CN104884224A

CN104884224A - 模制系统的部件

Info

Publication number: CN104884224A
Application number: CN201380069140.8A
Authority: CN
Inventors: 阿德里安·皮特·罗杰; 萨米·塞缪尔·埃尔森; 詹姆斯·奥斯本·普兰顿
Original assignee: Husky Injection Molding Systems Ltd
Current assignee: Husky Injection Molding Systems Ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2033-11-14
Also published as: CA2895845A1; US9604390B2; US20150375426A1; WO2014082169A1; CN104884224B; CA2895845C; EP2934847B8; EP2934847A1; EP2934847B1; EP2934847A4

Abstract

本发明尤其公开了模制系统的部件，以及与其制造相关的方法，该部件具有带限定在其至少一部分中的支撑基体的主体。

Description

模制系统的部件

技术领域

本文所公开的非限制性实施例大体涉及模制系统的部件及其相关的制造方法。

发明内容

根据本文所公开的一个方面，提供了模制系统的部件，其具有带限定在其至少一部分中的支撑基体的主体。

根据本文所公开的另一个方面，提供了模制系统部件的制作方法，包括制造具有带限定在其至少一部分中的支撑基体的主体。

所属领域的技术人员现将在结合附图查看非限制性实施例的以下描述后将会明白非限制性实施例的这些和其它方面及特征。

附图说明

结合附图可以更充分地理解非限制性实施例，其中：

图1示出了根据一个非限制性实施例的模制系统的示意图；

图2示出了根据一个非限制性实施例的模具堆叠的截面图；

图3示出了图2中模具堆叠的模芯插入件顶部件的放大剖视图。

图4示出了根据另一个非限制性实施例的喷头的横截面图；

图5示出了根据另一个非限制性实施例的穿过模制材料分配器一部分的横截面图。

所述附图未必按比例描绘，且可以通过假想线、图形表示及局部视图来进行图解说明。并且在某些示例中，可能已省略对理解实施例来说不必要的或致使其它细节难以感知的细节。

具体实施方式

下面将详细描述本文中模制系统部件的各个实施例及其制造方法。应该理解，鉴于本文所公开的非限制性实施例，其他非限制性实施例、修改和等同物对于本领域普通技术人员而言是显而易见的，这些变体应当被考虑到附属的权利要求书的范围之内。

此外，本领域的普通技术人员将认识到以下将论述的非限制性实施例的某些结构和操作细节可以被全部改变或省略(即不重要的细节)。在其它情况中，并未详细描述公知的方法、过程和部件。

介绍：

本文公开了模制系统部件的结构和与提供模制系统的部件，例如，限定模具腔的一部分或模制材料分配器的一部分的模具内模具堆叠的构件相关的步骤。该部件具有带限定在其至少一部分中的支撑基体的主体。该支撑基体是由结构支撑件的三维网提供。该支撑基体的配置(即，形状和尺寸)没有特别的限制。例如，支撑基体可被配置成在整体上是均匀的，其中结构支撑件被类似地配置并在其间绘出尺寸相当一致的空隙。或者，支撑基体可另限定结构支撑件的相对不规则阵列。例如，阵列内的结构支撑件的尺寸和形状可变化。此外，或另外，结构支撑件之间的间隔可变化，其中在支撑网之间限定的空隙在横向的体积逐渐改变。因此，应了解，支撑网的配置没有特别限制且可例如为形状规则的阵列，例如矩形阵列、三角形阵列、点阵列，或者或多或少不规则。

此外，支撑基体可包括一种或多种填料。填料类型以及其所需目的没有特别的限制。作为一个实例，可选择以具有与部件的基材相同或不同的热导率的填料。也就是说，限定在支撑网之间的空隙中的一些或所有可形成可填充有异种材料的互连体积。因此，通过利用具有比组成支撑基体的材料更高(即，促进热量流动)、相同、或更低(即，抑制热量流动)的热导率的材料填充空隙。此外，可存在依序地或以混合物组合形式渗透进在支撑基体中限定的空隙中的多种填料。例如，填料可由不同材料的混合物组成。一个这种非限制性实例可包括与铜粉混合的工业金刚石粉，使得熔融铜在加热时将携载高导电率金刚石颗粒通过空隙结构，进而向部件提供增加的热导率。

根据非限制性实施例，在其它强支撑基体中抑制填料的热流动的目标用途可以在模制材料分配器的一个或者多个部件中非常有用，例如，备用隔热体或者喷嘴，其必须在一侧的热部件与在另一侧的冷部件之间，或者在限定模具腔部分的部件(例如，模具堆叠插入件)中支持高负载和以其它方式跨越、及其它接触以便热分离其区域。

可以通过所有合适的方法来制造部件，例如自由式制造，包括直接金属激光烧结(也称为选择性激光烧结)和浸渗。

非限制性实施例：

参考图1，示出了根据非限制性实施例的模制系统100的示意图。特别地，模制系统100配置为注塑模制系统，其大致包括模具夹110、模具120、模制材料分配器130，以及模制材料制备装置140。

模具120包括第一部分122和第二部分124，当它们闭合在一起时限定多个模具腔，在该模具腔中的模制品，例如用于吹塑成容器的类型的预成型件是可模制的。第一部分122安装到模具夹110的移动台板114。第二部分124安装到模制材料分配器130，该模制材料分配器130依次安装在模具夹110的固定台板116上。在操作中，第一部分122相对于第二部分124往复运动，以便通过在移动台板114与固定台板116之间的相对移动打开和关闭模具120。模制材料制备装置140配置为制备(例如，熔融)模制材料(未示出)，并且通过熔融物分配器130注入模制材料并且将该模制材料注入到模具120的多个模具腔中。

模制系统100的各种部件可以从先前描述的配置中受益。例如，并且如参考图2所示，模具堆叠126中的一个或者多个可以如此配置。

模具堆叠126的非限制性实施例示出为广义上包括在使用中分别与模具120的第一部分122和第二部分124相关联的第一部分160和第二部分170，该第一部分160和第二部分170配置成相互配合以提供模具腔179。模具堆叠126的第一部分160包括模芯插入件162、锁环164以及分离插入件166。模具堆叠的第二部分170包括模具腔插入件174和浇口插入件172。模具堆叠126的该设计对本领域的普通技术人员来说是熟知的并无需作进一步的解释。可以肯定地说：模芯插入件162限定模具腔179的内部部分；锁环164限定模具腔179的端部部分的一部分；分离插入件166限定模具腔179的封装部分；模具腔插入件174限定模具腔179的外部部分；且浇口插入件172限定模具腔179的端部部分。

模具堆叠126的一个或多个这些构件可以配置成包括主体，该主体具有在其至少一个部分中限定的支撑基体。此外，支撑基体可以由多孔结构提供，支撑基体具有在其中限定的密度梯度的多孔结构提供。密度梯度可以定向成使得多孔结构的密度朝向由部件限定的模制表面而增加。

此外，支撑基体可以包括在其中的填料，且该填料可具有不同于(优选地高于)支撑基体的基材的热导率。该填料通过已知方式(例如渗透)可以被引入支撑基体。基材可以通过(例如工具钢)提供。填料可以通过例如铜(即，铜合金)提供。

在描述的非限制性实施例中，如参考图3所示，模芯插入件162的主体可以配置成包括该模芯插入件162的至少一部分中的支撑基体163，其中，支撑基体163通过多孔结构提供，该多孔结构具有在其中限定的密度梯度。更具体地，支撑基体163可以被配置为包括，不特定限制于，具有低密度的基部部分169，以及设置在基部部分169与模制表面167之间的过渡部分165，其中过渡部分的密度穿过基部部分169的宽度从基部部分169的低密度向完全致密的结构变化。

参考图4，示出了根据一个非限制性实施例的用于模制材料分配器130(图1)的喷头180和来自于模具堆叠126(图2)的浇口插入件172。在操作中，喷头180的前部沿分别限定在浇口插入件172上的接触表面194、196接收在该浇口插入件172的插口内用于将模制材料源(未示出)连接至模具腔179(图2)。喷头180广义上尤其包括喷头主体182、喷嘴186、阀构件184和加热器188。前述内容的总体配置是相当典型的并通常被本领域的技术人员认可。具体地，喷头主体182和喷嘴186保持在一起并一起配合用于限定在使用中用于连接模制材料(未示出)和模具腔179(图1)的熔融物通道。在操作中，阀构件184在熔融物通道内是可移动的，以便有选择地控制其中的模制材料的流动。更具体地，可以看出，阀构件184是可轴向移动(通过制动器——未示出)的圆筒状杆，用于有选择地阻断位于喷嘴186的下游端的出口。最后，可以理解的是，加热器188热耦合于在使用中用于其加热的喷头主体182，从而将熔融物通道中的模制材料保持在模制所需的特定温度。在此设计中，可以理解的是，喷嘴186通过加热的喷头主体182的传导传热进行加热。

尽管如此，但可以理解的是，喷嘴186包括至少一个前部，该前部具有其中带有填料的支撑基体192。此外，还可以理解的是，支撑基体192可以包括朝向喷嘴186的表面(即内部的和外部的)而增加的密度梯度。支撑基体192可以由强度相对高的材料(例如，钢)形成，这种材料提供骨架，在骨架中支撑强度相对较低的但是却更加导热的填充材料，例如铜及其合金。前述的技术效果是喷嘴186可以配置成既结实又高导热。理想的强度是能经受喷射压力，然而高热导率需要帮助从喷头主体182导热至限定在喷嘴186中的熔融物通道的一部分。

依照进一步的非限制性实施例，未示出的喷头主体182的部分可以进行类似地配置。

参照图5，描述了根据非限制性实施方案结构化的模制材料分配器230的一部分的剖视图。模制材料分配器230配置成在操作时将来自来源(例如，模制材料制备装置140——图1)的模制材料分配到模具(未显示)的一个或多个模制腔中。模制材料分配器230的结构和操作是相当典型的，因此几乎传统方面的详细解释将会相当简短。可以肯定地说：所示的模制材料分配器230广义上包括尤其是歧管板234、背板232、歧管250，以及喷头280。歧管250位于在背板232与歧管板234之间限定的凹形部(未列出)中。歧管250包括将模制材料分配到邻接歧管250的喷头280的熔融物通道254(显示了一个)的网络。歧管250在一侧通过备用隔热体240(以及在另一侧通过喷头280)以间隔的关系保持在背板232与歧管板234之间，并因此加热歧管250通常与冷却板隔热。与由固体弹性材料(例如，钢)制得的传统备用隔热体相比，备用隔热体240的主体经配置成包括其中具有支撑基体242的一部分。支撑基体242可由与备用隔热体240的其余部分相同的或完全不同的材料形成。支撑基体的结构支撑件之间的空隙可填充空气，填充相对隔热的材料，或甚至被排空(即，真空)，其中结构支撑件之间的空隙可基本上不含任何材料/流体。以这种方式，备用隔热体240配置成通过模制材料分配器230的操作支撑高压缩负载，同时也使歧管250与背板232之间的热转移(即，热损失)减少。

同样结合以上所示，虽然可以单独使用，但歧管250也可配置成包括在备用隔热体240的区域中具有支撑基体252的一部分，即使其可在文中其它地方使用。支撑基体252可由与歧管250的其余部分相同的材料(通常是高强度钢)或完全不同的材料形成，支撑基体252的结构支撑件之间的空隙可被排空、填充有空气，或另外填充相对隔热材料。以这种方式，歧管250配置成通过模制材料分配器230的操作支撑高压缩负载，同时也使歧管250与背板232之间的热转移(即，热损失)减少。

另外，结合以上所述，支撑基体252可类似地在喷头280附近的歧管250中限定。

同样结合以上所述，虽然该喷头280可以单独使用，但其被示出为包括喷嘴286，在该喷嘴286上具有密封环284，该密封环284配置成与该模具(未示出)的浇口插入件272的接触表面296接触密封。如图所示，可以将该密封环284的一部分配置成包括支撑基体282。该支撑基体282可以由该喷嘴286其余部分相同的材料制成，该材料通常为一种诸如铜材料制成的高热导率的合金，或为完全不同的其他材料，在支撑基体的结构支撑件之间可以填充空气，或另外填充相对隔热的材料。该喷嘴286可以以这种方式保留其强度，同时也使向该模具(未示出)冷却的浇口插入件272的热传导(即热损失)减少。

应该注意，上文已经概括出了某些较相关的非限制性实施例。本领域的技术人员将明白，可实现对所公开的非限制性实施例的修改，而不脱离本发明的精神和范围。因此，描述的非限制性实施例应该被认为仅仅是说明某些较为突出的特征和应用。通过以不同方式应用非限制性实施例或以本领域技术人员已知的方式修改本发明，可实现其他的有益结果。本文可以明显预料到各个非限制性实施例之间的特征、元件和功能的混合和配合。可以将一个实施例的特征、元件和功能结合到另一个实施例中，除非前面另有说明。尽管该说明针对特定安排和方法作出，但其目的和概念可以适合应用到其他配置和应用中。

Claims

1.一种模制系统（100）的部件，包括：

具有支撑基体（163，192，242，252，282）的主体，所述支撑基体限定在该主体的至少一部分中。

2.如权利要求1所述的部件，其中：

所述支撑基体（163，192，242，252，282）包括结构支撑件的三维网。

3.如权利要求2所述的部件，其中：

所述结构支撑件的三维网是均匀的。

4.如权利要求2所述的部件，其中：

所述结构支撑件的三维网是不规则的。

5.如权利要求2所述的部件，其中：

所述结构支撑件之间的间隔逐渐变化，使得在所述支撑件的网之间限定的空隙跨越的体积逐渐变化，其中在支撑件内限定了密度梯度。

6.如权利要求5所述的部件，其中：

所述支撑基体（163，192）是多孔结构，该多孔结构具有在其内形成的密度梯度。

7.如权利要求1到6中的任一权利要求所述的部件，其中：

所述支撑基体（163，192，242，252，282）包括在其内的填料。

8.如权利要求1到6中任一项所述的部件，其中：

限定于所述支撑基体（163，192，242，252，282）中的空隙被排空。

9.如权利要求7所述的部件，其中：

所述填料具有与所述支撑基体（163，192，242，252，282）的基材不同的热导率。

10.如权利要求9所述的部件，其中：

所述填料的热导率高于所述基材的热导率。

11.如权利要求9所述的部件，其中：

所述填料是不同材料的混合物。

12.如权利要求11所述的部件，其中：

所述填料是工业金刚石粉和铜粉的混合物。

13.如权利要求1到12中任一项所述的部件，其中：

所述部件是模具（120）的一部分，该部分限定模具腔（179）。

14.如权利要求13所述的部件，其中：

所述部件属于所述模具（120）的模具堆叠（126）。

15.如权利要求10所述的部件，其中：

所述支撑基体（163）是具有于其中限定的密度梯度的多孔结构，该密度梯度定向使得所述支撑基体（163）的密度向朝向所述部件限定的模制表面（167）增加。

16.如权利要求15所述的部件，其中：

所述支撑基体（163）包括具有低密度的基部部分（169）和布置在所述基部部分（169）和所述模制表面（167）之间的过渡部分（165），其中，所述过渡部分的密度跨越其宽度方向从所述基部部分（169）的低密度向完全致密的结构变化。

17.如权利要求14所述的部件，其中：

所述部件是以下中的一种：

i）模芯插入件（162）；

ii）锁环（164）；

iii）分离插入件（166）；

iv）浇口插入件（172）；和

v）模具腔插入件（174）。

18.如权利要求1到12中任一项所述的部件，其中：

所述部件属于模制材料分配器（130）。

19.如权利要求18所述的部件，其中：

所述部件是以下其中一种：

i）喷头（180，280）；

ii）歧管（250）；

iii）备用隔热体（240）。

20.如权利要求18或19所述的部件，其中：

所述部件限定了用于在使用时将模制材料分配至模具（120）的熔融物通道。

21.如权利要求20所述的部件，其中：

所述部件是所述模制材料分配器（130）的喷头（180）。

22.如权利要求21所述的部件，其中：

所述部件是所述喷头（180）的喷嘴（186）。

23.如权利要求22所述的部件，其中：

所述喷嘴（186）包括至少一个具有在其中填充有所述填料的支撑基体（192）的前部。

24.如权利要求23所述的部件，其中：

所述支撑基体（192）包括朝向所述喷嘴（186）的表面增加的密度梯度。

25.如权利要求23所述的部件，其中：

所述支撑基体（192）由相对高强度的材料组成，这种相对高强度的材料在所述支撑基体中支撑相对低强度但具有更高热导率的填料。

26.如权利要求22所述的部件，其中：

所述喷嘴（186）包括密封环（284），所述密封环（284）包括所述支撑基体（282）。

28.如权利要求26所述的部件，其中：

所述密封环（284）中的支撑基体（282）包括具有低于所述基材的热导率的填料。

29.如权利要求20所述的部件，其中：

所述部件是所述模制材料分配器（130）的歧管（250），并且其中，所述支撑基体（252）限定于所述部件的一部分中。

30.如权利要求29所述的部件，其中：

所述支撑基体（252）位于所述备用隔热体（240）的区域中。

31.根据权利要求30所述的部件，其中：

限定在所述支撑基体（252）中的空隙被排空、填充有空气，或填充有相对隔热材料方式中的一个或多个。

32.一种用于制造模制系统（100）的部件的方法，包括：

制造具有在其至少一部分中带支撑基体（163）的主体。

33.根据权利要求32所述的方法，其中：

所述支撑基体（163）具有在其中限定的密度梯度。

34.根据权利要求32所述的方法，其中：

至少部分地通过一种直接金属激光烧结法执行所述制造。

35.根据权利要求32到34中任一项所述的方法，还包括：

在所述支撑基体（163）内布置填料。

36.根据权利要求35所述的方法，其中：

所述填料渗透在所述支撑基体（163）内。

37.根据权利要求35所述的方法，其中：

所述填料具有比所述支撑基体（163）的基材更低、更高或相同的热导率。

38.根据权利要求37所述的方法，其中：

所述基材为工具钢且所述填料为铜。

39.根据权利要求32至38中任一项所述的方法，其中：

所述模制系统（100）的部件属于模具（120）的模具堆叠（126），其中所述部件限定模具腔（179）的一部分。

40.根据权利要求32至38中任一项所述的方法，其中：

所述部件属于模制材料分配器（130）。