CN110561671B - 一种滚塑成型模具及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滚塑成型模具及其加工工艺，可以实现开发出一套材料‑结构‑工艺相互耦合的设计体系，通过玻纤增强聚乙烯树脂及辅助料的材料准备，并采用大型复杂铝合金模具单元分割组合成型的方法，对全塑车身模具进行三维单元分块，利用铝合金铸造成型技术制造铝合金微元，可以将形状负责的全塑车身模具化整为零，降低了车身模具整体加工的难度，提高了模具的使用寿命，并保证了制品的表观质量，在工艺上引进了定向加热的新型控温手段，在保证模具全局温度均匀的微观控制下，可以实现对部分重点区域的定向加热，不但能生产出壁厚均匀高质量产品壁厚均匀，甚至将局部区域加厚，提高产品的力学强度和产品的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及模具加工技术领域，更具体地说，涉及一种滚塑成型模具及其加工工艺。
背景技术
当前世界汽车材料技术发展的主要方向是轻量化和环保化。减轻汽车自身的重量是降低汽车排放，提高燃烧效率的最有效措施之一，汽车的自重每减少10%，燃油的消耗可降低6%-8%。在研制更经济、更安全和更轻便的汽车中，材料是关键的一环。这几年，铝合金、高强度钢、合成塑料和陶瓷在某些应用领域中，已经成为相互竞争的对手。在这些材料之中，塑料的比重最低，它比铝合金轻36%，比钢轻78%，而且机械性能好、耐腐蚀、加工容易，一直被汽车工程界所重视。为此，增加塑料类材料在汽车中的使用量，便成为降低整车成本及其重量，增加汽车有效载荷的关键。
塑料是以合成树脂为基体，加入不同的添加剂，并在一定的温度、压力的作用下，塑造成各种形状制品的高分子材料。塑料的种类繁多，按热性能分为热固性和热塑性两类；按应用范围又可分为通用塑料、工程塑料、高性能工程塑料。塑料几乎可以应用在汽车上的所有总成，行业内习惯将它们分为内装(饰)件、外装件和功能件(其他结构件)。其对汽车安全性、舒适性、轻量化、回收利用等的提升给予了较大的技术支持。
在现代车身设计中，一般通过结构优化和材料替换来实现轻量化的目的。一方面，通过结构改进实现车身的轻量化，即基于有限元分析方法，通过在概念性设计阶段应用拓扑优化，在基本设计阶段应用形状优化，在详细设计阶段应用尺寸优化，保证所设计的结构既满足基本性能要求，又能够最大限度地节省材料，从而降低了整体质量，获得最佳的结构；另一方面，采用材料替换的方法实现车身轻量化设计，即通过应用高强度或者低密度材料，如高强度钢、铝合金、镁合金、塑料、复合材料等来达到降低零件质量的目的。结构优化设计及新型材料在车身上的引用，必然会促进车身制造工艺水平的提高，从而通过与现代车身设计相适应的新型制造技术的研究来实现轻量化设计的目的。
汽车复合材料车身的发展趋势是逐渐转变为整体式复合材料无骨架车身，车身覆盖件成型有多种工艺。对于复合材料车体采用注塑成型，其模具设计难度大，加工成本高；采用树脂传递模塑工艺成型车体，较难成型复杂车身结构，需要将多块复合材料车体粘接为一体；采用手糊成型工艺的方法，其汽车成型效率低，工艺繁琐，较难实现于汽车工业化。
滚塑成型技术相比其他复合材料成型工艺的优势在于:请参阅图10，滚塑成型工艺是先将塑料原料加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并使之加热，使模内的塑料原料在重力和热能的作用下，逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，成型为所需要的形状，再经冷却定型、脱模，最后获得制品，且制品出于无额外应力的条件下，便于成型形状复杂、中空、大型的制品。并且具有滚塑设备结构简单、模具成本低、产品壁厚均匀、尺寸稳定，无成型缝，无边角废料等优点，近年来，随着复合材料及滚塑成型模具技术的革新，传统复合材特成型工艺(如吹塑成型、注塑成型、挤出成型等)无法成型的产品，如大型且结构复杂的产品，可通过滚塑来成型。滚塑法成型适合相对封闭的形状复杂的大型构件成型，可以成型复杂结构如壁面凹凸结构、双层壁面结构等，能实现车身内、外覆盖件一次成型。
尽管全塑车身的滚塑成型技术已经发展起来，但是其存在的缺点还是显而易见的，一方面是全塑车身结构复杂，尺寸要求严格，车身表面的精度要求高，整体式模具设计加工困难，模具的加工维修成本高，使全塑汽车及其模具的加工制造难度大，另一方面是滚塑成型的机理，模内的塑料原料是在重力和热能的作用下，尤其考虑的为热能，目前热空气对流、明火直烧和液体导热是旋塑成型通常采用3种加热方式。其中热空气对流加热方式清洁、安全，且容易控制旋塑设备烘箱内的温度场。但由于旋塑设备烘箱内部的热空气时刻都处于运动变化的状态，且由于车身结构尺寸大、形状复杂，有效地控制旋塑设备烘箱中车身模具工作区域的热空气温度场便是保证全塑车身整体一次成型的关键，其次在旋塑加工中，温度对旋塑模内粉料的影响很大，模具表面温度均匀性对制品的壁厚一致性影响很大。旋塑工艺成型均匀对称的产品，容易实现产品壁厚均匀性；而不对称而且严重凹凸的产品要保持壁厚均匀就比较困难。全塑车身结构属于深凹结构，且表面凹凸特征较多，内部空气流动缓慢，因此现有技术中的宏观把控收效甚微，制约全塑车身的成型质量和发展。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种滚塑成型模具及其加工工艺，它可以实现开发出一套材料-结构-工艺相互耦合的设计体系，通过玻纤增强聚乙烯树脂及辅助料的材料准备，并采用大型复杂铝合金模具单元分割组合成型的方法，对全塑车身模具进行三维单元分块，利用铝合金铸造成型技术制造铝合金微元，可以将形状负责的全塑车身模具化整为零，降低了车身模具整体加工的难度，且安装组合方便，提高了装模与脱模的效率，维修方便，提高了模具的使用寿命，并保证了制品的表观质量，在工艺上引进了定向加热的新型控温手段，在保证模具全局温度均匀的微观控制下，可以实现对部分重点区域的定向加热，不但能生产出壁厚均匀高质量产品壁厚均匀，甚至将局部区域加厚，提高产品的力学强度和产品的使用寿命。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种滚塑成型模具，包括模具本体，所述模具本体内端开凿有全塑车身型腔，所述模具本体包括若干个模具子单元，若干所述模具子单元之间通过螺栓和螺母装配，所述模具子单元包括多点控温子单元和单点控温子单元，所述多点控温子单元和单点控温子单元内端均开凿有温控空腔，所述温控空腔内端安装有副控制模块，所述副控制模块连接有中央控制模块，所述多点控温子单元和的温控空腔内靠近全塑车身型腔一端壁上固定连接有分割型传热网，所述分割型传热网的节点处固定连接有至少一个控温节点，所述单点控温子单元的温控空腔内靠近全塑车身型腔一端壁上固定连接有一体型传热网，所述一体型传热网的节点处仅固定连接有一个控温节点，所述控温节点与副控制模块连接，所述控温节点包括导热环，所述导热环内端分别安装有电加热丝和热电偶，所述电加热丝的加热端与导热环内端壁接触，所述热电偶的测量端与温控空腔内靠近全塑车身型腔一端壁接触，电加热丝用于对模具子单元进行直接加热，相比于热空气对流法来说升温速度快，易于精确控制，热电偶用于实时采集指定区域的温度值并反馈至副控制模块，所述分割型传热网包括若干双向传热丝，且相邻的一对控温节点之间通过双向传热丝连接，所述双向传热丝包括一对端导热丝，一对所述端导热丝之间焊接有隔热片端导热丝用于导热来扩大控温节点的控温面积，隔热片用来隔热限定控温节点的控温面积，所述中央控制模块连接有云服务器，所述控温节点上安装有电磁铁，且电磁铁同样与副控制模块电性连接。
一种滚塑成型模具的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一、塑料原料准备：提前把聚氨酯树脂粉末与助剂挤出造粒添加到辅料包中，利用混合机对聚乙烯和玻纤进行计量和分散，经搅拌、混合后得到粉末状的玻纤增强聚乙烯树脂；
步骤二、滚塑准备：将若干模具子单元依次装配并合模形成模具本体，通过中央控制模块向副控制模块发送预热信号，由副控制模块控制相应的控温节点开始升温对模具本体进行预热；
步骤三、滚塑成型：启动滚塑成型机的双轴旋转，先使烘箱内的热气体流通3次，接着将玻纤增强聚乙烯树脂添加到模具本体内，升温至250-350℃，加热时间维持30-45min，热电偶实时采集温度值并反馈至副控制模块，由副控制模块无线传输至中央控制模块，中央控制模块经过数据处理和分析后，反馈温控信号，由副控制模块控制电加热丝进行温度调节，实现温度控制循环，玻纤增强聚乙烯树脂熔融覆盖住模具内壁后，打开辅料包，释放发泡聚氨酯材料，加热旋转，使聚氨酯材料在致密的玻纤增强聚乙烯层上形成发泡层；
步骤四、冷却开模：采用四步冷却法后，得到全塑车身本体。
进一步的，所述步骤一中玻纤占聚乙烯含量的10%-12%，所述玻纤的长度为3-3.5mm，制品在强度及其模量上都得到了较大的提高，断裂伸长率减小，有助于提高车身尺寸的稳定性和车身的力学性能。
进一步的，所述步骤二中的预热温度为150℃-200℃，且预热时间持续为10-15min，通过预热先对模具本体进行全局加热，并保持在均匀的温度上，一方面方便玻纤增强聚乙烯树脂在热力学作用下均匀流动，另一方面避免温度急剧变化带来的影响。
进一步的，所述步骤三中控温节点在保持模具本体全局温度均匀的前提下，对全塑车身本体的薄弱部位和重点部位进行定向加热，实现部分区域的温度微提升，快速增加模具区域温度，调整模具表面温度，平衡车身模具模温，使产品达到预期效果，在全塑车身薄弱部位进行定向加热，不但能生产出高质量的产品(壁厚均匀)，甚至将局部区域加厚(如前后保险杠的壁厚)，提高产品的力学强度和产品的使用寿命。
进一步的，所述步骤三中滚塑成型机烘箱内的热气体流动速度为每分钟更换20-50次，所述热气体为氮气、二氧化碳或惰性气体，靠近旋塑模具的空气流动速度较小，温度较低；靠近进出风口的烘箱壁面的流动速度较大，温度较高。加快炉内空气流动速率，可以使炉内空气温度变化梯度变小。但气流温度高低的锥形现象没有得到有效改善，模具温度不够均匀。
进一步的，所述四步冷却法分为四个阶段：
第一阶段是在加热室内冷却，即加热室停止加温，制品温度从320℃缓慢降到230℃，制品内部无序的分子结构趋于有序，并形成结晶；
第二阶段在加热室保温与保压，即保持制品温度230℃持续10min，期间向制品内部充气加压0.2MPa10s。实验表明，加压即使时间很短，也可以有效去除制品内部的气泡；
第三阶段为强制风冷，即模具从加热室移出后，用强制风冷使车身制品温度从230℃降到60℃这个过程中，需要使模具保持双轴旋转，保证冷却的均匀性；
第四阶段为夹具定型，即依次拆卸下若干模具子单元后取出制品，用定型夹具固定，冷却到室温并保持5-6h，并在定型冷却过程中向制品内部充气加压6Mpa，以达到稳固外形，防止或减少翘曲和变形。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本方案可以实现开发出一套材料-结构-工艺相互耦合的设计体系，通过玻纤增强聚乙烯树脂及辅助料的材料准备，并采用大型复杂铝合金模具单元分割组合成型的方法，对全塑车身模具进行三维单元分块，利用铝合金铸造成型技术制造铝合金微元，可以将形状负责的全塑车身模具化整为零，降低了车身模具整体加工的难度，且安装组合方便，提高了装模与脱模的效率，维修方便，提高了模具的使用寿命，并保证了制品的表观质量，在工艺上引进了定向加热的新型控温手段，在保证模具全局温度均匀的微观控制下，可以实现对部分重点区域的定向加热，不但能生产出壁厚均匀高质量产品壁厚均匀，甚至将局部区域加厚，提高产品的力学强度和产品的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明模具本体部分的结构示意图；
图3为本发明全塑车身的结构示意图；
图4为本发明多点控温子单元的结构示意图；
图5为本发明分割型传热网的结构示意图；
图6为本发明单点控温子单元的结构示意图；
图7为本发明一体型传热网的结构示意图；
图8为本发明分割型传热网部分的爆炸图；
图9为本发明“实心+发泡+实心”面与面之间结合的结构示意图；
图10为现有技术的滚塑成型示意图；
图11为本发明“实心+发泡+实心”干涉型结合的结构示意图。
图中标号说明：
1模具子单元、1a多点控温子单元、1b单点控温子单元、2中央控制模块、3云服务器、4温控空腔、5副控制模块、6控温节点、61导热环、62电加热丝、63热电偶、7a分割型传热网、71端导热丝、72隔热片、7b一体型传热网、8全塑车身本体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-2，一种滚塑成型模具，包括模具本体，模具本体内端开凿有全塑车身型腔，模具本体包括若干个模具子单元1，对于加工像全塑车身类形状复杂的制品，模具体积和质量大、表面结构复杂，若采用不规则多个方向模具的分块方式，安装、拆卸模具时需要翻转调节模具角度，造成开合模难度大、效率低，且当拆卸大块局部复杂结构的分块模具时，容易使其装配精度降低，分块模具之间的安装配合错位，采用大型复杂铝合金模具单元分割组合成型的方法，对全塑车身模具进行三维单元分块，该模具分块方法主要针对模具型腔的形状，直接把所制复杂制品的模具沿三维方向进行单元分割，然后利用铝合金铸造成型技术制造铝合金微元，然后采用螺栓组件或快速夹具对微分单元进行组合安装，拆模具时，根据制品形状可任意选择开模，通过这种单元分割组合成型结构和方法，可以将形状负责的全塑车身模具化整为零，降低了车身模具整体加工的难度，且安装组合方便，提高了装模与脱模的效率，维修方便，此外，此种结构方法可防止拆卸大块复杂模具时模具错位和制品卡死现象的发生，提高了模具的使用寿命，并保证了制品的表观质量，若干模具子单元1之间通过螺栓和螺母装配，模具子单元1包括多点控温子单元1a和单点控温子单元1b，多点控温子单元1a属于单个模具子单元1内同时存在正常部位和重点部位的时候，即单个模具子单元1存在需要加热不一致的区域，单点控温子单元1b属于单个模具子单元1内加热应保持一致。
请参阅图4-7，多点控温子单元1a和单点控温子单元1b内端均开凿有温控空腔4，温控空腔4内端安装有副控制模块5，副控制模块5连接有中央控制模块2，中央控制模块2和副控制模块5均采用STM32F103C6单片机芯片为控制核心，副控制模块5与中央控制模块2之间通过无线连接模块连接，无线连接模块具体为GPRS无线通信模块，中央控制模块2连接有云服务器3，通过向云服务器3上传数据进行案例分析，利用大数据整合的方式优化并制定最佳的控温方案，有利于提高成型质量，包括不同配方、不同比例组分的滚塑成型，以及双轴旋转时的公转转速、自转转速、温度、压力等因素均可通过大数据的方式来计算分析，多点控温子单元1a和的温控空腔4内靠近全塑车身型腔一端壁上固定连接有分割型传热网7a，分割型传热网7a的节点处固定连接有至少一个控温节点6，用来分区域控温，单点控温子单元1b的温控空腔4内靠近全塑车身型腔一端壁上固定连接有一体型传热网7b，一体型传热网7b的节点处仅固定连接有一个控温节点6，用于对整个模具子单元1进行全局控温，控温节点6与副控制模块5连接。
请参阅图8，控温节点6包括导热环61，导热环61内端分别安装有电加热丝62和热电偶63，电加热丝62的加热端与导热环61内端壁接触，热电偶63的测量端与温控空腔4内靠近全塑车身型腔一端壁接触，电加热丝62用于对模具子单元1进行直接加热，相比于热空气对流法来说升温速度快，易于精确控制，热电偶63用于实时采集指定区域的温度值并反馈至副控制模块5。
请参阅图8，分割型传热网7a包括若干双向传热丝，且相邻的一对控温节点6之间通过双向传热丝连接，双向传热丝包括一对端导热丝71，一对端导热丝71之间焊接有隔热片72端导热丝71用于导热来扩大控温节点6的控温面积，隔热片72用来隔热限定控温节点6的控温面积。
一种滚塑成型模具的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一、塑料原料准备：提前把聚氨酯树脂粉末与助剂挤出造粒添加到辅料包中，利用混合机对聚乙烯和玻纤进行计量和分散，经搅拌、混合后得到粉末状的玻纤增强聚乙烯树脂；
步骤二、滚塑准备：将若干模具子单元1依次装配并合模形成模具本体，通过中央控制模块2向副控制模块5发送预热信号，由副控制模块5控制相应的控温节点6开始升温对模具本体进行预热；
步骤三、滚塑成型：启动滚塑成型机的双轴旋转，先使烘箱内的热气体流通3次，接着将玻纤增强聚乙烯树脂添加到模具本体内，升温至250-350℃，加热时间维持30-45min，热电偶63实时采集温度值并反馈至副控制模块5，由副控制模块5无线传输至中央控制模块2，中央控制模块2经过数据处理和分析后，反馈温控信号，由副控制模块5控制电加热丝62进行温度调节，实现温度控制循环，玻纤增强聚乙烯树脂熔融覆盖住模具内壁后，打开辅料包，释放发泡聚氨酯材料，加热旋转，使聚氨酯材料在致密的玻纤增强聚乙烯层上形成发泡层；
步骤四、冷却开模：采用四步冷却法后，请参阅图3，得到全塑车身本体8，请参阅图9，即“实心+发泡+实心”的三明治增强全塑车身结构。
步骤一中玻纤占聚乙烯含量的10%-12%，玻纤的长度为3-3.5mm，制品在强度及其模量上都得到了较大的提高，断裂伸长率减小，有助于提高车身尺寸的稳定性和车身的力学性能。
步骤二中的预热温度为150℃-200℃，且预热时间持续为10-15min，通过预热先对模具本体进行全局加热，并保持在均匀的温度上，一方面方便玻纤增强聚乙烯树脂在热力学作用下均匀流动，另一方面避免温度急剧变化带来的影响。
步骤三中控温节点6在保持模具本体全局温度均匀的前提下，对全塑车身本体8的薄弱部位和重点部位进行定向加热，实现部分区域的温度微提升，快速增加模具区域温度，调整模具表面温度，平衡车身模具模温，使产品达到预期效果，在全塑车身薄弱部位进行定向加热，不但能生产出高质量的产品(壁厚均匀)，甚至将局部区域加厚(如前后保险杠的壁厚)，提高产品的力学强度和产品的使用寿命。
步骤三中滚塑成型机烘箱内的热气体流动速度为每分钟更换20-50次，热气体为氮气、二氧化碳或惰性气体，靠近旋塑模具的空气流动速度较小，温度较低；靠近进出风口的烘箱壁面的流动速度较大，温度较高。加快炉内空气流动速率，可以使炉内空气温度变化梯度变小，但气流温度高低的锥形现象没有得到有效改善，模具温度不够均匀，因此需要控温节点6实现局部区域的微观调节。
四步冷却法分为四个阶段：
第一阶段是在加热室内冷却，即加热室停止加温，制品温度从320℃缓慢降到230℃，制品内部无序的分子结构趋于有序，并形成结晶；
第二阶段在加热室保温与保压，即保持制品温度230℃持续10min，期间向制品内部充气加压0.2MPa10s。实验表明，加压即使时间很短，也可以有效去除制品内部的气泡；
第三阶段为强制风冷，即模具从加热室移出后，用强制风冷使车身制品温度从230℃降到60℃这个过程中，需要使模具保持双轴旋转，保证冷却的均匀性；
第四阶段为夹具定型，即依次拆卸下若干模具子单元1后取出制品，用定型夹具固定，冷却到室温并保持5-6h，并在定型冷却过程中向制品内部充气加压6Mpa，以达到稳固外形，防止或减少翘曲和变形。
实施例2：
本实施例与实施例1不同的地方在于当全塑车身的厚度较厚时，“实心+发泡+实心”的三明治增强全塑车身结构仅仅依靠面与面的结合力，强度难以达到设计要求，因此可由技术人员选择性的在控温节点6上安装有电磁铁，且电磁铁同样与副控制模块5电性连接，即控温节点6既可以同时实现温度和磁场的双重控制，另外在辅料包和玻纤增强聚乙烯树脂在制备过程中均混合适量的磁性颗粒，磁性颗粒可以是微纳米级别的Fe203、Fe304或Ni颗粒等，在第一层玻纤增强聚乙烯树脂熔融覆盖住模具内壁后，释放辅料包的内聚氨酯发泡材料，在加热旋转至均匀覆盖在第一实心层上时，由中央控制模块2向副控制模块5发送信号，控制电磁铁通电启动产生多个单点磁场，在单点磁场范围内的聚氨酯发泡材料及后续的第二层玻纤增强聚乙烯树脂，由于其内混合的磁性颗粒，请参阅图11，在磁场的磁吸作用下带动附近的材料向靠近电磁铁的方向移动，形成陷入前一层结构的凸起，进而实现实心层和发泡层之间的干预型紧密结合，不易出现局部脱落或者结合较差的情况发生，显著加强“实心+发泡+实心”的三明治增强全塑车身结构，相比较下具有更好的力学性能，可以吸收巨大的碰撞能量，同时还可以满足车身轻量化的需求。
在实心层和发泡层之间相互干预型结合时，可以通过中央控制模块2经过计算模拟后，将数据发送至副控制模块5，进而控制通入电磁铁的电流大小，来完成对磁场的强度调节，随着磁场强度的大小改变，聚氨酯发泡材料和玻纤增强聚乙烯树脂内的磁性颗粒响应磁场力的干涉深度也会随之改变，即磁场强度越小，在磁场力的作用下凸起深度越浅，磁场强度越大，在磁场力的作用下凸起深度越深，从而实现在面对不同厚度的车身时结合力也随之进行调整，始终保持在尽量减小对各层结构的影响，同时增大结合力满足强度提升，以实现全塑车身成型和结构和功能的强化。
本发明可以实现开发出一套材料-结构-工艺相互耦合的设计体系，通过玻纤增强聚乙烯树脂及辅助料的材料准备，并采用大型复杂铝合金模具单元分割组合成型的方法，对全塑车身模具进行三维单元分块，利用铝合金铸造成型技术制造铝合金微元，可以将形状负责的全塑车身模具化整为零，降低了车身模具整体加工的难度，且安装组合方便，提高了装模与脱模的效率，维修方便，提高了模具的使用寿命，并保证了制品的表观质量，在工艺上引进了定向加热的新型控温手段，在保证模具全局温度均匀的微观控制下，可以实现对部分重点区域的定向加热，不但能生产出壁厚均匀高质量产品壁厚均匀，甚至将局部区域加厚，提高产品的力学强度和产品的使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种滚塑成型模具，包括模具本体，其特征在于：所述模具本体内端开凿有全塑车身型腔，所述模具本体包括若干个模具子单元（1），若干所述模具子单元（1）之间通过螺栓和螺母装配，所述模具子单元（1）包括多点控温子单元（1a）和单点控温子单元（1b），所述多点控温子单元（1a）和单点控温子单元（1b）内端均开凿有温控空腔（4），所述温控空腔（4）内端安装有副控制模块（5），所述副控制模块（5）连接有中央控制模块（2），所述多点控温子单元（1a）的温控空腔（4）内靠近全塑车身型腔一端壁上固定连接有分割型传热网（7a），所述分割型传热网（7a）的节点处固定连接有至少一个控温节点（6），所述单点控温子单元（1b）的温控空腔（4）内靠近全塑车身型腔一端壁上固定连接有一体型传热网（7b），所述一体型传热网（7b）的节点处仅固定连接有一个控温节点（6），所述控温节点（6）与副控制模块（5）连接，所述控温节点（6）包括导热环（61），所述导热环（61）内端分别安装有电加热丝（62）和热电偶（63），所述电加热丝（62）的加热端与导热环（61）内端壁接触，所述热电偶（63）的测量端与温控空腔（4）内靠近全塑车身型腔一端壁接触，所述分割型传热网（7a）包括若干双向传热丝，且相邻的一对控温节点（6）之间通过双向传热丝连接，所述双向传热丝包括一对端导热丝（71），一对所述端导热丝（71）之间焊接有隔热片（72），所述中央控制模块（2）连接有云服务器（3），所述控温节点（6）上安装有电磁铁，且电磁铁同样与副控制模块（5）电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种滚塑成型模具的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、塑料原料准备：提前把聚氨酯树脂粉末与助剂挤出造粒添加到辅料包中，利用混合机对聚乙烯和玻纤进行计量和分散，经搅拌、混合后得到粉末状的玻纤增强聚乙烯树脂；
步骤二、滚塑准备：将若干模具子单元（1）依次装配并合模形成模具本体，通过中央控制模块（2）向副控制模块（5）发送预热信号，由副控制模块（5）控制相应的控温节点（6）开始升温对模具本体进行预热；
步骤三、滚塑成型：启动滚塑成型机的双轴旋转，先使烘箱内的热气体流通3次，接着将玻纤增强聚乙烯树脂添加到模具本体内，升温至250-350℃，加热时间维持30-45min，热电偶（63）实时采集温度值并反馈至副控制模块（5），由副控制模块（5）无线传输至中央控制模块（2），中央控制模块（2）经过数据处理和分析后，反馈温控信号，由副控制模块（5）控制电加热丝（62）进行温度调节，实现温度控制循环，玻纤增强聚乙烯树脂熔融覆盖住模具内壁后，打开辅料包，释放发泡聚氨酯材料，加热旋转，使聚氨酯材料在致密的玻纤增强聚乙烯层上形成发泡层；
步骤四、冷却开模：采用四步冷却法后，得到全塑车身本体（8）。
3.根据权利要求2所述的一种滚塑成型模具的加工工艺，其特征在于：所述步骤一中玻纤占聚乙烯含量的10%-12%，所述玻纤的长度为3-3.5mm。
4.根据权利要求2所述的一种滚塑成型模具的加工工艺，其特征在于：所述步骤二中的预热温度为150℃-200℃，且预热时间持续为10-15min。
5.根据权利要求2所述的一种滚塑成型模具的加工工艺，其特征在于：所述步骤三中控温节点（6）在保持模具本体全局温度均匀的前提下，对全塑车身本体（8）的薄弱部位和重点部位进行定向加热，实现部分区域的温度微提升。
6.根据权利要求2所述的一种滚塑成型模具的加工工艺，其特征在于：所述步骤三中滚塑成型机烘箱内的热气体流动速度为每分钟更换20-50次，所述热气体为氮气、二氧化碳或惰性气体。
7.根据权利要求2所述的一种滚塑成型模具的加工工艺，其特征在于：所述四步冷却法分为四个阶段：
第一阶段是在加热室内冷却，即加热室停止加温，制品温度从320℃缓慢降到230℃；
第二阶段在加热室保温与保压，即保持制品温度230℃持续10min，期间向制品内部充气加压0.2MPa10s；
第三阶段为强制风冷，即模具从加热室移出后，用强制风冷使车身制品温度从230 ℃降到60℃；
第四阶段为夹具定型，即依次拆卸下若干模具子单元（1）后取出制品，用定型夹具固定，冷却到室温并保持5-6h，并在定型冷却过程中向制品内部充气加压6Mpa。
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