水射流快速冷却的电热式热循环模具及其冷却方法技术

本发明专利技术提供一种水射流快速冷却的电热式热循环模具，包括阴模和阳模；阴模包括相互连接的阴模加热板和阴模冷却板，阳模包括相互连接的阳模加热板和阳模冷却板；阴模加热板和阳模加热板中安装有电热元件和测温元件；阴模加热板的正面与阳模加热板的正面围成模具型腔；阴模加热板与阴模冷却板之间、阳模加热板与阳模冷却板之间开设有冷却腔；阴模加热板与阴模冷却板之间的贴合面、阳模加热板与阳模冷却板之间的贴合面设置有密封件；阴模冷却板和阳模冷却板中分别设置有将冷却水穿过冷却腔喷射至其背面的水射流冷却组件。本发明专利技术同时提供该模具的冷却方法。本发明专利技术结构简单、加热与冷却效率高、对模具制造和装配精度要求较低，便于工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种水射流快速冷却的电热式热循环模具，包括阴模和阳模；阴模包括相互连接的阴模加热板和阴模冷却板，阳模包括相互连接的阳模加热板和阳模冷却板；阴模加热板和阳模加热板中安装有电热元件和测温元件；阴模加热板的正面与阳模加热板的正面围成模具型腔；阴模加热板与阴模冷却板之间、阳模加热板与阳模冷却板之间开设有冷却腔；阴模加热板与阴模冷却板之间的贴合面、阳模加热板与阳模冷却板之间的贴合面设置有密封件；阴模冷却板和阳模冷却板中分别设置有将冷却水穿过冷却腔喷射至其背面的水射流冷却组件。本专利技术同时提供该模具的冷却方法。本专利技术结构简单、加热与冷却效率高、对模具制造和装配精度要求较低，便于工业化应用。【专利说明】
本专利技术涉及高分子材料成型模具，特别涉及水射流快速冷却的电热式热循环注塑/吹塑模具及其冷却方法。
技术介绍
注塑和吹塑是高分子材料的两种成型方法，所成型的制品广泛应用于汽车、家用电器和消费电子等工业领域。近年来，对高分子材料制品的力学性能、外观质量和形状尺寸精度以及成型过程中的节能、节材、减排和环保等提出了越来越高的要求。在常规的注塑和吹塑过程中，模具的温度通常被控制在远低于所用塑料的热变形温度以下以提高生产效率。然而，塑料熔体与模具型腔之间的过大温差不可避免地造成制品存在缺陷。对注塑而言，较低的模具型腔温度使注入的塑料熔体过早固化，增加塑料熔体的流动阻力，导致制品存在诸如熔接痕、纤维外漏、表面光洁度低和翘曲变形等缺陷；对吹塑而言，黏流态型坯吹胀后与低温模具型腔接触时，型坯表层快速固化，导致制品表面易出现麻点和橘皮纹等外观缺陷。为进一步提高制品的品质，常规注塑和吹塑制品往往需要后续的处理过程。例如，为提高制品的外观质量，需要对成型制品的表面进行打磨和喷涂处理。后续处理不仅明显延长制品的生产流程，增加制品的成本，而且会对操作人员身体健康和周围环境带来危害。快速热循环成型是近年开发的一种高分子材料成型新技术。不同于常规注塑和吹塑中的模具常温控制策略，快速热循环成型技术采用动态模温控制方式，即在成型过程中对模具温度进行动态控制以适应成型过程不同阶段对模具温度的需求。采用这种动态的模温控制方式，使塑料熔体或黏流态型坯可以在较高的模腔温度下进行充模或吹胀，大大改善熔体的流动行为，明显提高塑件的品质，可消除常规成型方法所需的后续处理过程。实现快速热循环技术需要设置加热和冷却装置以对模具型腔快速地进行交替加热和冷却，其中采用电热元件作为热源的加热方式具有简便、易行、灵活、低成本和易维护等优点。美国专利US5989008提出了一种多层模具结构，包括从内向外依次设置的模具型腔表层、电加热层和模具基体层。采用电加热和水冷却方式实现模具型腔的快速加热和快速冷却。但这种模具结构复杂，且模具各层之间的结合强度低，在循环冷热交替过程中易产生热应力疲劳破坏，降低模具寿命。授权号为201010174808.3的中国专利提供了一种电热式、浮动式快速热循环注塑模具，包括浮动式型腔加热板、浮动式型芯加热板、型腔冷却板、型芯冷却板、顶出装置、导向装置等。通过顶出装置把该模具的加热部分与冷却部分(即浮动式型腔加热板和型腔冷却板，浮动式型芯加热板和型芯冷却板)完全分离，以避免模具加热与模具冷却作用的相互干涉，提高热利用效率。然而，该模具对制造和装配精度要求很闻。因此，现有电热式快速热循环模具存在加热/冷却效率低、模具结构复杂、模具寿命短、模具制造和装配精度要求高等问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种结构简单、对制造和装配精度要求较低的水射流快速冷却的电热式热循环模具。本专利技术的另一目的在于提供一种由上述模具实现的操作方便、易于应用、冷却快速的冷却方法。为了达到上述目的，本专利技术采用如下所述的技术方案。一种水射流快速冷却的电热式热循环模具，包括阴模和阳模；阴模包括相互连接的阴模加热板和阴模冷却板，阳模包括相互连接的阳模加热板和阳模冷却板；阴模加热板和阳模加热板中安装有电热元件和测温元件，优选地，电热元件为电热棒，测温元件为热电偶；阴模加热板的正面与阳模加热板的正面围成模具型腔；阴模加热板与阴模冷却板之间、阳模加热板与阳模冷却板之间开设有冷却腔；阴模加热板与阴模冷却板之间的贴合面、阳模加热板与阳模冷却板之间的贴合面设置有密封件；阴模冷却板中设置有将冷却水穿过冷却腔喷射至阴模加热板背面的水射流冷却组件，阳模冷却板中设置有将冷却水穿过冷却腔喷射至阳模加热板背面的水射流冷却组件。这种模具结构可使冷却水通过水射流冷却组件高速喷射阴模加热板的背面和阳模加热板的背面，有效提高冷却效率；冷却腔的存在，减少了加热板与冷却板之间的接触面积，使装配简单方便；密封件可有效防止冷却腔中的冷却水发生泄漏。水射流冷却组件包括冷却孔道和射流喷嘴，冷却孔道开设在阴模冷却板和阳模冷却板内，射流喷嘴通过螺钉与冷却孔道的出口端面连接，并正对阴模加热板的背面和阳模加热板的背面。射流喷嘴呈球面状向冷却腔凸出，射流喷嘴内均匀地开设有多个沿球面排布的喷孔，这种结构有利于增加冷却水的喷射区域，增强冷却效率；射流喷嘴的数量可根据阴模加热板、阳模加热板的背面的冷却区域面积确定，以确保整个冷却区域能均匀快速地冷却。阴模加热板与阴模冷却板之间、阳模加热板与阳模冷却板之间设置有支撑件，支撑件穿过冷却腔。优选地，支撑件为支撑柱，其截面形状可为圆形、矩形或方形，支撑柱的截面尺寸和数量可根据阴模加热板和阳模加热板在成型过程中所需承受的载荷大小进行确定。设置支撑件能显著提高阴模加热板和阳模加热板的强度和刚度，提高模具的使用寿命。支撑件与阴模加热板之间、支撑件与阳模加热板之间设置有隔热片；隔热片能有效避免阴模加热板与支撑件之间、阳模加热板与支撑件之间的传热，提高热利用效率。冷却腔的底部设置至少一个冷却水出口，冷却水出口接水泵，水泵可快速将冷却腔中的冷却水抽出；在冷却腔的底部尺寸允许的前提下，尽可能地开设数量较多且尺寸较大的冷却水出口，以快速排出冷却水。阴模加热板与阴模冷却板通过螺钉连接，阳模加热板与阳模冷却板通过螺钉连接。水射流快速冷却的电热式热循环模具的冷却方法，利用水射流冷却组件使冷却水直接喷射阴模加热板的背面和阳模加热板的背面，对阴模加热板和阳模加热板进行快速冷却；这种方法具有操作方便和冷却效率高的优点。水射流快速冷却的电热式热循环模具的冷却方法，包括如下步骤:a.往阴模冷却板和阳模冷却板中的冷却孔道通入冷却水，同时启动与冷却水出口相接的水泵；b.冷却水经过射流喷嘴后均匀地形成多股呈散射状分布的高压水流，对阴模加热板和阳模加热板的背面进行喷射，同时水泵将冷却腔中滞留的冷却水不断地排出；C.当阴模加热板与阳模加热板冷却至预定温度时，停止往冷却孔道通入冷却水，待冷却腔中的冷却水排尽后，停止水泵工作。与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点。(I)结构简单。本专利技术将电热元件直接安装在模具加热板中对模具型腔进行加热，与现有的多层模具结构相比，本专利技术结构简单、容易实现。(2)模具冷却和加热效率高。本专利技术采用水射流冷却方式对模具进行冷却，与常规的模具对流冷却方式相比，本专利技术明显提高了模具的冷却效率；本专利技术中的冷却腔将模具加热板与冷却板完全分开，避免了模具加热与模具冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水射流快速冷却的电热式热循环模具，包括阴模和阳模，阴模包括相互连接的阴模加热板和阴模冷却板，阳模包括相互连接的阳模加热板和阳模冷却板，阴模加热板和阳模加热板中安装有电热元件和测温元件，阴模加热板的正面与阳模加热板的正面围成模具型腔；其特征在于：所述阴模加热板与阴模冷却板之间、阳模加热板与阳模冷却板之间开设有冷却腔，所述阴模加热板与阴模冷却板之间的贴合面、阳模加热板与阳模冷却板之间的贴合面设置有密封件，阴模冷却板中设置有将冷却水穿过冷却腔喷射至阴模加热板背面的水射流冷却组件，阳模冷却板中设置有将冷却水穿过冷却腔喷射至阳模加热板背面的水射流冷却组件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄汉雄，肖成龙，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：