CN114043648A - 一种利用磁力吸合的片状组合式模具及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用磁力吸合的片状组合式模具，包括模具本体，模具本体中设有模腔，模具本体包括多块磁片体，各磁片体上均设有子模腔，各磁片体通过磁吸的方式结合在一起，各磁片体的子模腔拼合成所述模腔。采用本发明的技术方案后，模具本体通过磁片体以磁吸的方式拼接而成，在组装模具本体时，可以根据需求选用不同数量、不同形状、不同结构、不同厚度、不同材料复合的磁片体，从而快速组成不同规格的模具，提高模具生产效率和降低模具生产成本。其次，模具初次加工成型后，可选择通过简易二次加工对模具进行快速、低成本地修改及后期维护、维修。本发明还提出了该磁片式组合模具的制作方法。

Description

一种利用磁力吸合的片状组合式模具及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种利用磁力吸合的片状组合式模具及其制作方法，属模具领域。
背景技术
模具素有“工业之母”的称号，是指工业生产上用于注塑、吹塑、吸塑、挤出、压铸或锻压等方法得到产品所需的子模和工具。简而言之，是用于制作成型物品的工具。目前模具有各种各样的制作方法，有的通过铣切车磨等减材方式加工出模腔，有的通过3D打印等增材加工方式制作模具，还有通过浇筑方式等形成模具。现有技术中，铣切车磨等减材加工工艺存在如下问题：①对模具设计和模具加工专业人员要求高，②加工设备繁多、复杂，③设计及加工流程繁琐，④设计时间长，③制作工期长，⑤加工成本高，⑥模具制作完成之后，二次修改及调整难度大，成本高，周期长，⑦模具维修难，成本高，⑧耗材难于二次利用。传统3D打印等增材加工工艺则存在如下问题：①加工速度慢、时间长，②打印大尺寸构件局限较大，③可供选择的打印耗材品种比较局限，而且成本高，④打印构件强度不足，⑤模具制作完成之后，二次修改及调整难度大，成本高，周期长，⑦模具维修难，成本高。
鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能快速、低成本制造和方便二次加工调整、修理维护及回收再利用的模具，本发明的另一目的在于提出该模具的制作方法。
为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：
一种利用磁力吸合的片状组合式模具，包括模具本体，模具本体中设有用于成型物品的模腔，所述模具本体包括多块磁片体，各磁片体上均设有子模腔，各磁片体通过磁吸的方式结合在一起，各磁片体的子模腔拼合成所述模腔。
作为本发明的优选方式，多个所述磁片体至少为3个，各所述磁片体上的所述子模腔的形状相同或不同。
作为本发明的优选方式，所述磁片体外包覆有用于增强强度的模片模框。
作为本发明的优选方式，所述模片模框包括底板和围设在底板周沿的围框，底板和围框围成用于容置所述磁片体的容置腔室，所述磁片体嵌装在容置腔室中，所述磁片体与所述模片模框共同复合形成复合型模片，复合型模片上设有与所述模腔对应的加强模腔。
作为本发明的优选方式，所述模具本体外套设有与模具本体配合的模架。
作为本发明的优选方式，各所述磁片体上均设有通孔，还包括紧固螺栓，紧固螺栓穿设在各所述磁片体的通孔中将各所述磁片体锁锁固定在一起。
作为本发明的优选方式，所述模腔的壁面上涂覆或喷涂有防护层。
作为本发明的优选方式，所述磁片体为钕铁硼磁片、铝镍钴磁片或钐钴磁片，还包括盖合在所述模腔上的盖板，所述模腔与鞋底的形状相适配。
本发明还提出一种利用磁力吸合的片状组合式模具的制作方法，采用如下方式进行制作：
步骤A，加工出呈片状的多块磁体材料块，全部或部分磁体材料块上设有子模腔；
步骤B，对多块磁体材料块进行充磁，形成磁片体；
步骤C，将磁片体通过磁吸的方式组装在一起，各磁片体组成模具本体，各磁片体的子模腔组成模具本体的模腔。
作为本发明的另一种方式，采用如下方式进行模具的制作：
步骤A，加工出呈片状的多块磁体材料块，全部或部分磁体材料块上设有子模腔；
步骤B，将磁性材料块排布在一起，各磁性材料块组成模具本体，各磁片体的子模腔组成模具本体的模腔；
步骤C,对多块磁体材料块进行充磁，使得各磁体材料块磁吸在一起。
作为本发明的优选方式，步骤A中，所述磁片体通过3D打印的方式形成或通过激光切割、线切割等方式加工形成。
作为本发明的优选方式，所述磁片体包括混合在一起的磁粉和粘合剂，磁粉为钕铁硼永磁磁粉、铝镍钴永磁磁粉或钐钴永磁磁粉等。
作为本发明的优选方式，所述磁片体通过3D打印设备加工制作，该3D打印设备包括机架、设置在机架上的多个打印喷头、设置在打印喷头的下方的输送装置以及设置在输送装置上的模片模框，以输送装置的输送方向为所述机架的长度方向，多个打印喷头沿机架的宽度方向排布，各打印喷头沿所述机架的宽度排布，在3D打印时，每个打印喷头输送打印材料在模片模框中分别形成打印单元，通过压板挤压打印单元，使得各打印单元在水平方向扩展延伸并粘结在一起。
作为本发明的优选方式，所述打印喷头通过第一升降机构安装在所述机架上，所述压板通过第二升降机构安装在所述机架上。
作为本发明的优选方式，所述模片模框包括底板和设置在底板上的围框，采用压板挤压打印单元。
作为本发明的优选方式，所述压板上设置排料孔，在压板上对应排料孔设有高压气嘴。
采用本发明的技术方案后，模具本体通过磁片体以磁吸的方式拼接而成，在组装模具本体时，可以根据需求选用不同数量、不同形状、不同结构、不同厚度、不同材料复合的磁片体，从而迅速组成不同规格的模具，提高模具生产效率和降低模具生产成本。此外，模具初次加工成型后，还可选择通过简易二次加工对模具进行快速修改与完善及后期维护、维修。例如通过铣床、磨床或其他工艺对磁片体进行二次加工完善或维修；通过重新制作部分磁片体，以替换确需修改的磁片体对模具进行二次加工完善或维修；可对模腔的壁面上进行涂覆或喷涂防护层，以增加模具表面的平整度，同时可避免在成型过程中，物料粘在模腔上。本发明还提出利用磁力吸合的片状组合式模具的制作方法，采用该方法制作的模具在模具报废回收处理时，可通过消磁的方式，使得各磁片体更加容易分离，方便耗材进行后续回收再利用处理。此外，本发明在采用3D打印方式加工磁片体时，通过多个打印喷头分别打印出打印单元，之后通过挤压打印单元，使得各打印单元粘合成一体，从而形成一个磁片体，相比传统的3D打印方式，本发明具有打印喷头运动路径简易、便于操控，打印效率更高，打印耗材可选范围更广、成本更低，打印构件强度更强等优点。
附图说明
图1为本发明中模具的结构示意图。
图2为本发明中磁片体的结构示意图。
图3为本发明中输送装置、框体以及打印单元配合结构示意图。
图4为本发明中压板的结构示意图。
图5为本发明中打印装置配合输送装置的结构示意图。
图6为本发明中打印喷头的排布示意图(图中箭头表示安装板的移动方向)。
图7为本发明中打印喷头的排布的另一种结构示意图(图中箭头表示安装板的移动方向)。
图8为本发明中打印喷头的排布的再一种结构示意图(图中箭头表示安装板的移动方向)。
图9为本发明中磁片体另一种结构示意图。
图10为本发明中模具本体配合模架的结构示意图。
图11为本发明中压板的另一种结构示意图。
图中：
模具本体100 磁片体10
子模腔11 通孔12
模腔101 防护层102
盖板200 紧固螺栓20
输送装置30 定位凸块31
模架300
机架40
第一升降机构41 第二升降机构42
打印喷头43 压板44
排料孔441 高压喷气嘴442
安装板46 电机47
丝杆48
模片模框50 底板51
加强模腔52 围框53
凹槽54 复合型模片500
打印单元60
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面结合实施例进行详细阐述。
参照图1至图11，一种利用磁力吸合的片状组合式模具，包括模具本体100，模具本体100中设有用于成型物品的模腔101，在实施例中，模腔101与鞋底的形状相匹配，其可以用于鞋底的发泡成型。在所述模具本体100包括多块磁片体10，在实施例中，磁片体10的厚度在1mm，各磁片体10上均设有子模腔11，更具体地说，子模腔11为模腔的腔壁的一部分，各磁片体10通过磁吸(根据模具的使用要求，可以有不同的磁吸力，通常为强磁磁吸)的方式结合在一起，各磁片体10的子模腔11拼合成所述模腔101。
作为本发明的优选方式，多个所述磁片体10至少为3个，各所述磁片体10上的所述子模腔11的形状相同或不同，当各磁片体10的子模腔11的形状相同时，其可以组合成较为规则的模腔，例如成长方体状的模腔，当各磁片的子模腔11形状不同时，通过各种子模腔11的组合，可以形成各种造型的模腔。本发明中还可以包括不含子模腔11的磁片体10，这类磁片体10可以作为模具本体100的外围，增加模具整体强度。
作为本发明的一种优选方式，所述磁片体10外包覆有用于增强强度的模片模框50，模片模框50例如采用金属框或陶瓷框，用于增强磁片体10的强度，其可以采用金属粉末通过3D打印、激光烧结等方式形成，也可以采用现有的金属粉末注塑成型材料通过3D打印后脱脂、烧结加工形成，模片模框50选用的材料的强度优于磁片体10，以满足某些场合的成型要求。在本发明中介绍到两种结构的模片模框，在图3中，模片模框50作为磁片体10加工的工具，磁片体10可以从模片模框50中移除，在图9中，磁片体10在模片模框50中加工后，粘结在模片模框50上，与模片模框50连成一体。
作为本发明的优选方式，所述模具本体100外套设有与模具本体100配合的模架300，模具本体100装设在模架300作为模芯，模具本体100与模架300之间可以通过卡槽卡块进行限定和定位。
作为本发明的优选方式，各所述磁片体10上均设有通孔12，通孔12一般设置在模具的角点附近的位置，还包括紧固螺栓20，紧固螺栓20穿设在各所述磁片体10的通孔12中将各所述磁片体10锁固定在一起。本发明中，通过磁片体10的磁吸能够将各磁片体10磁吸在一起，通过进一步地设置紧固螺栓20，能够使得磁片体10更加稳固地结合在一起。
作为本发明的优选方式，所述模腔101的壁面(即腔壁)上涂覆或喷涂有防护层102。防护层102例如可以采用铁氟龙材料，可以增加表面的平整，同时避免在成型过程中，物料粘在模腔101上。防护层102例如也可以采用石膏层，用于对模具本体100进行保护。
作为本发明的优选方式，所述磁片体10为钕铁硼磁片、铝镍钴磁片或钐钴磁片，其能够承受鞋底发泡成型的温度。本发明还包括盖合在所述模腔101上的盖板200，所述模腔101与鞋底的形状相适配，盖板200也可以采用磁片吸合的方式制作，在盖板200上也可以设置与模腔101配合的腔室，盖板200盖合在模具本体100上后，盖板200与模具本体100围成成型腔室，成型腔室用于接收物料进行成型。
本发明还提出一种利用磁力吸合的片状组合式模具的制作方法，采用如下方式进行制作：
步骤A，加工出呈片状的多块磁片体10，全部或部分磁片体10上设有子模腔11；具体地，选择制作磨具的材料，根据将要加工产品的材料、加工工艺等特点，选择并不限于聚丙烯、ABS、PPS、橡胶、树脂等材料作为粘合剂，选择但不限于快淬的钕铁硼永磁磁粉、铝镍钴永磁磁粉、钐钴永磁磁粉，还可根据需要选用其他添加材料，各材料按比例搅拌均匀，形成制作粘结型永磁磁片的基础材料，该粘结型永磁磁片在现有技术中已有公开，此处不再进行详细描述，本发明巧妙地将其应用于模具中。本发明将这类材料通过3D打印、压延、压模、注塑等工艺加工成标准片状加工件后，再通过激光切割、线切割或烧结成磁片体10。
步骤B，对多块磁片体10进行充磁，优选地，在充磁之前将多块磁片体10按照一定顺序组合成模芯，采用现有公开技术进行充磁或消磁，从而使得磁片体10具有磁性，可以相互吸合，或者对磁片体10进行消磁，从而实现磁片体10的分离。
步骤C，将充磁后的磁片体10通过磁吸的方式组装在一起，各磁片体10组成模具本体100，各磁片体10的子模腔11组成模具本体100的模腔。模具的初始精度由磁片体10的厚度决定，本实施例中，初始精度为1mm。
优选地，将模芯嵌套装入模架300，组合形成模具的下模。对组合成的模具进行检验，可通过激光扫描、试加工产品等方式进行检验模具精度。
优选地，本发明可以根据需要，通过简单二次加工，对模具进行快速、低成本地修改完善及维修、维护。模具可根据需要选用不同厚度的磁片体10进行组合，如初始精度无法满足要求，则对模具进行简单的二次加工修改。加工方式可以是通过：①铣床、磨床或其他工艺对模具进行二次加工修改、维修与维护；②通过重新制作部分磁片体10，以替换确需修改的磁片体10对模具进行二次修改、维修与维护；③可对模腔的壁面上进行涂覆或喷涂防护层，以增加模具表面的平整度，同时可避免在成型过程中，物料粘在模腔上。
本发明中模具可方便回收再利用，具体是:①需新建模具前，通过数据库对现有库存模具的数据进行匹配，选择合适的旧模具，对旧模具进行简易加工，形成新的模具；②对无保存价值的模具，可利用现有成熟的消磁技术对模具磁片进行消磁，消磁后可方便将磁片体10分开、破碎，重新造粒成新的生产粘结型永磁磁片的基础材料。
作为本发明的优选方式，步骤A中，所述磁片体10通过3D打印的方式形成或通过激光切割、线切割等方式形成，优选地，磁片体10通过3D打印的方式形成。
作为本发明的优选方式，所述磁片体10通过3D打印设备加工制作，该3D打印设备包括机架40、设置在机架40上的多个打印喷头43、设置在打印喷头43的下方的输送装置30以及设置在输送装置30上的模片模框50，以输送装置30的输送方向为所述机架40的长度方向，多个打印喷头43沿机架40的宽度方向排布，优选地，各打印喷头43以能够沿所述机架40的宽度方向移动的方式设置在机架40上，在实施例中，第一升降机构41的下端设有安装板46，安装板46上设有电机47，丝杆48连接在电机47的输出轴，丝杆48沿机架40的宽度方向设置，丝杆48上设置丝杆螺母(图中未示出)，打印喷头43安装在丝杆螺母上随着丝杆螺母在丝杆48上移动，从而实现打印喷头43在机架40的宽度方向移动。模片模框50放置在输送装置30上，输送装置30例如可以采用输送带，用于带动模片模框50在机架40的长度方向移动，配合打印喷头43在机架40的宽度方向移动，实现打印喷头43在两个维度的运动。
作为本发明的另一种优选方式，安装板46上布设有多列喷头，每列喷头包括多个喷头43，多个喷头43在安装板46的移动方向错位设置，在实施例中，显示了5列喷头，共25个喷头43，每列喷头用于打印一个打印单元60，以提升打印效率和打印精度。进一步地，每个喷头43都通过电机47和丝杆48进行位置控制，通过电机47和丝杆48可以调整喷头43的初始位置，从而控制每个打印单元60的宽度，从而更好的控制磁片体10的形状。
为了保证模片模框50放置在输送带上，不会相对输送带位移，可以通过各种限制机构对模片模框50进行限位，在实施例中，输送带上设有定位凸块31，在模片模框50的下端面相应地设置有多个凹槽54，模片模框50放置在输送带时，定位凸块31卡入凹槽54中。
在3D打印时，每个打印喷头43输送打印材料在模片模框50中分别形成打印单元60，在实施例中，在模片模框50内打印出了5个打印单元60，每个打印单元60可以结构相同，也可以结构不同。通过压板44挤压打印单元60，使得各打印单元60在水平方向扩展延伸并粘结在一起，也即将打印单元60压扁，并使得相邻的打印单元60粘结在一起。
作为本发明的优选方式，所述打印喷头43通过第一升降机构41安装在所述机架40上，所述压板44通过第二升降机构42安装在所述机架40上，第一升降机构41和第二升降机构42例如可以采用气缸。
作为本发明的一种优选方式，所述模片模框50包括底板51和设置在底板51上的围框53，在实施例中，围框53为矩形框，本发明中，打印单元60压成磁片体10后，如果对表面光滑度要求较高，可通过车铣或打磨等方式对子模腔11进一步进行加工。在该种实施方式，磁片体10加工之后可与模片模框50中分离。
在本发明另一种实施方式中，将磁性材料打印在模片模框50后形成磁片体10，磁片体10与模片模框50粘结在一起，模片模框50用于增加磁片的强度。在组成模具本体100时，模片模框50随同磁片体10一同进行组装，模片模框50中底板51的厚度根据磁片体10的磁性进行设置，保证套置有模片模框50的磁片体10可以相互吸合。作为本发明的一种优选方式，在该实施方式中，模片模框50包括底板51和设置在底板51上的围框53，所述磁片体10与所述模片模框50共同复合形成复合型模片500，复合型模片500上设有与所述模腔对应的加强模腔52，具体地，加强模腔52设置在围框53上，在模具本体100组装后，各加强模腔52组成的模腔101。优选地，本发明还可以在压板44上设置排料孔441，压板44在压制打印单元时，多余的物料可以进入排料孔441并暂时存放在排料孔441中，通过压板44的位移(或输送带相对压板44位移)，可以使得排料孔441中的磁性材料与模片模框50的磁性材料错位而形成剪切，排料孔441中的磁性材料从磁片体10上分离，在压板44上设有高压气嘴442，在模片模框50移走后，通过高压气嘴442可以将排料孔441的物料吹走。
本发明的磁片体10打印方式，相比传统的逐层堆积方式，通过多个喷头分别形成打印单元60，再进行挤压粘合，打印耗材可选范围更广、成本更低，打印构件强度更高，加工效率更高，每个打印单元60为较为规则的形状，打印喷头43的运动路径简单，方便进行控制，降低成本。
各所述磁片体10组成模具本体100后，通过钻孔的方式在模具本体100上形成通孔12，通过紧固螺栓20将各磁片体10锁固在一起。
本发明的产品形式并非限于本案实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (16)

1.一种利用磁力吸合的片状组合式模具，包括模具本体，模具本体中设有用于成型物品的模腔，其特征在于：所述模具本体包括多块磁片体，各磁片体上均设有子模腔，各磁片体通过磁吸的方式结合在一起，各磁片体的子模腔拼合成所述模腔。
2.如权利要求1所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具，其特征在于：多个所述磁片体至少为3个，各所述磁片体上的所述子模腔的形状相同或不同。
3.如权利要求1所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具，其特征在于：所述磁片体外包覆有用于增强强度的模片模框。
4.如权利要求3所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具，其特征在于：所述模片模框包括底板和围设在底板周沿的围框，底板和围框围成用于容置所述磁片体的容置腔室，所述磁片体嵌装在容置腔室中，所述磁片体与所述模片模框共同复合形成复合型模片，复合型模片上设有与所述模腔对应的加强模腔。
5.如权利要求1所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具，其特征在于：所述模具本体外套设有与模具本体配合的模架。
6.如权利要求1所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具，其特征在于：各所述磁片体上均设有通孔，还包括紧固螺栓，紧固螺栓穿设在各所述磁片体的通孔中将各所述磁片体锁锁固定在一起。
7.如权利要求1所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具，其特征在于：所述模腔的壁面上涂覆或喷涂有防护层。
8.如权利要求1所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具，其特征在于：所述磁片体为钕铁硼磁片、铝镍钴磁片或钐钴磁片，还包括盖合在所述模腔上的盖板，所述模腔与鞋底的形状相适配。
9.一种利用磁力吸合的片状组合式模具的制作方法，其特征在于：采用如下方式进行制作：
步骤A，加工出呈片状的多块磁体材料块，全部或部分磁体材料块上设有子模腔；
步骤B，对多块磁体材料块进行充磁，形成磁片体；
步骤C，将磁片体通过磁吸的方式组装在一起，各磁片体组成模具本体，各磁片体的子模腔组成模具本体的模腔。
10.一种利用磁力吸合的片状组合式模具的制作方法，其特征在于：采用如下方式进行制作：
步骤A，加工出呈片状的多块磁体材料块，全部或部分磁体材料块上设有子模腔；
步骤B，将磁性材料块排布在一起，各磁性材料块组成模具本体，各磁片体的子模腔组成模具本体的模腔；
步骤C,对多块磁体材料块进行充磁，使得各磁体材料块磁吸在一起。
11.如权利要求10所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具的制作方法，其特征在于：步骤A中，所述磁片体通过3D打印的方式形成或通过激光切割、线切割方式加工形成。
12.如权利要求11所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具的制作方法，其特征在于：所述磁片体包括混合在一起的磁粉和粘合剂，磁粉为钕铁硼永磁磁粉、铝镍钴永磁磁粉或钐钴永磁磁粉。
13.如权利要求10所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具的制作方法，其特征在于：所述磁片体通过3D打印设备加工制作，该3D打印设备包括机架、设置在机架上的多个打印喷头、设置在打印喷头的下方的输送装置以及设置在输送装置上的模片模框，以输送装置的输送方向为所述机架的长度方向，多个打印喷头沿机架的宽度方向排布，各打印喷头沿所述机架的宽度排布，在3D打印时，每个打印喷头输送打印材料在模片模框中分别形成打印单元，通过压板挤压打印单元，使得各打印单元在水平方向扩展延伸并粘结在一起。
14.如权利要求13所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具的制作方法，其特征在于：所述打印喷头通过第一升降机构安装在所述机架上，所述压板通过第二升降机构安装在所述机架上。
15.如权利要求14所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具的制作方法，其特征在于：所述模片模框包括底板和设置在底板上的围框，采用压板挤压打印单元。
16.如权利要求15所述的一种利用磁力吸合的片状组合式模具的制作方法，其特征在于：所述压板上设置排料孔，在压板上对应排料孔设有高压气嘴。
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