CN218906075U - 一种急冷急热快速模压模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种急冷急热快速模压模具，其包括上模具和下模具；其中上模具从上到下依次包括上冷却板、第一电磁加热板、上模仁；其中下模具从下到上依次包括下冷却板、第二电磁加热板、下模仁；所述上模仁和下模仁之间设有若干可更换或可调节的第一垫块；所述第一电磁加热板用于给上模仁加热；所述第二电磁加热板用于给下模仁加热；其中由上模仁和下模仁构成的模仁为阴阳模。本实用新型能够实现快速升温及快速冷却降温，且可灵活调节第一垫块的厚度，使得同一副模具可生产多种不同厚度的预浸料制品，具有较高的通用性和灵活性；结构合理，利于设备安装和后期维修保养，具有较高的便捷性和易用性。

Description

一种急冷急热快速模压模具

技术领域

本实用新型属于热塑性复合材料预浸料制品成型技术领域，具体涉及用于制备热塑性预浸料制品的急冷急热快速模压模具。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料具有优异的比强度、比模量、耐腐蚀、吸能等特点，在汽车、轨道交通、飞机等领域发挥着越来越重要的作用。热塑性复合材料以其高抗冲击、可回收、耐多种有机溶剂腐蚀、比重小等特殊优势已逐步为大家所熟知。但热塑性树脂粘度较高，成型难度大，寻求简单易行、低成本的制造工艺一直是现代新型复合材料领域的研究重点，而连续纤维热塑性复合材料制品成型工艺更是难点中的难点。

与热塑性复合材料相比，环氧预浸料制品成型工艺经过多年发展，已经形成多种稳定化规模化成型技术，如卷管工艺、模压工艺、热压罐工艺、缠绕成型工艺等。而热塑性预浸料制品成型工艺相对不成熟，成型工艺相对较少，目前主要成型工艺有两种：激光缠绕和模压。限制热塑性预浸料制造成制品最大阻碍是加工成型温度，常用的热塑性预浸料成型温度在350℃以上，远远高于热固性材料。

近几年，碳纤维领域发展迅猛，但忽视了碳纤维产业发展规律，低水平重复建设导致产业集中度较低的格局，具体表现为低水平、同质化现象严重；企业单条生产线规模小，大部分企业仅有百吨级生产能力；技术装备以及下游产品开发应用等方面与先进水平一直存在明显差距等。因此研发高性能预浸料复材模压设备，解决设备“卡脖子”问题，突破产品升级换代，是预浸料行业向产品高端化、产业安全化发展亟待解决的当务之急。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种急冷急热快速模压模具。

技术方案：本实用新型提供了一种急冷急热快速模压模具，其包括上模具和下模具；

其中上模具从上到下依次包括上冷却板、第一电磁加热板、上模仁；

其中下模具从下到上依次包括下冷却板、第二电磁加热板、下模仁；

所述上模仁和下模仁之间设有若干可更换或可调节的第一垫块；

所述第一电磁加热板用于给上模仁加热；所述第二电磁加热板用于给下模仁加热；

其中由上模仁和下模仁构成的模仁为阴阳模。

优选的，所述上冷却板的外侧还设有上模板，所述下冷却板的外侧还设有下模板。

优选的，所述第一电磁加热板中设有第一电磁线圈，所述第一电磁线圈与高频电流发生器连接；所述第二电磁加热板中设有第二电磁线圈，所述第二电磁线圈与高频电流发生器连接。

作为优选的，第一电磁加热板上开有S型开沟槽，第一电磁线圈设于S型开沟槽中；第二电磁加热板上开有S型开沟槽，第二电磁线圈设于S型开沟槽中。

优选的，所述上模仁的中部设有第一热电偶，所述第一热电偶与第一电磁加热板信号连接；所述下模仁的中部设有第二热电偶，所述第二热电偶与第二电磁加热板信号连接。

进一步优选的，所述上模仁上还设有第一高压水冷管道；该第一高压水冷管道为贯穿模具的单向直通管道；所述下模仁上还设有第二高压水冷管道；该第二高压水冷管道为贯穿模具的单向直通管道。

进一步优选的，其中位于下方的下模仁为凹模，位于上方的上模仁为凸模。

作为优选的，若干设于上模仁和下模仁之间的第一垫块，均为可更换或可调节的第一垫块。

优选的，所述第一垫块均布于上模仁和下模仁对合的周边。

优选的，所述第一垫块的厚度为0.5～10mm。

作为优选的，所述第一垫块通过定位柱进行位置定位。

优选的，所述上冷却板和下冷却板，均为水冷却板。

作为优选的，所述上冷却板上还设有第三高压水冷管道；该第三高压水冷管道为贯穿上冷却板的单向直通管道；所述下冷却板上还设有第四高压水冷管道；该第四高压水冷管道为贯穿下冷却板的单向直通管道。

作为优选的，所述上冷却板和上模板之间通过若干第二垫块进行连接；所述下冷却板和下模板之间通过若干第二垫块进行连接。

优选的，所述若干第二垫块的宽度为1～10cm。

优选的，相邻第二垫块的间距为1～10cm。

优选的，各第二垫块采用M10沉头螺栓固定在与之对应的上冷却板或下冷却板上。

更进一步优选的，在模具中间部位，还设有若干根依次贯穿上模板、上冷却板和第一电磁加热板，并和上模仁上开设的螺纹内孔紧固连接的第一紧固螺丝，以及若干根依次贯穿下模板、下冷却板和第二电磁加热板，并和下模仁上开设的螺纹内孔紧固连接的第二紧固螺丝；

所述第一紧固螺丝通过锁紧拉力使得上模仁发生形变；

所述第二紧固螺丝通过锁紧拉力使得下模仁发生形变。

优选的，所述上模板和下模板的厚度大于等于7cm。

作为优选的，所述上模板和上冷却板之间相互隔热；所述下模板和下冷却板之间相互隔热。

有益效果：本实用新型提供的急冷急热快速模压模具，其用于制备热塑性预浸料制品时，相对现有技术，具有如下优点：

(1)、高熔点高粘度树脂在制品成型过程中能够实现再次充分熔融流动，树脂熔体对纤维进行二次浸渍更为均匀，并通过挤压作用有效减少了制品中的气泡空隙率，大幅减少了气泡的存在。

(2)该急冷急热快速模压模具能够实现快速升温要求，有效解决了模具因模温机油加热导致温度不够，热塑性预浸料树脂无法达到加工温度的问题；同时升温速率能够达到10～50℃/min，提高了加热速度，有效缓解了原来加热速度缓慢影响生产节拍，以及预浸料树脂在长时间加热等待过程中发生热氧化副反应的问题。

(3)实现了热塑性预浸料制品的快速冷却降温，通过快速冷却降温，降温速率能够达到20～80℃/min，有效避免了产品因长时间等待模具降温产生热降解的问题，同时有效降低了结晶型树脂生产过程中结晶度，提高了韧性，有效减少了产品缓慢降温树脂缓慢结晶导致制品性能降低的问题。

(4)通过设于上模仁和下模仁之间的若干可更换或可调节的第一垫块，可灵活通过改变/调节第一垫块的厚度，使得同一副模具可生产多种不同厚度的预浸料制品，具有较高的通用性和灵活性。

(5)基于本实用新型提供的结构构造，可灵活调节若干第一紧固螺丝的扭力来修正上模仁的热变形量实现上模仁形变，相应的，可灵活调节若干第二紧固螺丝的扭力来修正下模仁的热变形量实现下模仁形变，基于这一受热变形修正结构，可通过紧固螺丝/螺栓的反向拉扯，实现对应上下模仁一定的形变，并可灵活调节对应的形变量，有效降低模具受热发生热变形的问题，更大程度上保证了制品厚度的均一性。

(6)本实用新型提供的结构构造中，为了有效避免上、下模板自身发生热变形会抵消上述拉扯形变量/变形量：一方面，本实用新型中上/下模板本身厚度较厚均达到7cm以上，可有效保证上/下模板不会被反向拉变形；另一方面，在上/下冷却板和上/下模板之间均使用第二垫块进行连接，从而有效降低了上冷却板与上模板二者之间的接触面，以及下冷却板与下模板二者之间的接触面，上模板和上冷却板之间相互隔热，下模板和下冷却板之间相互隔热，上/下冷却板与上/下模板之间做好了温度阻隔，更加有效地增强了热量阻隔的效果，最大程度地降低热传导，有效降低了模具受热变形量，最大程度地确保上/下模板自身不会因受热产生热变形或抵消上述拉扯形变量/变形量；同时进一步的，通过第二垫块的尺寸及间距的限定对阻隔垫块进行合理的组合排布，最大程度地确保了冷却板少发生甚至不发生挤压变形。基于上述结构构造，本实用新型提供的急冷急热快速模压模具在工作温度高达300～450℃时，模具依然保持稳定，有效解决了模具因加热温度过高，导致模具受热变形严重，影响制品厚度精度的问题。

(7)基于本实用新型提供的结构构造，上模具为三个模块：上模仁、第一电磁加热板、上冷却板组合而成，下模具亦包括三个模块：下模仁、第二电磁加热板、下冷却板组合而成，利于设备安装和后期维修保养，具有较高的便捷性和易用性。

附图说明

图1为实施例中提供的其中一种急冷急热快速模压模具的整体结构示意图；

图2为图1提供的急冷急热快速模压模具的结构示意爆炸图；

图3为图2中上模仁的结构示意图；

图4为图2中下模具(含下模仁、第二电磁加热板及下冷却板)的结构示意图；

图5(a)为图2中第一电磁加热板的结构示意图；

图5(b)为图2中第二电磁加热板的结构示意图；

图6(a)为图2中上冷却板的结构示意图；

图6(b)为图2中下冷却板的结构示意图；

图7为实施例中提供的其中一种上模仁和下模仁的结构示意装配图；

图8为图1中下模具及下模板的结构示意图；

图9为实施例中提供的其中一种急冷急热快速模压模具中受热变形修正结构的结构示意图；

图10为图8的结构示意主视图；

图11为图10中的A-A向结构示意剖视图。

图中：11-上模板；12-上冷却板；13-第一电磁加热板；14-上模仁；21-下模板；22-下冷却板；23-第二电磁加热板；24-下模仁；3-第一垫块；4-第二垫块；31-定位柱；15-第一热电偶；16-第一高压水冷管道；25-第二热电偶；26-第二高压水冷管道；17-第三高压水冷管道；27-第四高压水冷管道；19-第一紧固螺丝；29-第二紧固螺丝。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图进一步详细说明本实用新型的技术方案。

本实施例提供的一种急冷急热快速模压模具，其用于制备热塑性预浸料制品，如图1和图2所示，其包括上模具和下模具；

其中上模具从上到下依次包括上冷却板12、第一电磁加热板13、上模仁14；

其中下模具从下到上依次包括下冷却板22、第二电磁加热板23、下模仁24；

所述上模仁14和下模仁24之间设有若干可更换或可调节的第一垫块3；

所述第一电磁加热板13用于给上模仁14加热；所述第二电磁加热板23用于给下模仁24加热。其中由上模仁14和下模仁24构成的模仁为阴阳模。

其中上冷却板12的外侧还设有上模板11，下冷却板22的外侧还设有下模板21。

所述上模板11和下模板21之间通过螺栓固定连接。本实施例中，所述上模板11和下模板21之间通过沉降螺栓固定连接。

也可以说是，本实施例提供的急冷急热快速模压模具，其包括模板、模仁和第一垫块；其中模板包括上模板11和下模板21；其中模仁包括上模仁14和下模仁24；若干所述第一垫块3设于上模仁14和下模仁24之间；所述上模板11和上模仁14之间，还依次设有上冷却板12、以及用于给上模仁14加热的第一电磁加热板13；所述下模板21和下模仁24之间，还依次设有下冷却板22、以及用于给下模仁24加热的第二电磁加热板23。

基于上述这一结构构造，如图2、图3、图4、图7和图8所示，本实用新型提供的该急冷急热快速模压模具中，上模具分别拆分成上模仁、第一电磁加热板、上冷却板(亦可称为上水冷却板)，下模具分别拆分成下模仁、第二电磁加热板、下冷却板(亦可称为下水冷却板)。因为电磁线圈在工作时功率较大，同时需要承受长时间高温，因此模具容易出现故障的地方在于电磁加热部分，基于上述这一模具拆分的结构构造，便于前期电磁线圈排布施工，亦利于后期电磁线圈发生故障时进行诊断维护，有效提高了模具的易用性和可维护性。

本实用新型中，上述模板和模仁为空冷硬化型热作模具钢如H11或者是H13美国空冷硬化型热作模具钢制成的模板和模仁；本实施例提供的模具材料中，金属材料进行热处理后，上述模板和模仁为表面硬度为50～70HRC的模板和模仁。

本实用新型能够使热塑性树脂在短时间内充分熔融并进行二次挤压浸渍到纤维束中，通过冷却水快速冷却降温，减缓结晶型树脂冷却结晶，从而得到浸渍效果、外观良好的热塑性预浸料制品。

本实施例提供的急冷急热快速模压模具中，如图5(a)及图5(b)所示，所述第一电磁加热板13中设有第一电磁线圈，所述第一电磁线圈与高频电流发生器连接；所述第二电磁加热板23中设有第二电磁线圈，所述第二电磁线圈与高频电流发生器连接。

其中第一电磁线圈均匀分布在第一电磁加热板13上；其中第二电磁线圈均匀分布在第二电磁加热板23上。在某些实施例中，具体的，第一电磁加热板13上开有S型走位开沟槽，第一电磁线圈设于S型走位开沟槽中；第二电磁加热板23上开有S型走位开沟槽，第二电磁线圈设于S型走位开沟槽中。

本实施例中，第一、第二电磁线圈(亦可称为第一、第二加热线圈，或第一、第二电磁加热线圈)的进出线头(亦可称为输入输出)与外部高频电流器相连接，通过调节电流功率控制与之对应的上、下模仁的加热速率，从而灵活且有效地控制整个模具的加热速率。

基于这一结构构造，本模具通过电磁线圈进行加热能够快速加热达到温度，如200～500℃。当加热线圈均匀分布在模具内部时，加热更为均衡。本实用新型中，加热线圈连接高频电流发生器，通过输入高频电流使对应的加热线圈发热，进而带动对应的电磁加热板发热。本实用新型中模具加热原理是利用感应加热原理(电磁感应加热，类似于电磁炉)，模具升温速率取决于电流输入功率大小，电流功率大小可以在5～100KW。

本实施例提供的急冷急热快速模压模具中，上述上模仁14的中部设有第一热电偶15，所述第一热电偶15与第一电磁加热板13信号连接；上述下模仁24的中部设有第二热电偶25，所述第二热电偶25与第二电磁加热板23信号连接。

本实施例中，在这一结构和构造下，可通过系统如PLC系统，实时读取上/下模仁上插入的第一/第二热电偶的温度数据，从而更为灵活地控制电磁加热的电流、时长以及间隙周期等，如是持续大电流输出，还是间歇式电流输出用量以保证加热温度稳定。当然也可是在初始工作时通过模拟量让设备输出最大电流，以满足快速升温需要，结合第一/第二热电偶的实时温度数据，等到温度接近目标温度时，结合热电偶的实时温度数据灵活采用间歇式电流输出以保持加热温度稳定。

本实施例提供的急冷急热快速模压模具中，如图6(a)及图6(b)所示，所述上冷却板12和下冷却板22，均为水冷却板；

所述上冷却板12上还设有第三高压水冷管道17；该第三高压水冷管道17为贯穿上冷却板12的单向直通管道；所述下冷却板22上还设有第四高压水冷管道27；该第四高压水冷管道27为贯穿下冷却板22的单向直通管道；

此处所述贯穿是指管道相关的孔洞从被贯穿部件的一侧直接打穿到另一侧，而不是采用S型弯路，因为模具工作温度较高，S型弯路会导致水大量汽化，不利于让后续水注入冷区。

所述上冷却板12和上模板11之间通过若干第二垫块4进行连接；所述下冷却板22和下模板21之间通过若干第二垫块4进行连接。

本实用新型中，上述若干第二垫块4的宽度为1～10cm；相邻第二垫块4的间距为1～10cm；各第二垫块4采用M10沉头螺栓固定在与之对应的上冷却板或下冷却板上。

本实用新型中，上、下冷却板上同样设有高压水冷管道，该管道亦为单向直通管道(亦可称为单向高压水冷直通管道)，上、下冷却板同时起到给与之对应的第一、第二电磁加热板降温和阻隔热量传导到外部压机上的作用。模压生产过程中在制品成型完成以前，该上、下冷却板均是不通冷却水进行冷却工作的。

本实用新型中为了进一步增强热量阻隔作用，在上/下冷却板和上/下模板之间均使用第二垫块4进行连接，从而有效降低了上冷却板12与上模板11二者之间的接触面，以及下冷却板22与下模板21二者之间的接触面，更加有效地起到了热量阻隔的作用。本实用新型中，第二垫块4的宽度为1～10cm，并以相邻两个第二垫块4的间距为1～10cm来组合排布上述第二垫块4，从而保证最大程度地降低热量传递、且最大程度地确保冷却板少发生甚至不发生挤压变形。同时本实施例中，每个第二垫块均采用M10沉头螺栓固定在相应的冷却板上。

本实用新型中，需要强调的是，在加热模压的工作过程中，上、下冷却板不通冷却水；只有对模具进行冷却时，上、下冷却板才通冷却水以进行冷却降温。也即模具加热时，上、下冷却板不工作；模具降温时，上、下冷却板工作(通冷却水进行冷却工作)。

本实施例中，设于上冷却板12和上模板11之间，以及下冷却板22和下模板21之间的若干第二垫块4的宽度为5cm，相邻第二垫块4的间距为3cm。

在某些优选实施例中，上述上模仁14上还设有第一高压水冷管道16；该第一高压水冷管道16为贯穿模具的单向直通管道；

上述下模仁24上还设有第二高压水冷管道26；该第二高压水冷管道26为贯穿模具的单向直通管道。

此处所述贯穿是指管道相关的孔洞从被贯穿部件的一侧直接打穿到另一侧，而不是采用S型弯路，因为模具工作温度较高，S型弯路会导致水大量汽化，不利于让后续水注入冷区。

在本实施例中，具体的，上述上模仁14和下模仁24的材料为H11美国空冷硬化型热作模具钢，该金属材料进行热处理后表面硬度达到65HRC。上/下模仁本身不加热，而是属于被动传热。本实用新型位于上/下模仁的中间位置均分别装有一温度热电偶，从而可通过监测上/下模仁中心温度来灵活调节与之对应的电磁加热功率；同时上下模仁各有一个相互独立的、分别与第一/第二电磁加热板相关联的热电偶，可对上/下模仁分别单独进行温度控制，亦可进行关联控制，灵活性更高。同时在某些优选实施例中，上/下模仁上有单向直通高压水冷管道，便于后期冷却降温。

基于这一结构构造，本实用新型中，上/下模仁部分本身不加热，受热是通过与其对应的第一/第二电磁加热板进行热传导来实现。位于上/下模仁中间位置处的第一/第二热电偶，均分别与第一/第二电磁加热板信号连接，便于后期控制系统(如PLC系统)实时读取模具的实际温度；同时基于上/下模仁均各有一根与之对应的热电偶，且上/下模仁上热电偶温度数据分别与第一/第二电磁加热板相关联的这一结构构造，可对上/下模仁分别单独进行温度控制，亦可进行关联控制，灵活性高。同时在某些优选实施例中，上/下模仁中均设有高压水冷管道，且该管道均为单向直通管道，贯穿模具而不是S型管道排布，这是因为工作状态时模具本身温度极高，在高压水泵向高压水冷管道中打入冷却水时，水会快速汽化，本实用新型中通过上述这一结构构造，可以让水或者水蒸气在模具中停留时间最短，快速实现热量交换，后期冷却降温效能更高更好。

在上述这一结构和构造下，实现模具急冷降温时，通过高压泵将冷却水注入到上水冷板和下水冷板的单向直通高压水冷管道(也即第三高压水冷管道17和第四高压水冷管道27)中，即可进行快速降温定型，冷却降温速率可达20℃/min～80℃/min。当需要满足更快的降温速率需求时，通过高压泵将冷却水注入到上水冷板和下水冷板的单向直通高压水冷管道(也即第三高压水冷管道17和第四高压水冷管道27)中的同时，通过高压泵将冷却水注入到上模仁和下模仁的单向直通高压水冷管道(也即第一高压水冷管道16和第二高压水冷管道26)中，从而进行更加快速(降温速率更大/更快)的降温定型。在上述这一结构和构造下，本实用新型灵活有效地降低了将水直接注入到上、下模仁内的情形，又兼顾了不同应用场景中对不同急冷降温速率的需求，最大程度地降低了上、下模仁在快速冷热循环中可能产生的疲劳破坏，结构合理且巧妙灵活。

在某些优选实施例中，如图3、图4、图7和图8所示，所述模仁为包括上模仁14和下模仁24的阴阳模，其中位于下方的下模仁24为凹模，位于上方的上模仁14为凸模。本实用新型中，通过模仁为阴阳模的结构构造，凹模在下方，可有效起到阻挡树脂在受热熔融时不会被挤压流失过多的作用。

本实用新型中，若干设于上模仁14和下模仁24之间的第一垫块3，均为可更换或可调节的第一垫块3。

本实用新型中，如图4和图8所示，所述第一垫块3均布于上模仁14和下模仁24对合的周边如四个角落；所述第一垫块3的厚度为0.5～10mm；所述第一垫块3通过定位柱31进行位置定位。本实施例中，具体为：为了保证第一垫块每次放置位置固定且方位分布均匀，调整间隙用的第一垫块3中间为空心孔，定位用的定位柱31是固定在下模仁上的，当安装调整间隙用的第一垫块3时，将其直接装入与其对应的定位柱31上，从而起到定位作用。本实施例中，所述定位柱31为定位圆柱(亦可称为定位圆棒)。

本实用新型中，基于上述结构构造，模压制品的厚度，可通过位于上、下模仁周边的第一垫块灵活进行调节。本实用新型中，第一垫块3的厚度可以从0.5～10mm进行更换调节，且第一垫块3通过直径为8mm的较小的定位圆柱进行定位。

本实用新型提供的急冷急热快速模压模具中，还包括受热变形修正结构，本实施例中该受热变形修正结构具体为：在模具中间部位，还设有若干根其端部依次贯穿上模板11、上冷却板12和第一电磁加热板13后，和上模仁14上开设的螺纹内孔紧固连接的第一紧固螺丝19，以及若干根其端部依次贯穿下模板21、下冷却板22和第二电磁加热板23后，和下模仁24上开设的螺纹内孔紧固连接的第二紧固螺丝29；也可以说是：在模具中间部位，还设有若干根依次贯穿上模板11、上冷却板12和第一电磁加热板13，并上模仁14上开设的螺纹内孔紧固连接的第一紧固螺丝19，以及若干根依次贯穿下模板21、下冷却板22和第二电磁加热板23，并和下模仁24上开设的螺纹内孔紧固连接的第二紧固螺丝29。

上述第一紧固螺丝19从上模板11处开始锁紧，并通过锁紧拉力使得上模仁14发生一定的形变(亦可称为形变量或变形量)；

上述第二紧固螺丝29从下模板21处开始锁紧，并通过锁紧拉力使得下模仁24发生一定的形变(亦可称为形变量或变形量)。

本实用新型中，上述上模板11和下模板21的厚度大于等于7cm；且上述上模板11和上冷却板12之间相互隔热；上述下模板21和下冷却板22之间相互隔热。

实际生产应用中，模具材质即便热膨胀系数再小，随着模具尺寸的增大和模具温度的增加，依然会导致模具发生热变形，考虑模具加热会膨胀的问题中，模具中间温度最高，膨胀也会最大。本实用新型提供的急冷急热快速模压模具中，为了保证模压制品厚度的均一性，如图9、图10和图11所示(图9中未明确示出上模板11、上冷却板12、第一电磁加热板13和下模板21、下冷却板22、第二电磁加热板23)，在模具中间位置处设有若干根依次贯穿连接上模板11、上冷却板12、第一电磁加热板13和上模仁14的第一紧固螺丝19，以及若干根依次贯穿连接下模板21、下冷却板22、第二电磁加热板23和下模仁24的第二紧固螺丝29。在本实用新型提供的这一结构构造下，第一紧固螺丝19从上模板11处开始锁紧，并通过锁紧拉力的拉扯使得上模仁14发生一定的形变(亦可称为形变量或变形量)，同样且相应的，第二紧固螺丝29从下模板21处开始锁紧，并通过锁紧拉力的拉扯使得下模仁24发生一定的形变(亦可称为形变量或变形量)。

进一步的，本实用新型中为了通过第一、第二紧固螺丝(亦可称为紧固螺栓)通过锁紧拉力的拉扯方式更好地实现对应上下模仁的变形，进一步采用以下结构构造来更好地保证上、下模板自身不会发生变形(因为上、下模板自身发生热变形会抵消拉扯变形量)：一方面，本实用新型中上模板11和下模板21采用的模具钢厚度达到7cm以上，上/下模板本身厚度较厚，可有效保证上/下模板不会被反向拉变形；另一方面，本实用新型中上模板11和上冷却板12之间相互隔热，下模板21和下冷却板22之间相互隔热，上/下冷却板与上/下模板之间做好了温度阻隔作用，从而最大程度地确保上/下模板自身不会因受热产生热变形。基于上述结构构造，本实用新型提供的急冷急热快速模压模具在工作温度高达300～450℃时，依然可以通过调节上述若干第一、第二紧固螺丝(本实施例中第一、第二紧固螺丝分别为5根螺栓)的扭力来灵活修正上/下模仁的热变形量(亦可称为形变量)。本实施例中第一紧固螺丝19和第二紧固螺丝29均为5根M12螺丝/螺栓，当然第一紧固螺丝19和第二紧固螺丝29也可以根据实际应用所需设为7根、8根、11根等。本实施例中，上模板11和下模板21采用的模具钢厚度为10cm。

以上述实施例为例，阐述本实用新型提供的急冷急热快速模压模具的工作原理/工作过程如下：

预先通过调节若干第一紧固螺丝的扭力来修正上模仁的热变形量(亦可称为形变量)，以及通过调节若干第二紧固螺丝的扭力来修正下模仁的热变形量(亦可称为形变量)，实现上/下模仁预置的形变。

采用该急冷急热快速模压模具进行模压生产工作时，首先将热塑性预浸料裁切叠料完成后，放入快速模压模具当中，通过调整第一垫块(亦可称为间隙垫块)的厚度控制预浸料成品厚度；其中快速模压模具合模时，只施加接触压力而不是全压，同时启动电磁加热进行快速加热升温；当快速模压模具达到预设温度阈值(亦可称为设定温度)时，进行预设时长的保温，以使模具温度传导到预浸料中，从而使其中的树脂达到熔融(本实施例中，此处所述预浸料是连续纤维被树脂浸润后的产物；树脂具体可以是聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚醚酮酮等热塑性树脂)；进而对快速模压模具进行合模，施加全压并进行抽真空，从而使预浸料在加热挤压中成型(此处抽真空是指抽模具内真空，也即模腔内抽真空，热塑性预浸料本身没有粘性，层与层之间是不贴合的，通过抽真空以赶走预浸料中的气体)；待制品成型完成后，通过高压泵将冷却水注入到上水冷板和下水冷板的单向直通高压水冷管道中，进行快速降温定型；最后，开模取出，得到相应制品如热塑性预浸料制品。

基于本实用新型提供的快速模压模具的结构构造，上述步骤1)中，启动电磁加热进行快速加热升温的升温速率可达到10～50℃/min，以实现急热；上述步骤4)中，进行快速降温定型的降温速率可达到20～80℃/min，以实现急冷。

采用上述实施例提供的急冷急热快速模压模具进行实验：具体的，所述步骤1)中，热塑性预浸料裁切叠料完成后放入快速模压模具当中，通过调整第一垫块3(亦可称为间隙垫块)厚度为0.1mm来实现预浸料成品厚度为0.1mm；进而在该步骤1)中，快速模压模具合模时施加0.1MPa，同时启动加热程序进行电磁加热快速升温；所述步骤2)中，当快速模压模具达到预设温度阈值390℃时，进行预设时长60s保温，以确保模具温度能够传导到预浸料中，使树脂达到熔融；所述步骤3)中，之后进行合模施加全压1.6MPa并进行抽真空，使预浸料在加热挤压中成型；所述步骤4)中，等待制品成型完成后，通过高压泵将冷却水注入到上水冷板12和下水冷板22的单向直通高压水冷管道中，进行快速降温定型；所述步骤5)中，最后开模取出CF/PEEK制品(也即碳纤维/聚醚醚酮制品)。

通过多次对比实验可见，本实用新型提供的急冷急热快速模压模具在工作温度高达300～450℃时，模具依然保持稳定，其空隙率、结晶度与厚度精度等关键指标均优于现有技术，空隙率可达到0.8-1.4％，结晶度可达到18-32％，厚度精度高达±0.15mm，有效解决了模具因加热温度过高，导致模具受热变形严重，影响制品厚度精度的问题。

文中所述急热表示快速加热升温，本实施例中利用电磁感应加热实现模具快速加热，加热升温速率可达10℃/min～50℃/min；文中所述急冷表示快速降温冷却，本实施例中通过加压将水注入到上/下冷却板中，从而实现模具快速降温，冷却降温速率可达20℃/min～80℃/min。同时基于本实用新型提供的结构和构造，灵活有效地大幅减少/降低了将水直接注入到上、下模仁内的情形，一方面最大程度地降低了上、下模仁在快速冷热循环中可能产生的疲劳破坏，另一方面又兼顾实现了不同应用场景中对不同急冷降温速率的需求，结构合理且巧妙灵活。

文中所述“/”，表示或。文中所述冷却板，亦可称为水冷板，或水冷却板。文中所述第一垫块，亦可称为间隙垫块。文中所述第二垫块，亦可称为阻隔垫块。文中所述垫块，亦可称为垫片。文中所述用于热塑性预浸料制品的急冷急热快速模压模具及方法，亦可称为用于制备热塑性预浸料制品的急冷急热快速模压模具及模压方法。文中所述电磁线圈，亦可称为加热线圈，或电磁加热线圈。

以上实施列对本实用新型不构成限定，相关工作人员在不偏离本实用新型技术思想的范围内，所进行的多样变化和修改，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种急冷急热快速模压模具，其特征在于：其包括上模具和下模具；

其中上模具从上到下依次包括上冷却板(12)、第一电磁加热板(13)、上模仁(14)；

其中下模具从下到上依次包括下冷却板(22)、第二电磁加热板(23)、下模仁(24)；

所述上模仁(14)和下模仁(24)之间设有若干可更换或可调节的第一垫块(3)；

所述第一电磁加热板(13)用于给上模仁(14)加热；所述第二电磁加热板(23)用于给下模仁(24)加热；

其中由上模仁(14)和下模仁(24)构成的模仁为阴阳模。

2.根据权利要求1所述的急冷急热快速模压模具，其特征在于：

所述上冷却板(12)的外侧还设有上模板(11)，所述下冷却板(22)的外侧还设有下模板(21)。

3.根据权利要求1所述的急冷急热快速模压模具，其特征在于：

所述第一电磁加热板(13)中设有第一电磁线圈，所述第一电磁线圈与高频电流发生器连接；

所述第二电磁加热板(23)中设有第二电磁线圈，所述第二电磁线圈与高频电流发生器连接。

4.根据权利要求3所述的急冷急热快速模压模具，其特征在于：

第一电磁加热板(13)上开有S型开沟槽，第一电磁线圈设于S型开沟槽中；第二电磁加热板(23)上开有S型开沟槽，第二电磁线圈设于S型开沟槽中。

5.根据权利要求1所述的急冷急热快速模压模具，其特征在于：

所述上模仁(14)的中部设有第一热电偶(15)，所述第一热电偶(15)与第一电磁加热板(13)信号连接；所述下模仁(24)的中部设有第二热电偶(25)，所述第二热电偶(25)与第二电磁加热板(23)信号连接；和/或

所述上模仁(14)上还设有第一高压水冷管道(16)；该第一高压水冷管道(16)为贯穿模具的单向直通管道；所述下模仁(24)上还设有第二高压水冷管道(26)；该第二高压水冷管道(26)为贯穿模具的单向直通管道。

6.根据权利要求1所述的急冷急热快速模压模具，其特征在于：

其中位于下方的下模仁(24)为凹模，位于上方的上模仁(14)为凸模。

7.根据权利要求1所述的急冷急热快速模压模具，其特征在于：

若干设于上模仁(14)和下模仁(24)之间的第一垫块(3)，均为可更换或可调节的第一垫块(3)；和/或

所述第一垫块(3)均布于上模仁(14)和下模仁(24)对合的周边；和/或

所述第一垫块(3)的厚度为0.5～10mm；和/或

所述第一垫块(3)通过定位柱(31)进行位置定位。

8.根据权利要求2所述的急冷急热快速模压模具，其特征在于：

所述上冷却板(12)和下冷却板(22)，均为水冷却板；和/或

所述上冷却板(12)上还设有第三高压水冷管道(17)；该第三高压水冷管道(17)为贯穿上冷却板(12)的单向直通管道；所述下冷却板(22)上还设有第四高压水冷管道(27)；该第四高压水冷管道(27)为贯穿下冷却板(22)的单向直通管道；和/或

所述上冷却板(12)和上模板(11)之间通过若干第二垫块(4)进行连接；所述下冷却板(22)和下模板(21)之间通过若干第二垫块(4)进行连接；和/或

所述若干第二垫块(4)的宽度为1～10cm；和/或

相邻第二垫块(4)的间距为1～10cm；和/或

各第二垫块(4)采用M10沉头螺栓固定在与之对应的上冷却板或下冷却板上。

9.根据权利要求2所述的急冷急热快速模压模具，其特征在于：

在模具中间部位，还设有若干根依次贯穿上模板(11)、上冷却板(12)和第一电磁加热板(13)，并和上模仁(14)上开设的螺纹内孔紧固连接的第一紧固螺丝(19)，以及若干根依次贯穿下模板(21)、下冷却板(22)和第二电磁加热板(23)，并和下模仁(24)上开设的螺纹内孔紧固连接的第二紧固螺丝(29)；

所述第一紧固螺丝(19)通过锁紧拉力使得上模仁(14)发生形变；

所述第二紧固螺丝(29)通过锁紧拉力使得下模仁(24)发生形变。

10.根据权利要求2所述的急冷急热快速模压模具，其特征在于：

所述上模板(11)和下模板(21)的厚度大于等于7cm；和/或

所述上模板(11)和上冷却板(12)之间相互隔热；所述下模板(21)和下冷却板(22)之间相互隔热。

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