一种贯通式冷却水道超高分子量聚乙烯板材成型模具的制作方法

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯板材的生产装置和技术，具体的说是一种包括贯通式冷却水道装置的超高分子量聚乙烯板材成型模具。

背景技术：

超高分子量聚乙烯是热塑性工程材料，它综合了大部分塑料的优越性能，耐冲击、耐低温、耐磨损、耐化学腐蚀、自身润滑、吸收冲击能，这六个特性是目前塑料中所具有的最高值，近年来这种新型塑料制品使用广泛，需求量大。

“性能卓越，加工困难”是超高分子量聚乙烯的一大特点，很难采用常规的聚合物加工方法来成型。对于板料，常用的成型方法是模压成型法。它是给模具装料加压后，将模具和粉末原料通过热油加热、塑化，经保压后通过水冷，最后取出制品。在此成型工艺中，关键是控制好压力、烧结温度、时间和冷却速度。其中冷却工序是当产品在模腔中成型后，由冷却系统对模具进行降温，才能使产品最终定型和顺利脱模，冷却的各项工艺参数对高分子量聚乙烯板材的颜色、平面度等有重大影响。模具的冷却时间和冷却部位直接关系到产品的成型质量，因此冷却水道的位置和分布至关重要。

目前，常规的生产超高分子量聚乙烯板材的模压成型模具在上下模中均匀分布两个独立的s型冷却水道。对于厚度大、长宽尺寸小、精度要求不严格的聚乙烯板材，该冷却系统可以基本满足加工的工艺要求。但是对于厚度较薄且长宽尺寸较大的聚乙烯板材，由于水道距模具工作表面较远、分布较疏而且水道长度太长，在水道中冷却水升温快，模具受冷却不均匀，容易使板材边缘不均匀收缩产生翘曲现象，影响加工精度和产品质量。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种结构合理，易于操作，水流平稳，温度均匀的贯通式冷却水道超高分子量聚乙烯板材成型模具。该模具可以有效解决聚乙烯板材因冷却不均匀而产生的边缘翘曲现象，以提高生产的连续可靠和聚乙烯板材的产品质量。

本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：

一种贯通式冷却水道超高分子量聚乙烯板材成型模具，包括模压成型模具和冷却系统；所述模压成型模具包括上模和下模；所述下模上表面设置有供上料设备滑动的滑槽；所述冷却系统包括上冷却装置和下冷却装置，所述上冷却装置与液压机相连，与液压机一起运动对上模进行加压和保压，所述下冷却装置固定设置在下模的下表面，对下模起冷却和支撑。

进一步的，所述滑槽为凹槽形。

进一步的，该装置还包括蜂窝结构支撑装置，该蜂窝结构支撑装置设置在冷却系统中，对冷却系统起支撑和加速降温的作用。

进一步的，所述蜂窝结构支撑装置包括若干排的可折叠支撑装置，可通过调节可折叠支撑装置个数改变总宽尺寸以适应不同的冷却系统。

进一步的，所述上冷却装置内部纵向方向上设置有贯通式矩形冷却水道，该冷却水道一端设为进水口，另一端为出水口，冷却水道壁厚4-10mm且均匀一致，横截面尺寸相同，四条内棱边圆角过渡。

进一步的，所述下冷却装置内部纵向方向上设有贯通式矩形冷却水道，该冷却水道一端设为进水口，另一端为出水口，冷却水道壁厚4-10mm且均匀一致，横截面尺寸相同，四条内棱边圆角过渡。

进一步的，所述可折叠支撑装置包括若干个正六边形支撑体，所述正六边形支撑体包括6片相同的支撑片和活动铰链，支撑片通过活动铰链连接。

更进一步的，可折叠支撑装置包括不同个数的正六边形支撑体，从而得到的可折叠支撑装置尺寸的不同，以适应不同尺寸的冷却水道。

进一步的，所述支撑片为h型，支撑片高度与冷却水道高度一致，支撑片在高度方向上下两端中间位置各开一个矩形槽。

进一步的，所述活动铰链包括正六边形支撑体对角位置限制开合角度为0～120度的活动铰链以及正六边形支撑体其他位置上的普通活动铰链。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过增大冷却水道面积，减少水道与模具工作表面的距离且无冷却盲区，使聚乙烯板材冷却均匀且快速，有效消除了板材边缘产生的翘曲现象。

2.缩短冷却水在冷却水道内的流程，减小了冷却水进出口温差，使聚乙烯板冷却速度均匀，提高了产品的质量，保证了生产的连续可靠。

3.支撑装置采用正六边形蜂窝结构，大大节省了支撑装置材料的使用，降低经济成本；抗弯强度大，承载能力高，可以有效承受上模和下模受到的压力，消除因减少冷却水道模壁厚而带来的不利影响。

4.蜂窝结构支撑装置通过活动铰链相互连接，实现了折叠的功能，便于存放和搬运，节省生产空间；可通过调节正六边形支撑体个数来改变蜂窝结构支撑装置的总长尺寸，通过调节可折叠支撑装置的个数来改变总宽尺寸以适应不同规模的冷却装置，降低经济成本。

附图说明

图1为本发明所述的贯通式冷却水道超高分子量聚乙烯板材成形模具的立体装配图示意简图；

图2为本发明所述的贯通式冷却水道超高分子量聚乙烯板材成形模具的略去蜂窝结构支撑装置的示意简图；

图3为本发明所述的上冷却装置中蜂窝结构支撑装置排布示意简图；

图4为本发明所述的下冷却装置中蜂窝结构支撑装置结构示意图；

图5为图3或者图4中中的正六边形支撑体的结构示意图。

附图标记如下：

1-蜂窝结构支撑装置；2-上冷却装置；3-上模；4-下模；5-下冷却装置；6-高分子量聚乙烯粉末；7-正六边形支撑体；701-0～120度的活动铰链；702-支撑片；703-普通活动铰链；8-可折支撑装置；9-滑槽；

具体实施方式

下面将根据具体实施例及说明书附图对本发明所述的贯通式冷却水道超高分子量聚乙烯板材成形模具做进一步分析。

结合附图1、图2所示，本实例中的贯通式冷却水道超高分子量聚乙烯板材模压成型模具包括蜂窝结构支撑装置1、上冷却装置2、上模3、下模4、下冷却装置5。下模4上表面设有滑槽9，上料装置在滑槽9中滑动，确保在下模4型腔底部均匀铺设高分子量聚乙烯粉末6。下模4安装在下冷却装置5上，下冷却装置5长宽尺寸与下模4底部相同，下冷却装置5壁厚为5mm，均匀且较薄，确保了冷却快速且均匀，无冷却盲区；内冷却水道高度为70mm，下冷却装置5既有冷却下模4的作用，也起到下模4座的支撑作用。上模3压盖在高分子量聚乙烯粉末6上，上模3相较下模4的型腔每边留有5mm的余量。上冷却装置2与液压机相连，与液压机滑块一起作上下运动，对上模4进行加压和保压；上冷却装置2壁厚为5mm，均匀且较薄，确保了冷却快速且均匀，无冷却盲区，内冷却水道高度为70mm。蜂窝结构支撑装置1排布在上冷却装置2、下冷却装置5的冷却水道内，蜂窝结构支撑装置1高度为70mm，与冷却水道高度相同，对冷却水道的上下面起到支撑作用，弥补了因壁厚较薄而导致强度不足的不利影响。

结合图3所示，所述的总蜂窝结构支撑装置1包括可折叠支撑装置8和正六边形支撑体7，所述14排可折叠支撑装置8沿着冷却水流方向排列布置，每排可折叠支撑装置8由7个正六边形支撑体7组成。蜂窝结构支撑装置1两两之间由点焊连接，保持了一定的稳定性，且便于拆卸清洗。

结合附图4所示，所述的总蜂窝结构支撑装置1包括可折支撑装置8和正六边形支撑体7，所述11排可折叠支撑装置8沿着冷却水流垂直方向排列布置，每排可折叠支撑装置8由16个正六边形支撑体7组成。蜂窝结构支撑装置两两之间由点焊连接，保持了一定的稳定性，且便于拆卸清洗。

结合附图5所示，支撑体7为h型支撑片702厚度为6mm，所开矩形槽高12mm宽10mm，既保证了支撑装置的强度，也保证了冷却水流平稳流过，活动铰链包括正六边形支撑体7上对角位置限制开合角度为0～120度的活动铰链701以及正六边形支撑体7其他位置上的普通活动铰链703。

需要说明的是，本发明所述的冷却水道中通入的介质可以是任意流体，并不限于水。

工作过程：

以模压超高分子量聚乙烯板材为例，本例实施工作时，首先选取适当长度和数量的可折叠支撑装置8，可折叠支撑装置8排布装入上82、下冷却装置5的冷却水道，并进行点焊。上冷却装置2固定在液压机滑块上，当准备冷却时，滑块下行带动上冷却装置2下行，紧压在上模3表面，冷却水从上冷却装置2和下冷却装置5的进水口流进，出水口流出，形成水循环对上下模以及板材进行冷却。当冷却结束时，滑块上行，上冷却装置2与上模3分离，通过牵引机将上模3、下模4拖离工位，桁架吊出上模3并取出高分子量聚乙烯板材；当生产不同尺寸的聚乙烯板材，需要更换不同尺寸的冷却水道。将点焊焊缝敲除，按需要增减可折叠支撑装置组件，并进行安装和点焊。未使用的支撑装置组件可折叠至非工作状态存放。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。