的两个第三成型面23，从而定量计算金属预埋件22相关尺寸，从而定量控制硅胶阳模2的壁厚，以定量控制硅胶阳模2的膨胀量和收缩变形。

下面通过两个具体的实施例对本发明的组合模具的制造方法进行说明。

实施例一：

阴模制作步骤S1，根据产品3的外表面，制作金属阴模1，金属材质可以是铝、钢等。

金属预埋件确认步骤S2，在本实施例中产品壁厚z为2mm时，产品成型所需压力F为0.6MPa，硅胶体积的弹性模量K_ΔT是721MPa，硅胶体积膨胀系数α_ΔT为5.6×〖10〗^(-4)/℃，壁厚经验值C'为5mm，产品固化温度与室温的温差ΔT是120℃。首先，利用如下公式进行计算硅胶阳模2的膨胀量h_ΔT＝1.486mm：

h_ΔT＝F/(K_ΔT×α_ΔT)。

可以利用如下公式进行计算硅胶阳模2的壁厚h＝27.144mm：

h＝h_ΔT/(α_ΔT×ΔT)+C′，

其中，ΔT为产品固化温度与室温的温差；C'为壁厚经验值。

根据实际加工情况，硅胶壁厚可以在25mm-30mm的范围内。

最后确定金属预埋件22的形状，并加工金属预埋件22。根据产品3为波浪形结构，第二成型面21为对应的波浪形凹凸面结构，金属预埋件22为三块对应设置在第二成型面21中凸峰211和凹谷212的上方，对于金属预埋件22而言，凸峰211对应位置设置的金属预埋件22即凸峰211上方设置的金属预埋件22为长方体结构，凹谷212对应位置设置的金属预埋件22即上方设置的金属预埋件22为圆柱体结构；并根据图3所示的金属阴模1的相关尺寸，即金属阴模成型型腔第一深度L_a1为160mm，金属阴模成型型腔第二深度L_a2为105mm，金属阴模成型型腔第三深度L_a3为75mm，金属阴模成型型腔宽度L_a4为256mm，首先计算硅胶阳模对应的尺寸，进而可以计算出金属预埋件22的尺寸，例如，最左端金属预埋件22的半径h+2*R1＝L_a1′；其中，L_a1′为硅胶阳模对应于金属阴模成型型腔第一深度L_a1的深度值，即L_a1′＝L_a1+z；z为产品的壁厚，故可计算得知最左端金属预埋件22的半径R1＝37.928mm。最右端金属预埋件22的半径R2＝65.428mm。中间金属预埋件22的宽度h1＝45.856mm，长度h2＝49.288mm。

翻模模具制作步骤S3，根据产品3的内表面，制作翻硅胶阳模2的翻模模具4，制备翻模模具4的时候需要考虑硅胶的固化收缩，设定合适的缩放比例。本实施例中，硅胶的收缩率y为2.5％，翻模模具材质钢，取经验值C为1.5mm。利用如下公式进行计算：

L_a′＝L_a×(1+y)+nz+C，

其中，L_a为金属阴模上与翻模模具的成型型腔尺寸对应的产品型腔尺寸例如金属阴模产品型腔深度和宽度；n为沿金属阴模的成型型腔尺寸的方向上产品的层数，n为0、1或2，例如金属阴模成型型腔宽度方向上n为0，在金属阴模成型型腔深度方向上n为1；z为产品的厚度即2mm；C为模具尺寸经验值。

由于金属阴模1上与翻模模具4的成型型腔尺寸对应的产品型腔宽度L_a4为256mm，经计算，翻模模具5的成型型腔宽度L_a4'为260.78mm。亦可根据如上公式计算，翻模模具5的其他成型型腔尺寸例如对应的各个位置的成型型腔深度。

阳模制作步骤S4，首先，准备固定金属预埋件22的定位工装4；然后，将金属预埋件22通过定位工装4定位至翻模模具5内的预设位置，并用固体硅胶生料片为原料制备硅胶阳模2，具体步骤如下：

首先，将硅胶生料片铺贴到翻模模具5中，铺贴到设计厚度，每铺一层料片都要压实，赶出层间的空气；

然后，将金属预埋件22通过定位工装4定位至翻模模具5内的设计位置，并用固体硅胶生料片填充空隙，每铺一层料片都要压实，赶出层间的空气；

准备大小合适的隔离膜，在隔离膜的一面涂上脱模蜡，将隔离膜盖在填充好硅胶和金属预埋件22的翻模模具5上；

将翻模模具5转移到硫化机上，加热使硅胶硫化。

拆除步骤S5，取出硫化好的硅胶并拆除定位工装4，修整以后即得到硅胶模具2。

实施例二：

阴模制作步骤S1，根据产品3的外表面，制作金属阴模1，金属材质可以是铝、钢等。

金属预埋件确认步骤S2，在本实施例中产品壁厚z为2mm时，产品成型所需压力F为1MPa，硅胶体积的弹性模量K_ΔT是721MPa，硅胶体积膨胀系数α_ΔT为5.6×〖10〗^(-4)/℃，壁厚经验值C'为5mm，产品固化温度与室温的温差ΔT是120℃。首先，利用如下公式进行计算硅胶阳模2的膨胀量h_ΔT＝1.486mm：

h_ΔT＝F/(K_ΔT×α_ΔT)。

可以利用如下公式进行计算硅胶阳模2的壁厚h＝23.144mm：

h＝h_ΔT/(α_ΔT×ΔT)+C′，

其中，ΔT为产品固化温度与室温的温差；C'为壁厚经验值。

根据实际加工情况，硅胶壁厚可以在20mm-25mm的范围内。

最后确定金属预埋件22的形状，并加工金属预埋件22。根据产品3为波浪形结构，第二成型面21为对应的波浪形凹凸面结构，金属预埋件22为三块对应设置在第二成型面21中凸峰211和凹谷212的上方，对于金属预埋件22而言，凸峰211对应位置设置的金属预埋件22即凸峰211上方设置的金属预埋件22为长方体结构，凹谷212对应位置设置的金属预埋件22即上方设置的金属预埋件22为圆柱体结构；并根据图3所示的金属阴模1的相关尺寸，即金属阴模成型型腔第一深度L_a1为160mm，金属阴模成型型腔第二深度L_a2为105mm，金属阴模成型型腔第三深度L_a3为75mm，金属阴模成型型腔宽度L_a4为256mm，首先计算硅胶阳模对应的尺寸，进而可以计算出金属预埋件22的尺寸，例如，最左端金属预埋件22的半径h+2*R1＝L_a1′；其中，L_a1′为硅胶阳模对应于金属阴模成型型腔第一深度L_a1的深度值，即L_a1′＝L_a1+z；z为产品的壁厚，故可计算得知最左端金属预埋件22的半径R1＝41.928mm。且2*R1+2*R2+h2+4*h＝La4′，其中，L_a4′为硅胶阳模对应于金属阴模成型型腔宽度L_a4的宽度值；由此可计算，最右端金属预埋件22的半径R2＝69.428mm。中间金属预埋件22的宽度h1＝49.856mm，长度h2＝65.288mm。

翻模模具制作步骤S3，根据产品3的内表面，制作翻硅胶阳模2的翻模模具4，制备翻模模具4的时候需要考虑硅胶的固化收缩，设定合适的缩放比例。本实施例中，硅胶的收缩率y为2.5％，翻模模具材质钢，取经验值C为1.5mm。利用如下公式进行计算：

L_a′＝L_a×(1+y)+nz+C，

其中，L_a为金属阴模上与翻模模具的成型型腔尺寸对应的产品型腔尺寸例如金属阴模成型型腔深度和宽度；n为沿金属阴模的成型型腔尺寸的方向上产品的层数，n为0、1或2，例如金属阴模成型型腔宽度方向上n为0，在金属阴模成型型腔深度方向上n为1；z为产品的厚度即2mm；C为模具尺寸经验值。

由于金属阴模1上与翻模模具4的产品型腔尺寸对应的成型型腔宽度L_a4为256mm，经计算，翻模模具5的产品型腔宽度L_a4'为265.9mm。亦可根据如上公式计算，翻模模具5的其他成型型腔尺寸例如对应的各个位置的成型型腔深度。

阳模制作步骤S4，首先，准备固定金属预埋件22的定位工装4，并将金属预埋件22通过定位工装4定位至翻模模具5内的预设位置，并用固体硅胶生料片为原料制备硅胶阳模2，具体步骤如下：

将基布固定翻模模具5的模具表面；

将金属预埋件22固定至定位工装4上，并将安装有金属预埋件22的定位工装4固定到翻模模具5上；

液体硅胶AB组分按照配比，称重，混合均匀；

将混合均匀的液体硅胶放在真空罐内脱泡；

脱泡的液体硅胶浇筑到翻模模具5内，浇筑过程尽量贴着不要产生新的气泡；

将翻模模具5转移到硫化机上，加热使硅胶硫化。

拆除步骤S5，硫化结束以后，取出定位工装5，并自定位工装5上取出硫化好的硅胶，修整以后即得到硅胶模具2。

综上，本实施例提供的组合模具的制造方法，通过在翻模模具5内设置金属预埋件22，以便在硅胶阳模2内嵌设有金属预埋件22，以控制硅胶阳模2的壁厚，进而控制硅胶阳模2的膨胀量和收缩变形，使得硅胶阳模2的受力可控，以便在预型件挤压或固化过程中确保预型件受力均匀，即使得硅胶阳模2对预型件的压力均衡，从而避免硅胶阳模2的开裂剥落，提高硅胶阳模2的使用寿命，扩大硅胶阳模2的使用范畴。另外，对于结构相似的模具，金属嵌块可以重复利用，降低了硅胶阳模2的成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种组合模具，其特征在于，包括：金属阴模和硅胶阳模；其中，

所述金属阴模上设置的第一成型面与所述硅胶阳模设置的第二成型面相适配，并且，在合模状态时，所述第一成型面和所述第二成型面之间设有产品型腔，用以进行产品的加工；

所述硅胶阳模内嵌设有若干个并行设置的金属预埋件，用以降低所述硅胶阳模的收缩变形；

各个所述金属预埋件之间、各所述金属预埋件与所述硅胶阳模的成型面之间的最小间距均为所述硅胶阳模的壁厚；所述成型面包括第二成型面、与所述第二成型面相邻的两个第三成型面。

2.根据权利要求1所述的组合模具，其特征在于，

所述第二成型面为波浪形凹凸面结构，并且，各所述金属预埋件分别设置在所述第二成型面的凸峰和所述第二成型面的凹谷的上方；

各所述凸峰上方设置的金属预埋件为长方体结构，并且，各所述凹谷上方设置的金属预埋件为圆柱体结构。

3.根据权利要求1或2所述的组合模具，其特征在于，

所述硅胶阳模的壁厚h利用如下公式进行计算：

h＝h_ΔT/(α_ΔT×ΔT)+C′，

其中，ΔT为产品固化温度与室温的温差；C'为壁厚经验值；h_ΔT为硅胶阳模2的膨胀量；α_ΔT为硅橡胶体积膨胀系数；

所述硅胶阳模的膨胀量h_ΔT利用如下公式进行计算：

h_ΔT＝F/(K_ΔT×α_ΔT)，

其中，F为产品成型所需压力；K_ΔT为硅胶体积的弹性模量；α_ΔT为硅橡胶体积膨胀系数。

4.根据权利要求1或2所述的组合模具，其特征在于，

所述金属预埋件与所述硅胶阳模的承压面相切或所述金属预埋件沿所述承压面设置；所述承压面与所述第二成型面相对设置；

所述金属预埋件通过硅胶硫化与所述硅胶阳模相连接。

5.一种组合模具的制造方法，其特征在于，用于对权利要求1至4任一项的组合模具进行加工，包括如下步骤：

阴模制作步骤，根据产品的外表面确认金属阴模的第一成型面，并制作金属阴模；

金属预埋件确认步骤，根据产品成型所需压力和所述金属阴模的第一成型面，确认金属预埋件的形状和位置，并进行金属预埋件的加工；

翻模模具制作步骤，根据产品的外表面并结合硅胶的固化收缩，制作翻硅胶阳模的翻模模具；

阳模制作步骤，将所述金属预埋件定位至所述翻模模具内的预设位置并采用硅胶填充所述翻模模具内的空隙，并将嵌设有硅胶的翻模模具转移至硫化机上，对硅胶进行硫化以得到硅胶阳模；所述预设位置为所述金属预埋件确认步骤中确认的位置对应于所述翻模模具内的位置；所述硅胶阳模设置的第二成型面与所述金属阴模上设置的第一成型面相适配。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在所述金属预埋件确认步骤中包括如下子步骤：

膨胀量计算子步骤，根据产品成型所需压力，计算硅胶阳模的膨胀量；

壁厚计算子步骤，根据所述硅胶阳模的膨胀量，计算硅胶阳模的壁厚；

确认子步骤，根据所述硅胶阳模的壁厚和所述金属阴模的第一成型面，确认金属预埋件的形状和位置，并进行加工。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，

在所述膨胀量计算子步骤中，所述硅胶阳模的膨胀量h_ΔT利用如下公式进行计算：

h_ΔT＝F/(K_ΔT×α_ΔT)，

其中，F为产品成型所需压力；K_ΔT为硅胶体积的弹性模量；α_ΔT为硅橡胶体积膨胀系数。

在所述壁厚计算子步骤中，所述硅胶阳模的壁厚h利用如下公式进行计算：

h＝h_ΔT/(α_ΔT×ΔT)+C′，

其中，ΔT为产品固化温度与室温的温差；C'为壁厚经验值。

8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，

在所述确认子步骤中，所述第二成型面为波浪形凹凸面结构时，

各所述金属预埋件分别设置在所述第二成型面的凸峰和所述第二成型面的凹谷的上方，并且，在所述第二成型面的凸峰对应位置设置的金属预埋件为长方体结构，在所述第二成型面的凹谷对应位置设置的金属预埋件为圆柱体结构。

9.根据权利要求5至8任一项所述的制造方法，其特征在于，

在所述翻模模具制作步骤中，所述翻模模具的成型型腔尺寸L_a′利用如下公式进行计算：

L_a′＝L_a×(1+y)+nz+C，

其中，L_a为所述金属阴模上与所述翻模模具的成型型腔尺寸对应的产品型腔尺寸；y为硅胶收缩率；n为沿所述金属阴模的成型型腔尺寸的方向上产品的层数，n为0、1或2；z为产品的厚度；C为模具尺寸经验值。

10.根据权利要求5至8任一项所述的制造方法，其特征在于，

所述阳模制作步骤中，所述金属预埋件定位具体包括：通过连接件将所述金属预埋件可拆卸地连接在定位工装上，并将所述定位工装定位在所述翻模模具上后，通过调整所述定位工装和所述翻模模具之间的相对位置使得所述金属预埋件定位至预设位置；

在所述阳模制作步骤之后，还包括：

拆除步骤，拆除定位工装后，对所述翻模模具内成型的硅胶阳模进行脱模。

11.根据权利要求5至8任一项所述的制造方法，其特征在于，在所述阳模制作步骤中，

填充的硅胶为液体硅胶时，在填充金属预埋件之前，还包括：将基布铺在翻模模具的成型型腔的内表面上；或，

填充的硅胶为硅胶生料片时，在填充金属预埋件之后且在硫化前，还包括：在预先准备的隔离膜的一面涂上脱模蜡，并将所述隔离膜盖在设有硅胶生料片和金属预埋件的翻模模具上。