CN104608311B - 嵌件成型工艺模具、设备、方法及产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于嵌件成型工艺的模具，所述模具包括第一和第二模具部分，其中，第二模具部分在模具的模腔位置具有后模模腔部，并且第一模具部分包括：具有前模模腔部、注塑入口以及流道的本体；可受到注塑压力作用的第一可动镶件；第二可动镶件，其中在合模状态下，第二可动镶件、前模模腔部与后模模腔部一起界定所述模具的模腔；以及连接第一和第二可动镶件的弹性构件，所述弹性构件被配置为在开模状态下其一部分位于第一和第二可动镶件之间以使得它们之间存在最大间距，并且在合模状态下被最大程度地压缩以使得第一和第二可动镶件彼此抵靠。本发明还涉及一种包括上述模具的设备、一种使用上述模具的方法及一种使用该方法制成的产品。

Description

嵌件成型工艺模具、设备、方法及产品
技术领域
本发明涉及一种用于嵌件成型工艺的模具，其包括在开模状态下彼此分离而在合模状态下彼此接合的第一模具部分和第二模具部分。特别地，本发明还涉及一种包括所述模具的设备、一种使用所述模具的嵌件成型方法，以及一种使用上述嵌件成型方法制成的产品。
背景技术
嵌件成型(Insert Molding)工艺指的是一种一体化产品的成型方法。
用于嵌件成型工艺的模具主要包括两部分，其中一部分通常称为前模、定模或母模，另一部分通常称为后模、动模或公模。前模与后模在开模状态下彼此分离，而在合模状态下彼此接合从而形成模腔。前模中设有注塑入口以及与注塑入口连通的流道。所述流道在后模中继续延伸并且与模腔连通。
所述成型工法的主要步骤包括：
-使前模与后模分离；
-将预先准备的异材质嵌件插入所述前模与后模之间；
-使前模与后模接合；
-从注塑入口注入熔融的热塑性或热固性材料；以及
-使所述熔融的材料在模腔内与嵌件接合固化，由此形成一体化产品。
在目前的用于嵌件成型工艺的模具中，在合模状态下，模腔内前模与后模之间的距离是固定的，所述距离一般由被插入嵌件的尺寸决定。
然而，由于嵌件制作中固有的工艺限制，嵌件本身的尺寸存在公差，并且其尺寸精度在目前难以进一步提高。因此，当嵌件尺寸具有正公差时，嵌件尺寸可能超过模腔内前模与后模之间的距离。这样，在合模时嵌件将受到前后模腔的挤压而可能发生变形、破裂等。而当嵌件尺寸具有负公差时，嵌件尺寸可能小于模腔内前模与后模之间的距离。这样，在合模状态下，在模腔边界之外前模与后模之间存在空隙，因此注塑时会导致注塑产品上形成批锋、毛边、毛刺等。
在使用冷流道模具的情况下，上述问题尤其突出。在冷流道模具的合模过程中，前模与后模彼此刚性抵靠，因此很难通过合模力一次性控制前模与后模的锁模位置。在这种情况下，在合模过程中极易出现合模过紧压坏嵌件，或者合模不到位而使注塑产品出现批锋的情况。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种嵌件成型工艺模具、设备、方法或产品，以克服现有技术中存在的至少一个上述问题。
根据本发明的一个方面，提出了一种用于嵌件成型工艺的模具，所述模具包括可处于开模状态下和合模状态下的第一模具部分和第二模具部分，所述第一模具部分和所述第二模具部分在开模状态下彼此分离，并且在合模状态下彼此接合，
其中，所述第二模具部分在模具的模腔位置具有第二模具部分模腔部，并且所述第一模具部分包括：
-第一模具部分本体，所述第一模具部分本体具有处于模具的模腔位置的第一模具部分模腔部、远离所述第一模具部分模腔部的注塑入口，以及与所述注塑入口连通的流道；
-设有流道侧表面的第一可动镶件，其中所述流道侧表面暴露于所述流道中，由此在所述流道侧表面受到来自流道中注塑材料的压力时，所述第一可动镶件朝向所述模具的模腔运动；
-第二可动镶件，其中在合模状态下，所述第二可动镶件、所述第一模具部分模腔部与所述第二模具部分模腔部一起界定所述模具的模腔；以及
-连接所述第一可动镶件与所述第二可动镶件的弹性构件，所述弹性构件被配置为在开模状态下所述弹性构件的一部分位于所述第一可动镶件与所述第二可动镶件之间，以使得所述第一可动镶件与所述第二可动镶件之间存在最大间距，并且在合模状态下所述弹性构件被压缩，以使得所述第一可动镶件与所述第二可动镶件之间建立刚性连接并可互相传递作用力。
优选地，所述流道可以是冷流道。
优选地，所述弹性构件可以包括两个压缩弹簧。更优选地，为确保第一可动镶件与所述第二可动镶件之间的刚性连接更稳定，所述弹性构件可以包括至少三个压缩弹簧。
优选地，所述第一可动镶件与所述第二可动镶件之间的所述最大间距可以为0.05mm至0.2mm。
优选地，所述第一可动镶件可运动的最大运动距离可以大于或等于所述最大间距。
优选地，第一可动镶件与第二可动镶件可以被设置为在合模状态下彼此接触，由此建立刚性连接和传递作用力。
优选地，第一可动镶件与第二可动镶件也可以被设置为在合模状态下彼此不接触，并且通过被完全压缩的弹性构件来建立刚性连接和传递作用力。在第一可动镶件与第二可动镶件设置为在合模状态下彼此不接触的情况下，优选地，也可以通过辅助构件来建立刚性连接和传递作用力。
优选地，在合模状态下，被压缩的所述弹性构件可以被容纳在设置于所述第一可动镶件中和/或设置于所述第二可动镶件中的凹部内。
优选地，所述嵌件成型工艺中使用的嵌件例如可以是玻璃或陶瓷。
优选地，所述模具可以用于电子设备的零部件的嵌件成型工艺。
根据本发明的另一个方面，还提出了一种用于嵌件成型工艺的设备，其中，所述设备包括以上所述的模具。
根据本发明的另一个方面，还提出了一种嵌件成型方法，所述方法使用以上所述的模具，并且包括以下步骤：
-打开所述模具，在所述后模的模腔位置放置嵌件；
-向所述前模持续施加合模力，以使得所述前模和所述后模接合；
-从所述注塑入口注入材料进行注塑，并且使所述流道中的注塑压力作用在所述第一可动镶件上，由此推动所述第一可动镶件朝向所述第二可动镶件运动；
-使所述第一可动镶件通过所述弹性构件推动所述第二可动镶件逐渐压向所述嵌件，然后使得所述第一可动镶件和所述第二可动镶件之间实现刚性连接，并且所述第二可动镶件最终压紧嵌件；
-继续注塑以在模腔中形成最终产品。
优选地，所述方法还可以包括以下步骤：
在所述前模和所述后模接合之后并且在进行注塑之前，可以使所述第二可动镶件的模腔侧表面与所述嵌件接触，在这种情况下，所述模腔侧表面向所述嵌件施加的力小于所述合模力。
优选地，所述方法还可以包括以下步骤：
可以使所述合模力约为2200N，并且可以使所述弹性构件在所述第一可动镶件和所述第二可动镶件彼此刚性连接时的弹性合力约为800N。
根据本发明的另一个方面，还提出了一种使用嵌件成型工艺获得的产品，所述产品通过使用以上所述的嵌件成型方法制成。
利用以上所述的用于嵌件成型工艺的模具或设备，或者利用以上所述的嵌件成型方法及由此制成的产品，本发明通过改进冷流道模具中前模与后模的合模方式，有效控制了在合模状态下模腔内前模与后模之间的距离，以适应有尺寸差异的嵌件。因此，避免了压伤嵌件或者产生注塑批锋等问题，从而提高了注塑产品的质量。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的优选实施方式，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施方式的用于嵌件成型工艺的模具1，所述模具1处于开模状态下；
图2示出了图1中的第一可动镶件22、第二可动镶件23以及压缩弹簧241、242；
图3示出了合模状态下注塑过程开始前的模具1；以及
图4示出了合模状态下注塑过程结束后的模具1。
具体实施方式
所附的附图仅仅是出于说明的目的示例性地给出。附图仅仅被示意性地绘制，并且各部件之间并非按比例绘制。特别地，为清楚起见，其中的间距被放大示出。
图1示出了根据本发明的一个实施方式的用于嵌件成型工艺的模具1，所述模具1处于开模状态下。
模具1包括第一模具部分和第二模具部分。在本实施方式中，第一模具部分和第二模具部分分别是前模20和后模30。前模20包括前模本体21、第一可动镶件22、第二可动镶件23，以及连接第一可动镶件22与第二可动镶件23弹性构件24。第一可动镶件22与第二可动镶件23均可沿着朝向模腔的方向和远离模腔的方向平移。在本实施方式中，弹性构件24由两个压缩弹簧241、242组成。后模30在模具1的模腔位置具有后模模腔部301。
在一个替代实施方式中，弹性构件24包括至少三个压缩弹簧，以确保第一可动镶件22与第二可动镶件23之间的接触平面互相平行。
前模本体21在模具1的模腔位置具有前模模腔部211。此外，前模本体21还在其远离前模模腔部211的一个侧面中设有注塑材料的注塑入口213，并且在其内部设有与所述注塑入口213连通的流道212。在本实施方式中，所述流道212是冷流道。
第一可动镶件22具有处于相反两侧的流道侧表面221和第一镶件弹簧侧表面222。流道侧表面221暴露于流道212中。换句话说，流道侧表面221的至少一部分构成流道212的壁的一部分，从而流道212中的注塑材料可以向流道侧表面221施加压力。
第二可动镶件23具有处于相反两侧的模腔侧表面232和第二镶件弹簧侧表面231。第一镶件弹簧侧表面222和第二镶件弹簧侧表面231彼此平行并且相互面对。在合模状态下，第二可动镶件23、前模模腔部211与后模模腔部301一起界定模具1的模腔。所述模腔通过内浇口与流道连通。
图2中非常简略地示出了弹簧241、242的示意图。如图所示，在开模状态下，弹簧241、242处于非压缩状态，并且其上段和下段分别处于第一可动镶件22和第二可动镶件23中，而中段则处于第一镶件弹簧侧表面222和第二镶件弹簧侧表面231之间，从而使所述两个相互面对的表面222、231之间在此时具有最大间距L。在注塑材料所施加的注塑压力作用下，第一可动镶件22可在压缩弹簧的同时向下运动至最大运动距离D(如图4所示)，并且在一个实施方式中，D≥L。
参见图2，其中示出了根据本实施方式的处于开模状态下的第一可动镶件22、第二可动镶件23和弹簧241、242。在图2中，第一镶件弹簧侧表面222和第二镶件弹簧侧表面231之间的最大间距L为0.05mm至0.2mm。
在本实施方式中，弹簧被设置为其上段和下段分别被容纳在第一可动镶件22和第二可动镶件23的凹部中，这例如可以通过在可动镶件中设置用于容纳弹簧的上段或下段的凹部(未示出)来实现。然而可以设想的是，弹簧也可以替代地被设置为仅有其上段和下段被容纳在相应的可动镶件的凹部中，而另一端则固定在另一个可动镶件的弹簧侧表面上。需要确保的原则是，在开模状态下，未被压缩的弹性构件24的一部分处于两个可动镶件之间，以使得两个可动镶件以最大间距L分离；并且在合模状态下，第一可动镶件22在压缩弹性构件24的同时向下运动至最大运动距离D，由此第一可动镶件22与第二可动镶件23彼此刚性连接并可互相传递作用力。
在本实施方式中，弹簧在合模状态下全部被容纳于可动镶件的凹部中，以使得两个可动镶件之间的间距为零。在这种情况下，当第一可动镶件22与第二可动镶件23刚性连接并且传递作用力时，弹簧可以被完全压缩，或者也可以未被完全压缩，这取决于容纳弹簧的凹部的深度以及弹簧的特性和规格。
在一个替代实施方式中，可以将第一可动镶件22与第二可动镶件23设置为在合模状态下彼此不接触，而是通过被完全压缩的弹性构件24来刚性连接并且直接传递作用力。在这种情况下，可以不在镶件22、23的弹簧侧表面222、231中设置凹部。在另一个替代实施方式中，可以将弹性构件24设置为在被压缩至一定位置时被锁定。在另一个替代实施方式中，还可以设置辅助构件来用于将力从第一可动镶件22直接传递到第二可动镶件23。
下面描述使用模具1进行嵌件成型工艺注塑的过程：
1)打开模具1，在后模30的模腔位置放置嵌件40。
所述嵌件40例如可以是玻璃或陶瓷嵌件。
2)在如图1中的向下箭头所示的合模力F的作用下，前模20带动其第一可动镶件22和第二可动镶件23朝向后模30运动。
3)使前模20和后模30合模。由于两个可动镶件22、23之间存在间距，因此合模力F并不能迅速且直接地施加在后模30上。在此过程结束时，前模20与后模30接合，并且第二可动镶件23的模腔侧表面232可接触或贴近嵌件40，但并未紧密地压在嵌件40上。参见图3，其中示出了这一状态下的模具1。此时，在第二可动镶件23接触嵌件40的情况下，模腔侧表面232向嵌件40施加力f，其中，f＜F。
当嵌件40由于具有公差而使其厚度或局部厚度较大时，由于并不直接接受合模力F，因此第二可动镶件23并不会将过大的力直接施加到嵌件40上。因此根据本发明的模具避免了嵌件被压坏的情况。
4)从注塑入口213注入材料进行注塑。流道212中的注塑压力作用在第一可动镶件22的流道侧表面221上，由此所述第一可动镶件22朝向所述模具的模腔运动。注塑压力进一步通过弹簧241、242传递至第二可动镶件23。在注塑过程中，弹簧241、242逐渐被压缩，第一可动镶件22与第二可动镶件23之间的间距逐渐缩短。由此使得第一可动镶件22和第二可动镶件23之间最终实现刚性连接。在上述实施方式中，第一镶件弹簧侧表面222和第二镶件弹簧侧表面231完全接触。
5)流道212中的注塑材料将注塑压力依次通过第一可动镶件22和弹性构件24传递到第二可动镶件23上。在所述注塑压力的作用下，第二可动镶件23进一步压向后模30，并且逐渐压紧嵌件40。最后，在合模状态下，嵌件附件的模腔的尺寸和形状良好地吻合嵌件的尺寸和形状。参见图4，其中示出了合模状态下注塑过程结束后的模具1。
当嵌件40由于具有公差而使其厚度或局部厚度较小时，模腔中可能至少在局部存在空隙。此时，当第二可动镶件23进一步向嵌件移动时，模腔侧表面232朝向嵌件40施加的力足够小以不损坏嵌件40，同时又足够大以使得模腔中的缝隙被消除。因此根据本发明的模具避免了最终的注塑产品出现批锋的情况。
6)继续注塑以使得注塑材料依次通过注塑入口213、流道212以及浇口到达模腔，从而通过模腔中成型的注塑材料50与嵌件40一起形成最终产品3，如图4所示。
在上述过程中，弹簧因被压缩而使第一可动镶件22和第二可动镶件23产生刚性接触，此时弹性构件24因被压缩而产生的弹性合力小于合模力的二分之一，以实现弹簧对前膜20和后膜30之间间距的微调作用。例如，当嵌件为玻璃或陶瓷时，合模力约为2200N，以及弹性构件在第一可动镶件22和第二可动镶件23刚性连接时产生的弹性合力约为800N可实现本发明的目的和效果。
本实施方式中的模具可以适用于电子设备的零部件的嵌件成型工艺，该电子设备例如可以是手机。
以上所述的模具例如可以应用于嵌件成型工艺设备中。
以上已经参考实施方式对本发明进行了描述，但需要指出的是，以上所述的实施方式均是示例性的，而不是限制性的。在以上所述的实施方式中描述的各个技术特征在不互相抵触的情况下可以任意地在不同的实施方式中结合和使用。并且本领域技术人员可以认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以作出多种变化，这些变化都应被涵盖在本发明的范围之内。

Claims (16)

1.一种用于嵌件成型工艺的模具(1)，所述模具包括可处于开模状态下和合模状态下的第一模具部分(20)和第二模具部分(30)，所述第一模具部分(20)和所述第二模具部分(30)在开模状态下彼此分离，并且在合模状态下彼此接合，
其中，所述第二模具部分(30)在模具(1)的模腔位置具有第二模具部分模腔部(301)，并且所述第一模具部分(20)包括：
-第一模具部分本体(21)，所述第一模具部分本体(21)具有处于模具(1)的模腔位置的第一模具部分模腔部(211)、远离所述第一模具部分模腔部(211)的注塑入口(213)，以及与所述注塑入口(213)连通的流道(212)；
-设有流道侧表面(221)的第一可动镶件(22)，其中所述流道侧表面(221)暴露于所述流道(212)中，由此在所述流道侧表面(221)受到来自流道中注塑材料的压力时，所述第一可动镶件(22)朝向所述模具(1)的模腔运动；
-第二可动镶件(23)，其中在合模状态下，所述第二可动镶件(23)、所述第一模具部分模腔部(211)与所述第二模具部分模腔部(301)一起界定所述模具(1)的模腔；以及
-连接所述第一可动镶件(22)与所述第二可动镶件(23)的弹性构件(24)，所述弹性构件(24)被配置为在开模状态下所述弹性构件(24)的一部分位于所述第一可动镶件(22)与所述第二可动镶件(23)之间，以使得所述第一可动镶件(22)与所述第二可动镶件(23)之间存在最大间距(L)，并且在合模状态下所述弹性构件(24)被压缩，以使得所述第一可动镶件(22)与所述第二可动镶件(23)之间建立刚性连接并可互相传递作用力。
2.根据权利要求1所述的用于嵌件成型工艺的模具(1)，其特征在于，所述流道(212)是冷流道。
3.根据权利要求1或2所述的用于嵌件成型工艺的模具(1)，其特征在于，所述弹性构件(24)包括两个压缩弹簧(241、242)。
4.根据权利要求1或2所述的用于嵌件成型工艺的模具(1)，其特征在于，所述弹性构件(24)包括至少三个压缩弹簧。
5.根据权利要求1或2所述的用于嵌件成型工艺的模具(1)，其特征在于，所述第一可动镶件(22)与所述第二可动镶件(23)之间的所述最大间距(L)为0.05mm至0.2mm。
6.根据权利要求5所述的用于嵌件成型工艺的模具(1)，其特征在于，所述第一可动镶件(22)可运动的最大运动距离(D)大于或等于所述最大间距(L)。
7.根据权利要求1或2所述的用于嵌件成型工艺的模具(1)，其特征在于，第一可动镶件(22)与第二可动镶件(23)设置为在合模状态下彼此接触，由此建立刚性连接和传递作用力。
8.根据权利要求1或2所述的用于嵌件成型工艺的模具(1)，其特征在于，第一可动镶件(22)与第二可动镶件(23)设置为在合模状态下彼此不接触，并且通过被完全压缩的弹性构件(24)来建立刚性连接和传递作用力。
9.根据权利要求1或2所述的用于嵌件成型工艺的模具(1)，其特征在于，第一可动镶件(22)与第二可动镶件(23)设置为在合模状态下彼此不接触，并且通过辅助构件来建立刚性连接和传递作用力。
10.根据权利要求1或2所述的用于嵌件成型工艺的模具(1)，其特征在于，在合模状态下，被压缩的所述弹性构件(24)被容纳在设置于所述第一可动镶件(22)中和/或设置于所述第二可动镶件(23)中的凹部内。
11.根据权利要求1或2所述的用于嵌件成型工艺的模具(1)，其特征在于，所述嵌件成型工艺中使用的嵌件(40)是玻璃或陶瓷。
12.根据权利要求1或2所述的用于嵌件成型工艺的模具(1)，其特征在于，所述模具(1)用于电子设备的零部件的嵌件成型工艺。
13.一种用于嵌件成型工艺的设备，其特征在于，所述设备包括根据上述权利要求中的任一项所述的模具(1)。
14.一种嵌件成型方法，其特征在于，所述方法使用根据权利要求1-12中的任一项所述的模具(1)，并且包括以下步骤：
-打开所述模具(1)，在所述第二模具部分(30)的模腔位置放置嵌件(40)；
-向所述第一模具部分(20)持续施加合模力(F)，以使得所述第一模具部分(20)和所述第二模具部分(30)接合；
-从所述注塑入口(213)注入材料进行注塑，并且使所述流道(212)中的注塑压力作用在所述第一可动镶件(22)上，由此推动所述第一可动镶件(22)朝向所述第二可动镶件(23)运动；
-使所述第一可动镶件(22)通过所述弹性构件(24)推动所述第二可动镶件(23)逐渐压向所述嵌件(40)，然后使得所述第一可动镶件(22)和所述第二可动镶件(23)之间实现刚性连接，并且所述第二可动镶件(23)最终压紧嵌件(40)；
-继续注塑以在模腔中形成最终产品(3)。
15.根据权利要求14所述的嵌件成型方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
在所述第一模具部分(20)和所述第二模具部分(30)接合之后并且在进行注塑之前，使所述第二可动镶件(23)的模腔侧表面(232)与所述嵌件(40)接触，并且所述模腔侧表面(232)向所述嵌件(40)施加的力小于所述合模力(F)。
16.根据权利要求14或15所述的嵌件成型方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
使所述合模力(F)为2200N，并且使所述弹性构件(24)在所述第一可动镶件(22)和所述第二可动镶件(23)彼此刚性连接时的弹性合力为800N。
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