本发明涉及注塑模具，尤其涉及一种适用于大型注塑件的注塑模具及其注塑方法。
背景技术：
1、注塑模具是注塑成型过程中使用的使熔融状态塑胶定型成特定尺寸、形状的模具。在塑胶产品的注塑成型过程中，注塑模具的温度控制直接影响塑胶产品的充模、定型、模塑周期和质量。
2、目前常规的注塑模具多采用水路或油路作为换热媒介对模具型腔内的温度进行控制，通常直接在注塑模具上开设蛇形通孔作为换热媒介作为流动通道，而受型腔结构、模具自身结构以及加工条件的限制，普遍存在换热媒介的流动通道无法与型腔的外形相吻合，导致型腔内温度不均的问题。对于小型注塑件来说，由于注塑保压要求较低，对注塑模具的强度要求较低，型腔壁厚较薄，温度传导速度快，通常不存在产品容易产生凹痕、内应力、裂纹、不良变形等问题。
3、而对于大型注塑件来说，由于注塑保压要求较高，对于注塑模具型腔壁厚要求较高，温度传导慢，因换热媒介的流动通道无法与型腔的外形相吻合，导致型腔内温度不均的问题就会被放大，极易出现凹痕、内应力、裂纹、不良变形等产品质量问题；并且，在模具型腔壁厚较厚的情况下，还要在注塑模具上开设流动通道，这就导致注塑模具体积更大，制作需要更多模具钢材料以及超高的制造工作量，制造成本高；此外，注塑模具只能生产出与型腔外形一致的产品，利用率低，若要生产不同的大型注塑件，就需要重新加工制作新的型腔匹配的注塑模具，不仅需要对注塑模具的流动通道进行重新设计，还增加了注塑模具的制作成本。
4、因此，本发明提出一种适用于大型注塑件的注塑模具及其注塑方法解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是提供一种适用于大型注塑件的注塑模具及其注塑方法，解决因换热媒介的流动通道无法与型腔的外形相吻合、导致型腔内温度不均使产品容易产生缺陷，以及模具制作成本高、利用率低的问题。
2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种适用于大型注塑件的注塑模具，其创新点在于：包括：
3、仿形内模，所述仿形内模内部具有一仿真型腔，仿形内模的外表面轮廓与型腔轮廓相匹配，仿形内模上设有一注塑口和一排气口；
4、外模，所述仿形内模可拆卸安装在外模内，仿形内模的外表面与外模内表面之间留有距离形成换热介质流动通道，外模一侧开有上流体进口和下流体进口，另一侧开有上流体出口和下流体出口。
5、进一步地，所述外模包括下外模和上外模，下外模顶面中部开有容纳仿形内模的凹槽，上外模设置在下外模上方，并通过第一驱动导向机构进行上下移动完成与下外模的开合模动作；
6、所述第一驱动导向机构包括第一驱动件、上模架和若干竖直设置的第一导向杆，若干第一导向杆分散设置在下外模顶面上的外侧边缘处，上模架设置在第一导向杆顶面上由各第一导向杆进行支撑，上外模设置在上模架与下外模之间，上外模上开有与各第一导向杆一一对应的第一导向孔，各第一导向杆活动穿设在对应的第一导向孔内，第一驱动件设置在上模架顶面上，第一驱动件的伸缩端穿过上模架与上外模顶面连接，并驱动上外模沿第一导向杆上下移动，下外模顶面上第一导向杆内侧开有若干第一定位孔，上外模底面上设有若干与各第一定位孔一一对应的第一定位销，当上外模下移与下外模合模时，第一定位销进入对应的第一定位孔内；
7、所述仿形内模包括左内模和右内模，左内模和右内模均安装在下外模内，右内模通过第二驱动导向机构驱动进行水平移动完成与左内模的开合模动作；
8、所述第二驱动导向机构包括第二驱动件、侧模架、推杆、若干第二导向杆和导向板，下外模侧壁上开有第三导向孔，推杆一端穿过第三导向孔进入下外模内部与右内模连接，另一端与导向板连接，侧模架竖直设置在导向板远离下外模的一侧，若干第二导向杆分散在推杆四周，第二导向杆的两端分别与下外模和侧模架连接，导向板上开有与各第二导向杆一一对应的第二导向孔，各第二导向杆活动穿设在对应的第二导向孔内，第二驱动件设置在侧模架远离导向板的一侧，第二驱动件的伸缩端穿过侧模架与导向板连接，并驱动导向板沿第二导向杆水平移动。
9、进一步地，所述左内模和右内模分别通过连接组件与下外模内侧壁和推杆连接，连接组件包括固定轴、活动轴套和限位轴套；
10、所述固定轴水平设置，固定轴的一端连接在下外模内侧壁或推杆端部，固定轴的另一端端面沿轴向方向向外延伸形成有三个第二定位销，三个第二定位销呈等边三角形分布，且其中一个第二定位销的侧壁上沿径向方向向外延伸形成一定位凸起，限位轴套螺纹套接在固定轴外侧，活动轴套螺纹套接在固定轴上限位轴套靠近第二定位销的一侧，活动轴套远离限位轴套的一端沿径向方向向外延伸形成卡块；
11、所述左内模和右内模的外端面上均开设有供各第二定位销一一进入的定位槽，以及供卡块进入并随活动轴套旋转的环形限位槽，当推动左内模或右内模，使第二定位销进入定位槽时，卡块同时进入环形限位槽内，然后通过转动并拧紧活动轴套，通过卡块将左内模或右内模紧紧压设在固定轴上，实现左内模或右内模与固定轴之间固定连接，最后转动并拧紧限位轴套，使限位轴套的端面紧紧抵在活动轴套端面上，对活动轴套进行加强固定。
12、进一步地，所述下外模在与上外模合模时通过第一密封组件进行密封连接，第一密封组件包括设置在下外模顶面上的第一密封圈和第二密封圈；
13、第一密封圈设置在第一定位孔内侧，下外模顶面和上外模底面上配合开有第一密封槽，第一密封圈设置在第一密封槽内，下外模顶面上第一密封槽内侧向下凹陷形成第一水平台阶面，上外模的底面上向下凸起形成第二水平台阶面，第一水平台阶面和第二水平台阶面配合开有第二密封槽，第二密封圈设置在第二密封槽内；
14、所述推杆通过第二密封组件与下外模密封连接，第二密封组件包括石墨密封圈、第三密封圈和油封；
15、石墨密封圈具有两个且均活动套装在推杆外侧，并分别通过密封盖安装在下外模的内侧壁和外侧壁上，石墨密封圈的内壁与推杆外侧壁紧密贴合，第三导向孔的孔壁上开有第三密封槽，第三密封圈设置在第三密封槽内，第三密封圈两侧分别设有一挡圈和一卡簧，挡圈和卡簧均安装在第三密封圈所对应的第三密封槽内，第三密封圈的内壁向中部凸起形成弧形曲面，第三密封圈在卡簧弹力压设下变形使弧形曲面紧密压设在推杆外侧壁上，第三导向孔的孔壁上开有油封装配槽，油封安装在油封装配槽内；
16、所述限位轴套通过第三密封组件与固定轴密封连接，第三密封组件包括第四密封圈，固定轴外侧壁上靠近第二定位销的一侧设有外螺纹，限位轴套内侧壁上靠近活动轴套的一侧设有与外螺纹相匹配的内螺纹，限位轴套内侧壁上内螺纹远离活动轴套的一侧开有第四密封槽，第四密封圈设置在第四密封槽内；
17、所述左内模在与右内模合模时通过第四密封组件进行密封连接，第四密封组件包括仿形密封圈，左内模的分型面外侧沿轴向方向向内凹陷形成第一轴向台阶面，右内模的分型面外侧沿轴向方向向外凸起形成第二轴向台阶面，第一轴向台阶面和第二轴向台阶面配合形成第五密封槽，仿形密封圈设置在第五密封槽内。
18、本发明的技术方案还提供了：一种利用上述适用于大型注塑件的注塑模具的注塑方法，包括以下步骤：
19、步骤1、根据注塑件结构特征，建立仿真型腔的三维模型，明确注塑分型面的位置，并在仿真型腔的轮廓基础上，向外增加一个绝对安全的数值作为初始壁厚d1，形成仿形内模的初始三维模型；
20、步骤2、将壁厚作为变量，以初始壁厚d1作为变量的初始值，对建立的仿形内模初始三维模型进行强度校核，获得最佳安全壁厚值dxs，然后以最佳安全壁厚值dxs作为壁厚，建立仿形内模的最终三维模型；
21、步骤3、根据仿形内模的最终三维模型，以模具钢作为基体，采用3d打印分别制成左内模和右内模，并将提前根据分型面制好的仿形密封圈安装在左内模上；
22、步骤4、将外模与配套设备连接好后，将制成的左内模和右内模安装到外模内，对左内模和右内模进行合模检测；
23、步骤5、左内模和右内模合模检测合格后，左内模与右内模合模，上外模下移与下外模进行合模，向换热介质流动通道内注入热蒸汽，对仿形内模进行加热，当仿形内模的型腔内的温度达到要求后，向型腔内注入熔融状的塑胶；
24、步骤6、熔融状的塑胶注入完成后开始保压，保压过程中，先将换热介质流动通道内的热蒸汽快速排出，并向换热介质流动通道内注入中温水对仿形内模进行预降温，然后向换热介质流动通道内注入冷却水对仿形内模进行冷却；
25、步骤7、冷却结束后，将换热介质流动通道内的冷却水排空，然后上外模上移开模，右内模移动开模，将塑胶冷却成型的注塑件脱模取出。
26、进一步地，所述步骤2中通过强度校核获得最佳安全壁厚值dxs的方法为：以初始壁厚d1作为初始值，对仿形内模的初始三维模型进行强度校核，确定仿形内模的初始壁厚d1是否满足工艺要求，若满足，则将初始壁厚d1减去固定值d作为新的壁厚d2，对新形成的仿形内模三维模型进行第二次强度校核，直至第i次强度校核的壁厚不满足工艺要求，选取第i-1次强度校核时的壁厚di-1作为最佳壁厚值，然后根据下列公式计算获得最佳安全壁厚值dxs：
27、dxs=σ1di-1
28、其中，σ1为第一安全系数，取值1.1-1.3。
29、进一步地，所述步骤3中左内模和右内模在3d打印时，需要在打印的内模外端面上预留一定尺寸用于加工定位槽和环形限位槽，定位槽和环形限位槽在加工时，需要确保限位槽和环形限位槽的底面与内模体的仿真型腔壁面之间的距离大于或等于dxs。
30、进一步地，所述步骤4中，所述左内模和右内模合模检测的方法包括以下步骤：
31、步骤4-1、初步合模检测：在将制成的左内模和右内模安装到外模内之前，利用提前根据仿真型腔的三维模型3d打印获得的注塑件模型，将左内模和右内模分别放置在注塑件模型两侧，手动移动左内模和右内模进行合模，采用三坐标测量法判断左内模和右内模的分型面拼缝处是否发生移位，完成初步合模检测；
32、步骤4-2、合模精度检测：初步合模检测合格后，将左内模和右内模安装在外模内，左内模、右内模合模，采用光学投影仪检测左内模和右内模的分型面拼缝处是否发生移位，完成合模精度检测；
33、步骤4-3、合模密封性检测：合模精度检测合格后，在左内模、右内模合模状态下，上外模、下外模合模，向换热介质流动通道内以第一安全极限流速vs1注入热蒸汽第一时间段t1后，排空换热介质流动通道内的热蒸汽，然后向换热介质流动通道内以第二安全极限流速vs2注入冷却水第二时间段t2，排空换热介质流动通道内的冷却水，上外模、下外模开模，去除左内模和右内模外壁上的残余水分，左内模、右内模开模，观察左内模和右内模的型腔内是否进水。
34、进一步地，所述第一安全极限流速vs1的计算公式为：vs1=σ2vqmax；
35、其中，vqmax为注塑工艺要求的热蒸汽最高流速，σ2为第二安全系数，取值1.5-2；
36、第一时间段t1的计算公式为：t1=tqmax；
37、其中，tqmax为注塑工艺要求的最长热蒸汽注入时间；
38、所述第二安全极限流速vs2的计算公式为：vs2=σ3vwmax；
39、其中，vwmax为注塑工艺要求的冷却水最高流速，σ3为第三安全系数，取值1.2-1.5；
40、第二时间段t2的计算公式为：t2=twmax；
41、其中，twmax为注塑工艺要求的最长冷却水注入时间。
42、进一步地，所述配套设备包括注塑机、水箱、制冷机、蒸汽发生器和换热器；
43、注塑机的喷嘴口通过第一管线与外模的注塑口连接；
44、水箱的出水口通过第二管线与制冷机的入水口连接，制冷机的出水口通过第三管线与外模的下流体进口连接，外模的上流体出口通过第六管线与水箱的进水口连接，并通过第六管线的分支管线第七管线与制冷机入水口连接；
45、水箱的出水口通过第四管线与蒸汽发生器的入水口连接，蒸汽发生器的蒸汽出口通过第五管线与外模的上流体进口连接，外模的下流体出口通过第八管线与蒸汽发生器的蒸汽循环口连接；
46、水箱的出水口通过第九管线与换热器的进水口连接，换热器的出水口通过第十管线与外模的下流体进口连接，蒸汽发生器的蒸汽出口通过第十一管线与换热器的进气口连接，换热器的出气口通过第十二管线与蒸汽发生器的蒸汽循环口连接。
47、本发明的优点在于：
48、（1）本发明的注塑模具采用内外双模的结构形式，外模采用空心设计，内模悬空安装在外模内，将内模与外模之间的空间作为流动通道，在注塑时，换热介质进入流动通道后，能够充分并均匀的包围在内模四周，此外，内模采用仿形设计，使外表面轮廓与型腔轮廓相匹配，使仿形内模各处壁厚保持固定，实现换热介质与型腔内部之间温度均匀传递，从而使型腔内温度分布更加均匀；
49、仿形内模可拆卸安装在外模内，当生产不同外形的大型注塑件时，只需将原仿形内模拆下，根据大型注塑件的外形重新制作新的仿形内模，将新的仿形内模安装在外模进行使用即可，既提高了外模的利用率，而且降低了模具的制作成本；
50、此外，仿形内模在设计时，在满足工艺强度要求的情况下，可以尽可能的将壁厚设计的更薄，从而减少模具钢材料的用量，既能使仿形内模的制作成本大幅度降低，同时可以提高温度传导速率，提高注塑效率。
51、（2）本发明通过第一导向杆和第一定位销的相互配合，实现了上外模与下外模精准合模，并通过第二导向杆和导向板的相互配合，提高了推杆的移动精度，从而实现右内模与左内模精准合模。
52、（3）本发明的连接组件利用第二定位销对左内模和右内模的径向限位，利用活动轴套对左内模和右内模精细轴向限位，从而实现左内模和右内模与固定轴之间相对固定，并限位轴套对活动轴套进行加强固定，避免活动轴套在高速流体冲击下发生松动、影响左内模与右内模之间的合模精度以及连接强度。
53、（4）本发明的第一密封组件通过将第一密封圈和第二密封圈分设在两个水平台阶面上，为上外模与下外模合模时的密封强度提供了双重保障；
54、第二密封组件利用两个石墨密封圈，对第三导向孔两侧进行有效密封，并利用第三密封圈对推杆与第三导向孔的孔壁之间进行加强密封，提高了推杆进行往复运动的密封效果，而通过设置卡簧，利用卡簧的弹力始终压制第三密封圈变形，提高密封效果，并通过设置挡圈，可以根据第三密封圈的形变需求，选择合适厚度的挡圈对第三密封圈进行限位，从而降低了第三密封圈的安装难度，此外，通过设置油封，起到良好的润滑作用，减少推杆摩擦与磨损；
55、第三密封组件通过设置第四密封圈，能够有效避免换热介质进入限位轴套、活动轴套与固定轴之间的螺纹连接处，保护螺纹不受损伤；
56、第四密封组件通过将仿形密封圈设置在左内模和右内模分型面处的轴向台阶面上，既能够提高左内模和右内模合模时的密封性，避免换热介质进入型腔内部，又不会影响左内模与右内模之间的分型面衔接以及合模精度。
57、（5）本发明的注塑方法中，仿形内模采用三维建模、强度校核以及3d打印技术相结合的方式制作完成，提高了仿形内模一次成功率，有效避免了返工以及重复制作；
58、在向型腔注入熔融塑胶时，通过注入高温的热蒸汽实现型腔快速升温，并将温度维持在较高的温度，使塑胶保持良好的熔融流动状态，保证塑胶能够充满整个型腔，避免因型腔过大导致塑胶提前凝固；
59、在保压过程中先注入中温水进行温度过渡，最后注入冷却水进行加速冷却，这种冷却方式，一方面可以避免型腔内塑胶降温过快影响产品质量，另一方面可以避免外模内因温度变化过快影响各构件强度，延长零部件以及仿形内模的使用寿命；
60、此外，采用热蒸汽对内模进行升温，相较于其他高温液体而言，一方面能够更快速的抽离，避免与中温水接触，从而减少中温水汽化，另一方面热蒸汽由水加热获得，使用成本低。
61、（6）本发明以初始壁厚d1作为强度校核的壁厚初始值，然后逐渐减小壁厚，直至筛选出满足工艺强度要求的最佳壁厚，并将最佳壁厚值乘以安全系数作为最终三维模型采用的最佳安全壁厚值dxs，在保证内模强度以及制作经济性的基础上，提高了内模注塑过程中的安全性。
62、（7）本发明在对左内模和右内模合模检测时，采用先初步合模检测，再合模精度检测，最后合模密封性检测的顺序，即实现了内模全面检测，又避免了重复操作，提高了检测效率，并且先后采用三坐标测量法和光学投影仪检测法对左内模和右内模的分型面拼缝处进行检测，提高了合模精度的检测准确性。
63、（8）本发明的注塑方法中，在进行合模密封性检测时，热蒸汽和冷却水的注入流速均在注塑工艺要求的最高流速基础上乘以安全系数，提高密封性检测的可靠性，并且在去除左内模和右内模外壁上的残余水分后再进行内模开模，避免外壁残余水分对检测结果造成不利影响。
64、（9）本发明的配套设备中的注塑机、水箱、制冷机、蒸汽发生器和换热器通过各管线连接，实现了注射塑胶、冷却水循环回收、热蒸汽循环、热交换制备中温水的功能，能耗低，避免了资源浪费。
1.一种适用于大型注塑件的注塑模具，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的适用于大型注塑件的注塑模具，其特征在于：所述外模包括下外模和上外模，下外模顶面中部开有容纳仿形内模的凹槽，上外模设置在下外模上方，并通过第一驱动导向机构进行上下移动完成与下外模的开合模动作；
3.根据权利要求2所述的适用于大型注塑件的注塑模具，其特征在于：所述左内模和右内模分别通过连接组件与下外模内侧壁和推杆连接，连接组件包括固定轴、活动轴套和限位轴套；
4.根据权利要求3所述的适用于大型注塑件的注塑模具，其特征在于：所述下外模在与上外模合模时通过第一密封组件进行密封连接，第一密封组件包括设置在下外模顶面上的第一密封圈和第二密封圈；
5.一种利用权利要求1所述的适用于大型注塑件的注塑模具的注塑方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的适用于大型注塑件的注塑模具的注塑方法，其特征在于：所述步骤2中通过强度校核获得最佳安全壁厚值dxs的方法为：以初始壁厚d1作为初始值，对仿形内模的初始三维模型进行强度校核，确定仿形内模的初始壁厚d1是否满足工艺要求，若满足，则将初始壁厚d1减去固定值d作为新的壁厚d2，对新形成的仿形内模三维模型进行第二次强度校核，直至第i次强度校核的壁厚不满足工艺要求，选取第i-1次强度校核时的壁厚di-1作为最佳壁厚值，然后根据下列公式计算获得最佳安全壁厚值dxs：
7.根据权利要求5所述的适用于大型注塑件的注塑模具的注塑方法，其特征在于：所述步骤3中左内模和右内模在3d打印时，需要在打印的内模外端面上预留一定尺寸用于加工定位槽和环形限位槽，定位槽和环形限位槽在加工时，需要确保限位槽和环形限位槽的底面与内模体的仿真型腔壁面之间的距离大于或等于dxs。
8.根据权利要求5所述的适用于大型注塑件的注塑模具的注塑方法，其特征在于：所述步骤4中，所述左内模和右内模合模检测的方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的适用于大型注塑件的注塑模具的注塑方法，其特征在于：所述第一安全极限流速vs1的计算公式为：vs1=σ2vqmax；
10.根据权利要求5所述的适用于大型注塑件的注塑模具的注塑方法，其特征在于：所述配套设备包括注塑机、水箱、制冷机、蒸汽发生器和换热器；
