CN105228804A - 具有位置可变的模塑腔的低恒压注塑系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位置可变模具系统，其具有多个注入系统，所述多个注入系统可操作以在介于约6.89兆帕斯卡(1,000psi)与约103.42兆帕斯卡(15,000psi)之间的基本上恒压下当与至少一个多腔注塑插件的一个模具腔组流体连通时将熔融材料递送到所述模具腔组。所述多腔注塑插件具有大于30BTU/HR？FT℉热导率，且其中几乎没有或没有冷却通道。

Description

具有位置可变的模塑腔的低恒压注塑系统

发明领域

本发明涉及用于制备注塑部件的注塑机和方法，并且更具体地，涉及用于在低恒压下制备注塑部件的低恒压注塑机和方法。

背景技术

注塑是一种通常用于大批量制造由可熔融材料制成的部件(最常见的是由塑料制成的部件)的技术。在重复性注塑过程中，将塑性树脂(最常见的为小珠或粒料形式)引入注塑机中，注塑机在热、压力和剪切下使所述树脂珠熔融。将这样的熔融树脂强力地注入具有特定腔形状的模具腔中。所注入的塑料在压力下被保持在模具腔中、冷却、然后作为固化部件被移出，该固化部件具有的形状基本上复制了模具的腔形状。模具自身可具有单一腔或多个腔。每个腔均可通过浇口连接到流动通道，浇口将熔融树脂流引导至腔中。模塑部件可具有一个或多个浇口。常见的是大部件具有两个、三个或更多个浇口以缩短聚合物为填充模塑部件而必须行进的流动距离。每个腔的一个或多个浇口可位于部件几何形状上的任何位置，并具有任何横截面形状如基本上圆形或以1.1或更大的纵横比成型。因此，典型的注塑程序包括四个基本操作：(1)将塑料在注塑机中加热，以允许所述塑料在压力下流动；(2)将熔化的塑料注入限定于已闭合的两个模具半块之间的一个或多个模具腔中；(3)允许该塑料在所述一个或多个腔中冷却并硬化同时处于压力下；以及(4)打开模具半块以使部件从模具中脱模。

在注塑过程中，将熔融塑性树脂注入模具腔中，并且通过注塑机迫使所述塑性树脂注入腔中，直至塑性树脂到达腔中的最远离浇口的位置。此后，塑性树脂从背对着浇口的端部填充腔。所得的部件的长度和壁厚取决于模具腔的形状。

在一些情况下，可能期望减小注塑部件的壁厚以减少塑料含量，并因此降低最终部件的成本。使用常规高可变压力注塑法减小壁厚可能是昂贵且不易完成的任务。事实上，常规的高可变压力注塑机在实行时受限于可被模塑的部件的壁如何薄。一般来讲，常规的高可变压力注塑机不能模塑具有大于约200的薄壁比率(如由下文所示的L/T比率定义)的部件。此外，模塑具有大于100的薄壁比率的薄壁部件要求在电流容量高端点处的压力，并因此要求能够处理这些高压的压机。

当填充薄壁部件时，当前的行业惯例是在模塑机可达到的最高可能速率下填充模具腔。这种方法确保聚合物在模具中凝固或“冻结”之前填充模具腔，并提供最低可能的循环时间，因此使聚合物尽可能快地暴露在冷却的模具腔中。这种方法具有两个缺点。第一是为实现非常高的填充速度要求非常高的功率负荷，并且这要求非常昂贵的模塑设备。另外，大多数电压机不能提供足够的功率以实现这些高填充速率，或者要求非常复杂且昂贵的驱动系统，所述驱动系统显著增加了模塑设备的成本使得它们在经济上不实际。

第二个缺点是高填充速率需要非常高的压力。这些高压力导致需要非常高的夹持力以在填充期间保持模具闭合，并且这些高夹持力导致非常昂贵的模塑设备。高压力还需要由非常高强度的材料制成的注塑芯，通常是硬化工具钢。这些高强度模具也非常昂贵，并且对于很多模塑组件而言，可以是经济上不切实际的。即使具有这些基本的缺点，但是对薄壁注塑组件的需求仍然很高，因为这些组件使用较少的聚合物材料来形成模塑部件，从而导致多于抵消较高设备成本的材料节约。另外，一些模塑组件需要非常薄的设计元件以适当地运行，诸如需要挠曲的设计元件，或必须与其它设计元件的非常小的结构配合的设计元件。

当以常规高可变压力注塑方法将液态塑性树脂引入注入模具中时，邻近腔壁的材料立即开始“冻结”、或硬化、或固化，或者在结晶聚合物的情况下，塑性树脂开始结晶，因为液态塑性树脂冷却至低于材料的不流动温度的温度，并且液态塑料的一部分变成静态。这种邻近模具壁的冻结材料使热塑性材料在其向模具腔的端部前进时所行进的流动通道变窄。邻近模具壁的冻结材料层的厚度随着模具腔填充的进行而增加，这造成聚合物必须流动通过以继续填充模具腔的横截面积逐渐减小。随着材料冻结，其还收缩、从模具腔壁脱离，这减少了材料通过模具腔壁的有效冷却。因此，常规的高可变压力注塑机非常快速地用塑料填充模具腔，然后保持填料压力以将材料推向模具腔侧，来增强冷却并保持模塑部件的正确形状。常规的高变压模塑机通常具有由约10％注入时间，约50％填料时间，以及约40％冷却时间组成的循环时间。

当模具腔中的塑料冻结时，常规的高可变压力注塑机增加注入压力(以保持基本上恒定的体积流量，由于变小的横截面流动面积)。然而，增加压力会具有成本和性能两方面的缺点。当模塑组件所需的压力增加时，模塑设备必须具有足够的强度以耐受附加的压力，这一般等同于更昂贵的费用。制造商可能不得不购买新的设备以适应于这些增加的压力。因此，减小给定部件的壁厚可产生用以通过常规注塑技术实现所述制造的大量资本费用。

为了避免上述的一些缺点，很多常规的注塑操作使用剪切致稀塑性材料以改善塑性材料进入模具腔中的流动特性。在将剪切致稀塑性材料注入模具腔中时，在塑性材料和模具腔壁之间产生剪切力并且模具腔壁趋于减小塑性材料的粘度，由此使塑性材料更自由且容易地流入模具腔中。因此，可足够快地填充薄壁部件以避免材料在完全填充模具之前完全冻结。

粘度的减少与塑性材料和进料系统之间、以及塑性材料和模具腔壁之间产生的剪切力的量级直接相关。因此，这些剪切致稀材料的制造商和注塑系统的操作者已努力驱使模塑压力更高以提高剪切，从而降低粘度。通常，高输出注塑系统(即，101级和30级系统)在通常15,000psi或更高的熔体压力下将塑性材料注入模具腔中。剪切致稀塑性材料的制造商教导注塑操作者在高于最小熔体压力下将塑性材料注入模具腔中。举例来说，通常在较高压力下处理聚丙烯树脂。压机制造商和加工工程师通常推荐在所述范围的顶端或显著更高下加工剪切致稀聚合物，以实现最大的潜在剪切致稀，其通常大于15,000psi，以从塑性材料中提取最大致稀和更好的流动性能。一般在较高压力下处理剪切致稀热塑性聚合物。即使使用剪切致稀塑料，对于薄壁部件的高可变压力注塑也存在实际限制。目前该限制在具有200或更大的薄壁比率的薄壁部件的范围内。此外，即使具有介于100至200之间的薄壁比率的部件也可能变得成本过高，因为这些部件一般要求注入压力介于约15,000psi和约20,000psi之间。

生产薄壁消费品的高产注塑机(即，101级和30级模塑机)仅使用模具中的大部分由高硬度材料制成的模具。高产注塑机通常每年经历500,000次循环或更多。优质工业生产模具必须被设计成经受至少每年500,000次循环，优选地多于每年1,000,000次循环，更优选地多于每年5,000,000次循环，且甚至更优选地多于每年10,000,000次循环。这些机器具有多腔模具和复杂的冷却系统以提高生产率。高硬度材料比低硬度材料更能够经受重复的高压夹持操作。然而，高硬度材料如大多数工具钢，具有相对低的热导率，一般小于20BTU/HRFT℉，这导致较长的冷却时间，因为热从熔融塑性材料传递通过高硬度材料。

即使现有的高可变压力注塑机具有不断增加的注入压力范围，在常规的高(20,000psi)可变压力注塑机中模塑薄壁部件的实际限制也仍然为约200(L/T比率)，并且对于很多制造商而言，具有介于约100至约200之间的薄壁比率的薄壁部件可能是成本过高的。

采用位置可变模塑腔的注塑系统

注塑产品的几何形状或组分中增加的复杂度在产品制造时会需要额外操作。例如，具有多层塑料层(例如，不同颜色)的产品、具有实体部件(例如铰接或力贴合盖或盖帽)的产品或具有整体细部(诸如徽标板)的产品需要多个注塑压射周期或在单个注塑压射周期之外的其它处理。

许多注塑产品，即使是那些具有复杂几何形状或组分的产品有利于在多腔模具中制造，所述多腔模具容许同时模制大量产品。各种开发项目已经努力增大了制造产量并降低了多腔注塑系统的周期时间，所述多腔注塑系统用于需要多次压射或在单个注塑压射周期之外的其它处理的产品。

用于模制需要两次或两次以上塑料压射的部件的一种系统类型涉及芯背部方法，其中在完成第一次注塑压射之后，十分邻近模具腔(或多个腔)的钢(或一些其它合金化的，诸如铍铜)模具的一部分被部分拉回，接着开始第二次模塑压射。一旦完成第二次压射，模具就完全打开且接着可脱模模制产品。

用于对多腔模具有效地实施多次注塑压射或其它操作的其它系统是提供具有位置可变的模具腔的模具。这种位置可变模具系统采用板上安装的多腔模具，其可沿着水平轴在注塑系统的机械加工轴方向上旋转。注塑系统可具有第一注塑馈送系统(第一注塑馈送系统包括第一塑料树脂源、第一螺杆、第一喷嘴和将一管第一塑性材料注塑到多腔模具的全部数量腔的子组中的第一组浇铸口)和第二注塑馈送系统(第二注塑馈送系统包括第二塑料树脂源、第二螺杆、第二喷嘴和将一管第二塑性材料注塑到多腔模具的全部数量腔的子组中的第二组浇铸口)。第一注塑馈送系统和被配置使得第一组浇铸口可与模具上半部中的模具腔对齐，且第二注塑馈送系统和被配置使得第二组浇铸口可与模具下半部中的模具腔对齐。在使用时，多腔模具从第一位置旋转到第二位置，在第一位置中，多腔模具的全部数量腔的子组与第一注塑馈送系统的第一组浇铸口对齐来接收一管第一塑性材料，在第二位置中，多腔模具的全部数量腔的第二子组与第二注塑馈送系统的第二组浇铸口对齐来接收一管第二塑性材料。模具可从第一位置旋转180°到达第二位置。当第二注塑馈送系统实施管的第二塑性材料时，第一注塑馈送系统可同时将一管第一塑性材料实施到多腔模具的全部数量腔的另一子组上，在模具旋转之前，所述子组不与第一组浇铸口对齐。

作为另外一种选择，在有时被称为“直升机式”压射注塑系统中，第一和第二注塑馈送系统的各自浇铸口可相对于模具配置使得模具从第一位置到第二位置仅旋转120°，并且在多腔模具的全部数量腔的子组接收所述管的第二塑性材料之后，模具旋转另一120°到达第三位置，其中第三注塑馈送系统课实施一管第三塑性材料，或者作为另外一种旋转，脱模器可从多腔模具的全部数量腔的子组脱模产品或者可实施另一种处理操作。在这种系统中，每个注塑馈送系统每次可持续运行到达的全部数量腔的子组使其与所述注塑馈送系统的浇铸口对齐，使得当多腔模具的一个子组腔接收其第三管塑性材料时，另一子组腔接收其第二管材料，且又一子组腔接收其第一管塑性材料。在直升机式模具系统中，模具可停止在其旋转所绕着的水平轴周围的任何所需数量的位置上。

另一位置可变模具系统涉及一种可绕着垂直轴旋转的模具，模具包括多个面，每个面包括多个模具腔。例如，单个立方体模具系统包括四面模具，四面中的每面包括多个模具腔。虽然立方体模具的每个面可各为具有相等长度和高度的正方形，但所述面或者可以是任何矩形形状，使得模具具有四个侧面，但不是真正的立方体。立方体模具可被操作成以180°间隔旋转，因此立方体模具的相对面在与第一注塑侧配合(其中实施第一注塑压射)和第二注塑侧(其中实施第二注塑压射)之间交替。立方体模具可被操作成以90°间隔旋转，因此所述操作不仅发生在沿着机械加工轴与第一和第二模塑站对齐的相对面上，同时还发生在同一立方体模具的其它面上，诸如第三注塑压射、脱模或冷却的另外操作可发生在正交于第一和第二模塑站的位置处。在常规的高压立方体模具系统中，在正交于机械加工轴的立方体模具的面上实施的操作是第三模具操作，因为第三注塑压射在高压下发生，必须提供一种在立方体外部的坚固夹持机构，其施加机械楔或锁用来将直接面向第三模塑站的立方体面中的板楔牢或夹在一起。虽然这种夹持不一定用于沿着机械加工轴的立方体模具的面，即第一和第二模塑站相对于彼此布置所沿着的轴，因为当系统关闭时，两个相对的第一和第二注塑站的力用来相互平衡，这是由于不存在与第三注塑压射相对的偏移模具，将模具半部一起固定在第三模塑面上的夹持力必须由一个或多个额外机构提供来实现楔牢或锁定。所述机构可结合到按压拉杆来提供牢固的锚定点而产生所需夹持力。由于不对称地夹持暴露到第三模塑站的面中的板的压力和有限能力，所以第三模具压射的容量还低于第一和第二模具压射。意识到第三压射可在早于第二压射的时候随后引入到给定组的模具腔，这是因为第三注塑站被配置在第一与第二注塑站之间，因此如本文使用的名称“第一”、“第二”或“第三”并非意欲表示特定次序的操作，不乏意指特定操作的特定额外指示。

位置可变模具系统的总周期时间，诸如单个立方体模具系统的总周期时间是立方体模具的整个旋转的总时间，包括当立方体模具固定时在立方体面中的腔上实施操作的持续时间以及使立方体模具在连续位置之间旋转所需的时间。在立方体模具被操作成以90°间隔旋转的情况中，总周期时间可包括立方体模具四次旋转所需的时间，加上当模具固定时最长处理操作的四个时间。当立方体模具固定时实施的最长处理操作的持续时间将定义每个模具面上的周期时间，因为在立方体模具的不同面上同时实施操作的情况下，在立方体模具可旋转以绕着立方体模具的周边使每个面中的模具腔前进到下个站之前，立方体模具必须等到完成在任何面中的腔上实施最长处理操作。例如，如果第一模塑站比立方体模具相对侧上的第二模塑站需要更久的时间段来实施注塑压射，使得在第一模塑站完成第一压射使其进入直接面向第一模塑站的立方体模具面上的模具腔中之前，第二模塑站完成第二压射使其进入直接面向第二模塑站的立方体模具面上的模具腔中，那么立方体模具不旋转(即前进)直到第一模塑站完成第一压射。

又一位置可变模具系统涉及一种双立方体配置。在双立方体模具系统中，在两个相邻的可旋转立方体模具的每个侧上设置多腔模具面。这个配置尤其正适于多部件产品的自动组装，这是由于可将一组第一部件注塑到提供在第一立方体模具的一个面中的腔中，并且可将一组第而部件注塑到提供在第二一立方体模具的一个面中的腔中。当两个立方体模具的各自面以面对面的关系相互配合且两个立方体模具被按压在一起时，第一部件组中的每一个会被迫与第二部件组中的对应一个呈匹配关系，诸如呈互锁或压入配合的方式。

位置可变注塑系统具有若干益处，诸如其能够通过在每次模塑机械加工时增大模塑量来提高生产率并且减少总产品制造时间。在单个或双立方体注塑系统的情况中，还存在因模具系统内实施的常规高压注塑所需的减小的夹持吨位所造成的能量成本的显著可能减少。在这种系统中，满足两个(或更多)注塑馈送系统的最高夹持吨位需求会为相对的注塑馈送系统提供必要的夹持吨位。

因为常规的多腔注塑系统在高压下操作，所以很好理解必须使用具有高硬度的产品指定的模具插件，诸如工具钢。这些材料相对于较低质量较高热导率材料，诸如铝，表现出低热导率且具有较高质量。归因于低热导率，为了从模塑部件移除充分级别的热量来完成模塑周期并且为了进一步处理或脱模，在多腔模具中普遍使用外延冷却通道。在位置可变脱模模塑系统的情况中，工具钢(或类似高硬度材料)的重量和冷却通道需求对模具的动态特征的最佳化呈现出限制因素。例如，在单个或双立方体模具系统中，周期时间必须适合使立方体模具从一个位置旋转到下一个位置所需的时间。还存在显著的能量需求来致动位置之间的重型立方体，以及关于使这种致动机械保持良好工作状态的维护。

附图说明

附图所示的实施方案在性质上为例证性和示例性的，而并不旨在限制由权利要求所限定的主题。当结合以下附图阅读时，能够理解对以下例证性实施方案的详细描述，其中用类似的附图标号表示类似的结构，并且其中：

图1示出了根据本公开构造的低恒压注塑机的示意图；

图2示出了在图1的低恒压注塑机中形成的薄壁部件的一个实施例；

图3示出了图1的低恒压注塑机的腔压力对时间的图，其叠加于常规高可变压力注塑机的腔压力对时间的图之上；

图4为图1的低恒压注塑机的腔压力对时间的另一图，其叠加于常规高可变压力注塑机的腔压力对时间的图之上，所述图示出了用于某些填充步骤的填充时间的百分比；

图5A到图5D为在通过常规高可变压力注塑机填充的各个阶段中，薄壁模具腔的一部分的侧面剖视图；

图6A到6D为在通过图1的低恒压注塑机填充的各个阶段中，薄壁模具腔的一部分的侧面剖视图；

图7是可在低恒压注塑机上执行的注塑周期的示意图；

图8是用于常规多腔模具的具有单个腔的高硬度、低热导率模具插件的一部分的正视图，其中冷却通道以虚线图示；

图9是图8中图示的高硬度、低热导率模具插件的所述部分的后视图；

图10是图8中图示的高硬度、低热导率模具插件的所述部分的右侧平面图；

图11是用于常规多腔模具的具有单个腔的低硬度、高热导率模具插件的一部分的正视图，所述模具插件没有冷却通道；

图12是图11中图示的低硬度、高热导率模具插件的所述部分的后视图；

图13是图12中图示的低硬度、高热导率模具插件的所述部分的右侧视图；

图14是包括四乘四阵列的模具腔的常规高硬度、低热导率模具的一个面的正视平面图，其中与每个模具腔相关联的冷却通道以虚线图示；

图15是本公开内容的一个实施例的低硬度、高热导率模具的一个面的正视平面图，所述模具包括四乘四阵列的模具腔，每个具有与图14中图示的常规多腔模具的模具腔的各自尺寸相同的尺寸(诸如直径和深度)，图15的模具没有冷却通道，容许模具腔布置成比图14中图示的常规多腔模具的模具腔相互更紧密接近，其中图15的模具的总长度和高度尺寸小于图14的模具的总长度和高度尺寸；

图16是本公开内容的一个实施例的低硬度、高热导率模具的一个面的正视平面图，所述模具包括八乘八阵列的模具腔，每个具有与图14中图示的常规多腔模具的模具腔的各自尺寸相同的尺寸(诸如直径和深度)，图16的模具没有冷却通道，容许模具腔布置成比图14中图示的常规多腔模具的模具腔相互更紧密接近，并且容许具有与图14中图示的常规多腔模具相同长度和高度尺寸的模具中的更大总数量的模具腔；

图17是图14中图示的常规高硬度、低热导率模具的俯视图，其每个面包括四乘四阵列的模具腔，其中与每个模具腔相关联的冷却通道以虚线图示；

图18是图15中图示的低硬度、高热导率模具的俯视图；

图19是图16中图示的低硬度、高热导率模具的俯视图；

图20是用于本公开内容的常规多腔模具的具有单个腔的低硬度、高热导率模具插件的一部分的正视图，所述模具插件设置有多个冷却鳍部；

图21是图20中图示的低硬度、高热导率模具插件的所述部分的后视图；

图22是图20中图示的低硬度、高热导率模具插件的所述部分的后视图；

图23是本公开内容的位置可变、单个立方体模具系统的正视图，部分呈横截面；

图24是类似于图17的图14中图示的常规高硬度、低热导率模具的俯视图，其每个面包括四乘四阵列的模具腔，其中与每个模具腔相关联的冷却通道以虚线图示，以及设置在产品指定的多腔模具插件所固定的板中的入口和出口冷却流体管路；

图25是类似于图18的俯视图，但是当与模具腔相关联的产品指定的模具插件中没有提供冷却通道时，最小冷却通道呈入口和出口冷却流体管路形式提供在产品指定的模具插件所固定的板中。如同图15，图25图示了与模具腔相关联的产品指定的模具插件内缺乏冷却通道，容许模具腔布置成比图24中图示的常规多腔模具的模具腔相互更紧密接近，其中图25的模具的总长度和高度尺寸小于图24的模具的总长度和高度尺寸；

图26是类似于图16的俯视图，但是当与模具腔相关联的产品指定的模具插件中没有提供冷却通道时，最小冷却通道呈入口和出口冷却流体管路形式提供在产品指定的模具插件所固定的板中。如同图16，图26图示了与模具腔相关联的产品指定的模具插件内缺乏冷却通道，容许模具腔布置成比图14中图示的常规多腔模具的模具腔相互更紧密接近，从而允许具有与图24中图示的常规多腔模具相同长度和高度尺寸的模具的更大总数量的模具腔；

图27是类似于图25的俯视图，其中与模具腔相关联的产品指定的模具插件中没有提供冷却通道，且在产品指定的模具插件所固定的板中没有入口或出口冷却馈送管路，甚至还增多了具有与图24中图示的常规多腔模具相同的长度和高度尺寸的总模具中的模具腔的数量；

图28是具有图25的立方体模具的三压射注塑构造的俯视图，其中第一和第二模塑站沿着机械加工轴相互相对地布置，且第三模塑站正交于第一和第二模塑站布置；

图29是图示了用于位置可变注塑系统的第一和第二注塑站的侧视横截面图；

图30图示了用于位置可变注塑系统的在机械加工方向上相对的第一和第二注塑站，加上正交于第一和第二注塑站的第三注塑站；

图31图示了双立方体模具位置可变注塑系统，其具有在机械加工方向上相对的第一和第二注塑站，加上第三和第四注塑站，一个与两个立方体模具中的每一个相关联，且正交于第一和第二注塑站；

图32是其中具有冷却系统的立方体模具的可旋转区段的俯视图，所述冷却系统将冷却流体递送到产品指定的多腔模具插件可固定的板内的冷却管路或从其开始递送；

图33是图32的立方体模具的可旋转区段的透视图；

图34是图32的立方体模具的可旋转区段和冷却系统的分解图；

图35是图32的立方体模具的可旋转区段的正视图；

图36是图32的立方体模具的可旋转区段的侧视图；

图37是图32的立方体模具的可旋转区段的仰视图；

图38是多面立方体模具的俯视图，其中全部模具面和中心可旋转区段由低热导率金属制成，诸如钢，其中浓阴影指示相对高质量金属；

图39是多面立方体模具的俯视图，其中模具面由高热导率金属制成，诸如铝，其中淡阴影指示相对低质量金属；

图40是多面立方体模具的俯视图，其中不仅是模具面由高热导率的金属制成，而且其中心可旋转区段页由高热导率的金属制成，其中淡阴影指示相对低质量金属；以及

图41是多面立方体模具的俯视图，其中其模具面和中心可旋转区段都由高热导率的金属制成，且归因于最少或去除冷却通道，与图40的多面立方体模具比较，减小了总占有面积。

具体实施方式

本发明的实施例一般涉及通过注塑制备产品的系统、机器、产品、以及方法，并且更具体地涉及通过基本上恒压注塑制备产品的系统、产品、以及方法。

如本文所用，相对于热塑性材料的熔体压力的术语“低压”，是指介于大约6.89兆帕斯卡(6000psi)与大约103.42兆帕斯卡(15,000psi)之间的注塑机的喷嘴附近的熔体压力。然而，可预期在本发明公开的各个实施例中，热塑性材料的熔体压力可以是兆帕斯卡的任何整数值或介于这些值之间的psi，或是由所述整数值形成的任何范围，举例来说，诸如具有下限13.79兆帕斯卡(2,000psi)或20.68兆帕斯卡(3,000psi)的范围，和/或具有上限82.74兆帕斯卡(12,000psi)或68.95兆帕斯卡(10,000psi)或55.16兆帕斯卡(8,000psi)或41.37兆帕斯卡(6,000psi)的范围等。

如本文所用，相对于热塑性材料的熔体压力的术语“基本上恒定的压力”，是指与基线熔体压力的偏差不产生热塑性材料物理特性方面的有意义的变化。例如，“基本上恒定的压力”包括但不限于熔融热塑性材料的粘度不为此发生有意义变化的压力变化。在这方面，术语“基本上恒定”包括与参考熔体压力大约+/-30％的偏差。例如，术语“大约4,600psi的基本上恒定的压力”包括在约6,000psi(30％高于4,600psi)至约3,200psi(30％低于4,600psi)范围内的压力波动。只要熔体压力波动不超过所列举压力的+/-30％，就认为熔体压力是基本上恒定的。然而，可预期在本发明公开的各个实施例中，参考熔体压力的变动可以是介于-30％与+30％之间的任何整数值的百分比，或是由任何所述整数百分比值形成的任何范围，举例来说，诸如具有变动下限0％、+/-5％或+/-10％的范围，和/或具有变动上限+/-25％、+/-20％或+/-15％的范围，其中所述变动可能仅仅是正变动，或仅仅是负变动，或是正变动与负变动的组合。

如本文所用，术语“熔体夹持器”是指包含与机器喷嘴流体连通的熔融塑料的注塑机的部分。将熔体夹持器加热，使得聚合物可在期望的温度下制备并保持。将熔体夹持器连接至电源，例如液压缸或电动伺服马达，所述电源与中央控制单元连通，并可被控制以推进隔膜来迫使熔融塑料穿过机器喷嘴。然后熔融材料流动穿过流道系统进入模具腔中。熔体夹持器的横截面可为圆柱形，或具有可供选择的横截面，所述横截面将允许隔膜迫使聚合物在范围可从低至100psi至40,000psi或更高的压力下穿过机器喷嘴。隔膜可任选地整体地连接至往复式螺杆，所述往复式螺杆具有设计成在注入前使聚合物材料塑化的刮片。

术语“高L/T比率”一般是指100或更大的L/T比率，且更具体地是指200或更大但小于100的L/T比率。L/T比率的计算定义如下。

术语“峰值流量”一般是指如在机器喷嘴处测量的最大体积流量。

术语“峰值注入速率”一般是指注入活塞在迫使聚合物进入进料系统的过程中行进的最大线性速度。所述活塞可以为往复式螺杆，如在单级注入系统的情况下，或液压式活塞，如在二级注入系统的情况下。

术语“活塞速率”一般是指注入活塞在迫使聚合物进入进料系统的过程中行进的线性速度。

术语“流量”一般是指如在机器喷嘴处测量的聚合物的体积流量。该流量可基于活塞速率和活塞横截面积来计算，或用位于机器喷嘴中的适宜的传感器来测量。

术语“腔填充百分比”一般是指按体积计填充的腔的百分比。例如，如果腔被填充了95％，则被填充的模具腔的总体积占模具腔总体积容量的95％。

术语“熔体温度”一般是指使用热流道系统时，熔体夹持器中以及材料进料系统中所保持的聚合物温度，所述温度使聚合物保持在熔融状态。熔体温度按材料而变化，然而，期望的熔体温度一般理解为落入材料制造商推荐的范围内。

术语“浇口尺寸”一般是指由流道和模具腔相交而形成的浇口的横截面积。对于热流道系统而言，浇口可以为开口设计，其中在浇口处不存在材料流的主动切断，或闭合设计，其中使用阀销以机械切断通过浇口进入模具腔的材料流(通常被称为阀门浇口)。浇口尺寸是指横截面积，例如1mm浇口直径是指交口的横截面积等效于在浇口与模具腔相遇的点处，浇口的横截面积为1mm直径。浇口的横截面可以为任何期望的形状。

术语“有效的浇口面积”一般是指对应于模具腔与将热塑性材料馈送到模具腔的馈送系统的材料流动通道(例如，流道)的相交处的浇口横截面积。浇口可以被加热或不被加热。浇口可以是圆形，或是适于实现使所需热塑性材料流入模具腔的任何横截面形状。

术语“增强比”是指在注入活塞迫使熔融聚合物穿过机器喷嘴时，注入电源具有的机械效益。对于液压式电源而言，常见的是液压式活塞将具有超过注入活塞10:1的机械效益。然而，所述机械效益的范围可从非常低的比率如2:1至非常高的机械效益比率如50:1。

术语“峰值功率”一般是指在填充模具腔时产生的最大功率。峰值功率可在填充周期中的任何点处产生。峰值功率通过在机械喷嘴处测量的塑性压力乘以机械喷嘴处测量的流量的乘积来测定。功率由式P＝p*Q计算，其中p为压力并且Q为体积流量。

术语“体积流量”一般是指如在机器喷嘴处测量的流量。该流量可基于活塞速率和活塞横截面积来计算，或用位于机器喷嘴中的适宜的传感器来测量。

当相对于包含热塑性材料的模具腔使用时，术语“填充”和“充满”可互换，并且两个术语均是指热塑性材料停止流入模具腔中。

术语“压射量”一般是指待从熔体夹持器中注入以完全填充一个或多个模具腔的聚合物的体积。压射量体积基于注入前熔体夹持器中的聚合物的温度和压力来测定。换句话讲，压射量是在给定温度和压力下的注塑活塞的一次冲程中注入的熔融塑性材料的总体积。压射量可包括穿过一个或多个浇口将熔融塑性材料注入一个或多个注入腔中。熔融塑性材料的射流还可通过一个或多个熔体夹持器来制备和注入。

术语“停顿”一般是指某个点，在所述点处流动前沿的速度最小化到足够使聚合物的一部分下降至低于其不流动温度并开始冻结。

当用于本文时，术语“电动马达”或“电压机”包括电动伺服马达和电动线性马达。

术语“峰值功率流量因子”是指在单个注塑循环中注塑系统所要求的峰值功率的归一化量度，并且可将所述峰值功率流量因子用于直接比较不同注塑系统的功率要求。峰值功率流量因子通过首先测定峰值功率，所述峰值功率对应于填充循环(如本文定义)期间的模塑压力乘以流量的最大乘积，然后测定待填充模具腔的压射量来计算。然后，峰值功率流量因子通过峰值功率除以压射量来计算。

术语“低恒压注塑机”定义成使用如本文定义也是低压的基本上恒定注塑压的101级或30级注塑机。或者，术语“低恒压注塑机”可被定义成在模具芯(其由第一和第二模具部件构成，其间限定了模具腔)终止其使用寿命之前，使用基本上恒定低注塑压且能够实施多于1百万个周期，优选地多于125万个周期，更优选地多于2百万个周期，更优选地多于5百万个周期，且甚至更优选地多于1千万个周期的注塑机。“低恒压注塑机”的特性包括具有大于100(且优选地大于200)的L/T比率的模具腔、多个模具腔(优选地4个模具腔，更优选地16个模具腔，更优选地32个模具腔，更优选地64个模具腔，更优选地128个模具腔且更优选地256个模具腔，或介于4与512之间的任何数量的模具腔)、加热运输器和导向脱模机构。

术语“使用寿命”定义成在故障或计划更换之前的模具部件的预期寿命。当与模具部件或模具芯(或限定模具腔的任何模具部件)结合使用时，术语“使用寿命”意指在模具部件中出现质量问题之前，在模具部件的整体性上出现问题之前(例如，擦伤、模缝线的变形、中止表面的变形或过度磨损)或模具部件中发生机械故障(例如，疲劳故障或疲劳破裂)之前所期望模具部件或模具芯使用的时间。通常，当限定模具腔的接触表面必须被废弃或更换时，模具部件已经结束其“使用寿命”。模具部件在其“使用寿命”期间会偶尔需要修理或整修，并且这种修理或整修不需要完全更换模具部件来达到可接受的模塑部件质量和模塑效率。另外，与模具部件的常规操作无关的模具部件可能发生损坏，诸如没有正确地从模具移除的部件以及被迫接近非脱模部件的模具，或操作人员使用错误的工具来移除模塑部件并且损坏模具组件。由于这个原因，备用模具部件有时用来更换这些在结束其使用寿命之前就损坏的组件。由于损坏而更换模具部件不会改变期望的使用寿命。

术语“导向脱模机构”被定义成致动来从模具腔实体的脱模模塑部件的动态部件。

术语“涂层”被定义成厚度小于0.13mm(0.005英寸)的材料层，其布置在限定模具腔的模具部件的表面上，其具有不同于限定模具腔性质的主要功能(例如，保护限定模具腔的材料的功能，或减少模塑部件与模具腔壁之间的摩擦来增强从模具腔移除模塑部件的功能)。

术语“平均热导率”被定义成构成模具腔或模具侧或模具部件的任何材料的热导率。构成涂层、堆叠板、支撑板和浇口或运输器的材料，不管是与模具腔成一体或与模具腔分离，都不包括在平均热导率中。基于体积加权计算平均热导率。

术语“有效冷却表面”被定义成从模具部件移除热量所透过的表面。有效冷却表面的一个实例是限定用于来自主动冷却系统的冷却流体的通道的表面。有效冷却表面的另一实例是热量消散到大气中所透过的模具部件的外表面。模具部件可具有一个以上的有效冷却表面且因此可具有在模具腔表面和每个有效表面之间的唯一平均热导率。

术语“标称壁厚度”被定义成在模具腔制成为具有均匀厚度的情况下，模具腔的理论厚度。标称壁厚度可接近于平均壁厚度。标称壁厚度可通过整合由个别浇口填充的模具腔的长度和宽度来计算。

术语“平均硬度”被定义成任何材料或以所需体积组合材料的洛氏硬度。当存在一种以上材料时，平均硬度基于每种材料的体积加权百分比。平均硬度计算包括构成模具腔的任何部分的材料的硬度。不管与模具腔成一体或不成一体，平均硬度计算不包括构成涂层、堆叠板、浇口或运输器以及支撑板的材料。一般来说，平均硬度是指模具冷却区域中的材料的体积加权硬度。

术语“模具冷却区域”被定义成位于模具腔表面与有效冷却表面之间的材料的体积。

术语“周期时间”被定义成完全形成注塑部件所需的注塑过程的单次重复。周期时间包括以下步骤：使熔融热塑性材料推进到模具腔中，用热塑性材料大致填充模具腔，冷却热塑性材料，分离第一和第二模具侧来暴露冷却的热塑性材料，移除热塑性材料，以及闭合第一和第二模具侧。在其多个面中具有模具腔的可旋转模具，或其它位置可变的多压射模具系统的情况下，周期时间包括可旋转模具旋转通过全部位置所需的时间，所述位置是在模具的每个面上从第一次压射到脱模或部件移除来完全实施全部注塑过程所需的，以及在各自可旋转模具位置实施过程的每个位置的时间。

所有种类的冷却系统均可按冷却复杂度级别体系来分类，其中冷却复杂度级别零表示最简单的冷却系统(或者完全没有冷却管路或通道)，并且较高的冷却复杂度级别表示渐进地更复杂的冷却系统。常规高产消费品注塑机(例如，101类和102类模塑机)采用复杂的冷却系统以减少循环时间并提高生产能力。一般来讲，高产消费品注塑机包括复杂的冷却系统(即，冷却系统具有第四级或更高级别的冷却系统复杂度)。零级至三级冷却复杂度级别的系统一般不产生足以用于常规高产注塑模具的冷却容量，所述常规高产注塑模具包括由高硬度、低热导率材料制成的模具。

有利地，本发明所公开的低恒定压力注塑模具包括冷却复杂度级别为三级或更小的，优选地三级、二级或甚至零级(没有冷却通道)冷却复杂度的冷却系统，其相对于常规高压力注塑机来讲降低了生产成本并提高了效率。冷却复杂度为一级的模具组件被定义为包含在模具支撑板内的所有主动冷却管路，即使需要超过一条机加工轴线来形成冷却管路。冷却复杂度为二级的模具组件与冷却复杂度为一级的模具组件相同，不同之处在于冷却管路延伸穿过至少一个模具支撑板并延伸到至少一个模具侧面中(即，与仅延伸穿过支撑板的冷却管路相对)。冷却管路具有终端。然而，每个冷却管路沿平行于单个机加工轴线的轴线被机加工。冷却管路可包括导流板，如图7更详细地所示，从而有利于冷却流体流过冷却管路。冷却复杂度为二级的模具组件未用于高输出消费品注塑机(即，101-102类注塑机)，因为冷却复杂度为二级的模具组件不具有足够的柔韧性以机加工靠近模具型腔的模具表面的冷却管路，因此冷却复杂度为二级的模具组件不为具有高硬度、低热导率模具的常规高输出模具组件提供足够的冷却。

冷却复杂度为三级的模具组件由具有至少两条不同机加工轴线的冷却通道限定。至少一条冷却管路可包括两条不同的机加工轴线和一个终端。更具体地，冷却管路可具有弯曲部或弯折部。例如，冷却管路可包括基本上平行于模具组件的打开-闭合行程S的第一机加工轴线和相对于第一机加工轴线成角度的第二机加工轴线。如同冷却复杂度为二级的模具组件一样，冷却复杂度为三级的模具组件也未用于高输出消费品注塑机(例如，101-102类注塑机)，因为三级冷却复杂度不具有足够的柔韧性来机加工靠近模具型腔的模具表面的冷却管路，因此冷却复杂度为三级的模具组件不为具有高硬度、低热导率模具的常规高输出模具组件提供足够的冷却。

冷却复杂度为四级的模具组件包括多个冷却管路、具有终端的第一冷却管路和作为通孔面无终端的第二冷却管路。第一冷却管路从模具支撑板延伸到第一模具侧面中，并且第二冷却管路延伸穿过第一模具侧面。第一冷却管路的机加工轴线不同于第二冷却管路的机加工轴线。换句话讲，冷却管路具有用于成形的至少两个不同的机加工轴线。冷却复杂度为四级的模具组件已用于一些高输出消费品注塑机(例如，101-102类注塑机)所述注塑机具有包括非常简单的模具型腔几何形状的模具组件。

美国专利申请举实例描述和说明了冷却复杂度零级到四级以及更高的冷却复杂度等级。13/601,359中，该专利申请公布以引用方式并入本文。

如本文所用，冷却复杂度为零级的模具组件被定义为不包括主动冷却系统的模具组件。换句话讲，冷却复杂度为零级的模具组件仅是通过如下方法被动地冷却的：通过模具侧面和模具支撑板热传导，并且最终到达围绕模具组件的大气环境。冷却复杂度为零级的模具组件通常具有相对长的循环时间(由于冷却速率较慢，模具内的塑料需要大量的时间来凝结)。因此，高生产率的消费者产品模具组件(例如101类到102类模塑机中使用的模具组件，或更大压机(大于400吨的压机)中运行的模具组件，诸如401类到402类模塑机)不使用零级冷却复杂度级别的模具组件。

低恒压注塑机还可以是高生产率的注塑机(例如，101级或30级注塑机，或“超高生产率模塑机”)，诸如2012年8月31日提交的美国专利申请第13/601,514号中公开的高生产率注塑机，所述申请以引用方式并入本文中，所述高生产率注塑机可用来生产薄壁的消费者产品，诸如牙刷手柄和剃刀手柄。薄壁部件一般定义成具有100或更大的高L/T比率。

详细参考图1，图1图示了示例性低恒压注塑设备10，其一般包括注入系统12和夹持系统14。可以热塑性粒料16的形式将热塑性材料引入注入系统12中。可将热塑性粒料16置于料斗18中，所述料斗将热塑性粒料16喂入注入系统12的加热圆筒20中。热塑性粒料16在被喂入加热圆筒20中之后可由往复式螺杆22驱动至加热圆筒20的端部。加热所述加热圆筒20以及通过往复式螺杆22压缩热塑性粒料16导致热塑性粒料16融化，从而形成熔融热塑性材料24。通常在约130℃至约410℃的温度下处理所述熔融热塑性材料。

往复式螺杆22迫使熔融热塑性材料24朝向喷嘴26以形成热塑性材料的射流，所述射流将经由一个或多个浇口30，优选地三个或更少浇口被注入模具28的模塑腔32中，其将熔融热塑性材料24导引流动到模具腔32中。在其它实施例中，可通过进料系统(未示出)将喷嘴26与一个或多个浇口30隔开。模具腔32在模具28的第一模具侧25和第二模具侧27之间形成，并且第一模具侧25和第二模具侧27通过压机或合模装置34在压力下保持在一起。压机或合模装置34在模塑过程中施加夹持力，所述夹持力大于由用于分离两个模具半块25、27的注入压力所施加的力，由此在将熔融热塑性材料24注入模具腔32中的同时使第一模具侧25和第二模具侧27保持在一起。为支持这些夹持力，夹持系统14可包括模具架和模具基座。

一旦将熔融热塑性材料24的射流注入模具型腔32中，往复式螺杆22就停止向前行进。熔融热塑性材料24采用模具型腔32的形式，并且熔融热塑性材料24在模具28内部冷却直至热塑性材料24固化。一旦热塑性材料24已固化，压机34就释放第一模具侧25和第二模具侧27，所述第一模具侧25和第二模具侧27彼此分离，并且成品部件可从模具28中脱模。模具28可包括多个模具腔32以增加总体产率。所述多个模具腔的腔形状可以彼此相同、相似或不同。(可认为后者是一套模具腔)。

控制器50与位于喷嘴26和螺杆36附近的传感器52以通信方式连接。控制器50可包括微处理器、存储器、以及一个或多个通信链接。控制器50也可任选地连接至位于模具腔32的端部近侧的传感器53。该传感器32可提供热塑性材料接近模具腔32中填充端部时的指示。传感器32可光学地、气动地、机械地或以另外方式感测热塑性材料的压力和/或温度来感测热塑性材料的存在。当通过传感器52测量热塑性材料的压力和温度时，该传感器52可将压力或温度的信号指示发送至控制器50，以向控制器50提供完成填充时模具腔32(或喷嘴26)中保持的目标压力。该信号一般可用于控制模塑过程，使得材料粘度、模具温度、熔体温度的变化、以及影响填充速率的其它变化通过控制器50来调节。这些调节可在模塑循环期间立即进行，或可在后续循环中进行校正。此外，可将多个信号对多次循环平均，然后用于通过控制器50对模塑过程进行调节。控制器50可分别经由有线连接54、56而连接至传感器52、和/或传感器53、以及螺杆控制36。在其它实施例中，控制器50可经由无线连接、机械连接、液压式连接、气动式连接、或本领域普通技术人员已知的将使控制器50与传感器52、53和螺杆控制36两者通信的任何其它类型的通信连接而连接至传感器52、53和螺杆控制56。

在图1的实施例中，传感器52是测量(直接或间接)喷嘴26附近的熔融热塑性材料24的熔体压力的压力传感器。传感器52产生传播到控制器50的电信号。然后控制器50命令螺杆控制36以保持喷嘴26中熔融热塑性材料24的所需熔体压力的速率来推进螺杆22。虽然传感器52可直接测量熔体压力，但是传感器52还可通过测量熔融热塑性材料24的其它特性，诸如指示熔体压力的温度、粘度、流量等来间接测量熔融压力。同样，传感器52不需要直接位于喷嘴26中，而是传感器52可位于与喷嘴26流体连接的注入系统12或模具28内的任何位置处。如果传感器52不位于喷嘴26内，则可向所测量的特性施用适当的校正因子以计算喷嘴26中的熔体压力的估计值。传感器52不需要与注入流体直接接触，并可供选择地与流体动态通信，并能够感测流体压力和/或其它流体特性。如果传感器52不位于喷嘴26内，则可对所测量的特性施用适当的校正因子以计算喷嘴26中的熔体压力。在其它实施例中，传感器52不需要设置在与喷嘴流体连接的位置处。相反，传感器可测量由夹持系统14在介于第一模具部件25和第二模具部件27之间的模具分模线处产生的夹持力。在一个方面，控制器50可根据来自传感器52的输入而保持压力。作为另外一种选择，传感器可测量电压机所需的电力，这可用于计算喷嘴中压力的估计值。

虽然图1示出了工作中的闭环控制器50，但是可使用其它压力调节装置代替闭环控制器50。例如，压力调节阀(未示出)或减压阀(未示出)可代替控制器50以调节熔融热塑性材料24的熔体压力。更具体地，压力调节阀和减压阀可防止模具28的过压。防止模具28过压的另一种可供选择的机制为当检测到过压状态时激活警报。

现在转向图2，示出了模塑部件100的例子。模塑部件100为薄壁部件。一般认为当流动通道的长度L除以流动通道的厚度T大于100(即L/T>100)但小于1000时，模塑部件是薄壁的。对于具有更复杂的几何形状的模具腔，所述L/T比率可通过从浇口30到模具腔32的端部，将T尺寸对模具腔32的长度积分，并测定从浇口30到模具腔32的端部的最长流动长度来计算。然后，L/T比率可通过将最长流动长度除以平均部件厚度来测定。在模具腔32具有多于一个浇口30的情况下，L/T比率通过对由每个独立浇口填充的模具腔32的部分的L和T积分来测定，并且给定模具腔的总体L/T比率为对浇口中任一个计算的最高L/T比率。在一些注塑行业中，可将薄壁部件定义为具有L/T>100，或具有L/T>200但<1000的部件。流动通道的长度L为从浇口30到模具腔的端部104测量的最长流动长度。薄壁部件在消费品行业中是尤其普遍的。

高L/T比率的部件通常在具有小于约10mm的平均厚度的模具部件中找到。在消费者产品中，具有高L/T比率的部件的产品一般具有小于约5mm的平均厚度。例如，尽管具有高L/T比率的机动车缓冲器面板一般具有10mm或更小的平均厚度，但是具有高L/T比率的高脚酒杯一般具有约5mm或更小的平均厚度，具有高L/T比率的容器(诸如桶或小瓶)一般具有约3mm或更小的平均厚度，具有高L/T比率的瓶盖包装一般具有约2mm或更小的平均厚度，并且具有高L/T比率的各个牙刷刷毛一般具有约1mm或更小的平均厚度。本文所公开的低恒压模塑方法和装置对于具有5mm或更小的厚度的部件而言是尤其有利的，并且本发明所公开的方法和装置对较薄的部件更有利。

具有高L/T比率的薄壁部件在注塑中存在某些障碍。例如，流动通道的薄度趋于在材料到达流动通道的端部104之前冷却熔融热塑性材料。当这种情况发生时，热塑性材料凝结并不再流动，这导致不完整的部件。为克服这个问题，传统的注塑机在非常高的压力下，通常大于15,000psi，注入熔融热塑性材料，使得熔融热塑性材料在可能冷却和冻结之前快速填充模具腔。这是热塑性材料的制造商教导在非常高的压力下注入的一个原因。传统注塑机在高压下注入的另一个原因是提高剪切，这提高流动特性，如上所述。此外，这些非常高的注入压力需要使用非常硬的材料以形成模具28和进料系统。此外，薄壁部件可包括一个或多个特殊特征部105，诸如活动铰链、长丝、闭合件、分配器、喷管、波纹管以及致动器，其必须在材料冷冻之前被填充。

当在基本上恒压下填充时，一般认为填充速率将需要相对于常规填充方法降低。这是指在模具完全填充之前，聚合物将与冷的模塑表面接触较长时间。因此，在填充前需要除去更多热，并且这将预期导致材料在模具被填充之前冻结。已经出人意料地发现，当经受基本上恒定的压力条件时，尽管模具腔的一部分低于热塑性材料的不流动温度，但是热塑性材料将流动。本领域的普通技术人员一般将预期此类条件将造成热塑性材料冻结并堵塞模具腔，而不是继续流动并填充整个模具腔。不旨在受理论的束缚，据信，本文所公开的方法和装置的实施例的基本上恒压条件允许填充期间整个模具腔中的动态流动条件(即不断移动熔体前沿)。在其流动以填充模具腔时熔融热塑性材料的流动没有停顿，从而尽管至少模具腔的至少一部分低于热塑性材料的不流动温度，但是流体没有冻结的机会。

另外，据信由于动态流动条件，尽管经受模具腔中的这种温度，但是由于剪切加热，因此熔融热塑性材料能够保持高于不流动温度的温度。还据信在开始冻结过程时，动态流动条件干扰热塑性材料中晶体结构的形成。晶体结构形成增加了热塑性材料的粘度，这可阻止用以填充腔的适宜流动。在晶体结构形成和/或晶体结构尺寸方面的减小可允许在热塑性材料流入腔中并经受低于材料的不流动温度的模具的低温时，所述热塑性材料粘度减小。

本发明所公开的低恒压注塑方法和系统可使用位于靠近流动位点端部的传感器(如上图1中的传感器53)以监测材料粘度的变化、材料温度的变化、以及其它材料性能的变化。可将来自该传感器的测量传递给控制器以允许控制器实时校正过程，以确保熔体前沿压力在熔体前沿到达模具腔的端部之前被解除，这可造成模具飞边、另一压力和功率峰值。此外，控制器可使用传感器测量以调节所述过程中的峰值功率和峰值流量点，以便实现一致的加工条件。除了使用传感器测量以在当前注入循环期间对过程进行实时微调之外，还可使用控制器随时间推移(即经过多个注入循环)来调节过程。以这种方式，当前注入循环可基于在较早时间点处的一个或多个循环期间发生的测量来校正。在一个实施例中，可将传感器读数对许多循环平均，以便实现过程一致性。

在各种实施例中，模具可包括使整个模具腔保持在低于不流动温度的温度下的冷却系统。例如，甚至可使接触包含熔融热塑性材料的射流的模具腔表面冷却以保持较低温度。可使用任何适宜的冷却温度。例如，可使模具基本上保持在室温。结合此类冷却系统可有利地提高冷却形成注塑部件的速度并易于从模具中脱模。

热塑性材料：

在本公开的低恒压注塑方法和装置中可使用多种热塑性材料。在一个实施例中，熔融热塑性材料具有粘度，所述粘度如由在约230C的温度和2.16kg重量下进行的ASTMD1238所测量的、约0.1g/10min至约500g/10min的熔体流动指数来定义。举例来说，对于聚丙烯来说，熔体流动指数可在约0.5g/10min至约200g/10min的范围内。其它合适的熔体流动指数包括约1g/10min至约400g/10min，约10g/10min至约300g/10min，约20g/10min至约200g/10min，约30g/10min至约100g/10min，约50g/10min至约75g/10min，约0.1g/10min至约1g/10min，或约1g/10min至约25g/10min。基于模塑制品的应用和用途来选择材料的MFI。例如，MFI为0.1g/10min至约5g/10min的热塑性材料可适用于注拉吹塑(ISBM)用预成型件。MFI为5g/10min至约50g/10min的热塑性材料可适用于包装制品用盖和塞。MFI为50g/10min至约150g/10min的热塑性材料可适用于制造桶或盆。MFI为150g/10min至约500g/10min的热塑性材料可适用于具有极高L/T比率的模塑制品，诸如薄板。这种热塑性材料的制造商通常教示应使用较高熔融压力注塑所述材料。与关于此类热塑性材料的注塑的常规教导内容相反，本公开的低恒压注塑方法和装置的实施例有利地允许使用此类热塑性材料形成优质注塑部件并在低熔融压力下加工。

所述热塑性材料可以例如为聚烯烃。示例性聚烯烃包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯、以及聚丁烯-1。前述聚烯烃的任一种都可来源于生物基原料，诸如甘蔗或其它农业产品，以制备生物-聚丙烯或生物-聚乙烯。在熔融状态时，聚烯烃有利地展示剪切致稀。剪切致稀是流体在置于压缩应力下时粘度降低。剪切致稀可有益地允许使热塑性材料在整个注塑过程中保持流动。不旨在受理论束缚，据信热塑性材料，具体地聚烯烃的剪切致稀性能，导致在恒定的压力下加工所述材料时，材料粘度的较少变化。因此，本公开的方法和装置的实施例可对热塑性材料的变化较不敏感，所述变化例如由于着色剂或其它添加剂以及加工条件导致。这种对热塑性材料性能的批次间变化的降低的敏感度还可有利地允许使用本公开的方法和装置的实施例加工工业后和消费后可再循环塑料。工业后、消费后可再循环塑料来源于作为消费品本身已结束其生命周期和换句话讲将作为固体废品丢弃的终产品。此类可再循环的塑料，以及热塑性材料的共混物本身具有其材料特性的显著的批次间变化。

热塑性材料还可以为例如聚酯。示例性聚酯包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PET聚合物可来源于生物基原料，诸如甘蔗或其它农业产品，以部分或完全地制备生物-PET聚合物。其它适宜的热塑性材料包括聚丙烯和聚乙烯的共聚物、热塑性弹性体的聚合物和共聚物、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚(乳酸)、生物基聚酯诸如聚(呋喃甲酸乙烯酯)多羟基链烷酸酯、聚(乙烯呋喃酯)、(被认为是对PET的替代或简易替换)、多羟基链烷酸酯、聚酰胺、聚缩醛、乙烯-α-烯烃橡胶、以及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。热塑性材料还可以为多重聚合物材料和非聚合物材料的共混物。热塑性材料可以为例如产生多模态或双模态共混物的高、中、以及低分子量聚合物的共混物。多模态材料能够以获得具有优异的流动性能，还具有令人满意的化学/物理性能的热塑性材料的方式设计。热塑性材料还可以为聚合物与一种或多种小分子添加剂的共混物。小分子可以为，例如硅氧烷或当加入热塑性材料中时，改善聚合物材料的流动性的其它润滑分子。

其它添加剂可包括无机填料诸如碳酸钙、硫酸钙、滑石、粘土(例如纳米粘土)、氢氧化铝、CaSiO3、形成纤维或微球的玻璃、结晶二氧化硅(例如，石英、novacite、crystallobite)、氢氧化镁、云母、硫酸钠、锌钡白、碳酸镁、氧化铁；或有机填料诸如稻壳、秸秆、大麻纤维、木粉、或木纤维、竹纤维或甘蔗纤维。

其它适宜的热塑性材料包括可再生的聚合物如直接由生物体产生的聚合物的非限制性例子，诸如多羟基链烷酸酯(例如，聚(β-羟基链烷酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-共聚-3-羟基戊酸酯，NODAX(注册商标))，以及细菌纤维素；从植物、农作物和林木、以及生物质中提取的聚合物，如多糖及其衍生物(例如树胶、纤维素、纤维素酯、甲壳质、脱乙酰壳多糖、淀粉、化学改性的淀粉、乙酸纤维素的颗粒)、蛋白质(例如玉米素、乳清、谷蛋白、胶原)、脂质、木质素和天然橡胶；由淀粉和化学淀粉制备的热塑性淀粉、以及衍生自天然来源的单体的现有聚合物以及衍生物，诸如生物聚乙烯、生物聚丙烯、聚对苯二甲酸亚丙基酯、聚乳酸、NYLON11、醇酸树脂、基于琥珀酸的树脂、以及生物聚对苯二甲酸乙二醇酯。

适宜的热塑性材料可包括如上所列例子中的不同热塑性材料的共混物或多种共混物。不同材料也可以为来源于天然生物衍生或石油衍生材料的材料、或生物衍生或石油衍生材料的可再循环材料的组合。共混物中的一种或多种热塑性材料可以为能够生物降解的。并且对于非共混的热塑性材料而言，材料可以为能够生物降解的。

示例性热塑性树脂连同其推荐的操作压力提供于下表中：

虽然多于一个的实施例涉及用包含熔融热塑性材料的射流填充基本上整个模具腔，同时使包含所述熔融热塑性材料的所述射流的熔体压力保持在基本上恒定的压力下，但是在不同的卫生巾下，具体的热塑性材料从本发明中获得有益效果。具体地讲：PP、尼龙、PC、PS、SAN、PE、TPE、PVDF、PTI、PBT、和PLA在小于10000psi的基本上恒定的压力下；ABS在小于8000psi的基本上恒定的压力下；PET在小于5800psi的基本上恒定的压力下；乙缩醛共聚物在小于7000psi的基本上恒定的压力下；加上聚(呋喃甲酸乙烯酯)多羟基链烷酸酯、聚呋喃乙烯酯(akaPEF)在小于10000psi、或8000psi、或7000psi或6000psi、或5800psi的基本上恒定的压力下。

如上文详细描述的，本发明所公开的低恒压注塑方法和装置的实施例可实现优于常规高可变压力注塑法的一个或多个优点。例如，实施例包括消除平衡模具腔和热塑性材料的预注入压力的需要的更高性价比和有效的方法，允许使用大气模具腔压力，从而允许使用消除加压装置的必要性的简化的模具结构的方法，使用更高性价比和更易机器加工的较低硬度、高热导率的模具腔材料的能力，对温度、粘度、以及热塑性材料的其它材料性能的变化较不敏感的更稳健的加工方法，以及在基本上恒定的压力下制备优质注塑部件而没有热塑性材料在模具腔中的过早硬化，并且不需要加热或在模具腔中保持恒温的能力。

现在转向图3，由虚线200示出了常规的高可变压力注塑法的典型压力-时间曲线。相比之下，由实线210示出了本发明所公开的低恒压注塑机的压力-时间曲线。

在常规的情况下，使熔体压力快速增加至远超过15,000psi，然后在大于15,000psi的相对高的压力下保持第一时间段220。第一时间段220是其中熔融塑性材料流入模具型腔的填充时间。此后，对于第二时间段230，熔体压力降低并且保持在较低的但仍然相对高的压力。第二时间段230是其中保持熔体压力以确保模具型腔中的所有间隙都被回填的填料时间。在完成填料之后，可任选地使压力再次下降并持续第三时间段232，所述时间段为冷却时间。常规高可变压注塑系统中的模具腔被从流动通道的端部向浇口回填。模具中的材料通常在腔的端部附近冻结，然后材料的完全冻结区域逐渐向一个或多个浇口位置移动。因此，模具腔的端部附近的塑料比靠近一个或多个浇口位置的塑料材料填料更短的时间段并在降低的压力下填料。部件几何形状，如浇口和模具腔的端部之间中部的非常薄的横截面积也可影响模具腔区域中的填料压力水平。如上文所讨论的，不一致的填料压力可导致成品的不一致性。此外，塑料在各固化阶段中的常规填料导致一些不理想的材料特性，例如，模塑在内的应力、凹陷、以及非最佳光学特性。

另一方面，低恒压注塑系统在基本上恒定的压力下经过填充时间段240将熔融塑性材料注入模具腔中。图3的例子中的注入压力小于6,000psi。然而，其它实施例可使用较高压力。在填充模具腔后，随着模塑部件冷却，低恒压注塑系统经过第二时间段242逐渐降低压力。通过使用基本上恒定的压力，熔融热塑性材料保持连续的熔体流动前沿，其通过流动通道从浇口向流动通道的端部推进。换句话讲，熔融热塑性材料在整个模具腔中保持移动，这防止过早冻结。从而，塑性材料在沿流动通道的任意点处保持相对均匀，这得到更均匀和一致的成品。通过用相对均匀的压力填充模具，成品模塑部件形成可具有比常规模塑部件更好的机械特性和光学特性的结晶结构。此外，在恒压下模塑的部件表现出与常规模塑部件的表层不同的特性。因此，在恒压下模塑的部件可具有比常规模塑部件更好的光学特性。

现在转向图4，将填充的各个阶段以占总体填充时间的百分比形式分解。例如，在常规高可变压力注塑过程中，填充时段220占总填充时间的约10％，填料时段230占总填充时间的约50％，以及冷却时段232占总填充时间的约40％。在另一方面，在低恒压注塑过程中，填充时段240占总填充时间的约90％，而冷却时段242仅占总填充时间的约10％。低恒压注塑法需要较少的冷却时间，因为熔融塑性材料在其流入模具腔中时冷却。因此，在模具腔被填充时，尽管不太足以在模具腔的中心横截面中冻结，但是熔融塑性材料已显著冷却，并且为完成冻结过程而除去的总热量较少。另外，因为熔融塑性材料在整个填充中保持液态，并且填料压力通过该熔融中心横截面传递，所以熔融塑性材料仍然与模具腔壁接触(与冻结和退缩相对)。因此，本文所述的低恒压注塑法能够以比常规高可变压力注塑法中更少的总时间来填充并冷却模塑部件。

在本发明所公开的用于模塑高L/T部件的低恒压注塑方法和装置中，部件通过以增加的流量将熔融热塑性聚合物注入模具腔来模塑，以实现期望的注入压力，然后随时间推移降低流量以保持基本上恒定的注入压力。低恒压模塑方法和装置在模制薄壁部件(例如，具有>100<1000)的L/T比率的部件)时以及在使用介于0.1g与100g之间的压射尺寸时尤其有利。尤其有利的是最大流量在腔填充的前30％内，优选地在腔填充的前20％内，且甚至更优选地在腔填充的前10％出现。通过调节填充压力曲线，最大流量在这些优选的模具填充范围内出现，模塑部件将具有上述物理优点中的至少一些(例如，较好的强度、较好的光学特性等)，因为模塑部件的晶体结构与常规模塑部件不同。此外，因为高L/T产品较薄，所以这些产品要求较少的颜料来赋予所得产品期望的颜色。此外，在无颜料部件中，由于更一致的模塑条件，因此部件将具有不易看见的变形。使用较少颜料或不使用颜料节约了成本。

作为另外一种选择，可调节峰值功率以保持基本上恒定的注入压力。更具体地，可将填充压力曲线调节成使得峰值功率在腔填充的前30％，优选地在腔填充的前20％，且甚至更优选地在腔填充的前10％出现。调节所述方法以使得峰值功率在优选的范围内出现，然后在整个腔填充的剩余部分中具有降低的功率，从而导致如上所述相对于调节峰值流量的对模塑部件的相同有益效果。此外，以上述方式调整所述方法对于薄壁部件(例如，L/T比率>100<1000)和对于介于0.1g与100g之间的压射尺寸而言尤其有利。

现在转向图5A到图5D以及图6A到图6D，示出了在由常规高可变压力的注塑机(图5A到图5D)填充时以及其由基本上恒压注塑机(图6A到图6D)填充时的模具腔的一部分。

如图5A到图5D所示，在常规高可变压力注塑机开始通过浇口30将热塑性材料24注入模具腔32中时，高注入压力趋于以高速率将熔融热塑性材料24注入模具腔32中，这造成熔融热塑性材料24以层叠体31，最常见被称为层流的方式流动(图5A)。在模具腔32完全充满之前，这些最外的层叠体31附着到模具腔的壁并且随后冷却并冻结，从而形成冻结边界层33(图5B)。然而，随着热塑性材料冻结，其也从模具腔32的壁退缩，从而在模具腔壁和边界层33之间留下间隙35。该间隙35降低了模具的冷却效率。在浇口30的附近，熔融热塑性材料24也开始冷却并冻结，这减小了浇口30的有效横截面积。为了保持恒定的体积流量，常规高可变压力注塑机必须增加压力以迫使熔融热塑性材料穿过变窄的浇口30。随着热塑性材料24继续流入模具腔32中，边界层33越来越厚(图5C)。最后，整个模具腔32基本上被冻结的热塑性材料填充(图5D)。在该点处，常规高压注塑机必须保持填料压力，以将后退的边界层33推回模具腔32壁以增加冷却。

另一方面，低恒压注塑机使熔融热塑性材料，流入模具腔32中(图6A到图6D)。在流动前沿37不断移动的情况下流动前沿37后的热塑性材料24保持熔融直至模具腔37在冻结前基本上被填充(即，99％或更多被填充)。因此，浇口30的有效横截面积没有减小，其可介于模塑部件的标称壁厚度的70％与100％之间，优选地介于80％与90％之间。此外，因为流动前沿37后的热塑性材料24是熔融的，所以热塑性材料24与模具腔32的壁保持接触。因此，热塑性材料24在模塑过程的填充部分中冷却(没有冻结)。因此，公开的低恒压注塑过程的冷却部分不需要如常规过程一样长。

因为热塑性材料保持熔融并不断移动进入模具腔32中，所以要求比常规模具中更小的注入压力。在一个实施例中，注入压力可以为6,000psi或更小。因此，注入系统和夹持系统不需要是大功率的。例如，本发明所公开的低恒压的注塑装置可使用需要较低夹持力，以及对应的较低夹持电源的夹钳。此外，因为较低的功率要求，所以本发明所公开的低恒压注塑机可使用电压机，所述电压机的功率一般不足以大到用于在高可变压力下模塑薄壁部件的常规101类和102类注塑机中。即使当电压机足够用于一些具有较少模具腔的简单模具中时，所述方法也可用本发明所公开的低恒压注塑方法和装置来改善，因为可使用较小的、较便宜的电动马达。本发明所公开的低恒压注塑机可包含以下类型的电压机中的一种或多种：直接伺服驱动马达压机、双重马达皮带驱动压机、双重马达行星式齿轮压机、以及具有200HP或更小的额定功率的双重马达滚珠驱动压机。

现参照图7，图示了低恒压注塑过程的示例性模塑周期1000的操作。模塑周期1000可在根据本公开构造的低恒压注塑机上执行，举例来说，在图1的低恒压注塑机上。更具体地，示例性模塑周期1000可在具有包括第一模具侧和第二模具侧以及模具腔的模具的低恒压注塑机上执行，第一模具侧和第二模具侧中的至少一个具有大于51.9W/m-℃(30BTU/HRFT℉)且小于或等于385.79W/m-℃(223BTU/HRFT℉)的平均热导率(或是在这个范围中的任何W/m-℃整数值，或由任何这些整数值形成的任何范围)，所述模具腔形成于第一模具侧与第二模具侧之间。在一些优选实施例中，第一和第二模具侧可具有大于51.9W/m-℃(30BTU/HRFT℉)且小于或等于385.79W/m-℃(223BTU/HRFT℉)的平均热导率(或是在这个范围中的任何W/m-℃整数值，或由任何这些整数值形成的任何范围)。

用于制造第一和/或第二模具侧的一些优选材料包括铝(举例来说，2024铝、2090铝、2124铝、2195铝、2219铝、2324铝、2618铝、5052铝、5059铝、航空级别铝、6000系列铝、6013铝、6056铝、6061铝、6063铝、7000系列铝、7050铝、7055铝、7068铝、7075铝、7076铝、7150铝、7475铝、QC-10、Alumold^TM、Hokotol^TM、Duramold2^TM、Duramold5^TM以及Alumec99^TM)、BeCu(举例来说，C17200、C18000、C61900、C62500、C64700、C82500、MoldmaxLH^TM、MoldmaxHH^TM和Protherm^TM)、铜以及任何铝合金(例如，铍、铋、铬、铜、镓、铁、铅、镁、锰、硅、钛、钒、锌、锆)、任何铜合金(例如，镁、锌、镍、硅、铬、铝、青铜)。这些材料可具有介于0.5Rc与20Rc之间的洛氏(Rc)硬度，优选地介于2Rc与20Rc之间，更优选地介于3Rc与15Rc之间，且更优选地介于4Rc与10Rc之间。虽然这些材料会比工具钢更软，但更期望导热属性。公开的低恒压注塑方法和装置有利地在容许模具由这些较软、较高热导率材料制成的模塑条件下操作，从而获得多于1百万个周期的使用寿命，优选地介于125万个周期与1千万个周期之间，且更优选地介于2百万个周期与5百万个周期之间。

首先，在1110中，将熔融热塑性材料推进到限定薄壁部件(例如，100<L/T<1000)的模具腔中。一管熔融热塑性材料可介于0.5g与100g之间，且可透过三个或更少浇口被推进到模具腔中。在一些情况中，三个更少浇口中的一个或多个可具有的横截面积介于形成在模具腔中的标称壁厚度的70％与100％之间，且优选地介于标称壁厚度的80％与90％之间。在一些实例中，这个百分比可对应于介于0.5mm与10mm之间的浇口尺寸。

在1112中，熔融热塑性材料被推进到模具腔中直到模具腔基本上被填满。当模具腔被填充多于90％，优选地被填充多于95％且更优选地被填充多于99％时，模具腔可以是基本上被填满。在模具腔基本上被填满之后，在1114中，熔融热塑性材料被冷却，直到熔融热塑性材料基本上冷冻或凝固。熔融热塑性材料可由流过第一和第二模具侧中的至少一个的冷却液体主动冷却，或通过对流和传导到大气而被动冷却。

在冷却热塑性材料之后，在1116中，第一和第二模具侧可分离来暴露冷却的热塑性材料。在1118中，可从模具移除冷却的热塑性材料(呈模塑部件的形式)。举例来说，可通过脱模、倾倒、提取(手动或经由自动过程)、拉动、推动、重力或从第一和第二模具侧分离冷却的热塑性材料的任何其它方法来移除热塑性材料。

在从第一和第二模具侧移除冷却的热塑性材料之后，在1120中，可闭合第一和第二模具侧，重整模具腔，其中制备了第一和第二模具侧来接收新的熔融热塑性材料的压射，由此完成单个模塑周期。周期时间1001被定义成模塑周期1000的单次重复。单个模塑周期可发生在2秒与15秒之间，优选地在8秒与10秒之间，这取决于部件尺寸和材料。

具有基本上低恒压的位置可变模具系统

参照图8到图10和图14，常规的多腔模具1200由高硬度、低热导率金属制成，诸如工具钢，来承受高压和夹持吨位，其在注塑工业中通常是为实现足够的模塑结果同时避免诸如过早凝固的缺陷所必需而被接受。位置可变模具系统有利于制造具有复杂几何形状或组分的产品，尤其是需要多次压射或在单个注塑压射周期之外的其它处理的产品。位置可变模具系统是可旋转的立方体模具1210，其具有多个产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218，每个具有多个模具腔1220。在常规立方体模具1210中，高硬度、低热导率金属的质量平移到高惯性矩，需要关于这种立方体模具1210从一个位置旋转到下一个位置的重大设计考虑来允许实施连续的模塑操作。重型立方体模具1210需要有效的致动器来开始旋转，造成加速实施足够快速的旋转，造成减速，并且最终以使得立方体模具的动量不会将模具腔运过下一个位置的方式来停止旋转。模具操作编排必须及时影响重型立方体模具使其进入全休来确保各个产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218中的模具腔1220在立方体模具1210的面上正确对齐。

由于模具1200或产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218的低热导率，需要冷却通道1222网在每次注塑压射之后将热量从模具腔抽吸走。用于这些冷却通道1222或管路的管件，以及其中携载的流体给立方体模具1210的制造和操作增加了显著的重量、成本和复杂度。如图24中图示，不仅在产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218中提供了冷却通道1222，而且还在产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218所安装的板1228、1230、1232、1234中提供了与这些冷却通道1222流体连通的入口和出口管路1224、1226。这些常规的冷却系统需要在立方体模具的可移动中心(旋转或可旋转)区段中的密封件，其方式是允许立方体模具在位置之间旋转而不会泄漏冷却流体。同样，当产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218改变时，必须确保冷却通道1222与入口和出口管路1224、1226之间没有界面泄漏。

虽然诸如汞的外来冷却流体在沸点和将热量从模具表面附近有效转移的能力上提供了较高效能，关于提供在多腔高硬度、低热导率产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218内的冷却通道1222的密封的顾虑已经防止对这类外来冷却流体的商业接受度或使用。这个顾虑在诸如立方体模具的多面模具系统中尤其敏锐，其中可移动中心区段1236需要动态密封件来允许立方体模具1210的旋转，与静态模具比较，所述动态密封件极其容易泄漏。另外，立方体的旋转导致产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218上的横向力，其会导致模具插件的横向移动，并且造成将模具组件连接到支撑板中所包含的冷却流体管路或入口/出口管路1224、1226的密封件泄漏。

蒸发冷却系统可利用许多不同类型的冷却流体，诸如制冷剂(例如，氯氟化碳、氯氟烯烃、氢氯氟碳化物、氢氯氟烯烃、氢氟碳化物、氢氟烯烃、氢氯碳化物、氢氯烯烃、碳氢化合物、氢烯烃、全氟化碳、全氟烯烃、全氯化碳、全氯烯烃和二氟二氯甲烷/卤代烷、以及它们的共混物)、水、乙二醇、丙二醇、乙醇或汞。也可利用具有类似于以上所列制冷剂的冷却能力和/或物理或化学性质的其它制冷剂。相似地，也可利用当在介于0psi(即，绝对真空)和约2000psi之间的压力下暴露于介于约0℃和约200℃之间的温度时发生相变的其它冷却流体。在某些情况下，可将表面活性剂添加到冷却流体。一些蒸发冷却系统可利用真空系统来产生压差，而其它蒸发冷却系统可利用压缩机来产生压差。

因为以注塑周期必须在高压下发生的概念提出在多腔产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218中需要高硬度、低热导率钢，所以本公开内容的低恒压注塑系统和方法为位置可变模塑系统提供了特别益处。通过在基本上低恒压下注塑，产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218可由较低硬度、较高热导率的材料制造，诸如铝(举例来说，2024铝、2090铝、2124铝、2195铝、2219铝、2324铝、2618铝、5052铝、5059铝、航空级别铝、6000系列铝、6013铝、6056铝、6061铝、6063铝、7000系列铝、7050铝、7055铝、7068铝、7075铝、7076铝、7150铝、7475铝、QC-10、Alumold^TM、Hokotol^TM、Duramold2^TM、Duramold5^TM以及Alumec99^TM)、BeCu(举例来说，C17200、C18000、C61900、C62500、C64700、C82500、MoldmaxLH^TM、MoldmaxHH^TM和Protherm^TM)、铜以及任何铝合金(例如，铍、铋、铬、铜、镓、铁、铅、镁、锰、硅、钛、钒、锌、锆)、任何铜合金(例如，镁、锌、镍、硅、铬、铝、青铜)。这些材料可具有介于0.5Rc与20Rc之间的洛氏(Rc)硬度，优选地介于2Rc与20Rc之间，更优选地介于3Rc与15Rc之间，且更优选地介于4Rc与10Rc之间。如图11到图13中图示，由于这些材料的相对较高热导率，模具1250可制成为具有与常规多腔模具1200相同尺寸(诸如直径和深度)的模具腔1270，但是不需要冷却通道或冷却管路，这是因为模具的冶金容许热量足够快速地从模塑表面消散。倘若模具1250的冷却通道没有完全去除，与常规冷却通道1222比较，可极大地简化，其通常是尽可能遵循模具腔的几何形状，和/或定位成尽可能接近模塑表面。

在图25和图26中图示的优选实施例中，冷却通道可从产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218去除，但成入口和出口管路1224、1226形式的最小冷却管路仍可提供在模具插件所固定的板1228、1230、1232、1234中。或者，如图27中图示，类似于图19，不仅可以从产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218还可以从模具插件所固定的板1228、1230、1232、1234完全去除冷却通道或入口和出口管路。这可具有的益处是为了达到与常规立方体模具的面相同的长度和高度，甚至进一步增加了可以提供在立方体模具的每个面上的模具腔1220的数量。例如，图27图示了每个模具面中的十乘十阵列的模具腔，产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218和模具插件所附接的板都没有冷却通道或入口或出口管路，其与每个面上仅具有四乘四阵列的模具腔但具有冷却通道1222和入口和出口管路1224、1226的常规立方体模具呈相同的占据面积。

在诸如具有可移动中心区段1236的立方体模具1210的位置可变模具系统的情况中，由于难以使暴露面保持真空，所以抽吸和保持真空的能力(对于大多数蒸发冷却系统来说是必需的)是复杂因素。然而，在产品指定的多腔模具插件1212、1214、1216、1218中去除冷却通道意味着蒸发冷却系统可完全包含在模具插件1212、1214、1216、1218所附接的支撑板1228、1230、1232、1234内。在这种可以呈简单歧管的形式提供在旋转立方体模具内部中的完全包含冷却系统中，相当易于维持真空，由此使利用外来和更有效的冷却流体的蒸发冷却对于商业用途而言更可行，而不怕泄漏。包含的冷却系统可由永久的静态密封件密封，其在维护或更换模具期间不需要拆开。另外，蒸发冷却系统需要冷却剂以在模具插件中凝结。接着重力造成凝结的冷却剂流入储液器中，且接着再循环来运转蒸发过程。连续地重复这个过程。在旋转模具的情况中，离心力也作用于冷却剂，且在复杂的模具插件几何形状的情况中，冷却剂会在插件中被捕获且无法适当地流入储液器用于再循环。包含捕获冷却剂的这些区域就将不提供冷却并且导致模具插件中的“热点”。在简单的冷却系统的情况中，离心力可易于补偿且实现适当流动，由此在蒸发冷却系统中实现有效冷却。

参考图28，图示了被操作成以90°间隔旋转的立方体模具系统，其中不仅在沿着机械加工轴与第一和第二模塑站对齐的相对面上发生操作，同时还在同个立方体模具1210的其它面上发生操作。例如，提供了第三模塑站1264，其可将第三模塑压射递送到正交于第一和第二模塑站1260、1262的位置处。产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218由低硬度、高热导率材料制成，诸如铝或本文描述的适用于低恒压注塑系统的任何其它材料。如上文解释，这种冶金的高热导率允许产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218没有冷却通道，其中全部冷却管路包含在产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218所安装的板1228、1230、1232、1234中。

不管第三模塑站在正交于机械加工轴的立方体模具1210的面上实施，由于第三注塑压射是处于低且基本上恒压下，所以与在立方体外部需要强劲夹持机构的高压模塑情况比较，第三模塑站与立方体模具之间需要的夹持力相对较小，所述夹持机构施加机械楔或锁用来将直接面向第三模塑站的立方体的面楔牢或夹在一起。第三模塑压射的低压还增大了第三模塑压射的容量，因为可由注塑站的不对称性引起的问题在第三模塑站1264操作的低压下不会自身显现。意识到第三压射可在早于第二压射的时候随后引入到给定组的模具腔，这是因为第三注塑站1264被配置在第一与第二注塑站1260、1262之间，因此如本文使用的名称“第一”、“第二”或“第三”并非意欲表示特定次序的操作，不乏意指特定操作的特定额外指示。第一、第二和第三模塑站1260、1262、1264中的每一个可包括递送系统，其具有的注塑单元可操作来将熔融材料递送到与注塑单元流体连通的歧管。

在本公开内容的位置可变模具系统的各个实施例中，如本文公开或本领域中已知，可以任何可行顺序和/或组合在立方体模具的任何面中的一个或多个上的一些或全部腔上实施任何操作(与注塑过程有关)中的一个或多个，同时模具系统固定，或者在可旋转模具绕着一个轴旋转到不同定向时。在一些实例中，这些实施例可用于多压射模塑，其中在用于可旋转模具的多个定向中的每一个上进行熔融材料的注塑。在其它实例中，这些实施例可用于单次压射模塑，其中在用于可旋转模具的单个定向上进行熔融材料的注塑，且在用于可旋转模具的一个或多个其它定向上实施一个或多个其它模塑操作(例如，脱模)。

除了诸如图30中图示的单个立方体模具系统，低硬度、高热导率产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218可提供在诸如图31中图示的双立方体模具系统1272中。替代的立方体配置是可能的，诸如多行堆叠的、可独立旋转的立方体模具，以及在多个轴上旋转的立方体模具。

当在低压下注塑时，多腔位置可变模具中使用的较轻重量的金属减小了整个立方体模具1210的质量，且尤其是在最远离立方体模具的旋转轴1274的立方体模具1210的面的区域中。这减少了承受较高模塑压力所必需的常规较高质量模具插件的杠杆臂作用，这类模具插件由具有低热导率的金属制成，例如工具钢。如上文讨论，通过去除或减小与模具腔1220相关联的产品指定的模具插件内的冷却通道的数量和复杂度，还可减小模具面的总尺寸，同时保持相同数量和尺寸(例如，直径和深度)的模具腔1220。或者，模具面的总尺寸可基本上保持，同时减小模具腔之间的节距并且增大模具腔的数量来大致增加每个周期可模塑的部件数量。利用更多模具腔和较轻重量的金属，减小了杠杆臂作用并且降低了使立方体模具加速和减速使其旋转到连续位置的功率需求。立方体模具1210的旋转速度还可增大，减少立方体模具1210从第一位置旋转到第二位置，从第二位置旋转到第三位置，从第三位置旋转到第四位置以及从第四位置旋转回到第一位置所需的时间。以90°间隔旋转的立方体模具的每四分之一转动的旋转上的时间节约可能十分显著，这是因为这个时间节约乘以四来实现立方体模具1210的给定周期或周转的整个时间节约。

旋转低质量立方体模具1210所需的能量的减少可源自于在距离立方体模具1220的旋转轴1274给定距离处由较低质量施加的减小的扭矩或杠杆臂。在力等于质量乘以加速度的情况下，扭矩可如下表示：扭矩等于力*力臂*sin()(或T＝(F)(r)sin()，其中是力向量(F)与力臂(r)之间的角。在＝90°的情况下，sin()＝1，因此T＝Fr。

在可旋转立方体模具1220的情况中，其可被认为是绕着垂直轴1274旋转的刚性主体，角位移表示成，其中2π弧度是全转。角速度ω的单位是弧度每秒，且角加速度α是δω/δt(角速度随时间的改变比率)。I是主体的旋转惯性矩，且I＝Σm_ir_i ²，主体中每个微粒的质量与其距离主体的旋转轴1274的距离的乘积总和。

T＝Iα

功W＝Tδ

功率P＝Tω

对于等角加速度的情况＝τ,＝(ω₀+ω)/2[平均角速度]

ω＝ω₀+ατ

Θ＝ω₀τ+1/2ατ²

当将产品指定的多腔模具插件1212、1214、1216、1218的材料质量改变成低质量金属，诸如铝或其它适当的高热导率材料时，其可能通过根据本公开内容的教示在低恒压下实施注塑来进行，立方体模具的旋转惯性矩可大大减小。如果在减小惯性矩I时，角加速度α保持恒定，那么主体旋转所需的功或能量减小，这是因为：

W＝Tδ＝Iαδ

类似地，如果具有低质量模具面的立方体模具以与具有较高质量模具面的常规立方体模具相同的角加速度α和角速度ω操作，那么用来加速和减速立方体模具的马达的功率输出减小：

Tω＝Iαω.

由于整个可旋转立方体模具1210的惯性矩可表示成其每个组件的惯性矩的总和，所以即使仅改变一些立方体模具的组件也能顺利地减小总惯性矩。例如，如果立方体模具的面上的组件占立方体模具的总惯性矩I的一半，将面上的组件密度降低到密度的1/3^rd(举例来说，通过用铝替换安装在不锈钢面的产品指定的多腔模具插件)，那么立方体模具的总惯性矩被减小到：

(0.5[芯]+(0.5/3))，或者是具有安装在不锈钢面的产品指定的多腔模具插件的立方体模具的惯性矩的0.67。

由于关系I＝Σm_ir_i ²，降低最远离旋转轴的模具组件的密度对减小立方体模具的总惯性矩起到最有利的影响。这归因于立方体模具的每个组件对总惯性矩的每个体积上的作用由所述组件到旋转轴的距离的平方来驱动。

图38图示了多面立方体模具的俯视图，其中立方体模具的全部模具面和中心可旋转区段由低热导率金属制成，诸如钢，其中浓阴影指示相对高质量金属。如可从前述讨论中了解，图39图示了具有由高热导率的金属诸如铝制成的模具面的多面立方体模具的俯视图，其中淡阴影指示相对低质量金属，图39的立方体模具具有比图38的立方体模具更低的总惯性矩，且在立方体模具从一个位置旋转到另一个位置时，需要更低功率来加速和减速立方体模具。

图40是多面立方体模具的俯视图，其中不仅是模具面由高热导率的金属制成，而且其中心可旋转区段页由高热导率的金属制成，其中淡阴影指示相对低质量金属。图40的立方体模具的总惯性矩和当立方体模具从一个位置旋转到另一个位置时用来加速和减速立方体模具所需的功率甚至低于图39的立方体模具。应注意，如图40中，还通过减小中心旋转区段的质量来减小惯性矩在没单位材料质量上会比通过减小立方体模具的面中的产品指定的多腔模具插件1212、1214、1216、1218的质量所实现的每单位材料质量中惯性矩的减小更小(即，比较图39的立方体模具与图38的立方体模具移除的每个单位材料质量的惯性矩的减小比当比较图40的立方体模具与图39的立方体模具时移除的每个单位材料质量的惯性矩的减小更剧烈)。

如上文讨论，根据本公开内容在低恒压下实施注塑允许使用具有较高热导率的较低质量金属，由此简化接收在立方体模具的面上的产品指定的模具插件1212、1214、1216、1218的冷却系统以及模具插件所固定的立方体模具的可旋转区段的板的复杂度。在一些情况中，可以全部去除冷却通道，如图18到图22以及图27中图示。为了在减少或去除冷却流体通道时便于且加速完成冷却，可将多个冷却鳍部1276提供在模具的暴露表面上，如图20和图21中图示。

由于从模具插件最少化或去除冷却通道来节约空间，所以相同尺寸(举例来说，直径和深度)的模具腔之间的节距可减小，从而在每个模具面容纳更大数量的模具腔(由此显著增加每个完整周期或每次立方体模具旋转输出的产品数量)，或减小每个模具面的总占有面积，允许立方体模具的可旋转中心部分制成更小，以及如图15、图18、图25和图41中所描绘，同时使每个模具面保持至少相同数量的模具腔。

如果立方体模具的旋转惯性矩表示成对于绕着其纵向中心轴旋转的具有半径R₁(内)和R₂(外)的圆柱而言，其惯性矩I₁＝M(R₁ ²+R₂ ²)/2。如果每个半径R值减小一半，即(R₃＝R₁/2,R₄＝R₂/2)，那么其旋转惯性矩I减小达1/4。

I₁＝M(R₁ ²+R₂ ²)/2

I₂＝M(R₃ ²+R₄ ²)/2＝M((R₁/2)²+(R₂/2)²)/2＝M(R₁ ²/4+R₂ ²/4)/2＝1/4M(R₁ ²+R₂ ²)/2＝1/4I₁

还可通过减小占有面积尺寸来减小质量。

图41是多面立方体模具的俯视图，其中其模具面和中心可旋转区段都由高热导率的金属制成，且归因于最少或去除冷却通道，与图40的多面立方体模具比较，减小了总占有面积。

如果图38的立方体模具是具有惯性矩I₀的不锈钢模具，那么如图40中图示，将立方体模具的全部模具面以及中心可旋转区段的材料改变成较低质量的金属导致惯性矩I₁，其是惯性矩I₀的三分之一，所述金属是铝。如图41中描绘，如果减小立方体模具的总占有面积，使得被认为是模具的总半径R的半径减小一半，那么所得惯性矩I₂可与I₁和I₀如下比较：

I₂＝I₁/4＝I₀/12

对于恒定角加速度的情况会调用：

Θ＝τ,＝(ω₀+ω)/2[平均角速度]

ω＝ω₀+ατ

Θ＝ω₀τ+1/2ατ²

对于立方体模具应用，我们将假设90度的期望旋转，在其一半期间我们施加恒定扭矩用于加速，其下一半期间我们在相反方向上施加相同扭矩使立方体制动。为了简化，我们将仅解答加速度部分，因此Θ＝45度＝2π/8＝π/4弧度。

Θ＝ω₀τ+1/2ατ²

ω₀＝0，因此Θ＝1/2ατ²

解答τ，τ＝√(2Θ/α)＝√(2Θ/(T/Σm_ir_i ²))＝√((2ΘΣm_ir_i ²)/T)

如果Θ和T输入保持恒定，那么调整有效R对旋转通过相同角位移的时间产生线性影响。因此，减小有效R达因子1/2，t₂＝t₁*1/2。因此，由于旋转引起的时间减少(且因此总周期时间减少)于产品指定的多腔模具插件的旋转惯性直接成比例。

根据本公开内容的具有位置可变模具的低恒压注塑还可与共注塑技术结合使用，诸如美国申请第13/774,692号中描述的技术，所述申请以引用方式并入本文中。可以与这些情景一致使用本公开内容的系统和方法来共注塑的多材料产品构造的实例在美国公开第2005/0170114A1号中予以说明和描述，所述申请以引用方式并入本文中。

本发明所公开的低恒压注塑方法和注塑机有利地减少了用于模塑加工的总循环时间，同时提高了部件质量。此外，在一些实施例中，本发明所公开的低恒压注塑机可使用电压机，所述电压机一般更节能并且要求比液压式压机更少的维护。另外，本发明所公开的低恒压注塑机能够使用更具挠性的支撑结构和适应性更强的递送结构，诸如更宽的台板宽度，增加的拉杆间距，消除拉杆、有利于更快移动的较轻重量的构造，以及非自然平衡的进料系统。从而，可改进本发明所公开的低恒压注塑机以适合递送需要并且更容易定制特定的模塑部件。

另外，本发明所公开的低恒压注塑机和方法允许模具由更柔软的材料(例如，具有小于30的Rc的材料)制成，所述材料可具有较高的热导率(例如热导率大于约20BTU/HRFT℉)，这导致具有改善的冷却能力和更均匀冷却的模具。由于改进的冷却能力，公开的低恒压注塑模具可包括简化的冷却系统。一般来说，简化的冷却系统包括较少冷却通道，且所包括的冷却通道会较直，具有较少机械加工轴。具有简化冷却系统的注塑模具的一个实例公开于2012年2月24日提交的美国专利申请第61/602,781号中，所述申请以引用方式并入本文中。

低恒压注塑机的较低注塑压允许由这些较软材料制成的模具获得1百万个或更多模塑周期，在常规高耳边压力注塑机中是不可能的，因为在高压注塑机中，这些材料会在1百万个模塑周期之前失效。

注意除非另外指明，本文可使用术语“基本上”、“约”和“大约”来表示可属于任何定量比较、值、量度或其它表示的不确定性的内在程度。本文也使用这些术语来表示定量表示可不同于所述参考值而不造成在讨论中受试主体的基本功能有变化的程度。除非本文另有定义，术语“基本上”、“约”、“大约”是指定量比较、值、量度或其它表示可在所述基准的20％范围内。

现在应当显而易见的是，本文所举例说明和所描述的产品的各种实施例均可通过基本上恒定的低压模塑法来生产。尽管本文具体地提到了包含消费品的产品或消费品产品自身，但应当显而易见的是，本文所述的模塑方法可适于结合用于以下行业中的产品来使用：消费品行业、食品服务行业、运输行业、医疗行业、玩具行业等。此外，本领域的技术人员将认识到本文所公开的教导内容可用于构造叠堆模具、包括旋转模具和芯后模具的多重材料模具、与模内装饰的组合、嵌入件注塑、模具组件等。

本文所公开的实施例中任一个的部分、多个部分或全部均可与本领域中已知的其它实施例的部分、多个部分或全部组合，包括下文所述的那些。

本公开的实施例可与2012年5月21日提交的名称为“ApparatusandMethodforInjectionMoldingatLowConstantPressure”并作为US2012-0294963A1公布的美国专利申请13/476,045(申请人案件号12127)中所公开的低恒定压力下注塑的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与2012年5月21日提交的名称为“AlternativePressureControlforaLowConstantPressureInjectionMoldingApparatus”并作为US2012-0291885A1公布的美国专利申请13/476,047(申请人案件号12128)中所公开的压力控制的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与2013年2月22日提交的名称为“InjectionMoldHavingaSimplifiedCoolingSystem”的美国专利申请13/774,571(申请人案件号12129P)中公开的简化的冷却系统的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与2012年5月21日提交的名称为“Non-NaturallyBalancedFeedSystemforanInjectionMoldingApparatus”并作为US2012-0292823A1公布的美国专利申请13/476,073(申请人案件号12130)中所公开的非自然平衡进料系统的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与2012年5月21日提交的名称为“MethodforInjectionMoldingatLow,SubstantiallyConstantPressure”并作为USUS2012-0295050A1公布的美国专利申请13/476,197(申请人案件号12131Q)中所公开的基本上恒定的低压下注塑的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与2012年5月21日提交的名称为“MethodforInjectionMoldingatLow,SubstantiallyConstantPressure”并作为USUS2012-0295049A1公布的美国专利申请13/476,178(申请人案件号12132Q)中所公开的基本上恒定的低压下注塑的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例能够与用于共注入工艺的实施例一起使用，后者如公开于2013年2月22日提交的名称为“HighThermalConductivityCo-InjectionMoldingSystem”(申请人案卷号12361)的美国专利申请13/774,692，该专利申请以引用方式并入本文。

本公开的实施例能够与用于用简化的冷却系统进行模塑的实施例一起使用，后者如公开于2012年8月31日提交的名称为“InjectionMoldHavingaSimplifiedEvaporativeCoolingSystemoraSimplifiedCoolingSystemwithExoticCoolingFluids”(申请人案卷号12453)的美国专利申请13/601,359，该专利申请以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与2012年5月21日提交的名称为“MethodandApparatusforSubstantiallyConstantPressureInjectionMoldingofThinwallPart”的美国专利申请13/476,584(申请人案件号12487)中所公开的模塑薄壁部件的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与2012年11月8日提交的名称为“InjectionMoldWithFailSafePressureMechanism”的美国专利申请13/672,246(申请人案件号12657)中公开的用于使用故障安全压力机构来进行注塑的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与2012年11月20日提交的名称为“MethodforOperatingaHighProductivityInjectionMoldingMachine”的美国专利申请13/682,456(申请人案件号12673R)中公开的高产量模塑的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与2012年11月20日提交的名称为“MethodsofMoldingCompositionsofThermoplasticPolymerandHydrogenatedCastorOil”的美国专利申请61/728,764(申请人案件号12674P)中公开的模塑某些热塑性塑料的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与2012年11月21日提交的名称为“ReducedSizeRunnerforanInjectionMoldSystem”的美国专利申请61/729,028(申请人案件号12677P)中公开的流道系统的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与1998年2月10日公布的名称为“InjectionControlSystem”的美国专利5,716,561(申请人案件号12467CR)中公开的控制模塑方法的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例可与1998年3月17日公布的名称为“MethodandApparatusforInjectingaMoltenMaterialintoaMoldCavity”的美国专利5,728,329(申请人案件号12467CC)中公开的控制模塑方法的实施例一起使用，所述专利文献以引用方式并入本文。

本公开的实施例还可结合使用位置可变模塑系统的模塑方法和设备的实施例使用，所述模塑设备具有可旋转模具，举例来说，诸如下文公开的方法和设备：2009年10月27日发布的题为“Methodfortheproductionofamoldedpart”的美国专利7,608,212；2009年9月8日发布的题为“Toolwithclosingmechanismandmethodofmanufacturingpreferablyplasticpartswithhinges”的美国专利7,585,447；2009年3月3日公布的题为“Procedureandmachineryforthemoldingofanassembledobject”的美国专利7,497,676；2008年11月18日公布的题为“Machineryforthemoldingandassemblingofanassembledobject”的美国专利7,452,202；2008年4月22日公布的题为“Ejectorsystem”的美国专利7,361,011；2008年1月22日公布的题为“Procedureandmachineformulti-componentmolding”美国专利7,320,591；2006年12月19日公布的题为“Mouldwithturnablemiddlesection”的美国专利7,150,845；以及2006年7月25日公布的题为“Procedureandmachineryforthemoldingandassemblingofanassembledobject”的美国专利7,081,222；其中每个专利以引用方式并入本文中。

应当了解，本文所公开的量纲和值不旨在严格限于所引用的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

除非明确排除或换句话讲有所限制，本文中引用的每一篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利，均据此全文以引用方式并入本文。任何文献的引用不是对其作为本文所公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术，或其单独地或与任何其它参考文献的任何组合，或者参考、提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。

虽然已经举例说明和描述了本发明的特定实施方案，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明的实质和范围的情况下可做出多个其它改变和变型。因此，本文旨在所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有这些改变和变型。

Claims (10)

1.一种注塑系统(图1中的#10；第23页，第11到12行)，其包括：

至少一个多腔注塑插件(图12中的#1212；第40页，第1到2行)，其由具有大于30BTU/HRFT℉的热导率的金属制成；

其特征在于，所述模塑系统还包括：

第一注入系统(图1中的#12，图28中的#1260；第23页，第11行到第26页第30行，第43页第21行)，其可操作以在介于约6.89兆帕斯卡(1,000psi)与约103.42兆帕斯卡(15,000psi)之间的基本上恒压(图4A中的#240，第34页，第12到14行)下当与所述至少一个多腔注塑插件的模具腔组(图12中的#1220；第39页，第29行到第40页)流体连通时将熔融材料(图1中的#24；第23页，第17到19行)递送到所述模具腔组；

第二注入系统(图1中的#12，图28中的#1260；第23页，第11行到第26页第30行，第43页第21行)，其可操作以在介于约6.89兆帕斯卡(1,000psi)与约103.42兆帕斯卡(15,000psi)之间的基本上恒压(图4A中的#240，第34页，第12到14行)下当与所述至少一个多腔注塑插件的所述模具腔组流体连通时将熔融材料(图1中的#24；第23页，第17到19行)递送到所述模具腔组；以及

位置可变区段(图12中的#1210；第39页，第26行到第30页，第2行)，所述多腔注塑插件固定到所述位置可变区段，所述位置可变区段可操作以将所述至少一个多腔注塑插件的所述模具腔组定位成当处于第一定向时与所述第一注入系统流体连通，并且将所述至少一个多腔注塑插件的所述模具腔组定位成当处于第二定向时与所述第二注入系统流体连通。

2.根据权利要求1所述的注塑系统，其还包括第三注入系统(图1中的#12，图28中的#1264；第23页，第11行到第26页，第30行，第43页，第21行)，其可操作以在介于约6.89兆帕斯卡(1,000psi)与约103.42兆帕斯卡(15,000psi)之间的基本上恒压下当与至少一个多腔注塑插件的所述模具腔组流体连通时将熔融材料(图1中的#24；第23页，第17到19行)递送到所述模具腔组。

3.根据权利要求1所述的注塑系统，其中所述位置可变区段可绕着水平轴旋转。

4.根据权利要求1所述的注塑系统，其中所述位置可变区段是可绕着垂直轴(图28中#1274；第45页，第19到21行)旋转的立方体模具的可旋转中心区段。

5.根据权利要求4所述的注塑系统，其包括多个所述多腔注塑插件，所述多腔注塑插件中的每一个固定到所述立方体模具的不同面，其中所述立方体模具的所述面的一个上的所述多腔注塑插件的一个中的所述模具腔组与所述第一注入系统流体连通，而所述立方体模具的所述面的另一个上的所述多腔注塑插件的另一个中的一个模具腔组与所述第二注入系统流体连通。

6.根据权利要求5所述的注塑系统，其中所述第一和第二注入系统相互轴向对齐。

7.根据权利要求6所述的注塑系统，其还包括第三注入系统(图1中的#12；图28中的#1264；第23页，第11行到第26页，第30行，第43页，第21行)，其可操作以在介于约6.89兆帕斯卡(1,000psi)与约103.42兆帕斯卡(15,000psi)之间的基本上恒压下当与所述至少一个多腔注塑插件的所述模具腔组流体连通时将熔融材料递送到所述模具腔组，所述第三注塑系统正交于所述第一和第二注入系统。

8.根据权利要求5所述的注塑系统，其中所述立方体模具的冷却系统(图32的#1222；第40页，第12到15行)完全限制在所述立方体模具的可旋转区段内，且不会延伸到所述多腔注塑插件的任何一个中。

9.根据权利要求8所述的注塑系统，其中所述冷却系统包括蒸发冷却系统。

10.根据权利要求1所述的注塑系统，其中所述位置可变区段可操作以将所述模具腔组定位到任何所需数目的定向。