CN102202862A - 制造注射成型品的方法和注射成型用模具 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种制造注射成型品的方法和注射成型用模具，其能够对打开模具时应当留置成型品的模具部分实施可靠控制，从而实现成型品制造过程的有效自动化，并且适用于较软成型品的制造。具体地，本发明提供一种注射成型用模具(10)，其包括：固定模具(20)和可动模具(30)，在闭合模具时，固定模具和可动模具用于限定用于成型的模腔(50)；材料注射部件(25、26、27)，其设置于固定模具(20)和可动模具(30)中的至少一方，用于将成型材料注射到模腔(50)中；成型品移除部件(37、38)，其设置于固定模具(20)和可动模具(30)中的任意一方，用于在打开模具之后从模具移除成型品；以及减压吸引路径，其设置在具有成型品移除部件(37、38)的模具(30)中并且能够对模腔(50)进行减压。本发明的制造注射成型品的方法采用注射成型用模具(10)。

Description

制造注射成型品的方法和注射成型用模具

技术领域

本发明涉及一种制造注射成型品的方法和一种注射成型用模具。具体地，本发明涉及制造注射成型品的方法和在该制造方法中使用的注射成型用模具，该方法和模具可以提高从模具移除注射成型品的作业效率。

背景技术

在通过使用设置有起模杆(ejector pin)的模具而成型树脂的情况下，考虑到有效地从模具移除注射成型品，一般地，优选当打开模具时成型品被留置在模具的设置有起模杆的那侧(通常为可动模具侧)。在如上所述地成型品留置在模具的设置有起模杆的那侧的情况下，通过起模杆的突出可以自动地从模具移除成型品，从而提高制造效率。

因此，当要成型树脂时，传统地采用如下的制造注射成型品的方法，例如通过如下方式来控制打开模具时应当留置成型品的那侧的模具部分：(1)使不应当留置成型品的那侧的模具呈锥形，而使应当留置成型品的另一侧的另一个模具呈反向锥形，或者(2)为成型品设置锥形部，或者(3)对不应当留置成型品的那侧的模具进行脱模表面处理(mold-releasing surface treatment)，或者(4)使用脱模剂(mold-releasing agent)。

另一方面，已知通过使用起模活塞(ejector piston)作为用于从模具去除预成型体的起模装置，起模活塞能够被压缩空气朝向外侧弹出，起模装置在起模活塞的中央具有较大的通孔，从而在预成型体被冷却时可以利用通孔吸引预成型体(日本特开2000-511837号公报)。在利用通孔的吸引使圆筒状衬套与预成型体紧密接合从而有效地冷却预成型体之后，在下部包括起模装置的圆筒状衬套允许利用压缩空气弹出起模活塞而使预成型体从圆筒状衬套移除。

发明内容

发明要解决的问题

然而，根据上述现有技术的模具的加工和/或处理或使用脱模剂需要用于模具加工/处理的大量劳力和成本，不能对应当留置成型品的模具部分实施可靠控制，并且特别是在利用低粘性的材料来制造软质成型品的情况下，通常以成型品留置在应当留置成型品一侧的相反侧的情形而告终。因此，需要如下的制造注射成型品的方法和注射成型用模具，其能可靠地控制打开模具时应当留置成型品的模具部分，由此实现成型品的制造过程的有效自动化。

在开发如上所述的制造方法和模具时，必须开发不使用如日本特开2000-511837号公报所公开的具有这种大开孔的装置的成型品制造方法，这是因为该制造方法和模具除了允许使用一般的材料制造成型品之外，还应当允许使用具有低粘性的如弹性体等材料来制造软质成型品。如果使用的装置具有如日本特开2000-511837号公报所公开的这种大开孔，当通过使用低粘性的材料制造成型品时，低粘性的材料将流入大开孔并且劣化成型质量。

用于解决问题的方案

本发明的目的是有利地解决上述问题并且特征性地提供一种注射成型用模具，其包括：固定模具和可动模具，在闭合所述注射成型用模具时，所述固定模具和所述可动模具限定用于成型的模腔；材料注射部件，其设置于所述固定模具和所述可动模具中的至少一方，用于将成型材料注射到所述模腔中；成型品移除部件，其设置于所述固定模具或所述可动模具，用于在打开所述注射成型用模具之后从所述注射成型用模具移除成型品；以及减压吸引路径，其设置在具有所述成型品移除部件的模具中并且能够对所述模腔进行减压。通过在具有成型品移除部件模具部分(即，在打开模具时应当留置成型品的模具部分)中设置用于使模腔减压的减压吸引路径，可以在打开模具时利用减压吸引路径减压吸引模腔中的成型品，从而可以以高精度的方式控制打开模具时应当留置成型品的模具部分。

在本发明中，考虑到成型材料的粘性、注射成型材料的注射压力、减压吸引过程中的吸引压力等，减压吸引路径的尺寸被设计成使得成型品不留下任何减压吸引路径形状的痕迹。也就是说，可以将减压吸引路径的尺寸设计成防止熔融状态的树脂进入减压吸引路径，而气体能够通过减压吸引路径。具体地，在将制造较软的成型品的情况下，减压吸引路径和模腔之间的连接部的尺寸(间隙)可以在0.003mm～0.015mm的范围，优选在0.005mm～0.010mm的范围。通过将上述间隙设定为0.003mm以上，可以更可靠地控制打开模具时应当留置成型品的模具部分。通过将上述间隙设定为0.015mm以下，可以更可靠地防止在成型品中产生毛刺(即、减压吸引的痕迹)。考虑到可靠地控制将留置成型品的模具部分并且可靠地防止产生毛刺，上述间隙优选在0.005mm～0.010mm的范围。

在本发明的注射成型用模具中，优选所述成型品移除部件是能够朝向所述模腔突出的起模杆，所述减压吸引路径是利用所述起模杆和所述注射成型用模具之间的间隙形成的。在如上所述减压吸引路径是通过利用各起模杆和模具之间的极窄间隙而形成的情况下，不必专门在模具中形成减压吸引路径用的孔，由此能够利用现有的模具容易地制造注射成型用模具，而不用大幅地对其变形。此外，由于不必单独设置专门用作减压吸引路径的孔，因此不会增加产生毛刺的部位的数目。此外，由于起模杆和模具之间的间隙极窄，因此即使在通过使用如弹性体等低粘性的材料来制造成型品的情况下，也可以防止减压吸引路径的形状给成型品留下痕迹。此外，与通过专门形成的用于减压吸引的孔来进行减压吸引的情况相比，在通过起模杆和模具之间的间隙来对模腔中的成型品进行减压吸引的情况下，沿起模杆的外周以分散的方式在较宽的区域施加吸引力，因此可以可靠地吸引成型品，可以可靠地控制打开模具时将留置成型品侧的模具部分，并且即使通过使用较低粘性的材料来制造成型品，也能显著防止产生毛刺。此外，在减压吸引路径是通过利用各起模杆和模具之间的间隙而形成的情况下，设置在模具中主要用于允许起模杆突出/后退的空间在减压吸引过程中产生缓冲效果，由此在通过使用较低粘性的材料制造成型品时，可以可靠地控制减压吸引过程中的压力，并且可以显著防止成型品发生变形。此外，在通过各起模杆和模具之间的间隙来对成型品减压吸引的情况下，成型品在与模具部分的接近/分离方向(闭合/打开方向)平行的方向上被吸引，从而与成型品在其它方向上(例如，与模具部分的接近/分离方向垂直的方向上)被吸引的情况相比，可以可靠地吸引成型品，并且可靠地控制打开模具时将留置成型品侧的模具部分。此外，与采用如空气起模等其它成型品移除部件的情况相比，通过使用起模杆可以可靠且容易地从模具移除成型品，这是因为，起模杆在模具部分的接近/分离方向上突出/后退并且确保从模具可靠地移除成型品。考虑到起模杆的滑动特性，上述间隙的尺寸可以被设置成防止熔融树脂进入间隙而允许气体通过间隙。间隙的尺寸优选在0.003mm～0.015mm的范围，更优选在0.005mm～0.010mm的范围。通过将上述间隙设定为0.003mm以上，可以更可靠地控制打开模具时将留置成型品的模具部分。通过将上述间隙设定为0.015mm以下，可以更可靠地防止在成型品中产生毛刺(即、减压吸引的痕迹)。考虑到可靠地控制将留置成型品的模具部分并且可靠地防止产生毛刺，上述间隙优选在0.005mm～0.010mm的范围。

本发明的制造注射成型品的方法，其通过使用上述注射成型用模具来制造注射成型品，所述方法包括以下步骤：使所述固定模具和所述可动模具紧密接触以闭合所述注射成型用模具并且形成所述模腔；使用所述材料注射部件将成型材料注射到所述模腔中而形成成型品；分离所述固定模具和所述可动模具，以破环两者之间的紧密接触并且打开所述注射成型用模具；以及通过所述成型品移除部件移除所述成型品，以收集所述成型品，其中，至少在打开所述注射成型用模具的步骤中利用所述减压吸引路径对所述模腔施加减压吸引。由于使用减压吸引路径减压吸引模腔内部，成型品被吸引在模腔内的减压吸引路径侧。因此，在本发明中，通过在由减压吸引路径进行减压吸引的状态下打开模具，可以将模具打开成：使得成型品被留置在设置有减压吸引路径的模具部分。

优选在吸引压力在-85kPa～-100kPa范围的条件下进行减压吸引。通过将吸引压力设定为-85kPa或更强可以更可靠地控制将留置成型品侧的模具部分。

在本发明的制造注射成型品的方法中，优选在收集成型品步骤之前停止减压吸引。通过在收集成型品步骤之前停止减压吸引，可以使移除成型品所需的力、即施加在成型品上的负荷较小。结果，也可以减小吸引所需的时间和能量。在本发明中，可以在打开模具之前的任何时间开始减压吸引。例如，在注射材料时进行减压吸引的情况下，可以将材料可靠地注射到模腔中。在注射材料时以及打开模具的过程中进行减压吸引的情况下，注射材料时和打开模具时的吸引压力可以不同。

发明的效果

根据本发明的注射成型用模具，由于用于对模腔进行减压的减压吸引路径被设置在设置有成型品移除部件的模具部分(即，打开模具时将留置成型品的模具部分)中，因此打开模具时通过使用减压吸引路径而对模腔中的成型品进行减压吸引，可以高精度地控制打开模具时将留置成型品侧的模具部分。通过调整减压吸引路径的尺寸，本发明的注射成型用模具可以用于制造较软的成型品(例如，JISA硬度为60°以下的弹性体成型品)。特别地，本发明的注射成型用模具可以优选用于制造JISA硬度为20°以下的较软的成型品。

此外，根据本发明的制造注射成型品的方法，由于在进行减压吸引的状态下打开模具，因此模具可以被打开成：使得成型品被留置在设置有减压吸引路径的模具部分。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施方式的注射成型用模具的基本结构的说明性截面图。

图2A是示出由图1的注射成型用模具来制造成型品的步骤的闭合模具步骤的说明图。

图2B是示出由图1的注射成型用模具来制造成型品的步骤的成型步骤的说明图。

图2C是示出由图1的注射成型用模具来制造成型品的步骤的打开模具步骤的说明图。

图2D是示出由图1的注射成型用模具来制造成型品的步骤的收集成型品步骤的说明图。

图3是示出在本发明的一个实施方式中使用的注射成型设备和减压吸引设备的说明图。

具体实施方式

将参照附图详细说明本发明的一个实施方式。在本实施方式中，图1是示出根据本发明的一个实施方式的注射成型用模具的基本结构的说明性截面图。图2A～图2D是示出通过使用图1所示的注射成型用模具来制造成型品的过程的说明图。

如图1和图2A～图2D所示，本发明的一个实施方式的注射成型用模具10包括固定模具(部分)20和可动模具(部分)30。当闭合模具时，固定模具20和可动模具30在模具10的内部限定成型用模腔50，该模腔采用成型品的期望形状。注射成型用模具10在该模具被安装在传统的注射成型设备(未示出)的状态下使用。具体地，为了同时制造例如16个成型品，16个固定模具20被安装在注射成型设备的固定侧，16个可动模具30被安装在注射成型设备的可动侧，使得可动模具30分别与固定模具20相对。在本实施方式中，注射成型用模具10是3板式模具(3 plate-type mold)，本说明书省略了其具体视图和说明。本发明适用于2板式模具或3板式模具。

在本实施方式中，固定模具20包括：固定侧安装板21，其用于通过螺栓或夹具(未示出)将固定模具20固定到注射成型设备；横浇道脱料板(runner striper plate)28；固定侧模具板22；以及第一成型品形成部23，其设置于固定侧模具板22，用于在闭合模具时形成模腔50的一部分。此外，固定侧模具板22设置有导向套(未示出)，可动模具30的导向杆(pin)35与该导向套接合，以在闭合模具时使可动模具30与固定模具20对准。此外，固定模具20设置有作为材料注射部件的路径，在成型过程中，通过将如弹性树脂等熔融树脂从注射成型设备的注射装置注射到模腔，该材料注射部件用于将熔融树脂作为成型材料注射进模腔50。该路径是由直浇道(sprue)25、横浇道(runner)26和内浇道(gate)27构成。当制造成型品时，通过直浇道25加料的成型材料流过横浇道26并且从内浇道27注射到模腔50。固定模具20具有传统的3板式模具的结构，其包括：支撑杆29(图1～图3中仅示出了上侧支撑杆，省略了下侧支撑杆)，其在闭合模具时能与可动模具30的导向套(未示出)接合，从而支撑杆29可以引导横浇道脱料板28和固定侧模具板22的运动；止动螺栓(未示出)；拉伸连杆(未示出)等。

可动模具30包括：可动侧安装板31，其用于通过螺栓(未示出)将可动模具30固定到注射成型设备的可动板上；间隔块32，其通过如螺栓等固定部件(未示出)固定在可动侧安装板31上；可动侧模具板33，其设置在比间隔块32靠近固定模具20的一侧(即，图1的间隔块32的右手侧)，其具有在闭合模具时与第一成型品形成部23一起限定模腔50的第二成型品形成部34；接收板70，其设置在间隔块32和可动侧模具板33之间；导向杆35，其设置在可动侧模具板33上并且在闭合模具时能与固定模具20的导向套接合；以及导向套，其能与固定模具20的支撑杆29接合。

此外，作为用于从模具移除成型品的成型品移除部件的两个起模杆37和两个起模板38、以及在闭合模具时用于辅助起模板38移动并且定位于可动侧安装板31侧并且还用于减缓闭合模具时的冲击的两个返回杆36被设置在可动模具30的间隔块32、接收板70和可动侧模具板33内侧。具体地，两个起模板38被设置在间隔块32的内侧的空间42中，以能够在图1中的左手/右手侧前进/后退。此外，延伸到第二成型品形成部34(限定模腔50的表面)的两个起模杆37和延伸到可动模具30和固定模具20的抵接面的两个返回杆36被一个起模板38(位于可动侧安装板31侧)从后侧固定，其中，杆37、36被安装在固定模具20侧(图1中的右手侧)的另一个起模板38上。在本实施方式中，各返回杆36均设置有作为弹性体的弹簧39，从而弹簧39总是沿从可动侧模具板33朝向可动侧安装板31的方向(图1的左手侧)向起模板38施力。

根据上述可动模具30的结构，在打开模具之后，通过由注射成型设备的起模装置抵抗弹簧39的力而将起模板38朝向可动侧模具板33推动，起模杆37从第二成型品形成部34的限定模腔50的表面突出，由此，可以可靠地从模具移除成型品(见图2D)。在移除成型品之后，通过弹簧39的弹性力的作用而使起模板38朝向可动侧安装板31侧移动。如果由弹簧39单独施加的弹性力不能将起模板38返回到其被起模装置推动之前的初始位置，则当下一成型品被制造时起模板38将完全返回到其被起模装置推动之前的初始位置，这是因为，固定模具20和可动模具30接触，并且通过固定模具20将返回杆36朝向可动侧安装板31侧推动。

可动模具30的间隔块32设置有减压吸引孔40，其用于使空间42与如真空泵等减压吸引设备(未示出)连通。在可动侧模具板33和接收板70的层和各起模杆37之间设置0.003mm～0.015mm范围的间隙41。因此，当减压吸引设备与减压吸引孔40连接以实施减压吸引时，间隙41、空间42和减压吸引孔40形成减压吸引路径，并且模腔50的内部在与模具10的接近/分离方向(闭合/打开方向)平行的方向上沿起模杆37的外周被减压吸引。空间42产生缓冲效果，以稳定减压吸引过程中的吸引压力。因为间隙41极窄，所以成型材料不会在成型加工的过程中从模腔50流入间隙41，并且可以防止在成型品中产生毛刺。

将参照图2A至图2D说明通过使用上述注射成型用模具来制造注射成型品60的程序。

首先，在通过使用可动模具30的导向杆35和固定模具20的导向套使可动模具30与固定模具20对准的情况下，通过使用注射成型设备的模具闭合机构使可动模具30与固定模具20紧密接触并且在该位置固定以闭合模具，以形成模腔50(见图2A)。在弹簧39单独施加的弹性力不能将起模板38返回到其被起模装置推动之前的初始位置的情况下，在该阶段，返回杆36被推动，从而使起模板38完全返回到其被起模装置推动之前的初始位置。

接着，作为成型材料的熔融树脂(弹性树脂)通过直浇道25、横浇道26和内浇道27从注射成型设备的注射装置注射到模腔50，以制造成型品60(见图2B)。在该阶段，模腔的内部优选地通过设置在减压吸引孔40处的减压吸引设备被减压到例如-85～-100kPa，从而确保树脂快速且充分的充填到模腔50。

然后通过使用传统的手段，使注射到模腔50中的材料冷却且固化到允许成型品60从模具移除的硬度。然后在通过设置在减压吸引孔40处的减压吸引设备施加-85～-100kPa范围的吸引压力的状态下，可动模具30与固定模具20分离，以打开模具。当打开模具时，因为成型品60被减压吸引设备朝向可动模具30侧吸引，所以成型品60留置在可动模具30侧(见图2C)。

最后，在停止减压吸引设备的减压吸引之后，通过由注射成型设备的起模装置抵抗弹簧39的力而将起模板38朝向可动侧模具板33侧推动，起模杆37从第二成型品形成部34的限定模腔50的表面突出，以从模具移除成型品60(见图2D)。如图2C和图2D所示，可以通过使用树脂移除机器人等(未示出)移除仍残留在固定模具20的直浇道25、横浇道26和内浇道27中的固化树脂。

根据通过使用本实施方式的注射成型用模具10的制造注射成型品的方法，当打开模具时，可以可靠地将注射成型品60留置在可动模具30侧(即，设置起模杆37和减压吸引孔40的模具部分侧)。

在本实施方式中，利用可动侧模具板33和接收板70的层和各起模杆37之间的间隙41对模腔50的内部进行减压吸引。然而，本发明的制造注射成型品的方法和注射成型用模具不限于本实施方式的制造注射成型品的方法和注射成型用模具，可以单独地在模具中设置专门用于减压吸引的路径。更具体地，可以以使通孔满足上述预定的间隙要求的方式，在可动模具中设置用于使模腔与可动模具的外侧连通的通孔作为减压吸引路径。此外，在模腔由多个构件(或插入件)限定的模具中，可以利用构件之间的间隙和/或构件与模具之间的间隙作为减压吸引路径来对模腔的内部减压。此外，起模杆37和减压吸引路径可以被设置在固定模具侧。此外，可以在2板式模具中采用本发明的制造注射成型品的方法和注射成型用模具。

此外，本发明的制造注射成型品的方法和注射成型用模具可以与传统的诸如模具表面处理等用于控制将留置成型品侧的模具部分的技术一起使用。

在本发明中，其中设置有成型品移除部件的模具部分还设置有用于减压吸引的减压吸引路径，从而在打开模具时成型品被可控地留置在该模具部分中。然而，在本发明中，可以接受的是，为与具有成型品移除部件的模具部分面对的模具部分设置加压路径，从而当打开模具时从加压路径吹送的加压空气等使成型品压靠具有成型品移除部件的模具部分，以对打开模具时将留置成型品侧的模具部分实施控制。

实施例

下面将详细说明本发明的实施例。应当注意，本发明不限于这些实施例。

图3示出根据上述实施方式的注射成型用模具10经由可动模具30的减压吸引孔40与缓冲箱80和真空泵81相连的结构。在该实施例中，减压吸引孔40经由减压吸引管线82与缓冲箱80连接。减压吸引管线82在到达缓冲箱80之前呈T字形分支。减压吸引管线82的从T字形分支点延伸并且与缓冲箱80连接的路径设置有第一阀83。减压吸引管线82的从T字形分支点延伸并且不与缓冲箱80连接的另一路径(具有开口端的路径)设置有第二阀84。此外，缓冲箱80与真空泵81连接，从而缓冲箱80的内部维持预定的真空度。

实施例1～6

根据本发明的方法利用注射成型用模具10来进行注射成型。具体地，在通过真空泵81使缓冲箱80的内部维持如表1所示的各对应的真空度的状态下，闭合模具10。然后，例如与来自成型设备的模具闭合信号对应地打开第一阀83。在打开第一阀83的状态下(即，模腔50的内部处于减压吸引的状态下)，作为成型材料的弹性体被注射到模腔50、冷却且固化。此后，在维持第一阀83打开的状态下，打开模具。在完成模具打开之后，关闭第一阀83，打开第二阀84，在减压吸引被解除的状态下利用起模杆37收集成型品。在这些实施例中，以如下方式进行成型：通过在注射成型设备中设定16个模具并且每次注射(shot)以20秒为循环周期通过一次注射(即，闭合模具→注射材料→冷却固化→打开模具→移除成型品)自动地成型16个成型品。在成型加工之后成型品留置在固定模具侧的情况下，由于使成型品从模具移除需要大致2分钟，因此产生2分钟的停机时间。成型加工持续2个小时，然后，评价成型品留置在固定模具侧的注射的次数、总的停机时间和所制造的成型品的数目。表1中示出结果。

比较例1

除了在成型材料注射和固化之后并且在打开模具之前已经通过闭合第一阀83和打开第二阀84解除减压吸引的状态下打开模具之外，以与实施例1～6相同的方式制造成型品。在该情况下，由于成型品在每次注射中都留置在固定模具侧，因此自动成型加工不适用。因此，为参考目的，表1仅示出了成型品留置在固定模具侧并且必须手动从模具收集成型品(循环时间：30秒)的注射的次数和所制造的成型品的数目。

表1

从实施例1～6和比较例1显而易见的是，通过在打开模具时进行减压吸引而减小成型品留置在固定模具侧的可能性，可以提高成型品的制造效率。此外，还显而易见的是，优选在吸引压力为-85kPa或更强的条件下进行减压吸引。

产业上的可利用性

如上所述，根据本发明的制造注射成型品的方法和注射成型用模具，由于其中具有成型品移除部件的模具部分(即、打开模具时应当留置成型品的模具部分)设置有用于使模腔减压的减压吸引路径，因此，通过打开模具时利用减压吸引路径减压吸引模腔中的成型品，能够以高精度的方式控制打开模具时应当留置成型品的模具部分。

Claims (4)

1.一种注射成型用模具，其包括：

固定模具和可动模具，在闭合所述注射成型用模具时，所述固定模具和所述可动模具限定用于成型的模腔；

材料注射部件，其设置于所述固定模具和所述可动模具中的至少一方，用于将成型材料注射到所述模腔中；

成型品移除部件，其设置于所述固定模具和所述可动模具中的任意一方，用于在打开所述注射成型用模具之后从所述注射成型用模具移除成型品；以及

减压吸引路径，其设置在具有所述成型品移除部件的模具中并且能够对所述模腔进行减压。

2.根据权利要求1所述的注射成型用模具，其特征在于，所述成型品移除部件是能够朝向所述模腔突出的起模杆，所述减压吸引路径是利用所述起模杆和所述注射成型用模具之间的间隙形成的。

3.一种制造注射成型品的方法，其通过使用权利要求1或2所述的注射成型用模具来制造注射成型品，所述方法包括以下步骤：

使所述固定模具和所述可动模具紧密接触以闭合所述注射成型用模具并且形成所述模腔；

使用所述材料注射部件将成型材料注射到所述模腔中而形成成型品；

分离所述固定模具和所述可动模具，以破环两者之间的紧密接触并且打开所述注射成型用模具；以及

通过所述成型品移除部件移除所述成型品，以收集所述成型品，

其中，至少在打开所述注射成型用模具的步骤中利用所述减压吸引路径对所述模腔施加减压吸引。

4.根据权利要求3所述的制造注射成型品的方法，其特征在于，所述方法还包括在收集成型品的步骤之前停止减压吸引。

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