一种用于模具快速冷却的系统的制作方法

本实用新型实施例涉及模具技术领域，特别是涉及小型模具的冷却系统。

背景技术：

模具是用以注塑、吹塑、挤出、压铸、或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具，通过模具成型可以得到很多不易机械加工的产品。但在成型后需要降温脱模，但在现有的成型模具中降温效率不高，导致脱模时间推后，使得生产加工效率低下。

如，音膜是扬声器、受话器中的一个重要组成部分，目前音膜成型工艺主要为加热配以压缩空气成型为主，工艺流程大致可分为三个阶段：加热-保温-冷却，其中加热平台的冷却过程在每一次成型中都会产生，由于产品的性能要求，成型时加热温度会比较高，因此冷却需要耗费比较长的时间，约为整个周期的1/3，通常采用的技术方案是：在加热平台中通入冷却水循环以带走热量，通过金属的热传递使模具降温，达到设定温度。

现有技术的不足之处在于：1.冷却时间长，冷却水在模具冷却到一定温度降温速度会明显变慢；2.冷却采用的冷凝水易渗出或在管道中沉积杂质，造成漏电、堵塞等的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种小型模具的冷却系统，能够实现模具的快速降温，提高生产效率，保证制程的安全稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：提供一种用于模具快速冷却的系统，包括：

导热片，用于放置待冷却的模具；

半导体制冷装置，用于对模具进行快速冷却；

温度测量装置,用于测量模具的温度，并将测量的温度输入至温度监控器和PID温度补偿控制器；

温度监控器，用于设定模具的温度，和显示测量的温度；

PID温度补偿控制器，用于根据设定的模具的温度和测量的温度输出温度补偿信号，并将温度补偿信号输入至半导体制冷装置。

其中，导热片设置有凹槽，凹槽与模具的底部契合。

其中，半导体制冷装置包括高效H桥驱动电路和至少一半导体制冷片，导热片与半导体制冷片最外侧的冷端紧密贴合。

进一步地，半导体制冷装置还包括散热装置，用于对半导体制冷片的热端进行散热。

可选地，散热装置包括散热片和散热风扇，散热片与半导体制冷片最外侧的热端紧密贴合。

其中，温度测量装置包括在线式非接触红外测温仪。

其中，半导体制冷片的冷端和热端涂覆有导热材料层，导热材料层为厚度<0.03mm的导热硅脂。

可选地，导热片和散热片的表面积大于半导体制冷片的表面积。

可选地，导热片为铜片。

可选地，导热片和散热片之间设置有隔热材料层。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例采用半导体制冷片对模具降温，通过PID温度补偿控制器根据设定的模具的温度和测量的温度输出温度补偿信号，并将温度补偿信号输入至半导体制冷装置，以实现高精度的控温效果，能够实现模具的快速降温，提高生产效率，保证制程的安全稳定性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种用于模具快速冷却的系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的模具与半导体制冷片的位置关系示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

本系统采用直流的半导体制冷片(TEC)作为核心制冷元件，半导体制冷片靠电子-空穴在运动中直接传递能量来实现的，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端可分别吸收热量和放出热量，形成冷端和热端，所以将半导体制冷片的一面贴合在要加热或制冷的物体一侧，通过控制半导体制冷片的电压或电流方向就可以达到加热或制冷的目的。

请参阅图1，本实用新型实施例提供一种用于模具快速冷却的系统，包括：

导热片100，用于放置待冷却的模具；

半导体制冷装置200，用于对模具进行快速冷却；

温度测量装置300,用于测量模具的温度，并将测量的温度输入至温度监控器和PID温度补偿控制器；

温度监控器400，用于设定模具的温度，和显示测量的温度；

PID温度补偿控制器500，用于根据设定的模具的温度和测量的温度输出温度补偿信号，并将温度补偿信号输入至半导体制冷装置。

如图2所示，图2为本实用新型实施例的模具与半导体制冷片的位置关系示意图，其中，导热片100设置有凹槽，凹槽与模具600的底部契合，使得模具与导热片之间的传热更加高效。

半导体制冷装置200包括高效H桥驱动电路210和至少一半导体制冷片220，导热片与半导体制冷片最外侧的冷端紧密贴合，半导体制冷片的冷端通过导热片对模具进行降温。

H桥驱动电路常用于直流电机的方向控制，高效H桥驱动电路，即在即在H桥电路之前加MOS管，可防止“共态导通”，以免短路。本系统将高效H桥驱动电路引入，对半导体制冷片进行控制，达到加热/制冷、自动控制的目的。单片半导体制冷片的功率较小，根据实际需要的功率，可将多片半导体制冷片组合成电堆，再采用将同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统。

本实施例通过温度测量装置300测量模具600的温度，可选地，在本实施例中，采用非接触式温度传感器，如在线式非接触红外测温仪实时测量模具的温度，并将测量得到的温度输入至温度监控器400和PID温度补偿器500，比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。温度监控器400显示所述检测测量的温度，PID温度补偿控制器500根据设定的模具的温度和测量的温度输出温度补偿信号，并将温度补偿信号输入至半导体制冷装置200，半导体制冷装置200的高效H桥驱动电路210产生驱动信号并将信号输入至半导体制冷片220，半导体制冷片220开始工作后产生热泵效应从冷端吸收热量从热端释放出去，半导体制冷片的冷端通过导热片100对模具600进行降温。

PID温度补偿控制器根据设定的模具的温度和测量的温度输出温度补偿信号，具体包括：根据设定的模具的温度和测量的温度，计算温度补偿值；以温度补偿值作为PID温度补偿控制器的输入补偿值；根据输入补偿值和设定的补偿控制曲线，输出温度补偿信号，以实现高精度的控温效果。

进一步地，半导体制冷装置200还包括散热装置230，用于对半导体制冷片的热端进行散热。通常半导体制冷片冷热端的温差可以达到40～65度之间，如果通过主动散热的方式来降低热端温度，那冷端温度也会相应的下降，从而达到更低的温度。

可选地，散热装置230包括散热片231和散热风扇232，散热片与半导体制冷片最外侧的热端紧密贴合，通过PID温度补偿控制器控制散热风扇的运转，对半导体制冷片的热端进行散热。在另一实施例中，散热装置也可才采用金属散热体，金属散热体内部形成有空腔，空腔中填充有易挥发液体，通过易挥发液体的相变吸热对半导体制冷片的热端进行散热。

进一步地，半导体制冷片的冷端和热端涂覆有导热材料层240，因在散热与导热应用中，即使是表面非常光洁的两个平面在相互接触时都会有空隙出现，而存在于这些空隙中的空气是热的不良导体，会阻碍热量的传导，因此，可在半导体制冷片的冷端和热端涂覆一层导热材料层，使得热量的传导更加顺畅、迅速。

可选地，导热材料层为厚度<0.03mm的导热硅脂，导热硅脂是一种高导热绝缘有机硅材料，可在-50℃～230℃的温度下长期保持使用时的脂膏状态，耐高低温、耐水、臭氧、耐气候老化。在本实施例中，模具的最高温度不超过200℃，可采用导热硅脂，半导体制冷片的表面平面度一般不大于0.03MM，因此导热材料层的厚度设置为<0.03mm。

进一步地，为加快热量的传导，导热片和散热片的表面积大于半导体制冷片的表面积。可选地，导热片和散热片均可为导热效果较佳的铜片。在另一实施例中，散热片可设有多页凹槽结构，以增大散热面积和空气流通速率，提高散热效果。

进一步地，半导体制冷片的导热片和散热片比较接近，在工作时容易产生相互之间的热交换，从而影响制冷效果，可在导热片和散热片之间设置隔热材料层250，防止导热片和散热片进行热交换，隔热材料可为聚氨酯发泡板、气凝胶毡、发泡PVC等。

本实用新型实施例采用半导体制冷片对模具降温，通过PID温度补偿控制器根据设定的模具的温度和测量的温度输出温度补偿信号，并将温度补偿信号输入至半导体制冷装置，以实现高精度的控温效果，能够实现模具的快速降温，提高生产效率，保证制程的安全稳定性。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。