本發(fā)明涉及一種模具，具體涉及一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便的自帶加熱、冷卻系統(tǒng)的復(fù)合材料成型大型模具。

背景技術(shù)：

模具設(shè)計(jì)與制造是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，任何一個(gè)產(chǎn)品的品質(zhì)好與壞都跟模具設(shè)計(jì)息息相關(guān)，一個(gè)好的模具設(shè)計(jì)方案直接決定了產(chǎn)品的成型效率與質(zhì)量。模具的加工過程集中了機(jī)械制造中的諸多先進(jìn)技術(shù)的部分精華與鉗工技術(shù)的手工技巧，因此模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高。

較之傳統(tǒng)的復(fù)合材料成型模具設(shè)計(jì)都是以使用硫化機(jī)來加熱模具跟給模具加壓，傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)適用于中小型模具且必須確保模具外形尺寸小于硫化機(jī)棧板的外形尺寸。自帶加熱、冷卻系統(tǒng)的復(fù)合材料成型大型模具設(shè)計(jì)方案是將加熱、冷卻、加壓等系統(tǒng)都設(shè)計(jì)在模具本身上來實(shí)現(xiàn)。此設(shè)計(jì)方案直接降低了模具運(yùn)輸安全、降低了設(shè)備投入成本、加熱冷卻靈活操作、減少模具來回搬運(yùn)工時(shí)。而傳統(tǒng)的復(fù)合材料成型模具設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品成型過程中是需要將模具運(yùn)輸?shù)搅蚧瘷C(jī)上進(jìn)行加熱、加壓成型，需要投入硫化機(jī)及運(yùn)模具設(shè)備，模具運(yùn)輸過程中也直接增加了操作工時(shí)等必要現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便的自帶加熱、冷卻系統(tǒng)的復(fù)合材料成型大型模具。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種自帶加熱、冷卻系統(tǒng)的復(fù)合材料成型大型模具，所述自帶加熱、冷卻系統(tǒng)的復(fù)合材料成型大型模具包括：上模、下模、兩側(cè)的限位固定滑塊，兩側(cè)的型腔滑塊，冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、鎖緊機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

上模和下模上均安裝有冷卻系統(tǒng)，上模和下模上均安裝有加熱系統(tǒng)，采用鎖緊機(jī)構(gòu)將上模和下模固定安裝在一起。

兩側(cè)限位固定滑塊分別分布在下模的兩側(cè)，兩側(cè)型腔滑塊分別分布在下模的兩側(cè)，同側(cè)的限位固定滑塊和同側(cè)的型腔滑塊固定在一起。

翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)固定在上?；?和下模上，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將整個(gè)模具吊起。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，在安裝時(shí)，先將兩側(cè)的限位固定滑塊放置在下模的左右兩邊，使用固定裝置對(duì)兩側(cè)的限位固定滑塊進(jìn)行初固定，下模作為產(chǎn)品鋪料基準(zhǔn)進(jìn)行貼模，再將上模蓋在下模及兩塊限位固定滑塊上，使用鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊模具進(jìn)行復(fù)合材料產(chǎn)品的成型。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述兩側(cè)的限位固定滑塊包括左側(cè)限位固定滑塊和右側(cè)限位固定滑塊，分別分布在下模的左右兩側(cè)，兩側(cè)型腔滑塊包括左側(cè)型腔滑塊和右側(cè)型腔滑塊，分別分布在下模的左右兩側(cè)。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述上模包括：上模定位導(dǎo)套、上模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔、上模產(chǎn)品型腔滑塊定位螺絲孔、上模加熱系統(tǒng)加熱管道孔、上模翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)吊環(huán)螺絲孔、上模冷卻系統(tǒng)水道孔、上模凸臺(tái)造型模具，上模產(chǎn)品型腔面。

上模定位導(dǎo)套包括四個(gè)，每兩個(gè)分為一組，分別分布在上模的相對(duì)兩側(cè)上。

上模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔分為兩排，分別分布在上模的相對(duì)的另外兩側(cè)上。

上模產(chǎn)品型腔滑塊定位螺絲孔分為兩排，分別分布在上模上與上模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔上分布相同的兩側(cè)上。

上模加熱系統(tǒng)加熱管道孔和上模冷卻系統(tǒng)水道孔分布在上模的側(cè)面，分別連接上模內(nèi)部的上模加熱系統(tǒng)加熱管道和上模冷卻系統(tǒng)水道。

上模翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)吊環(huán)螺絲孔包括1-5個(gè)，固定安裝在上模的側(cè)面。

上模凸臺(tái)造型模具和上模產(chǎn)品型腔面位于上模上，上模凸臺(tái)造型模具是控制產(chǎn)品外形輪廓的。

兩排上模產(chǎn)品型腔滑塊定位螺絲孔分布在上模凸臺(tái)造型模具和上模產(chǎn)品型腔面的兩側(cè)。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述下模包括：下模產(chǎn)品拔模鑲塊、下模導(dǎo)柱、下模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔、下模產(chǎn)品型腔滑塊定位螺絲孔、下模限位固定滑塊取模槽、下模加熱系統(tǒng)電加熱管道孔、下模撬模槽、下模翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)吊環(huán)螺絲孔、下模冷卻系統(tǒng)水道孔、下模產(chǎn)品型腔、下模凹槽造型模具、下模產(chǎn)品型腔滑塊放置槽。

下模產(chǎn)品拔模鑲塊、下模導(dǎo)柱均包括四個(gè)，每兩個(gè)分為一組，均分別分布在下模的相對(duì)兩側(cè)上。

下模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔、下模產(chǎn)品型腔滑塊定位螺絲孔均分為兩排，均分布在下模上的另外的相對(duì)兩側(cè)上。

下模限位固定滑塊取模槽包括兩排，每排2-5個(gè)，分布在下模上與下模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔相同的兩側(cè)上。

下模撬模槽、下模翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)吊環(huán)螺絲孔與下模產(chǎn)品拔模鑲塊同側(cè)的下模上。

下模加熱系統(tǒng)電加熱管道孔和下模冷卻系統(tǒng)水道孔分布在下模的側(cè)面，分別連接下模內(nèi)部的下模加熱系統(tǒng)加熱管道和下模冷卻系統(tǒng)水道。

下模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔為采用鎖緊機(jī)構(gòu)將上模和下模固定在一起的孔，下模產(chǎn)品型腔和下模凹槽造型模具放置需要制作的模具材料。

下模產(chǎn)品型腔滑塊放置槽放置限位固定滑塊。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述冷卻系統(tǒng)為水冷管道冷卻系統(tǒng)。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述加熱系統(tǒng)為電加熱管管道加熱系統(tǒng)。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述鎖緊機(jī)構(gòu)為為螺絲鎖緊機(jī)構(gòu)。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為吊環(huán)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明提供的自帶加熱、冷卻系統(tǒng)的復(fù)合材料成型大型模具利用自帶加熱系統(tǒng)輔助復(fù)合材料制品模壓成型；利用自帶冷卻系統(tǒng)輔助復(fù)合材料制品模具進(jìn)行模具冷卻；其中涉及一種加壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制做，主要用于輔助復(fù)合材料產(chǎn)品成型的壓力供給。使用一種自帶加熱、冷卻系統(tǒng)的復(fù)合材料成型大型模具設(shè)計(jì)方案制造模具同樣達(dá)到了模具給壓、模具加熱、模具冷卻的效果，且操作簡單、投入成本低、安全系數(shù)高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中上模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的立體圖。

圖3為本發(fā)明中上模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖。

圖4為本發(fā)明中上模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的左視圖。

圖5為本發(fā)明中上模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的主體圖。

圖6為本發(fā)明中下模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的立體圖。

圖7為本發(fā)明中下模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖。

圖8為本發(fā)明中下模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的左視圖。

圖9為本發(fā)明中下模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖。

圖10為本發(fā)明中滑塊的整體結(jié)構(gòu)示意圖的立體圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供的自帶加熱、冷卻系統(tǒng)的復(fù)合材料成型大型模具，包括：上模1、下模2、兩側(cè)的限位固定滑塊，兩側(cè)的型腔滑塊，冷卻系統(tǒng)7、加熱系統(tǒng)8、鎖緊機(jī)構(gòu)(螺絲鎖緊機(jī)構(gòu))9、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10；上模1和下模2上均安裝有冷卻系統(tǒng)7，上模1和下模2上均安裝有加熱系統(tǒng)8，采用鎖緊機(jī)構(gòu)9將上模1和下模2固定安裝在一起；兩側(cè)限位固定滑塊分別分布在下模2的兩側(cè)，兩側(cè)型腔滑塊分別分布在下模2的兩側(cè)，同側(cè)的限位固定滑塊和同側(cè)的型腔滑塊固定在一起，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10固定在上模1或/和下模2上，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(吊環(huán))10將整個(gè)模具吊起。

在具體的制作中，冷卻系統(tǒng)7為水冷管道冷卻系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)8為電加熱管管道加熱系統(tǒng)，鎖緊機(jī)構(gòu)為9為螺絲鎖緊機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為10吊環(huán)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

加熱系統(tǒng)：在上模和下模分別設(shè)計(jì)有加熱管道，插入電加熱管，以電加熱管來實(shí)現(xiàn)模具加熱功能。

冷卻系統(tǒng)：在上模和下模分別設(shè)計(jì)有冷卻水孔，一般冷卻管道中心與型腔的距離應(yīng)為冷卻管道直徑的1-2倍，冷卻管道中心距約為管道直徑的3-5倍。通過水循環(huán)來實(shí)現(xiàn)模具冷卻效果。模具采用鎖緊機(jī)構(gòu)將上模和下模固定安裝在一起。

在安裝時(shí)，先將兩側(cè)的限位固定滑塊(參見圖10)放置在下模的左右兩邊，使用固定裝置對(duì)兩側(cè)的限位固定滑塊進(jìn)行初固定，下模作為產(chǎn)品鋪料基準(zhǔn)進(jìn)行貼模，再將上模蓋在下模及兩塊限位固定滑塊上，使用鎖緊機(jī)構(gòu)9鎖緊模具進(jìn)行復(fù)合材料產(chǎn)品的成型。

兩側(cè)的限位固定滑塊包括左側(cè)限位固定滑塊5和右側(cè)限位固定滑塊3，分別分布在下模2的左右兩側(cè)，兩側(cè)型腔滑塊包括左側(cè)型腔滑塊6和右側(cè)型腔滑塊4，分別分布在下模2的左右兩側(cè)。

圖2為本發(fā)明中上模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的立體圖，圖3為本發(fā)明中上模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖，圖4為本發(fā)明中上模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的左視圖，圖5為本發(fā)明中上模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的主體圖。如圖2-5所示，上模1包括：上模定位導(dǎo)套101、上模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔102、上模產(chǎn)品型腔滑塊定位螺絲孔103、上模加熱系統(tǒng)加熱管道孔104、上模翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)吊環(huán)螺絲孔105、上模冷卻系統(tǒng)水道孔106、上模凸臺(tái)造型模具107，上模產(chǎn)品型腔面108。

上模定位導(dǎo)套101包括四個(gè)，每兩個(gè)分為一組，分別分布在上模1的相對(duì)兩側(cè)上；上模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔102分為兩排，分別分布在上模1的相對(duì)的另外兩側(cè)上；上模產(chǎn)品型腔滑塊定位螺絲孔103分為兩排，分別分布在上模1上與上模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔102上分布相同的兩側(cè)上。

上模加熱系統(tǒng)加熱管道孔104和上模冷卻系統(tǒng)水道孔106分布在上模的側(cè)面，分別連接上模內(nèi)部的上模加熱系統(tǒng)加熱管道(圖中沒有示意出)和上模冷卻系統(tǒng)水道；上模翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)吊環(huán)螺絲孔105包括1-5個(gè)，固定安裝在上模1的側(cè)面。

上模凸臺(tái)造型模具107和上模產(chǎn)品型腔面108位于上模1上，上模凸臺(tái)造型模具107是控制產(chǎn)品外形輪廓的；兩排上模產(chǎn)品型腔滑塊定位螺絲孔103分布在上模凸臺(tái)造型模具107和上模產(chǎn)品型腔面108的兩側(cè)。

圖6為本發(fā)明中下模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的立體圖，圖7為本發(fā)明中下模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖，圖8為本發(fā)明中下模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的左視圖，圖9為本發(fā)明中下模的整體結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖。如圖6-9所示，下模2包括：下模產(chǎn)品拔模鑲塊201、下模導(dǎo)柱202、下模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔203、下模產(chǎn)品型腔滑塊定位螺絲孔204、下模限位固定滑塊取模槽205、下模加熱系統(tǒng)電加熱管道孔206、下模撬模槽207、下模翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)吊環(huán)螺絲孔208、下模冷卻系統(tǒng)水道孔209、下模產(chǎn)品型腔210、下模凹槽造型模具211、下模產(chǎn)品型腔滑塊放置槽212。

下模產(chǎn)品拔模鑲塊201、下模導(dǎo)柱202均包括四個(gè)，每兩個(gè)分為一組，均分別分布在下模1的相對(duì)兩側(cè)上。

下模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔203、下模產(chǎn)品型腔滑塊定位螺絲孔204均分為兩排，均分布在下模2上的另外的相對(duì)兩側(cè)上。

下模限位固定滑塊取模槽205包括兩排，每排2-5個(gè)，分布在下模2上與下模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔203相同的兩側(cè)上。

下模撬模槽207、下模翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)吊環(huán)螺絲孔208與下模產(chǎn)品拔模鑲塊201同側(cè)的下模2上。

下模加熱系統(tǒng)電加熱管道孔206和下模冷卻系統(tǒng)水道孔209分布在下模的側(cè)面，分別連接下模內(nèi)部的下模加熱系統(tǒng)加熱管道(圖中沒有示意出)和下模冷卻系統(tǒng)水道。

下模鎖緊機(jī)構(gòu)螺絲孔203為采用鎖緊機(jī)構(gòu)9將上模1和下模2固定在一起的孔，下模產(chǎn)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。

下模產(chǎn)品型腔滑塊放置槽212放置限位固定滑塊。

本發(fā)明中，大型模具設(shè)計(jì)方法包括以下步驟：

步驟1：模具材料的選材；采用硬度相對(duì)較高的P20模具鋼為主要原材料。P20模具鋼擁有硬度均勻的物理特性，以及具有良好的拋光性能和光蝕刻花性能，并且P20模具鋼加工性能極佳，加工尺寸穩(wěn)定性好，保證了模具型腔表面的光潔度，模具壽命可達(dá)50萬模次。

步驟2：實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成型的模具型腔設(shè)計(jì)方案；根據(jù)產(chǎn)品的特有形狀進(jìn)行模具型腔設(shè)計(jì)，對(duì)于大型、復(fù)雜且有多種型號(hào)的產(chǎn)品，在模具型腔設(shè)計(jì)過程中需要考慮產(chǎn)品脫模、產(chǎn)品共模(成本考慮)、產(chǎn)品造型，所以模具型腔需要增設(shè)相應(yīng)的滑塊來確保產(chǎn)品順利脫模、保證實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品造型、達(dá)成產(chǎn)品共模效果。

步驟3：模具開、合模的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；在大型產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)中由于單面模具比較笨重，考慮使用行車對(duì)模具進(jìn)行吊運(yùn)及翻轉(zhuǎn)，所以模具的兩端會(huì)設(shè)計(jì)安裝吊環(huán)，便于行車勾住吊環(huán)上進(jìn)行模具吊運(yùn)及翻轉(zhuǎn)。

步驟4：加熱系統(tǒng)的布局；在大型模具沒有硫化機(jī)能滿足其加熱的情況下，在模具里設(shè)計(jì)電加熱管管道，以電加熱管來實(shí)現(xiàn)模具加熱功能。電加熱管是在耐高溫不銹鋼無縫管內(nèi)均勻地分布高溫電阻絲，在空隙部分致密地填入導(dǎo)熱性能和絕緣性能均良好的結(jié)晶氧化鎂粉，這種結(jié)構(gòu)不但先進(jìn)、熱效率高，而且發(fā)熱均勻，當(dāng)高溫電阻絲中有電流通過時(shí)，產(chǎn)生的熱通過結(jié)晶氧化鎂粉向金屬管表面擴(kuò)散，再傳遞到模具上，從而達(dá)到加熱的效果。

步驟5：冷卻系統(tǒng)的布局；合理地確定冷卻管道的中心距及冷卻管道與型腔壁的距離冷卻水孔的間距，即冷卻水孔數(shù)量的多少，對(duì)模具冷卻效果影響極大。冷卻管道與型腔壁的距離太大會(huì)使冷卻效率下降，而距離太小又會(huì)造成冷卻不均勻。一般冷卻管道中心與型腔的距離應(yīng)為冷卻管道直徑的1-2倍，冷卻管道中心距約為管道直徑的3-5倍。合理確定冷卻水管接頭位置進(jìn)出口水管接頭的位置盡可能設(shè)計(jì)在模具的同一側(cè)。水管接頭多采用自動(dòng)密封接頭，以保證冷卻管道不泄漏。

所述的模具設(shè)計(jì)材料使用硬度高的P20模具鋼為主要原材料。P20模具鋼擁有硬度均勻的物理特性，以及具有良好的拋光性能和光蝕刻花性能，并且P20模具鋼加工性能極佳，加工尺寸穩(wěn)定性好，保證了模具型腔表面的光潔度，模具使用壽命可達(dá)50萬模次。

所述的模具材料根據(jù)產(chǎn)品形狀的復(fù)雜程度、產(chǎn)品形狀大小的不同，可選的模具材料有：C45鋼、C50鋼、P20鋼、H13鋼等材料。

本發(fā)明使用一種自帶加熱、冷卻系統(tǒng)的復(fù)合材料成型大型模具設(shè)計(jì)方案相比傳統(tǒng)使用硫化機(jī)進(jìn)行給壓及加熱，冷卻機(jī)進(jìn)行冷卻的模具同樣達(dá)到了模具給壓、模具加熱、模具冷卻的效果，且操作簡單、投入成本低、安全系數(shù)高。

本發(fā)明提供了一種操作簡單、投入成本低、安全系數(shù)高的大型復(fù)合材料成型模具設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)以上性能要求，本發(fā)明采用硬度高的P20模具鋼為主要原材料。P20模具鋼擁有硬度均勻的物理特性，以及具有良好的拋光性能和光蝕刻花性能，并且P20模具鋼加工性能極佳，加工尺寸穩(wěn)定性好，保證了模具型腔表面的光潔度，模具壽命可達(dá)50萬模次。將加熱、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)在模具里面，具有良好的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)及加工性能，也能滿足復(fù)合材料制品的成型工藝。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。