CN100544939C - 吹塑模制物件及其组件和该物件成形的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于制造吹塑模制元件的方法及装置。更具体地，本发明涉及用于制造具有一个或多个不与模具的分型线邻接的突起(190)的双壁吹塑模制元件(170)的方法及装置。一般地，突起由包括如下步骤的方法制造：将吹塑模制材料吹在具有预定形状的空腔的模制表面上，使得吹塑模制材料进入空腔的第一端；并通过使预定形状的活塞(140)运动而将吹塑模制材料朝向空腔第一端推回。本发明还涉及采用这种方法的装置以及所得到的吹塑模制物件。

Description

吹塑模制物件及其组件和该物件成形的方法和装置

相关申请

本专利申请要求于2003年11月25日提交的美国临时专利申请No.60/525,077以及于2004年11月23日提交的美国专利申请No.10/995,662的优先权。

技术领域

本发明涉及吹塑模制元件以及用于制造吹塑模制元件的方法和装置。更具体地，本发明涉及具有一个或多个不与分型线邻接的突起的双壁吹塑模制元件以及用于制造该吹塑模制元件的方法和装置。

背景技术

使用吹塑模制作为制造各种制品的方法已广为人知。一般地，该过程包括使用模具，该模具包括两个分离的半部或部分，所述半部或部分具有特定期望形状和尺寸的空腔。通常地，挤出具有较大直径的熔融材料密封管(通常称为“型坯”)，将该管置于模具半部(mode halves)之间，并使模具围绕该管闭合。模具半部在称为“分型线”的地方围绕所述管闭合。然后将流体压力引入到该管中，迫使熔融管抵靠空腔的壁，从而使该管与壁的形状一致。保持该压力直到熔融材料冷却并凝固。然后释放该压力，将模具半部拉开，以从中抽出已硬化的制品。

所公知的是，在吹塑模制部件上形成各种突起。示例包括铰链座、手柄、接收安装螺钉的片(tab)以及用于连结吹塑模制元件的搭扣隆起(snap boss)。一些现有技术通过在模制周期的模具闭合部分的过程中推挤和压缩吹塑模制型坯的熔融材料来形成这些突起。推挤和压缩通过使两个模具半部闭合来完成。因此这通常在大致垂直于模具分型线的平面中，虽然当倾斜前沿面的成形楔是一个模具半部或两个模具半部的一部分时，有时发生附随的横向迁移。

特别地，使用整体成形、持久干涉(permanent interference)的搭扣隆起是公知的装配方法，以将模制好或制造好的塑料元件连结成最终制品。该技术无需额外的附接件，从而在装配过程中节约时间和材料成本。该技术还避免了需要粘合剂，粘合剂会增加成本，还会通过粘合剂的涂敷或误用而潜在地产生外观问题。吹塑模制的双壁元件适于该附接方法，这是因为它们在某种程度上是有弹性的，这使得易于装配，又出于双壁结构性质的原因而有刚性。

当前用于制造搭扣隆起和其它突起的方法的一个缺点是，吹塑模制过程会限制设计者设置突起的自由。一般来讲，搭扣隆起必须是刚性的(具有较重的壁)且较深(引起显著的干涉)，从而在所附接的元件受到即使是中等强度的使用时也提供持久的附接。其它突起也必须是刚性且较深的，以满足其目的并耐用。为了满足这两个要求，就必须使搭扣隆起和其它突起定位在它们处于分离状态的双壁制品的分型线(特别是邻近处具有余料(flash)的分型线)处。当熔融材料沿着分型线被吹入较窄的空腔中以形成突起时，多余的空气能够在分型线处逸出，以允许材料进入附件(appendage)并紧紧地抵靠着壁被吹制。然而，试图用类似的方法使突起离开分型线定位却得到薄壁、较浅的突起，这是因为在空气不能在分型线处选出的情况下材料不能完全地延伸进入较窄的空腔中，并且不能紧紧地抵靠着模具的壁而吹制。此外，有时余料不足，故不能制造刚度足够的突起。

有时既不期望又不可能有在分型线处结合搭扣隆起或其它突起的设计。此外，存在其它的情况，其中由搭扣隆起或其它突起区域中的正常“放平(layflat)”得到的材料的量不足以实现必需的刚度和深度。

一些已提出的技术通过在吹制过程期间缩回通过模具延伸至型坯中的活塞而提供具有离开分型线的向内突出的中空隆起的吹塑模制装置。此类技术的一个缺点是，不清楚如何将此类技术用于使与向内突出的中空隆起相反的突出隆起离开分型线。第二个缺点是由此得到的向内突起具有比吹塑模制装置的其余部分薄的壁，这是因为这些技术必然要将装置的壁在不加入额外材料的情况下拉伸更大的距离。然而，当形成突起时，期望的是，其具有足够厚的壁，即具有足够的刚性。正如所解释的，这在突起旨在持久地附接两个吹塑模制元件时特别重要。

所提出的其它技术通过使用活塞而用注入方法形成突出的隆起。将材料注入到模具中，并且在材料仍处于熔融状态时压缩活塞，从而迫使多余的材料形成密度比元件其余部分大的隆起。虽然这些技术可以成功地形成坚固的突起，但是将材料注入模具中得到实心的元件。虽然突起本身可以是实心的，但是吹塑模制的目的是形成中空的元件，因而适于注入方法的技术不适于吹塑模制。上面关于吹塑模制所讨论的问题在实心元件的情况下并不存在，其中由于空气不能选出，因此材料不能形成离开分型线的突起。除了供注入方法使用的模具不一定具有分型线以外，通过将更多的材料注入到模具中可以简单地填充较窄的空腔。因此，这些技术不适于制造具有离开分型线的突起的吹塑模制元件，其中吹制额外的材料将不会解决由缺少空气逸出或缺少足够余料引起的问题。

因此，所期望的是一种易于制造双壁吹塑模制元件的方法及装置，所述双壁吹塑模制元件具有一个或多个刚度和深度足够但不与模具的分型线邻接的突起。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种易于制造具有一个或多个突起的双壁吹塑模制元件的方法及装置。

本发明的另一目的是提供一种具有上述特征并易于制造刚度和深度足够的突起的方法及装置。

本发明的另一目的是提供一种具有上述特征并易于制造不与模具的分型线邻接的突起的方法及装置。

本发明的这些和其它目的根据本发明的一个实施例通过提供一种用于制造具有突起的吹塑模制物件的装置而实现，该装置包括：具有模制表面的模具，吹塑模制材料被吹在该模制表面上，在所述模制表面中具有空腔，所述空腔接收至少一些吹塑模制材料，并具有第一端和第二端；设置在所述空腔内的活塞，所述活塞在缩回位置朝向所述空腔的第二端，并在延伸位置可朝向所述空腔的第一端运动；其中，当在模制期间所述活塞处于缩回位置时，至少一些吹塑模制材料从所述空腔的第一端被推向所述空腔的第二端，并且当所述活塞运动到延伸位置时，至少一些吹塑模制材料朝向所述空腔的第一端被推回；和其中，当所述活塞被移动到延伸位置时，多余的材料被推入到吹塑模制物件的壁之间的空间内。

在另一实施例中，该装置包括具有模制表面的模具，吹塑模制材料被吹在该模制表面上。模制表面中具有空腔，该空腔接收至少一些吹塑模制材料，并具有第一端和第二端。活塞在缩回位置朝向空腔的第二端设置在空腔中，并在延伸位置可朝向空腔的第一端运动。当活塞在模制期间处于缩回位置时，至少一些吹塑模制材料从空腔的第一端被推向空腔的第二端，并且当活塞运动到延伸位置时，至少一些吹塑模制材料朝向空腔的第一端被推回。

在一些实施例中，模具包括构造成沿着分型线相联接的第一部分和第二部分，并且活塞构造成平行于分型线运动。在一些实施例中，活塞具有构造成以预定方式模制至少一些吹塑模制材料的表面。在一些实施例中，空腔构造成形成隆起形状的突起。在一些实施例中，空腔构造成形成片形状的突起。在一些实施例中，空腔构造成形成铰链座形状的突起。在其它实施例中，空腔构造成形成手柄形状的突起。在其它实施例中，空腔构造成形成用于接收至少一个螺钉的片形状的突起。在一些实施例中，吹塑模制物件是双壁吹塑模制物件。

根据本发明的另一方面，一种用于制造具有突起的吹塑模制物件的方法包括如下步骤：提供具有模制表面的模具，吹塑模制材料适于被吹在该模制表面上，在所述模制表面中具有空腔，所述空腔接收至少一些吹塑模制材料，并具有第一端和第二端；将活塞设置成朝向所述空腔的第二端；当所述活塞处于朝向所述空腔的第二端的缩回位置时，将至少一些吹塑模制材料吹在所述模制表面上，使得至少一些吹塑模制材料被从所述空腔的第一端推向所述空腔的第二端；使所述活塞朝向所述空腔的第一端运动到延伸位置，并且将至少一些吹塑模制材料朝向所述空腔的第一端推回；和其中，当所述活塞移动到延伸位置时，多余的材料被推入到吹塑模制物件的壁之间的空间内。

根据本发明的另一方面，一种用于制造具有突起的吹塑模制物件的方法包括如下步骤：(i)提供具有模制表面的模具，吹塑模制材料适于被吹在该模制表面上，在模制表面中具有空腔，该空腔接收至少一些吹塑模制材料，并具有第一端和第二端；(ii)将活塞设置成朝向空腔的第二端；(iii)当活塞处于朝向空腔第二端的缩回位置时，将至少一些吹塑模制材料吹在模制表面上，使得至少一些吹塑模制材料从空腔的第一端被推向空腔的第二端；以及(iv)使活塞朝向空腔的第一端运动到延伸位置，并且将至少一些吹塑模制材料朝向空腔的第一端推回。

在一些实施例中，活塞具有构造成以预定方式模制至少一些吹塑模制材料的表面。在一些实施例中，当使活塞运动到延伸位置时，多余的材料被推入到双壁吹塑模制物件的壁之间的空间中。在一些实施例中，所述将至少一些吹塑模制材料朝向空腔的第一端推回的步骤形成突起。

根据本发明的另一实施例，一种吹塑模制装置包括：具有分型线的第一吹塑模制物件，所述第一吹塑模制物件具有突起，该凸起的全部被定位在离开分型线的位置处的；具有空腔的第二吹塑模制物件；并且其中，所述突起的尺寸和形状确定为装配在所述空腔中，并将所述第一吹塑模制物件和所述第二吹塑模制物件联接以形成该吹塑模制装置。

根据本发明的另一实施例，一种吹塑模制装置包括：具有分型线的第一吹塑模制物件，该第一吹塑模制物件具有定位在离开分型线的位置处的突起；以及具有空腔的第二吹塑模制物件。所述突起的尺寸和形状确定为装配在空腔中，并将第一吹塑模制物件和第二吹塑模制物件联接以形成该吹塑模制装置。

根据本发明的另一实施例，一种吹塑模制物件，包括：对应于模具的吹塑模制表面的受模制表面，所述受模制表面具有分型线；和从所述受模制表面突出的突起，所述突起具有一外表面，该外表面部分地对应于所述模具的吹塑模制表面中的空腔的表面且部分地对应于设置在所述空腔一端的活塞的表面；其中所述凸起的全部被定位在离开分型线的位置处。

根据本发明的另一实施例，一种吹塑模制物件包括：对应于模具的吹塑模制表面的受模制表面；以及从受模制表面突出的突起，所述突起具有一外表面，该外表面部分地对应于模具的吹塑模制表面中的空腔的表面且部分地对应于设置在空腔一端的活塞的表面。

在一些实施例中，模制表面具有分型线，并且所述突起定位成离开所述分型线。在一些实施例中，突起构造成将吹塑模制物件联接到第二吹塑模制物件。在一些实施例中，活塞的表面构造成以预定方式模制所述突起的外表面。在某些实施例中，活塞构造成形成隆起形状的突起。在其它实施例中，活塞构造成形成片形状的突起。在一些实施例中，活塞构造成形成铰链座形状的突起。在某些实施例中，活塞构造成形成手柄形状的突起。在其它实施例中，活塞构造成形成用于接收至少一个螺钉的片形状的突起。

在一些实施例中，突起是中空的，并且突起的壁的刚性比吹塑模制物件的另一壁的刚性大。在一些实施例中，突起是实心的，并且突起的刚性比吹塑模制物件的壁的刚性大。在一些实施例中，吹塑模制物件是双壁吹塑模制物件。

本发明及其具体的特征和优点将从下面结合附图的详细描述中变得更加明显。

附图说明

图1A是根据本发明一些实施例的具有突起的双壁吹塑模制物件的立体图；

图1B是结合相配合物体示出图1A的具有突起的物体的局部横截面图；

图2是模具打开位置中示出用于制造图1A的具有突起的吹塑模制物件的装置局部横截面图；

图3是根据本发明一些实施例的图2的装置在闭合模具之后但在致动活塞之前的局部横截面图；和

图4是根据本发明一些实施例的图2和3的装置在闭合模具之后且在致动活塞之后的局部横截面图。

具体实施方式

首先参照图1A和1B，示出根据本发明一些实施例的具有突起40的双壁吹塑模制的装置10。该双壁吹塑模制的装置10包括具有壁25的第一双壁吹塑模制物件20和具有壁55的第二双壁吹塑模制物件50。两个双壁吹塑模制物件都通过将热塑性材料吹制到模具的模制表面上而形成。在一些实施例中，热塑性材料是熔融型坯。

第一吹塑模制物件20具有作为其一部分而形成的突起40。下面将描述根据本发明一些实施例的用于形成突起40的装置和方法。在一些实施例中，突起40定位成，其不与分型线邻接。下面将更加详细地讨论分型线和突起40的定位。多余的材料45(如果存在的话)在第一吹塑模制物件20内。

在一些实施例中，突起40是设计成装配到第二吹塑模制物件50的空腔65中的隆起，以联接两个吹塑模制物件20和50，从而形成吹塑模制的装置10。例如，在一些实施例中，突起就是所谓的“搭扣隆起”，空腔就是所谓的“搭扣容纳槽”。在某些上述实施例中，突起40设置在邻近空腔65的矩形开口中，然后平行于分型线滑动，使得突起40滑入空腔65中并锁定到适当位置。当突起40足够坚固时，这种布置能够承受严重的不当使用，并且在不破坏突起40的条件下不会分离。在附图中未示出的其它实施例中，突起40是片、铰链座、用于接收安装螺钉的片或其它附件或突起。例如，如果突起40是用于接收螺钉的片，则第二吹塑模制元件可以具有类似的片，两个元件可以通过将螺钉或类似附接装置插入该两个片中而附接在一起。

现在参照图2，示出根据本发明一些实施例的用于制造具有突起的吹塑模制物件的装置100。该模具具有两个部分110和120，图2中示出该两个部分110和120是分离的。模具部分110具有模制表面115，模具部分120具有模制表面125。下面将更加详细地描述模制表面。当使用该装置时，型坯放置在两个模具部分110和120之间的空腔132中，然后使模具部分110和120围绕型坯闭合。模具部分110和120在分型线(图2中未示出)处彼此邻接。

图2的装置100还具有活塞140，活塞140具有活塞端145。活塞端145构造成其以预定方式使熔融材料成形，以形成期望的突起。如图2中所示的定向，活塞构造成其可以从右到左运动，从而在那个方向上推挤型坯材料。下面将更加详细地解释活塞的操作和定位。在一些实施例中，活塞端145构造成使得这些突起成形为类似隆起、片、铰链座、手柄或者用于接收安装螺钉的片。在其它实施例中，活塞端145构造成使得突起具有不同的形状。活塞140也具有预定的形状，并且不一定是圆柱形的。在一些实施例中，活塞140构造成平行于分型线(未示出)运动。

优选地，模具件127邻近活塞140(当模具闭合时)设置在模具部分120的模制表面125中。模具件127用于迫使基本上所有可得到的余料在模具闭合时进入空腔180中，然后在活塞140随后的运动期间有助于经由该活塞140迫使该余料进入空腔132中(下面更加详细地描述)。如果采用标准夹断技术而不是采用模具件127，则大量的材料将可能在模具闭合以及随后活塞140延伸的期间损失掉。此外，由这种技术产生的夹断可能会因活塞140延伸期间产生的高压而中断。这些现象可能导致突起的强度比优选实施例中的要小，或者甚至是不能完整地形成突起。

现在参照图3，示出在模具部分110、120闭合后但在致动活塞140前的用于制造具有突起的吹塑模制物件的装置100。为了方便起见，在可能的情况下相同的附图标记在图3中用于表示与图2中的元件相似的元件；然而，这并不是将图3所示的元件限定为图2所示的元件。两个模具部分110和120在分型线处连结并确定模制表面。型坯材料(图3示出至少其一部分150)被吹入模制表面中的空腔130中(与图2所示的空腔132相比，其现在具有更加独特的形状)。空腔130具有第一端131和第二端133，空腔130通过第一端131接收吹塑模制材料的一部分180。吹塑模制材料部分150被分别吹到模具部分110和120的模具壁115和125上，以形成具有中空部分170的吹塑模制物件。

具有成形的活塞端145的活塞140设置成朝向空腔130的第二端133。该活塞处于缩回位置，由此型坯材料通过吹塑模制过程从空腔130的第一端131被推向空腔130的第二端133。在图2所示的实施例中，活塞140在空腔130内，在其它实施例中，活塞140可以设置在空腔130的第二端133处，但部分地或完全地位于空腔130的外部。在一些实施例中，吹塑模制过程包括将流体吹入模具中，以将型坯材料吹制在模具部分110和120的侧边115和125上。在一些实施例中，流体是液体，而在其它实施例中流体是气体，例如空气。

现在参照图4，示出在模具部分110、120闭合后且在致动活塞140后的用于制造具有突起的吹塑模制物件的装置100。为了方便起见，在可能的情况下相同的附图标记在图4中用于表示与图2和3中的元件相似的元件；然而，这并不是将图4所示的元件限定为图2和3所示的元件。在图4中，活塞140已经从缩回位置(朝向空腔130的第二端133)运动到延伸位置(朝向空腔130的第一端131)，从而将型坯材料部分180向空腔130的第一端131推回，从而形成突起190。活塞140在致动器160(例如，电机等)的作用下运动。

空腔130和具有活塞端145的活塞140以预定方式构造，使得得到的突起190以预定的方式按照期望成形。因此，突起190具有预定形状的外表面，该外表面部分地对应于空腔130的表面且部分地对应于活塞140的表面。在一些实施例中，包括图4所示的实施例，突起190是实心的，并且其刚性比大于吹塑模制物件170的壁。在其它实施例中，突起190是中空的，但其壁的刚性大于吹塑模制物件170的另一壁。当活塞140运动到延伸位置时，如果存在任何多余的材料192，则其被推向吹塑模制物件170的内部。

虽然已经参照部件、元件等的具体布置描述了本发明，但并不是要穷尽所有可能的布置或元件，当然，本领域的普通技术人员将可发现许多其它的变形、组合和改变。

Claims (24)

1.一种用于制造具有突起的吹塑模制物件的装置，包括：

具有模制表面的模具，吹塑模制材料被吹在该模制表面上，在所述模制表面中具有空腔，所述空腔接收至少一些吹塑模制材料，并具有第一端和第二端；

设置在所述空腔内的活塞，所述活塞在缩回位置朝向所述空腔的第二端，并在延伸位置可从第二端朝向所述空腔的第一端运动；

其中，当在模制期间所述活塞处于缩回位置时，至少一些吹塑模制材料从所述空腔的第一端被推向所述空腔的第二端，并且当所述活塞运动到延伸位置时，至少一些吹塑模制材料朝向所述空腔的第一端被推回；和

其中，当所述活塞被移动到所述延伸位置时，多余的材料被推入到所述吹塑模制物件的壁之间的空间内。

2.如权利要求1的装置，其中，所述模具包括构造成沿着分型线相联接的第一部分和第二部分，并且所述活塞构造成平行于所述分型线运动。

3.如权利要求1的装置，其中，所述活塞具有构造成以预定方式模制至少一些吹塑模制材料的表面。

4.如权利要求3的装置，其中，所述活塞构造成形成隆起形状的突起。

5.如权利要求3的装置，其中，所述活塞构造成形成片形状的突起。

6.如权利要求3的装置，其中，所述活塞构造成形成铰链座形状的突起。

7.如权利要求3的装置，其中，所述活塞构造成形成手柄形状的突起。

8.如权利要求3的装置，其中，所述活塞构造成形成用于接收至少一个螺钉的片形状的突起。

9.如权利要求1的装置，其中，所述装置能制造双壁吹塑模制物件。

10.一种用于制造具有突起的吹塑模制物件的方法，所述方法包括如下步骤：

提供具有模制表面的模具，吹塑模制材料适于被吹在该模制表面上，在所述模制表面中具有空腔，所述空腔接收至少一些吹塑模制材料，并具有第一端和第二端；

将活塞设置成朝向所述空腔的第二端；

当所述活塞处于朝向所述空腔的第二端的缩回位置时，将至少一些吹塑模制材料吹在所述模制表面上，使得至少一些吹塑模制材料被从所述空腔的第一端推向所述空腔的第二端；

使所述活塞朝向所述空腔的第一端运动到延伸位置，并且将至少一些吹塑模制材料朝向所述空腔的第一端推回；和

其中，当所述活塞移动到所述延伸位置时，多余的材料被推入到所述吹塑模制物件的壁之间的空间内。

11.如权利要求10的方法，其中，所述活塞具有构造成以预定方式模制至少一些吹塑模制材料的表面。

12.如权利要求10的方法，其中，所述将至少一些吹塑模制材料朝向所述空腔的第一端推回的步骤形成突起。

13.一种吹塑模制物组件，包括：

具有分型线的第一吹塑模制物件，所述第一吹塑模制物件具有突起，所述突起的全部被定位在离开分型线的位置处；

具有空腔的第二吹塑模制物件；并且

其中，所述突起的尺寸和形状确定为装配在所述空腔中，并将所述第一吹塑模制物件和所述第二吹塑模制物件联接以形成该吹塑模制物组件。

14.一种吹塑模制物件，包括：

对应于模具的吹塑模制表面的受模制表面，所述受模制表面具有分型线；和

从所述受模制表面突出的突起，所述突起具有一外表面，该外表面部分地对应于所述模具的吹塑模制表面中的空腔的表面且部分地对应于设置在所述空腔一端的活塞的表面；

其中所述突起的全部被定位在离开分型线的位置处。

15.如权利要求14的吹塑模制物件，其中，所述突起构造成将所述吹塑模制物件联接到第二吹塑模制物件。

16.如权利要求14的吹塑模制物件，其中，所述活塞的表面构造成以预定方式模制所述突起的外表面。

17.如权利要求16的吹塑模制物件，其中，所述活塞构造成形成隆起形状的突起。

18.如权利要求16的吹塑模制物件，其中，所述活塞构造成形成片形状的突起。

19.如权利要求16的吹塑模制物件，其中，所述活塞构造成形成铰链座形状的突起。

20.如权利要求16的吹塑模制物件，其中，所述活塞构造成形成手柄形状的突起。

21.如权利要求16的吹塑模制物件，其中，所述活塞构造成形成用于接收至少一个螺钉的片形状的突起。

22.如权利要求14的吹塑模制物件，其中，所述突起是中空的，并且所述突起的壁的刚性比所述吹塑模制物件的壁的刚性大。

23.如权利要求14的吹塑模制物件，其中，所述突起是实心的，并且所述突起的刚性比所述吹塑模制物件的壁的刚性大。

24.如权利要求14的吹塑模制物件，其中，所述吹塑模制物件是双壁吹塑模制物件。

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