CN100343035C - 制造树脂模具的方法 - Google Patents

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Abstract

将作为树脂模具材料的树脂(61)从设置在第二背表面加强部件(50)中的树脂注入孔(51)注入到第二树脂填充空间(57)内。当树脂从树脂溢流孔(52)中溢流时，停止注入树脂，然后固化树脂。在树脂填充步骤的操作中，由于向下的负载与在第二树脂填充步骤空间中注入的树脂重量及施加至母模(30)上的注入压力的总和相等，因此母模30可以向下偏斜；但是实际上，由于母模的背表面由临时性填料(59)整体支撑，因此母模不会向下偏斜。

Description

制造树脂模具的方法
技术领域
本发明涉及一种制造树脂模具的方法，该树脂模具属于易于使用的模具类型。
背景技术
作为用于模制树脂的模具，通常使用金属模具，并且在某些情况下，例如对于试生产或者小规模生产而言，使用其面对模腔的平面是由树脂制成的模具。
例如，在发明名称为“制造树脂模具的方法”的日本专利特许公开NO.2001-105438中描述了-种制造树脂模具的方法，该文献中的图7、9和10列在以下图中。
图16(a)-16(c)是表示上述文献中描述的现有技术的树脂模具和其制造方法，其中图16(a)、16(b)、16(c)分别是上述文献的图10、7和9。要注意的是，图16(a)-16(c)中的所有部件是用新的附图标记来表示的。
图16(a)是完成的树脂模具的截面图。树脂模具100由前侧模具部件101和后侧模具部件102构成。前侧模具部件101包括其上设有树脂层104的加强部件103，后侧模具部件102包括其上设有树脂层106的加强部件105。在树脂层104和106之间形成模腔107。因此，树脂模具100是其中面对模腔的平面由树脂制成的模具。以下参考图16(b)-16(c)对制造这种树脂模具100的方法进行说明。
在图16(b)所示的步骤中，包括压耳(clamping lug)部分111和112的母模110夹在加强部件103和105之间，分别在模具表面成型空间113和114中注入树脂115和116。
在图16(c)所示的步骤中，在树脂115和116固化而形成树脂层104和106之后，使加强部件103和105彼此分开，从而除去母模110。通过在已经除去母模110的状态下组装加强部件103和105，从而获得图16(a)所示的树脂模具100。
参考图16(c)，作为母模110，通常使用通过在简易制造中占优势的快速原型法制造的快速原型模。但是该快速原型模刚性不好，很容易挠曲。
如上所述，在图16(a)所示步骤中，将树脂115和116分别注入到模具表面成型空间113和114内。在该步骤，不可避免地会发生注射定时的偏差，从而使母模110向右或者向左偏斜。为了防止母模110的这种偏斜，如图中所示插入支撑部件117和118；但是母模110的与这些支撑部件117和118分开的部分是偏斜的。如果母模110偏斜，图16(a)中所示的模腔107的形状就变得不准确，结果模制产品的成品精度降低。
本发明的一个目的是提供一种制造树脂模具的方法，它能够防止母模偏斜。
发明内容
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种制造树脂模具的方法，其特征在于包括如下步骤：制备具有与产品形状相对应形状的母模，并所述母模在其周边包括压耳部分，以及制备第一背表面加强部件和第二背表面加强部件；将母模夹在第一和第二背表面加强部件之间，从而在除压耳部分之外的母模和第一背表面加强部件之间保持有第一树脂填充空间，并且在除压耳部分之外的母模和第二背表面加强部件之间保持有第二树脂填充空间；用临时性的填料填充第一树脂填充空间，该临时性填料适合于容易地注射到该第一树脂填充空间内并从其中排出；用作为树脂模具材料的树脂填充第二树脂填充空间，固化树脂；将临时性填料从第一树脂填充空间中排出；用作为树脂模具材料的树脂填充第一树脂填充空间，固化该树脂；以及除去母模。
母模的背表面由已经注入到第一树脂填充空间内的临时性填料支撑。在这种状态下，注入作为树脂模具材料的树脂以填充第二树脂填充空间。然后在母模的背表面被已注入用来填充第二树脂填充空间的树脂支撑的状态下，注入作为树脂模具材料的树脂来填充第一树脂填充空间。以这种方式，在利用作为树脂模具材料的树脂填充空间的时候，由于母模的背表面被临时性填料或者已经注入用来填充相对空间的作为树脂模具材料的树脂支撑，因此可防止母模发生偏斜。结果，可以获得具有高精度的模腔，因此获得了具有所需形状的模制产品。
附图说明
图1是采用了本发明的小型摩托车的侧视图；
图2是采用了本发明的座位的截面图；
图3是采用了本发明的座位的底视图；
图4是采用了本发明的座位底板的截面图；
图5是用于本发明的母模的截面图；
图6是表示本发明制造步骤的视图；
图7是本发明的母模夹紧步骤；
图8是本发明临时性填料填充步骤的视图；
图9是本发明组装体倒转的视图；
图10是本发明树脂填充步骤的视图，其中第二树脂填充空间填充有作为要生产的树脂模具的材料的树脂；
图11是本发明临时性填料排出步骤的视图；
图12是本发明组装体的再次倒转的视图；
图13是本发明树脂填充步骤的视图，其中第一树脂填充空间填充有作为要生产的树脂模具的材料的树脂；
图14是本发明母模除去步骤的视图；
图15是根据本发明制造的树脂模具的截面图；
图16(a)-16(c)表示现有技术树脂模具以及其制造方法的视图。
具体实施方式
以下参考附图描述本发明的优选实施方案。应当指出，附图要沿着字符的方向看。
图1是采用了本发明的小型摩托车的侧视图。小型摩托车10是包括车体框架11的机动车。前轮12和把手13设置在车体框架11的前部上。后轮16通过摆动式动力单元15设置在车体框架11的后部上。载物箱17和座位20设置在靠近后轮16之上的位置上。载物箱17是具有大尺寸外壳的箱体，能够容纳头盔18，其中通过打开座位20来在载物箱17中放入或者从中取出头盔18。
图2是采用本发明的座位的截面图。作为20包括表层21、由海绵制成的垫层部件22、以及由树脂模制产品制成的座位底板23。座位底板23是刚性部件，用于通过软垫部件22和表层21接受驾驶者的身体重量。
图3是采用了本发明的座位底板。座位底板23是一个复杂的成型为大致为椭圆形的部件，包括头盔保持器24、多个通孔25…(符号“…”表示多个的意思，同样情况适用于以下部分)以及形成为环绕通孔25…的突出肋部分26和27。座位底板23采用树脂模制方法利用模具制成。
图4是采用本发明的座位底板的截面图。应当指出，为了便于描述，该图中所示座位底板的截面形状比图2中所示的座位底板23的截面形状更加简化，因此该图中座位底板由附图标记28表示。座位底板的总长度为L，其代表性厚度为t1。
图5是用于本发明的母模的截面图。母模30的截面形状为两个压耳部分32和33从长度为L的模部分31的两端突出。
使压耳部分32的厚度为t2，图4所示的厚度t1和厚度t2的总和为模型部分的代表性厚度T1。因此，模具30比图4所示的座位底板28大。
优选的母模30是通过快速原型法制成的树脂模具。快速原型法的优点在于可以制造短时间使用的模型。但是母模30可以通过其他的任何制造方法来制造。或者，母模30可以采用树脂之外的材料例如轻金属来制造。
以下描述采用母模30制造树脂模具的方法。
图6是表示本发明制备步骤的视图。在该步骤中，制备第一背表面加强部件40。第一背表面加强部件40包括临时性填料注入孔/树脂注入孔41，临时性填料溢流孔/树脂溢流孔42，各种起模杆43、44、45和46以及插入件47和48。
第一背表面加强部件40优选由称之为ZAS、ZAC或AZ4(分别是注册商标名)的基于铝-铜的锌合金制成。基于铝-铜的锌合金包括4.1wt％的铝，3.0wt％的铜，以及0.04wt％的镁，余量为锌，其维氏硬度(以下简称为Hv)大约是100kg/mm2，这大约是环氧树脂的硬度(Hv为43kg/mm2)的两倍或者两倍以上。
通常作为背表面加强部件的铸铁(FC300)的硬度Hv大约是240kg/mm2；但是由于铸铁的熔点高达1300℃或更高，因此需要高温加工，以融化和浇铸铸铁。相反，由于上述基于铝-铜的锌合金熔点低至约380℃，该合金容易浇铸。
以这种方式，通常称之为ZAS的上述基于铝-铜的锌合金其优点在于适当的硬度(刚性)和低熔点。
在图6所示步骤中，制备第二背表面加强部件50。该第二背表面加强部件50包括树脂注入孔51、树脂溢流孔52、浇道套53以及插入件54。第二背表面加强部件50也优选由上述通常称之为ZAS的基于铝-铜的锌合金制成。
在图6所示步骤中，制备母模30，该母模30具有与产品形状相对应的形状并包括压耳部分32和33，以及制备第一背表面加强部件40和第二背表面加强部件50。
图7是本发明母模夹紧步骤的视图。在该步骤中，将母模30夹在第一背表面加强部件40和第二背表面加强部件50之间。在这里，重要的是，在母模30和第一背表面加强部件40之间设有特定厚度的第一树脂填充空间56，并且在母模30和第二背表面加强部件50之间设有特定厚度的第二树脂填充空间57。
设置第一和第二树脂填充空间56及57的结果是，只有母模30的压耳部分32和33夹在第一和第二背表面加强部件40和50之间。
图8是本发明临时性填料填充部分的视图。在该步骤中，图7所示的组装体倒转，从而第一背表面加强部件40设置在上侧，而第二背表面加强部件50设置在下侧。例如珠粒、硅类粘土、或者树脂的临时性填料59从设置在第一背表面加强部件40中的临时性填料注入孔/树脂注入孔41注入到第一树脂填充空间56内。当临时性填料56从临时性填料溢流孔/树脂溢流孔42中溢流时，停止注入临时性填料56。在每个临时性填料注入孔/树脂注入孔41和临时性填料溢流孔/树脂溢流孔中拧入或者压上塞子(未示出)，以将临时性填料59封闭在第一树脂填充空间56中。
图9是本发明组装体倒转的视图。如该图所示，图8中的组装体倒转，从而临时性填料59定位在下侧，第二树脂填充空间57定位在上侧。
图10是表示本发明树脂填充步骤的视图，其中第二树脂填充空间填充有作为要生产的树脂模具的材料的树脂。在该步骤中，作为要生产的树脂模具的材料的树脂61含有作为基本成分的环氧树脂和金属粉末，还有作为附加成分的填料，将其从设置在第二背表面加强部件50中的树脂注入孔51注入到第二树脂填充空间57内。当树脂61从树脂溢流孔52中溢流时，停止注入树脂61，然后固化树脂61。
在树脂61中含有的金属粉末可以是例如铝、铜、铁、或镍的金属粉末，或者含有该金属作为主要成分的合金的粉末。
在树脂61中含有的填料主要以纤维的形式使用，填料材料可以是碳、芳族聚酰胺树脂、聚酰亚胺、陶瓷材料、金属材料或者与其等效的材料。
在上述树脂填充步骤的操作中，由于向下的负载与在第二树脂填充步骤空间57中注入的树脂重量及施加至母模30上的注入压力的总和相等，因此母模30可以向下偏斜；但是实际上，由于母模30的背表面由临时性填料59整体支撑，因此母模30不会向下偏斜。
结果，在树脂填充步骤的操作中，第二树脂填充空间57的厚度不会延伸增加，因此注入到第二树脂填充空间57的树脂61的层的厚度可以设定为特定厚度。
图11是本发明临时性填料排出步骤的视图。在该步骤中，通过除去塞子(未示出)，将临时性填料59(见图10)从第一树脂填充空间56中排出。具体的说，如果临时性填料59是珠粒的形式，可以通过使该组装体倾斜并同时对其施加机械震动来将该珠粒排出，如果临时性填料59是加热流化材料的形式，可以通过使该组装体倾斜并同时加热第一背表面加强部件40来将该材料排出。
图12是本发明组装体进一步倒转的视图。如该图所示，图11所示的组装体倒转，从而第一树脂填充空间56位于上侧，已经注入到第二树脂填充空间57内的树脂61的层位于下侧。
图13是本发明树脂填充步骤的视图，其中第一树脂填充空间填充有作为要生产的树脂模具的材料的树脂。在该步骤中，作为要生产的树脂模具的材料的树脂62含有作为基本成分的环氧树脂和金属粉末，还含有作为附加成分的填料，将该树脂62从设置在第一背表面加强部件40中的临时性填料注入口/树脂注入孔41注入到第一树脂填充空间56内。当树脂62从临时性填料溢流孔/树脂溢流孔42中溢流时，停止注入树脂62，然后固化树脂62。
在树脂62中含有的金属粉末可以是例如铝、铜、铁、或镍的金属粉末，或者含有该金属作为主要成分的合金的粉末。
在树脂62中含有的填料主要以纤维的形式使用，填料材料可以是碳、芳族聚酰胺树脂、聚酰亚胺、陶瓷材料、金属材料或者与其等效的材料。
在上述树脂填充步骤的操作中，由于向下的负载与在第一树脂填充步骤空间56中注入的树脂62的重量及施加至母模30上的注入压力的总和相等，因此母模30可以向下偏斜；但是实际上，由于母模30的背表面由注入到第二树脂填充空间57内的树脂61的层整体支撑，因此母模30不会向下偏斜。
结果，在树脂填充步骤的操作中，第一树脂填充空间56的厚度不会延伸，因此注入到第一树脂填充空间56的树脂62层的厚度可以设定为特定厚度。
图14是本发明母模除去步骤的视图。在该步骤中，通过将第一和第二背表面加强部件40和50彼此分开而除去母模30。在母模30除去之后，将由第一背表面加强部件40支撑的树脂62的层以及由第二背表面加强部件50支撑的树脂61的层组装起来，从而完成图15所示的树脂模具。
图15是本发明制造的树脂模具的截面图。树脂模具64由可移动模具部件65和固定模具部件66构成。可移动模具部件65被构成为使得面对模腔63的部分由树脂62制成，并且树脂62的层由第一背表面加强部件40所加强。固定模具部件66被构成为使得面对模腔63的部分由树脂61制成，并且树脂61的层由第二背表面加强部件50所加强。
通过浇道套53向模腔63中注入熔融树脂，可以获得与图4所示的座位底板23结构相同的座位底板，在树脂固化之后，利用起模杆43至46顶出固化的树脂。
通过利用本发明方法制造的树脂模具所生产的产品(模制产品)并不限于座位底板，可以是任何种类的塑料制品。
工业实用性
如上所述的本发明具有以下效果：
根据如权利要求1所述的本发明，在利用作为树脂模具材料的树脂填充空间的时候，由于母模的背表面被临时性填料或者作为已经注入到相对空间内的树脂模具材料的树脂支撑，因此可防止母模发生偏斜。结果，可以获得具有高精度的模腔，因此获得具有理想形状的模制产品。

Claims (4)

1.一种制造树脂模具的方法，其特征在于包括如下步骤：
制备具有与产品形状相对应形状的母模，并所述母模在其周边包括压耳部分，以及制备第一背表面加强部件和第二背表面加强部件；
将所述母模夹在所述第一和第二背表面加强部件之间，在除所述压耳部分之外的所述母模和所述第一背表面加强部件之间保持有第一树脂填充空间，并且在除所述压耳部分之外的所述母模和所述第二背表面加强部件之间保持有第二树脂填充空间；
用临时性的填料填充所述第一树脂填充空间，该临时性填料适合于容易地注射到该第一树脂填充空间内并从其中排出；
用作为所述树脂模具材料的树脂填充第二树脂填充空间，以及固化该树脂；
将所述临时性填料从所述第一树脂填充空间中排出；
随后，用作为所述树脂模具材料的树脂填充所述第一树脂填充空间，以及固化该树脂；以及
最后，除去所述母模。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述临时性填料包括珠粒、硅类粘土、或者树脂。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述临时性填料为珠粒，所述从第一树脂填充空间中排出填料的步骤这样实现，即，使组装体倾斜，同时对该组装体施加机械震动，该组装体包括母模、第一和第二背表面加强部件以及填充第二树脂填充空间的树脂。
4.如权利要求1所述的方法，所述临时性填料为加热流化材料，所述从第一树脂填充空间中排出填料的步骤这样实现，即，使组装体倾斜，同时加热所述第一背表面加强部件，该组装体包括母模、第一和第二背表面加强部件以及填充第二树脂填充空间的树脂。
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