快速热循环注塑成型模具的制作方法

本实用新型属于模具技术领域，涉及一种注塑成型模具，特别是一种快速热循环注塑成型模具。

背景技术：

注塑成型工艺已被广泛应用于国民经济的各个领域，但采用传统注塑工艺生产的制品，其表面存在熔痕、流痕、银线等缺陷，塑件表面光泽度不高，难以满足人们对塑料制品力学性能、外观等要求。快速热循环注塑成型技术是近年来发展起来的一种高光无熔痕注塑成型新技术，其采用锅炉供应水蒸气(或热水)，蒸汽温度通常小于200℃，将模具快速加热到一定温度后，在模腔中注入塑胶，完成保压，再用室温水或冷却水将塑件快速冷却至出模温度，完成一个注塑过程，然后进入下一个注塑循环。

例如，中国专利公开了一种蒸汽加热快速热循环注塑模具[授权公告号为 CN203092982U]，包括蒸汽加热型腔板和电加热型芯板，以及分别与蒸汽加热型腔板和蒸汽加热型芯板相配合的隔热装置和支撑装置；在蒸汽加热型腔板和蒸汽加热型芯板的背面设有凹槽，凹槽与隔热装置的表面配合而构成密闭管孔，以作为加热装置和冷却装置；蒸汽加热型腔板和蒸汽加热型芯板与其各自对应的隔热装置之间设有密封装置；在蒸汽加热型腔板和蒸汽加热型芯板上还安装测温装置。

其通过凹槽与隔热装置的表面配合而构成密闭管孔作为蒸汽流通的孔，需设置密封装置防止蒸汽泄漏，结构复杂；凹槽为贯穿模具体的直管流道，高温蒸汽经过凹槽时，不能与型芯板或型腔板进行良好的换热，热循坏效率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种热循环效率高的快速热循环注塑成型模具。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

快速热循环注塑成型模具，包括依次设置的动模底板、设于动模底板上的型芯固定板、设于型芯固定板上的型芯板、与型芯板相对设置的型腔板、用于定位型腔板的型腔固定板和用于定位型腔固定板的定模底板，所述的定模底板、型腔固定板和型腔板内贯通设有主流道，所述主流道的内端与位于型芯板与型腔板之间的模腔连通，其特征在于，所述的型腔固定板与型腔板之间设有用于对型腔板进行加热或冷却的换热管一，所述的换热管一内设有用于强化加热或冷却的强化组件一，所述的型芯固定板与型芯板之间设有用于对型芯板进行加热或冷却的换热管二，所述的换热管二内设有用于强化加热或冷却的强化组件二。

换热管一和换热管二可采用多种形式来布置，不限于盘式、螺旋式或迷宫式，换热管一与换热管二的覆盖面积略大于模腔的正投影面积，以增大高温蒸汽流过的路径，增大有效接触面积。其中，换热管一和换热管二分别与电磁式高温蒸汽发生器，产生200℃～500℃的高温蒸汽，通过换热管一和换热管二对模具进行快速加热，实现加热工艺要求及缩短加热时间以提高生产效率的目的。

在上述的快速热循环注塑成型模具中，所述的换热管一包括由外至内螺旋旋入的旋入管一和由内至外螺旋旋出的旋出管一，所述旋出管一的内端与旋入管一的内端连通，且所述旋出管一的外端与旋入管一的外端位于模具的相同侧。将旋入管一的外端与电磁式高温蒸汽发生器连接，产生的高温蒸汽进入旋入管一内，随后由旋出管一流出，高温蒸汽在运动过程中，与型腔板换热。

在上述的快速热循环注塑成型模具中，所述的强化组件一包括设于换热管一内的螺旋板式插件一。螺旋板式插件一将换热管一的流道变为螺旋形，优化了蒸汽速度梯度与温度梯度的夹角关系，强化蒸汽凝结换热。

在上述的快速热循环注塑成型模具中，所述的换热管二包括由外至内螺旋旋入的旋入管二和由内至外螺旋旋出的旋出管二，所述旋出管二的内端与旋入管二的内端连通，所述旋出管二的外端与旋入管二的外端位于模具的相同侧，且所述旋出管二的外端与旋出管一的外端位于模具的不同侧。将旋入管一的外端与电磁式高温蒸汽发生器连接，产生的高温蒸汽进入旋入管一内，随后由旋出管一流出，高温蒸汽在运动过程中，与型腔板换热。

在上述的快速热循环注塑成型模具中，所述的强化组件二包括设于换热管一内的螺旋板式插件二。

在上述的快速热循环注塑成型模具中，所述的型腔板靠近型腔固定板的一侧具有与换热管一配合设置的凹槽一，所述的型腔固定板靠近型腔板的一侧具有与换热管一配合设置的凹槽二，所述的换热管一固定在凹槽一与凹槽二之间。

在上述的快速热循环注塑成型模具中，所述的凹槽二内设有隔热层一。隔热层一由隔热棉制成，可减少换热管一的热量传导至型腔固定板，提高加热效率，降低能耗。

在上述的快速热循环注塑成型模具中，所述的型芯板靠近型芯固定板的一侧具有与换热管二配合设置的凹槽三，所述的型芯固定板靠近型芯板的一侧具有与换热管二配合设置的凹槽四，所述的换热管二固定在凹槽三与凹槽四之间。

在上述的快速热循环注塑成型模具中，所述的凹槽四内设有隔热层二。隔热层二由隔热棉制成，可减少换热管二的热量传导至型芯固定板，提高加热效率，降低能耗。

在上述的快速热循环注塑成型模具中，所述的型腔固定板上具有镂空一，所述的型芯固定板上具有镂空二。

本模具中，动模底板、型芯固定板、定模底板和型腔固定板采用模具钢制成，型芯板和型腔板采用比热容更小的铝材，同时增加镂空一和镂空二，减少型腔固定板与型芯固定板的质量，从而减少模具的整体质量，较少总热容，以提高加热效率。

在上述的快速热循环注塑成型模具中，所述的型腔板与型芯板上分别安装有热电偶。设置的热电偶用于检测型腔板与型芯板的温度，热电偶、换热管一、换热管二与一温控装置连接。

在电磁式高温蒸汽发生器与换热管一、换热管二之间分别设置高温蒸汽管路，同时设置冷却器，通过冷却水管路与换热管一、换热管二连接。在冷却水管路、高温蒸汽管路和换热管一、换热管二之间设置换向阀。根据模具的温度变化历程，一个完整的快速热循环注塑成型周期可以分为以下几个阶段：模具加热阶段和模具冷却阶段。下面结合以上的几个工作阶段对本快速热循环注塑成型模具的工作原理进行详细说明。

在模具加热阶段，温控装置通过控制换向阀打开高温蒸汽管路，高温蒸汽进入到换热管一和换热管二内，对型腔板和型芯板进行加热，高温蒸汽包含的热量将以对流冷凝换热的方式不断向型腔板和型芯板中扩散，从而升高模腔的温度，在模腔中注入塑胶，并保持一定温度，以防止注塑过程中注塑流体的过早冷却而对产品造成影响。在模具加热过程中，通过两个热电偶向温控装置实时反馈型腔板与型芯板的温度，当温度升高至预先设定的温度上限时，温控装置通过切换换向阀切断高温蒸汽管路，从而停止加热模具。

在模具冷却阶段，温控装置通过控制换向阀打开冷却水管路，低温冷却水进入到换热管一和换热管二内，型腔板和型芯板包含的热量将不断向低温冷却水中扩散而被带走，从而降低模腔的温度，以快速冷却模腔中的塑件。通过两个热电偶向温控装置实时反馈型腔板与型芯板的温度，当温度降低至预先设定的温度下限时，温控装置通过切换换向阀切断冷却水管路，从而停止冷却模具。

与现有技术相比，本快速热循环注塑成型模具具有以下优点：

采用绿色环保的高频电磁蒸汽发生器产生的超高温蒸汽作为加热源，其具有更高的焓值，与模具内部较冷的换热管一与换热管二的管壁接触，发生对流凝结相变换热，释放出大量潜热将模具迅速加热；通过设置的螺旋板式插件一与螺旋板式插件二可以让高温蒸汽与壁面单位时间内接触面积更大、接触时间更长，实现了蒸汽效能的高效应用与模具快速加热效果；同时对模具的型腔固定板与型芯固定板进行轻量化设计，并设置隔热层一与隔热层二来限制热流方向，以大幅缩短加热时间，从而缩短成型周期提高注塑产品生产效率、降低工艺能耗。

附图说明

图1是本实用新型提供的较佳实施例的结构示意图。

图2是本实用新型提供的较佳实施例的剖视图。

图3是本实用新型提供的较佳实施例的部分结构示意图。

图4是本实用新型提供的螺旋板式插件一的结构示意图。

图中，1、动模底板；2、型芯固定板；3、型芯板；4、型腔板；5、型腔固定板；6、定模底板；7、主流道；8、换热管一；9、换热管二；10、螺旋板式插件一；11、镂空一；12、镂空二；13、热电偶。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1和图2所示的快速热循环注塑成型模具，包括依次设置的动模底板1、设于动模底板1上的型芯固定板2、设于型芯固定板2上的型芯板3、与型芯板 3相对设置的型腔板4、用于定位型腔板4的型腔固定板5和用于定位型腔固定板5的定模底板6，定模底板6、型腔固定板5和型腔板4内贯通设有主流道7，主流道7的内端与位于型芯板3与型腔板4之间的模腔连通。

如图2所示，型腔固定板5与型腔板4之间设有用于对型腔板4进行加热或冷却的换热管一8，换热管一8内设有用于强化加热或冷却的强化组件一，型芯固定板2与型芯板3之间设有用于对型芯板3进行加热或冷却的换热管二9，换热管二9内设有用于强化加热或冷却的强化组件二。换热管一8和换热管二9可采用多种形式来布置，不限于盘式、螺旋式或迷宫式，换热管一8与换热管二9的覆盖面积略大于模腔的正投影面积，以增大高温蒸汽流过的路径，增大有效接触面积。其中，换热管一8和换热管二9分别与电磁式高温蒸汽发生器，产生200℃～500℃的高温蒸汽，通过换热管一8和换热管二9对模具进行快速加热，实现加热工艺要求及缩短加热时间以提高生产效率的目的。

本实施例中，如图3所示，换热管一8包括由外至内螺旋旋入的旋入管一和由内至外螺旋旋出的旋出管一，旋出管一的内端与旋入管一的内端连通，且旋出管一的外端与旋入管一的外端位于模具的相同侧。将旋入管一的外端与电磁式高温蒸汽发生器连接，产生的高温蒸汽进入旋入管一内，随后由旋出管一流出，高温蒸汽在运动过程中，与型腔板4换热。

换热管二9包括由外至内螺旋旋入的旋入管二和由内至外螺旋旋出的旋出管二，旋出管二的内端与旋入管二的内端连通，旋出管二的外端与旋入管二的外端位于模具的相同侧，且旋出管二的外端与旋出管一的外端位于模具的不同侧。将旋入管一的外端与电磁式高温蒸汽发生器连接，产生的高温蒸汽进入旋入管一内，随后由旋出管一流出，高温蒸汽在运动过程中，与型腔板4换热。

本实施例中，强化组件一包括设于换热管一8内的螺旋板式插件一10，螺旋板式插件一10的长度与换热管一8的长度相同，将换热管一8的直流道改变为涡流道，优化了蒸汽速度梯度与温度梯度的夹角关系，强化蒸汽凝结换热。强化组件二包括设于换热管一8内的螺旋板式插件二。

本实施例中，在型腔板4靠近型腔固定板5的一侧具有与换热管一8配合设置的凹槽一，型腔固定板5靠近型腔板4的一侧具有与换热管一8配合设置的凹槽二，换热管一8固定在凹槽一与凹槽二之间。可在凹槽二内设有隔热层一，隔热层一由隔热棉制成，可减少换热管一8的热量传导至型腔固定板5，提高加热效率，降低能耗。

本实施例中，在型芯板3靠近型芯固定板2的一侧具有与换热管二9配合设置的凹槽三，型芯固定板2靠近型芯板3的一侧具有与换热管二9配合设置的凹槽四，换热管二9固定在凹槽三与凹槽四之间。可在凹槽四内设有隔热层二，隔热层二由隔热棉制成，可减少换热管二9的热量传导至型芯固定板2，提高加热效率，降低能耗。

如图1和图2所示，在型腔固定板5上具有镂空一11，所述的型芯固定板 2上具有镂空二12。其中，动模底板1、型芯固定板2、定模底板6和型腔固定板5采用模具钢制成，型芯板3和型腔板4采用比热容更小的铝材，同时增加镂空一11和镂空二12，减少型腔固定板5与型芯固定板2的质量，从而减少模具的整体质量，较少总热容，以提高加热效率。

如图1所示，型腔板4与型芯板3上分别安装有热电偶13，热电偶13用于检测型腔板4与型芯板3的温度，热电偶13、换热管一8、换热管二9与一温控装置连接。

在电磁式高温蒸汽发生器与换热管一8、换热管二9之间分别设置高温蒸汽管路，同时设置冷却器，通过冷却水管路与换热管一8、换热管二9连接。在冷却水管路、高温蒸汽管路和换热管一8、换热管二9之间设置换向阀。根据模具的温度变化历程，一个完整的快速热循环注塑成型周期可以分为以下几个阶段：模具加热阶段和模具冷却阶段。下面结合以上的几个工作阶段对本快速热循环注塑成型模具的工作原理进行详细说明。

在模具加热阶段，温控装置通过控制换向阀打开高温蒸汽管路，高温蒸汽进入到换热管一8和换热管二9内，对型腔板4和型芯板3进行加热，高温蒸汽包含的热量将以对流冷凝换热的方式不断向型腔板4和型芯板3中扩散，从而升高模腔的温度，在模腔中注入塑胶，并保持一定温度，以防止注塑过程中注塑流体的过早冷却而对产品造成影响。在模具加热过程中，通过两个热电偶 13向温控装置实时反馈型腔板4与型芯板3的温度，当温度升高至预先设定的温度上限时，温控装置通过切换换向阀切断高温蒸汽管路，从而停止加热模具。

在模具冷却阶段，温控装置通过控制换向阀打开冷却水管路，低温冷却水进入到换热管一8和换热管二9内，型腔板4和型芯板3包含的热量将不断向低温冷却水中扩散而被带走，从而降低模腔的温度，以快速冷却模腔中的塑件。通过两个热电偶13向温控装置实时反馈型腔板4与型芯板3的温度，当温度降低至预先设定的温度下限时，温控装置通过切换换向阀切断冷却水管路，从而停止冷却模具。

本实施例中，根据凝结换热理论，要进一步强化换热，必须破坏凝结过程中液膜形成，因此换热管一8与换热管二9的壁面采用多种结构设计或处理方法：换热管一8与换热管二9采用类螺纹加工方法，制造壁面微肋结构；或对壁面进行粗糙凹坑处理。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。