CN105451961A - 具有移动部件的铸模工具 - Google Patents

Abstract

一种模具（100）具有一第一部件（102）会界定一模形轮廓的一第一区域（114），一活动部件（130）会界定该模形轮廓之一相邻的第二区域（132），该活动部件构制成能在每个成型循环结束时由一成型位置移至一作动位置，以方便一成型的组件移除。该活动部件（130）包含一温度控制装置（108）构制成能控制该活动部件的温度，而通过该活动部件的热膨胀和/或收缩来影响该第一部件与该活动部件间的一余隙（C）。

Description

具有移动部件的铸模工具

本发明有关模具。更具言之，本发明与模具有关，其包含一活动部件譬如一逐出销、扬升件或滑块。

由熔化的材料譬如塑料材料或塑料基质复合物制成的组件可在一两部件的模具中被模制成型。此等模具包含二相反的部件各会界定模形轮廓而形成一模穴，其中会被注入熔化材料并固化来形成该组件。许多消费电子装置的组件，譬如移动电话机壳，膝上型计算机组件等，被以此方式形成。

申请人较早的专利申请案WO2011/048365(若允许，并此附送)公开了一种模具，其中该模形轮廓被分成多数个小方格区域。每个区域皆有一相关连的温度控制系统，因此该材料固化能被影响遍及该成型的组件，以获得所需的材料性质。

为能在成型完成时由该模中逐出该组件，其它公知模具设有一逐出销。该逐出销正常会与该模具的部件的模形轮廓齐平，当固化时直到该模打开，在此时点该销会前进来逐出该组件。

在某些模具中曾见的另一种细构为一扬升件。扬升件正常于固化期间如同逐出销会在其边缘与该模具之一部件的模形轮廓齐平，但可能附加地界定某些细构，其不能在一传统的两部件模具中被成型。当该模在固化之后打开时，该扬升件可前进或枢转开以容许该组件移除。

在某些模具中曾见的一第三种细构为一滑块。此等滑块会在一横向(即正交于该模具的二主要部件分开的方向)前进，以形成该模穴的一部分。滑块被用于最终组件中需要某些细构而其不能在一传统的两部件模具中被成型的情况。该等滑块于该组件完成固化时，在该模可被打开或该组件移除之前，可能必须被缩回。

逐出销、扬升件和滑块等属于模具部件的族群，它们典型会在每一循环结束时作动以方便该成型组件的移除。此等构件的族群以下系称为“活动部件”。

在此等活动部件和相邻的模具部件之间需要有一余隙，能在每一成型循环结束时相对移动。虽此在非黏性材料并不是问题，但对黏性材料譬如熔化的塑料而言，该成型材料会流入该余隙中。此“毛边”会造成一难看的外观，且可能必须被由该工件或后续要成型的模具中移除。此会增加制造过程的成本和时间。

其也需要有一足够的反应表面来操作该等活动部件。模具的一关键的设计驱动因素为热灵敏性，此之一结果它们的构件会被设计成尽可能地轻又薄。此当组装一具有活动部件的模具时会有问题，因该等作动必须历经该模具的使用寿命可重复的，若不足够的结构被包含来支撑该等活动部件的反作用，则对该模具的疲乏损害会发生。特别有问题的是为滑块提供足够的反应表面，它们通常会在X、Y平面中作动，其系横过及沿着该模表面，而不像逐出销，它们较常见在一正交于该模表面的方向(Z)中作动，因此可利用该模具的整个深度来响应它们的作动负载。

本发明的目的系要克服或至少消减上述的问题。

依据本发明一第一态样是提供一种模具，包含：

一第一部件会界定一模形轮廓的一第一区域；

一活动部件会界定该模形轮廓的一相邻的第二区域，该活动部件构制成在每一成型循环结束时会由一成型位置移至一作动位置，以方便一成型组件的移除；

其中该活动部件包含一温度控制装置，构制成能控制该活动部件的温度，而通过该活动部件的热膨胀和/或收缩来影响该第一部件与活动部件间之一余隙。

有利的是，可个别地控制该活动部件的温度的能力，容许该部件能在成型时被坚固地膨胀来封闭其与周边构件之间的间隙。该部件可被冷却，或容许其冷却，能扩张该余隙，而容许该活动部件能相对于该模具的其余部份被容易地作动。

较好是该温度控制装置构制成能交替地加热和冷却该活动部件。该温度控制装置可被以一加热和/或冷却流体来加热和/或冷却。该流体可为一气体。较好是该温度控制装置包含一流体信道其中有一加热器，该流体通道构制成能将流体导入该活动部件中，而使该活动部件的加热能通过加热流过该加热器的流体来被达成。于此例中，较好该温度控制装置具有一控制器被设成，能在一该加热器被启动的加热模式及一加热器不启动的冷却模式之间切换，在该二加热和冷却模式时流体皆会流入该活动部件中。在该冷却模式时该流体的流率相较于该加热模式时是增加的。

有利的是，此类型的系统容许使用一压缩空气源及一同线的空气加热器来作快速且有效的加热和冷却。其也可与申请人的既有系统兼容，故能容易地适配于它。

较好其中是提供一温度传感器，被设成能测量该活动部件的温度，并反馈一温度信号至该控制器。此可防止该部件的加热超过或不足。可另择或附加地，一应变计可被提供，设成能测量该活动部件的应变，并反馈一应变信号至该控制器。

该系统可被装在一模具中，而被设成使该模面分成多数个温度控制区域，且每个区域具有一可独立操作的温度控制装置，如申请人的先前模具设计。

较好是该等温度控制区域的温度控制装置，会与该活动部件的温度控制装置共享一共同的控制器。

较好是设有一模具控制器构制成能控制一模具循环，该模具控制器构制成能：

第一要求该活动部件被移至该成型位置；

第二要求该活动部件被该温度控制装置加热；

第三要求该活动部件被该温度控制装置冷却；及

第四要求该活动部件被移至该作动位置。

该活动部件可被一致动总成支撑，其与该模具热隔离。有利的是此设计容许足够的反应表面能被提供用于该活动部件，而不会影响该模具本身的热灵敏性。其也方便配装并适用于使用流体加热和冷却的既存模具。

依据本发明的一第二态样系提供一种制造一成型组件的方法，包含以下步骤：

提供一模具具有一第一部件会界定一第一区域，及一活动部件会界定一相邻的第二区域；

移动该活动部件至一成型位置，在该处该第一和第二区域会形成一连续的模形轮廓；

独立地加热该活动部件来封闭该活动部件与该第一部件间的一间隙；

在该模具中固化一成型的组件；

独立地冷却该活动部件来开放该活动部件与该第一部件间的一间隙；及

移动该活动部件以方便该成型的组件由该模具移除。

一模具及相关的方法现将依据本发明并参照以下图式来被说明，其中：

图1a为一依据本发明的第一模具在一开启位置的一示意侧截面图；

图1b为图1a的B区的一详细视图；

图1c为图1a的模具在一关闭位置的一侧截面图；

图1d为图1c的D区的一详细视图；

图2a为一依据本发明第二模具的一部份的一侧截面图；

图2b为图2a的模具的该部份在一不同位置的另一视图；

图3a为一依据本发明的第三模具的一部份的一侧截面图；

图3b为图3a的模具的该部份在一第二位置的另一视图；

图4a为一依据本发明的第四模具在一开启位置的一示意侧截面图；

图4b为图4a的模具在一关闭位置的一侧截面图：

图4c为图4b的C区的一详细视图；

图5为依据本发明的第五模具的一示意侧截面图；及

图6为依据本发明的第六模具的一示意侧截面图。

请转至图1a至1d，其中示出一模具100，包含一第一模具部件102，一第二模具部件104，一逐出销总成108，及一温度控制系统110。由该模具100形成的工件106，也被示出。

该模具100的第一部件102为一下方部分，而包含一本体112由一金属材料构成，且在其上表面界定一模形轮廓114。该模形轮廓114会界定该工件106之外表面的一部分。

于该本体112内设有多数个空穴116，在模形轮廓114的相反面上。每个空穴116具有一相关连的温度控制总成118，其被设成能提供一流体流120进出该空穴116，可交替地加热及冷却该模具本体112的模形轮廓114。在本例中，该温度控制总成118包含一压缩空气源，其会将压缩空气经由一同线加热器馈入该空穴116中。该空气会冲击在该模形轮廓114的背面上。该模形轮廓114的加热或冷却通过控制该同线加热器及空气流率来进行。要加热时，一相对较低的流率(大约35l/min)会被提供且该加热器启动，而要冷却时，一较高的流率(大约100l/min)会被提供且该加热器不启动。

每个空穴会界定该模形轮廓114的一分开控制区域，而使加热和冷却遍及该轮廓114可以不同。该等区域系呈小方格状来形成一连续的受控制表面，而使该工件106的性质能在固化时被小心地管理。此系更详细描述于申请人的较早专利申请案WO2011/048365中。

该温度控制总成118被一主控制器122控制，其会由一系列的温度控制传感器(未示出)接收来自该模具本体112的反馈。

相反于该第一部件102，该第二部件104包含一本体124会界定一相反的模形轮廓126，其会与该轮廓104一起来界定该工件106的外表面。当使用时，该第一和第二部件102、104会被合并在一起来界定一模穴128，如在图1c中所示。

该逐出销总成108包含一逐出销130会界定一末端表面132，其形成该模形轮廓114的一部分。该逐出销130可移动地装在该第一部件102的本体112内，而能在(i)一使该末端表面132会与该第一轮廓114形成一连续的、平滑的、无阻断表面的位置，如图1c中所示；与(ii)一使该逐出销130由该轮廓114朝该第二部件124前进以逐出该工件106，如图1a中所示的位置之间移动。该逐出销130通过一适当的致动总成，譬如一螺线管(未示出)移动。

请转至图1b，该逐出销130会界定一本体134具有一内部空穴136。该空穴136的形状可形成一流体进入通道138，一流体停滞区140相反于该末端表面132，及一流体回流通道142。一热偶144被提供靠近该末端表面132，并包含一数据联机146。

该逐出销总成108更包含一温度控制总成148，其被设成能输送一加热/冷却流体流150进入该逐出销130中，该流体会流至该停滞区140，于该处其会冲击在该末端表面132的背面，再由流体回流通道142流回。该流体流150可被构设成能以如流体流120的相同方式成为一加热或冷却流。

当该温度控制总成148在加热模式时，该逐出销130会膨胀，并确保其与该本体112间之一紧密套合。当该温度控制总成148在冷却模式时，该逐出销130会收缩，故会增加其与周边模具部件之间的余隙。

如图1b中所示，该逐出销130系在一可动模式，其中一余隙C会被提供(于此情况下该销是冷却的)。请转至图1d，该模系正在进行一成型操作，而有一熔化材料152存在于该模穴128中。在此情况下系不希望该熔化材料152进入该间隙C中，因此，该逐出销130会被该流体流150加热以使其相对于该本体112膨胀，俾能最小化该间隙C。逐出销130已被膨胀至一点，在该点时该间隙C系为0。应请了解在此情况下，该轮廓114和该末端表面132会合作来形成一不被阻断的模面以形成该工件106。

如此，该逐出销总成108具有两种模式，一加热及一冷却模式。在加热模式时，一较低流量会被提供通过一启动的加热器来膨胀该销。在冷却模式时，如图1b中所示，一较高流量会被提供，且该加热器不被启动，而来冷却该销。

如图1a中所示，该逐出销108的温度控制总成148可被该主控制器122控制。此会提供的优点，本发明能被适用于已具有多个温度控制信道的模具(譬如在申请人的先前申请案中所述者)。简单地利用一由既存的主控制系统添加的信道，将可容许该加热/冷却的逐出销之控制。

当使用时，该逐出销130移入该成型位置(图1c)，而该第一和第二区域会形成一连续的模形轮廓。该销130会被独立地加热来封闭该销130与第一部件102之间的余隙C。该工件会在该模具中固化，且固化后(或至少当该熔化材料已充分地凝稠而不会流入该余隙C中时)该销130会被独立地冷却以开放该余隙C。该销130会移入该模穴中来由该模具推迫该工件106(见图1a)。

请参阅图2a和2b，其示出一变化的逐出销总成。类似构件的标号系如同图1a至1d。与图2a和2b之逐出销130的主要差别，有一管头154会被提供由其末端突出以界定该末端表面132。该管头154并不含有该加热/冷却流体通道的任何部份，并会突出以使该末端表面132成为尽可能地小。

转至图3a和3b，一第三模具200被示出，也具有一第一部件202与一第二部件204。该第一部件202会界定一第一轮廓206，该第二部件204会界定一第二轮廓208。该等轮廓206、208会合作来界定一模穴210以供形成一工件。在该模穴210的侧边系设有一模具滑块212，其构制成能在方向S移动，以在该工件中提供一倒切细构214。如同该销130，该滑块212会在每一成型循环结束时作动以容许该工作被逐出。

该滑块212可相对于该第一部件202移动地安装，并会被一由该模具200的第二部件204突出的滑销216作动。应请了解在如图3a中所示的关闭位置时，会有一余隙C在该滑块212与第二部件214之间。如同先前实施例，一流体温度控制总成包含一流体流系统218，被提供来加热和冷却该滑块212，依需要膨胀和收缩。如此，于该成型过程中，该余隙C可通过该滑块212的热膨胀而被减小。

该成型过程非常似同图1a至1d的实施例，但取代该滑块212被移入该模穴中，其会被由模穴移离。此乃因为若未进行此移动则该工件不能被移除。在该二例中，相关的活动部件之移动会方便该工件的移除。

请转至图4a和4b，一第四模具300被示出，也具有第一模具部件302，一第二模具部件304，及一温度控制系统310。模具300也包含热隔离的滑块总成350。一由该模具300形成的工件306也被示出。

该模具300的第一部件302是一下方部分，且包含一本体312由一金属材料构成，并在其上表面上界定一模形轮廓314。该模型轮廓314会界定该工件306的部份外表面。

在该本体312内设有多数个空穴116，在该模形轮廓314的相反侧上。每个空穴316皆具有一相关的温度控制总成318，其被设成能提供一流体流320进出该空穴316，而来交替地加热和冷却该模具本体312的模形轮廓314。在本例中，该温度控制总成318包含一压缩空气源，其会将压缩空气经由一同线加热器馈入该空穴316中。该空气会冲击在该模形轮廓314的反面上。该模形轮廓314的加热或冷却通过控制该同线加热器和空气流率来进行。要加热时，一较低的流率(大约35l/min)会被提供，且该加热器启动，而要冷却时，一较高的流率(大约100l/min)会被提供，且该加热器不启动。

每个空穴会界定该模形轮廓314之一分开控制区域，因此遍及该轮廓314加热和冷却可以不同。该等区域为小方格状能形成一连续的受控制表面，而使该工件306的性质能在固化时被小心地管理。此乃更详细地描述于申请人的较早专利申请案WO2011/048365中。

该温度控制总成318被一主控制器322控制，其会经由一系列的温度控制传感器(未示出)接收来自该模具本体312的反馈。

相反于该第一部件302，该第二部件304包含一本体324会界定一相反的模形轮廓326，其会与该轮廓314一起来界定该工件306的外表面。在使用时，该第一和第二部件302、304会被并合在一起来界定一模穴328(见图4b)。

该滑块总成350系被设成邻近该第一部件302的一侧，而与之热隔离。滑块总成350包含一滑块358会界定一末端表面362，其会形成该模形轮廓314的一部份。该滑块358系可移动地装在该滑块总成350的本体352内，而能在(i)一使该末端表面362会在该工件306中形成一凹入的细构360，如图4b中所示的位置，与(ii)一使该滑块358会正交于该第一和第二部件302、304分开的方向缩回以逐出该工件306，如图4a中所示的位置之间移动。该滑块358系藉一适当的致动总成356譬如螺线管移动。

请转至图1c，该滑块358会界定一本体334具有一内部空穴336。该空穴336的形状系能形成一流体进入通道338，一流体停滞区340相反于该端部表面362，及一流体回流通道342。一热偶344被提供靠近该末端表面362，并包含一数据联机346。

该滑块总成350更包含一温度控制总成348，其设成能输送一加热/冷却流体流354进入该滑块358中，其会流至该停滞区340而冲击在该末端表面362的背面上，再由该流体回流管道342流回。该流体流354可被以如同流体流320的方式构设成为一加热或冷却流。

当该温度控制总成348在加热模式时，该滑块358会膨胀而确保其与该等本体312、324之间的密合。当该温度控制总成148在冷却模式时，该滑块358会收缩，而使其与周边的模具部件之间的余隙增大。

如在图4c中所示，该模具正在进行一成型操作，而有一熔化材料370存在于该模穴328中。在此情况下，不希望有熔化材料370进入该滑块358与本体312之间的间隙E，或该滑块358与本体324之间的间隙F，因此，该模具销130会被该流体流150加热来使其相对于该等本体312、324膨胀，以最小化间隙E和F。滑块258会膨胀至一点，在该点时间隙E和F为0。应请了解于此情况下，该等轮廓314、326与该末端表面362会合作来形成一未被阻断的模面以形成该工件306。

如此，该滑块总成350具有二模式，一加热及一冷却模式。在该加热模式时，一较低的流量会被提供通过一启动的加热器来膨胀该滑块。在该冷却模式时，一较高的流量会被提供且该加热器不启动而来冷却该滑块。

如图4a中所示，该滑块358的温度控制总成348可被该主控制器322控制。此会提供的优点是，本发明能适用于已具有数个温度控制信道的模具(譬如申请人之先前申请案中所述者)。简单地提供该添加的滑块总成350附随该既有的模具总成300，并连接该二总成，将可容许该加热/冷却的滑块之控制。

在使用时，该滑块358会移入该成型位置(图4c)，其中第一和第二区域会形成一连续的模形轮廓。该滑块358会被独立地加热来封闭该滑块358分别与该第一部件302和第二部件304之间的余隙E及F。该工件会在该模具中固化，且一旦固化(或至少当该熔化材料充分地凝稠而不会流入该等余隙E和F时)之后，该滑块358会被独立地冷却来开放该等余隙E和F。该滑块358会由该模穴缩回，以容许该工件306被由该模具移除(见图4a)。

请转至图5，一第五模具500系被示出。该模具500包含一第一模具部件502，一逐出销总成504，及一温度控制系统506。该模具更包含一排气层508，其在使用时位于该第一模具部件502底下。

如同该模具部件102，该模具部件502包含一本体503会界定一用于一工件的模形轮廓510。在该本体503相反于该模形轮廓510的一面上，设有一温度控制表面512，其会被该温度控制总成506加热和冷却，如将被说明于后。

一温度控制空穴514被界定在该模具部件502的底面上，且部分被该温度控制表面512及一侧壁513围界。

该温度控制系统506包含一流体管道550，具有一入口552连接于一加压空气源，及一朝向该温度控制表面512的出口554。一同线流体加热器556会加热通过该管道550的空气。

该流体会冲击在该温度控制表面512来加热该本体503，并由一排气入口516流入该排气层508中，在该处其会与相邻的模具空穴的排气混合。

该逐出销总成504包含一逐出销518。其会延伸穿过该排气层508达到该模形轮廓510。因此，该逐出销518必须穿过该空穴514。其会有一风险，当熔化材料在该模具500中时，可能会由该本体503侧的模形轮廓绕该逐出销518周围的环面流动而流入该空穴514中。有一风险系其可能会与该温度控制系统506接触，此乃是不乐见的，因其可能燃烧或甚至发火。因此，由该模具部件502的温度控制表面512向下延伸，设有一逐出销轴套520，其会延伸全部路程至该排气层508。如此，该总成506与任何随流的熔化材料之间的接触会成为极不可能。

请转至图6，一模具600被示出，其类似于该模具500。一轴套620仅朝向该排气层608延伸部分路程。该轴套620会沿该逐出销618延伸至一低于该温度控制总成606之出口的水平处(即更远离该温度控制表面)。此可确保任何随流的熔化材料不能直接滴在其上来与该加热器接触。

许多变化会落在本发明的范围内。其它可滑动的构件，因而在其本身与一模具之间必须具有一余隙者，可被使用本发明来操控。

如同空气加热和冷却，其它的流体亦可被用于温度控制，譬如液体。电加热可被使用，而该可滑动部件可被保留至冷却因此会自然地收缩。

可取代或如同一温度传感器，该活动部件可包含一应变传感器，其能被用来判定所需的膨胀程度何时已发生。

多种活动部件(逐出销、扬升件及滑块等)可以组合来被提供。

Claims (22)

1.一种模具包含：

一第一部件会界定一模形轮廓的一第一区域；

一活动部件会界定该模形轮廓的一相邻的第二区域，所述活动部件构制成能在每一成型循环结束时由成型位置移至一作动位置，以方便成型组件的移除；

其特征在于，所述的活动部件包含一温度控制装置构制成能控制活动部件的温度，而通过所述活动部件的热膨胀和/或收缩来影响所述第一部件与活动部件间的余隙。

2.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述的温度控制装置系构制成能交替地加热和冷却该活动部件。

3.如权利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述的温度控制装置系通过一加热和/或冷却流体来加热和/或冷却。

4.如权利要求3所述的模具，其特征在于，所述的流体为一气体。

5.如权利要求3或4所述的模具，其特征在于，所述的温度控制装置包含流体信道其中有一加热器，所述的流体通道构制成能将流体导入该活动部件中，而使所述活动部件的加热能通过加热通过该加热器的流体来被达成。

6.如权利要求5所述的模具，其特征在于，所述的温度控制装置具有一控制器，被设成能在一加热模式其中该加热器被启动，与冷却模式其中加热器不启动，之间切换，而在加热和冷却模式时流体皆会流入活动部件中。

7.如权利要求6所述的模具，其特征在于，所述的控制器系构制成能在该冷却模式时相较于加热模式增加该流体的流率。

8.如权利要求6或7所述的模具，其特征在于，包含温度传感器被设成能测量该活动部件的温度，并反馈一温度信号至控制器。

9.如权利要求6至8任一项所述的模具，其特征在于，包含应变计被设成能测量该活动部件的应变，并反馈一应变信号至控制器。

10.如以上权利要求中任一项所述的模具，其特征在于，所述的模具被设成使该模面分成多数个温度控制区域，每个区域具有可独立操作的温度控制装置。

11.如权利要求10而依附于权利要求6至9任一项所述的模具，其特征在于，所述的等温度控制区域的温度控制装置系与该活动部件的温度控制装置共享一共同的控制器。

12.如以上权利要求中任一项所述的模具，其特征在于，所述的活动部件被一热隔离于该模具的致动总成支撑。

13.如以上权利要求中任一项所述的模具，其特征在于，包含一模具控制器构制成能控制一模具循环，所述的模具控制器系构制成能：

第一要求该活动部件被移至该成型位置；

第二要求该活动部件被该温度控制装置加热；

第三要求该活动部件被该温度控制装置冷却；及

第四要求该活动部件被移至该作动位置。

14.如以上权利要求中任一项所述的的模具，其特征在于，所述模具的第一部件包含一轴套由其伸出而包围所述活动部件以供其移动。

15.如权利要求14所述的模具，其特征在于，所述轴套会包围活动部件并延伸至该模具的一排气层。

16.一种制造成型组件的方法，其特征在于，包含以下步骤：

提供一模具具有一第一部件会界定一第一区域，及一活动部件会界定一相邻的第二区域；

移动该活动部件至一成型位置，在处所述第一和第二区域会形成一连续的模形轮廓；

独立地加热该活动部件以封闭该活动部件与该第一部件间之间隙；

在该模具中固化一成型的组件；

独立地冷却该活动部件以敞开该活动部件与该第一部件间之间隙；及

移动该活动部件以方便该成型的组件由模具移除。

17.如权利要求16所述的制造成型组件的方法，其特征在于，所述的活动部件系被流体加热和/或冷却。

18.如权利要求17所述的制造成型组件的方法，其特征在于，所述流体为一气体。

19.如权利要求17或18所述的制造成型组件的方法，其特征在于，包含以下步骤：

提供温度控制装置具有一流体信道其中有一加热器，所述流体通道构制成能将流体导入该活动部件中，

其中该加热的步骤包含使流体通过该启动的加热器的步骤。

20.如权利要求16至19任一项所述的制造成型组件的方法，其特征在于，所述流体流率在冷却时系较高。

21.一种模具，其特征在于，实质上如参照或依据所附图式中所述者。

22.一种制造成型组件的方法，其特征在于，实质上如参照或依据所附图式中所述者。