CN206106200U - 一种基于电磁感应加热的模压成型模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电磁感应加热的模压成型模具，包括定模和设于定模正上方的动模，所述定模设有型腔板、型腔隔热板以及型腔固定板；所述动模设有型芯固定板、型芯隔热板以及型芯板；所述型腔板的顶面和型芯板的底面在模具闭合后围成模具型腔；所述型腔板和型芯板由非磁性高导热率金属材料制成；所述型腔隔热板和型芯隔热板均由非磁性电绝缘材料制成；所述型腔板和型芯板在除围成模具型腔外的其它表面上均涂有磁性金属材料。该模具可实现型腔表面快速均匀的加热，从而有效地提高模压成型的效率和制品质量。

Description

一种基于电磁感应加热的模压成型模具

技术领域

本实用新型涉及模具领域，特指一种基于电磁感应加热的模压成型模具。

背景技术

模压成型又称压缩模塑或压塑，是热固性塑料的主要成型工艺之一，具有工艺过程简单、制品强度较好且收缩率小、模具的维护费和成型设备的造价较低等突出优点，所成型的制品广泛应用于汽车、电气、航空航天和国防军工等工业领域。

一般地，模压成型工艺包括如下基本步骤：首先，将一定量的塑料(可以是粉状、粒状或片状等)置于模具型腔内；然后合上模具，对塑料施加压力，同时加热模具使塑料熔融成为粘流态而充满模具型腔，成型成为制品；最后，往模具冷却管道中通入冷却水对制品进行冷却，待制品完全固化后，开模，取出制品，并清理模具，开始下一成型周期。

可见，模压成型是在较高的温度下进行的。因此，如何快速且均匀的加热模具是成功实施模压成型需解决的关键技术问题，直接关系到模压成型的效率和制品质量。目前，在模压生产中，常见的模具加热方式包括电加热、油加热、蒸汽加热和天然气加热等。电加热和油加热是模压模具最常使用的加热方式，具有设备简单紧凑、投资小、维护方便、模具温度易调整和控制精度较高等优点，但模具温升较慢，通常需要数十分钟才能将模具加热至预定温度，极大降低了模压成型的效率。蒸汽加热的加热速度较快，但高温高压蒸汽不可避免地给生产带来较大的安全隐患，蒸汽加热需配备蒸汽发生装置(如锅炉)，显著增加了设备的投资成本；此外，蒸汽难以实现回收再利用，造成能源极大的浪费。天然气加热成本较低且速度较快，但需在模具中开设输送天然气的管道，增加了模具的设计复杂度和制造成本；此外，模具的温度不易准确控制，同时劳动条件较差，燃烧产物会给车间环境带来污染。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种基于电磁感应加热的模压成型模具，实现模具型腔表面的快速均匀加热，从而有效地提高模压成型的效率和制品质量。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案有：

一种基于电磁感应加热的模压成型模具，包括定模和设于定模正上方的动模，所述定模设有型腔板、型腔隔热板以及型腔固定板；所述动模设有型芯固定板、型芯隔热板以及型芯板；所述型腔板的顶面和型芯板的底面在模具闭合后围成模具型腔；所述型腔板和型芯板由非磁性高导热率金属材料制成；所述型腔隔热板和型芯隔热板均由非磁性电绝缘材料制成；所述型腔板和型芯板在除围成模具型腔外的其它表面上均涂有磁性金属材料。

进一步地，所述磁性金属材料的厚度e不小于

其中，ρ和μ_r分别为磁性金属材料的电阻率和相对磁导率，f为高频交变磁场的频率。所述磁性金属材料能在高频交变磁场中感应出强大的涡流，涡流产生的热量可通过高导热率的型腔板和型芯板传导至模具型腔区域，快速加热模具型腔表面。

再进一步地，所述型腔隔热板与型腔固定板之间设有第一电磁感应线圈组，所述型芯隔热板与型芯固定板之间设有第二电磁感应线圈组；所述型腔固定板和型芯固定板之间还包括将第一、第二电磁感应线圈组连接的若干连接组件；当模具闭合时，通过所述连接组件使得第一电磁感应线圈组与第二电磁感应线圈组连接形成高频电流回路。通过连接组件连通第一、第二电磁感应线圈，产生高频电流回路，进而在模具中产生一个高频交变磁场，快速加热模具。

再进一步地，所述连接组件包括与第一电磁感应线圈组连接的固定端，以及与第二电磁感应线圈组连接的插接端；所述固定端设于定模的型腔固定板上，包括固定基座以及固定基座上的插头；所述插接端设于型芯固定板上，包括插接基座和插接基座上的套管；当模具闭合时，所述插头与套管套接，使得第一电磁感应线圈组和第二电磁感应线圈组中的电磁感应线圈相互连通。连接组件配合动模与定模的运动关系，当模具闭合时，连接组件的插头和套管相互插接，使得第一电磁感应线圈组和第二电磁感应线圈组中的电磁感应线圈相互连通，结构简单，连接紧密。

再进一步地，所述第一电磁感应线圈组与第二电磁感应线圈组中的电磁感应线圈相互对位布局；还包括与各组电磁感应线圈连接的外接高频电源发生装置。电磁感应线圈外接了高频电源发生装置，使得模具内产生一个高频交变磁场，使得模具能快速加热；所述对位布局能安装方便，保证模具闭合时两线圈组顺利连接。

再进一步地，所述定模的型腔板与动模的型芯板围成的模具型腔表面设有电镀的硬铬层。所述硬铬层能改善模具型腔表面的耐磨性、耐腐蚀性和光洁度，从而提高模具的使用寿命和制品质量。

再进一步地，所述型腔板和/或型芯板内设有用于探测所述模具型腔温度的温度传感器。实现模具型腔表面温度的实时监控。

再进一步地，所述型腔板和型芯板内还设有多条冷却管道。冷却管道沿模具型腔表面均匀布置，以实现模压制品在固化阶段的均匀冷却；该冷却管道布置相对于现有技术离模具型腔更接近，能提高模压制品在固化阶段的冷却速率。

再进一步地，所述型腔板、型腔隔热板通过螺栓固定在型腔固定板上；所述型芯板、型芯隔热板通过螺栓固定在型芯固定板上。通过螺栓方式固定，结构简单，方便模具的拆装。

本实用新型的一种基于电磁感应加热的模压成型模具，在外力的作用下使得动模向定模移动直至模具完成闭合，对模具型腔内的塑料施加一定的压力，同时连接组件连接第一电磁感应线圈组和第二电磁感应线圈组中电磁感应线圈，形成闭合回路，通过外接高频电源发生装置，使得电磁感应线圈中通入高频电路产生一个高频交变磁场，在型腔板和型芯板表面磁性金属材料感应出强大的涡流，热量通过高导热率的模具基体进而快速均匀地加热模具型腔内的塑料，提高模压成型的效率和制品质量；高导热率金属材料制成的型腔板和型芯板能有效提高模具型腔的加热效率；此外，所述的高频交变磁场能同时对定模和动模的双侧进行加热，使模具能适用于更多的加工工艺；另外，还对模具的冷却结构进行了改进，让冷却管道均匀布置在模具型腔表面，使得模压制品在固化阶段能快速均匀的冷却，有效地提高模压成型的效率和制品质量。

附图说明

图1为基于电磁感应加热的模压成型模具剖视图；

图2为图1的K-K面剖视图；

图3为放入塑料的模压成型模具剖视图；

图4为模具闭合通入高频电路加热塑料的模压成型模具剖视图；

图5为模压制品固化定型阶段通入冷却液的模压成型模具剖视图；

图6为模压制品成型后开启模压成型模具剖视图。

具体实施方式

结合附图说明本实用新型的一种基于电磁感应加热的模压成型模具：

如图1至6所示，一种基于电磁感应加热的模压成型模具，包括定模A和设于定模A正上方的动模B，所述定模A设有型腔板2、型腔隔热板3以及型腔固定板4；所述动模B设有型芯固定板7、型芯隔热板6以及型芯板5；所述型腔板2的顶面和型芯板5的底面在模具闭合后围成模具型腔8；型腔板2和型芯板5由非磁性高导热率金属材料制成，所述型腔隔热板3和型芯隔热板6均由非磁性电绝缘材料制成；型腔板2和型芯板5在除围成模具型腔8外的其它表面上均涂有磁性金属材料16。

进一步地，所述磁性金属材料16的最小厚度e等于：

其中ρ为磁性金属电阻率，μ_r为相对磁导率，f为高频交变磁场的频率。

再进一步地，所述型腔隔热板3与型腔固定板4之间设有第一电磁感应线圈组12，所述型芯隔热板6与型芯固定板7之间设有第二电磁感应线圈组13；所述型腔固定板4和型芯固定板7之间还包括将第一、第二电磁感应线圈组13连接的连接组件15；当模具闭合时，通过所述连接组件15使得第一电磁感应线圈组12与第二电磁感应线圈组13连接形成高频电流回路，进而在模具内产生一个高频交变磁场。

再进一步地，所述型腔固定板4和型芯固定板7之间设有多个连接组件15，所述连接组件15包括与第一电磁感应线圈组12连接的插接端18，以及与第二电磁感应线圈组13连接的固定端17；所述固定端17设于定模A的型腔固定板4上，包括固定基座19以及固定在基座19上的插头20；所述插接端18设于型芯固定板7上，包括插接基座19和固定在基座19上的套管21；当模具闭合时，所述插头20与套管21套接，使得第一电磁感应线圈12组和第二电磁感应线圈组13中的电磁感应线圈14相互连通。

再进一步地，所述第一电磁感应线圈组12与第二电磁感应线圈组13中的电磁感应线圈相14互对位布局；还包括与各组电磁感应线圈14连接的外接高频电源发生装置。

再进一步地，所述型腔板2与型芯板5围成的模具型腔8表面设有电镀的硬铬层9，。

再进一步地，所述型腔板2和型芯板5中在靠近模具型腔8表面位置处设有多个温度传感器10；所述型腔板2和型芯板5中设有冷却管道11；冷却管道11沿模具型腔8表面均匀布置，以实现模压制品22在固化阶段的均匀冷却。

再进一步地，如图1所示，所述型腔板2、型腔隔热板3通过螺栓1固定在型腔固定板4上；所述型芯板5、型芯隔热板6通过螺栓1固定在型芯固定板7上。

再进一步地，如图3至6所示，模压成型模具工作流程：首先，将需要加工的塑料放置在定模A一侧的模具型腔8内。之后，将动模B向定模A一侧移动直至模具完全闭合，对模具型腔8中的塑料施加压力，同时连接组件15连通第一电磁感应线圈组12与第二电磁感应线圈组13中的电磁感应线圈14形成闭合回路，通过外接高频电源发生装置，使得电磁感应线圈14中通入高频电路产生一个高频交变磁场；型腔板2和型芯板5的外表面上涂有一层磁性金属材料16，模具闭合时，型腔板2和型芯板5表层的磁性金属材料16连通形成回路，在趋肤效应的作用下，高频交变磁场在型腔板2和型芯板5的表层感应出强大的涡流，而涡流所产生的热量可通过高导热率的型腔板2和型芯板5的基体迅速传导至模具型腔8区域，使模具型腔8表面的温度快速升高至预定值，使得模具型腔8中的塑料在高温高压的环境下熔融并充满模具型腔8成型为模压制品22。然后，切断高频电源发生装置，使得模具停止加热，并往模具冷却管道11中通入冷却液，冷却模具和成型的模压制品22。最后，模压制品22完全固化定型后，停止往模具冷却管道11中通入冷却液，并通过压缩空气将模具冷却管道11中残留的冷却液排出，打开模具取出模压制品22，并清理模具。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (9)

1.一种基于电磁感应加热的模压成型模具，包括定模和设于定模正上方的动模，所述定模设有型腔板、型腔隔热板以及型腔固定板；所述动模设有型芯固定板、型芯隔热板以及型芯板；所述型腔板的顶面和型芯板的底面在模具闭合后围成模具型腔；其特征在于，所述型腔板和型芯板由非磁性高导热率金属材料制成；所述型腔隔热板和型芯隔热板均由非磁性电绝缘材料制成；所述型腔板和型芯板在除围成模具型腔外的其它表面上均涂有磁性金属材料。

2.根据权利要求1所述的模压成型模具，其特征在于：所述磁性金属材料的厚度e不小于

$e=\sqrt{\frac{\mathrm{\ρ}}{{\mathrm{\π\μ}}_{r}f}}$

其中，ρ和μ_r分别为磁性金属材料的电阻率和相对磁导率，f为高频交变磁场的频率。

3.根据权利要求1所述的模压成型模具，其特征在于，所述型腔隔热板与型腔固定板之间设有第一电磁感应线圈组，所述型芯隔热板与型芯固定板之间设有第二电磁感应线圈组；所述型腔固定板和型芯固定板之间还包括将第一、第二电磁感应线圈组连接的若干连接组件；当模具闭合时，通过所述连接组件使得第一电磁感应线圈组与第二电磁感应线圈组连接形成高频电流回路。

4.根据权利要求3所述的模压成型模具，其特征在于，所述连接组件包括与第一电磁感应线圈组连接的固定端，以及与第二电磁感应线圈组连接的插接端；所述固定端设于定模的型腔固定板上，包括固定基座以及固定基座上的插头；所述插接端设于型芯固定板上，包括插接基座和插接基座上的套管；当模具闭合时，所述插头与套管套接，使得第一电磁感应线圈组和第二电磁感应线圈组中的电磁感应线圈相互连接。

5.根据权利要求4所述的模压成型模具，其特征在于，所述第一电磁感应线圈组与第二电磁感应线圈组中的电磁感应线圈相互对位布局；还包括与各组电磁感应线圈连接的外接高频电源发生装置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的模压成型模具，其特征在于，所述定模的型腔板与动模的型芯板围成的模具型腔表面设有电镀的硬铬层。

7.根据权利要求6所述的模压成型模具，其特征在于，所述型腔板和/或型芯板内设有用于探测所述模具型腔温度的温度传感器。

8.根据权利要求1所述的模压成型模具，其特征在于，所述型腔板和型芯板内还设有多条冷却管道。

9.根据权利要求1所述的模压成型模具，其特征在于，所述型腔板、型腔隔热板通过螺栓固定在型腔固定板上；所述型芯板、型芯隔热板通过螺栓固定在型芯固定板上。