CN106103037A - 模具，特别是注射模具，以及使用这种模具的注射成型方法 - Google Patents

Abstract

一种包括多个模块(11，13)的模具(10)，这些模块在装配好的位置下限定了模具型腔，其特征在于，其包括至少一个推动件(21)，所述推动件(21)设置为置于所述多个模块的第一个模块(11)中，在面向模具型腔的一侧，并且，在推动件(21)置于所述第一模块(11)中时，其具有与模具型腔齐平的第一表面(S1)，以及，所述模具(10)还进一步包括致动装置(23,25)和密封装置(19，27)，该致动装置使推动件(21)相对于第一模块(11)移动，该密封装置设置为将致动装置(23，25)从模具型腔中隔开。一种相关联的成型方法。

Description

模具，特别是注射模具，以及使用这种模具的注射成型方法

技术领域

本说明书涉及一种模具，特别涉及一种由多个模块(blocks)组成的模具，特别是用于注射成型(injection molding)，以及还涉及一种使用模具的成型方法。

背景技术

模具，特别是注射模具，人们都知其由多个模块组成，这些模块处于装配位置时形成一种模具型腔(mold cavity)。这种模具通常用于注射成型，例如用于注射成型涡轮发动机叶片。封闭的模具型腔限定了要成型的部件的形状。注射通常在高温下进行，在这种情况下，模具的温度在注射结束时会降低，从而在良好状态下使部件脱模，不会损害部件特性。然而，由于部件和模具模块采用不同材料制成(例如，模具模块采用金属制成，而部件采用碳制成)，会出现差异膨胀，这会使部件被卡在模具内。

此外，在通过使至少一个模具模块与模具的其它部分分离而打开模具型腔时，部件受到的冷却是不均匀的，这是因为与部件局部接触的车间空气和与部件另一部分接触的模具剩余模块之间的温度差异所致。这种温度梯度会在部件上引起出现残余应力。这些残余应力随着脱模所用时间的延长而增加。因此，必须采用特殊方法或合适工具迅速放松部件并将其从模具中退出。

脱模问题的一种已知解决方法是提供一种由许多个模块组成的模具，以及逐个取下模块直到部件被完全分离。这种解决方法实施起来非常耗时并通常需要操作模具(转动、上下颠倒、倾斜等)，而一旦模具超过一定尺寸或其温度较高，就会发现这种方法很复杂。

另一个已知的解决方法是使用一种外部工具，用来向部件施加一个力，并用来将部件与模具分离，例如楔块或撬棒。然而，需要施加的力会较大而且这种技术常常会损伤所成型的部件，特别是会在部件上留下疤痕。

解决该问题的一种改进方式是在模具的模块上设置一个窄的通孔，该通孔再将模具型腔与模具外部相联通。在成型作业前和期间将该孔临时填塞，通常通过螺丝和室温硫化(RTV)硅类树脂来填塞。在注射结束时，通过将至少一个模块与模具其余部分分离而打开模具，拆除室温硫化树脂，将棒从外部插入到通孔中，以便在部件上施加一个力，从而将其与模具分离。然而，该方法仍存在涉及使用外部工具的上述缺陷。此外，室温硫化树脂提供的密封的可靠性有限，而且会出现这种情况，即在成型作业期间注射到模具内的材料会将树脂向后推并经由通孔逸出。因此，这种解决方案不能使人满意。所以，需要一种新型模具。

发明内容

本发明的目的是消除上述缺陷，至少基本上消除。该目的可通过如下模具来实现，该模具包括至少一个推动件(pusher)，所述推动件设置成置于所述多个模块的第一个模块中，在面向模具型腔的一侧上，并提供在推动件置于所述第一模块中时与模具型腔齐平的第一表面，以及，所述模具还包括致动装置(actuator means)和密封装置，致动装置可使推动件相对于第一模块移动，密封装置则设置为将致动装置从模具型腔中隔开。

术语“推动件”是指能够传递推力的部件。推动件具有与模具型腔齐平的第一表面，以便在成型作业后，能与成型的部件直接接触。为此，推动件的第一表面与模具型腔形状相匹配，即部件的形状的反面(negative)。所以，推动件适合将推力传递给部件，该推力产生杠杆作用，将部件从模具中分离开。为了传递推力，推动件可移动地安装在第一模块上。特别是，推动件可以沿一个方向移动。

此外，推动件的第一表面的尺寸可以是任意大面积。第一表面的面积越大，需要施加的力就越小，以便使部件与第一模块松开。

致动装置可以使推动件移动。致动装置可以是直接驱动推动件的装置或是使其更容易使用外部装置来使推动件移动的装置。例如，致动装置可以包括一种螺杆，在螺杆被转动时，可使推动件移动。在另一个示例中，制动装置可以包括缩进机构(setback)，其使工具啮合，以便移动推动件。

为了避免成型材料接触致动装置而阻挡其或使其失效，提供了密封装置来将致动装置从模具型腔中隔离，后者用来容纳成型材料。为此，在整个成型作业期间，，特别是在模块处于装配位置时，致动装置受到了可靠的保护。

通过本发明的模具，脱模简单快捷，从而可以避免损坏部件并将因为冷却而带来的残余应力降到最小。此外，因为采用密封装置，推动件设有致动装置不会对模具和模具型腔的正常密封带来影响。特别是，完整形状的部件(这种部件很难脱模)的制作可从这种新型模具中获益。

在某些实施方式中，密封装置位于致动装置周围。为此，致动装置受到保护，成型材料不会渗入进来，并保持脱模时的使用状态。

在某些实施方式中，密封装置设在不面向模具型腔的表面上。在这些实施方式中，密封装置可以设在不面向模具型腔的模块的表面上和/或不面向模具型腔的推动件的表面上。特别是，密封装置可位于推动件表面和模块表面之间。为此，可以提供直线形密封装置(诸如垫片)，而不是区域形密封装置(诸如膜)，从而消除了密封装置断裂或泄露的任何风险。

在某些实施方式中，可从面向模具型腔的一侧接触致动装置。这样，模块在限定了模具型腔的位置下被装配在一起，之后就不可能接触致动装置了。这样，如果模具被封闭，就可以特别防止推动件被移动，从而确保模具型腔的形状在整个成型作业期间都得以保持。

在某些实施方式中，推动件包括螺纹，致动装置包括与所述螺纹啮合的螺杆。在这些实施方式中，推动件为此可以通过转动螺杆而平移。该致动装置的制作和使用均很简单。

在某些实施方式中，当推动件在装配好位置时，所述推动件的第二表面与第二模块而不是第一模块相接触。在这些实施方式中，可通过这样一种方式来实施，即第二模块可防止推动件相对于第一模块移动。这样，当这些模块处于装配好的位置时，推动件通过第二模块保持定位。这有助于增加可靠性，推动件位置得以可靠控制。

特别是，在某些实施方式中，第二表面与推动件可移动的方向并不平行，这样，当模具的各个模块处于装配好的位置时，推动件被夹紧在第一模块和第二模块之间。

在某些实施方式中，致动装置可通过推动件的所述第二表面来接触。于是，在各个模块处于装配位置时，可通过与第二模块接触的表面来接近致动装置。于是，只要第一模块和第二模块处于装配位置下，致动装置就是不能接近的。这样，就可防止推动件的任何意外移动，特别是，在进行成型作业时。

在某些实施方式中，密封装置包括O形环，设置在推动件和所述多个模块的其中一个模块之间。特别是，O形环可设置在推动件和第一模块之间或推动件和另一模块(特别是，第二模块)之间。在这些实施方式中，诸如O形环这样的标准部件的使用可以降低模具的成本。

本说明书还涉及一种通过注射成型来制作部件的方法，所述方法的特征在于，其包括如下步骤：

·提供带有多个模块的模具，这些模块在装配位置下可形成模具型腔，所述模具包括至少一个推动件，所述推动件置于所述多个模块的第一个模块内，在面向模具型腔的一侧上，并具有与模具型腔齐平的第一表面，所述模具还包括致动装置，可使推动件相对于其所位于的模块移动，以及可将致动装置与模具型腔隔开的密封装置；

·将材料注射到模具型腔内部以形成部件；

·通过将所述多个模块的至少一个模块(但不是第一模块)从模具恶其余部分分离开来打开模具型腔；以及

·驱动致动装置使推动件相对于第一模块移动，从而使推动件在部件上施加力，以便将部件从模具中分离。

通过这种方法，部件的脱模非常简单快速，从而可消除被成型部件内的残余应力，并可加快使用这种模具的制作工艺。

附图说明

通过阅读如下以非限定性示例给出的本发明的实施方式的详细说明，可以更好地理解本发明和其优点。所述装置参照附图，附图如下：

·图1为装有推动件的第一模块的透视图；

·图2为图1所示实施方式中模具的剖面示意图；以及

·图3为图1所示第一模块的平面图，其内也装有成型的部件。

具体实施方式

图1为模具10的第一模块11的透视图。在本实施方式中，模具10用来注射成型复合材料的涡轮发动机叶片。在这个示例中，模具10带有两个模块11和13，但是，该模具也可以拥有多个模块。由于装配模具模块的系统在所属领域为技术人员所熟知，本说明就不再叙述这种系统。当处于装配好的位置时，形成模具10的模块11和13就限定了带有要成型部件形状(不考虑任何残次品)的模具型腔14，也即该示例中的叶片形状。

在模具型腔14的周围设有沟槽17，用来安放垫片17a。垫片17a位于第一模块11和第二模块13之间。当第一模块11和第二模块13装配在一起时，垫片17a为模具型腔14提供密封。

在第一模块11内设有凹部20，推动件21就置于其内。推动件21的形状与凹部20形状成互补。推动件21置于面向模具型腔14的一侧内，即推动件21在模具型腔14内部具有第一表面S1。此外，第一表面S1与模具型腔14齐平。

推动件21可移动地安装在第一模块11内。更确切地说，推动件21可在缩回位置和部分延展位置之间移动，在缩回位置时，推动件21完全置于凹部20内并与模具型腔14齐平，在部分延展位置时，推动件21相对于模具型腔14伸出。为了驱动推动件21，在推动件21的孔22内设有螺杆25，孔22具有内螺纹23。孔22还包括设置在型腔14旁边用来容纳螺杆25头部的埋头孔(或称孔口平面)22a。如下更详细所述，转动螺杆25可使推动件21背离和朝向第一模块11移动，特别是，可使推动件21沿螺杆25方向在缩回位置和部分延展位置之间平移。

为了成型一个部件，特别是成型涡轮发动机叶片，要将模具10的第一和第二模块11和13装配到一起，然后，将成型材料通过模具10的至少一个注射孔口(图中未示)注入。特别是在注射成型涡轮发动机叶片时，可以在注射前的封闭模具10之前，将预制件，特别是编织预制件插入模具型腔14内。在注射结束时，依然封闭的模具10如图2所示，该图为模具10的剖视图。

在图2中，第一模块11和第二模块13被装配在一起，它们形成了模具型腔14，其内充填有成型的部件15。如上所述，垫片17a置于沟槽17内，其在模具10的各个模块11,13之间的结合部位处对模具型腔14的密封提供了密封装置。

推动件21可以是以推动件21的第一表面S1面向模具型腔14的方式置于第一模块11内，也即，是采用第一表面S1与被成型部件15直接接触的方式。第一表面S1是用来对部件15施加力，以便当驱动推动件21时将部件15从第一模块11中分离。

推动件21也可以是，在装配位置下，以推动件21具有与模具10的模块(而非第一模具11)相接触的第二表面S2的方式置于第一模块11内。从图2中可以看出，在本示例中，第二表面S2与第二模块13接触。该第二表面S2是为了防止如果第二模块13与第一模块11装配在一起时带来的推动件21的任何移动。

如上所述，为了避免成型材料接触推动件21的致动装置(这种情况会阻挡致动装置并使其失效)，提供的密封装置可将致动装置23，25与装有成型材料的模具型腔14相隔离。成型材料会自然而然地渗入到模具10各个部分之间的所有孔隙内；例如，当注射环氧树脂成型材料时，树脂会渗入到尺寸大于或等于0.2mm的所有孔隙内。

具体来讲，在面向第二模块13的侧面上，推动件21设有围绕孔22的沟槽27。特别是，该沟槽27包围着埋头孔22a。O形环27a设在沟槽27内以便在推动件21和第二模块13之间的结合处对模具型腔14和孔22之间提供密封。此外，第一模块11上设有沟槽19，在其面向推动件21的侧面上，沟槽19包围着螺纹孔22。O形环19a设于沟槽19内，以便在推动件21和第一模块11之间的结合处，对模具型腔14和螺纹孔22之间提供密封。这样，埋头螺孔22在其两端处与模具型腔隔离，从而确保了内螺纹23和螺杆25的完整性。此外，可以看出，在不面向模具型腔14的各自表面上都设有密封装置19，27。

从图2中可以看出，可以经由第一表面S2接触驱动推动件21的装置，特别是螺杆25的头部。因此，只要第二模块13与第二表面S2接触，就无法接近致动装置。

为了将部件15脱模，在部件15足够冷却后，通过将第二模块13与第一模块11分离便可打开模具10。然后，将模具10和部件15设置成图3所示的布局形式。由于模块11，13和部件15之间的冷却差异，部件15被限定在第一模块11内。由于第二模块13已经被撤出，就可以再次接触第二表面S2，进而是致动装置，特别是螺杆25的头部。

为了将部件15从第一模块11中分离，转动(手动或自动地)螺杆25。由于螺杆25的平移被第一模块11所阻挡(见图2)，经由内螺纹23转动螺杆25从而驱动推动件21平移离开第一模块11，即沿作用在部件15上的力的方向。于是，推动件21便可经由第一表面S1在推动件21和部件之间提供接触，从而在部件15上施加推力。然后螺杆25得以转动直到部件15与第一模块11相分离。第一表面S1的面积越大，需要施加的力就越小，从而可以减少在部件15上留下疤痕的任何风险。

参照所述实施方式，经验说明，叶片根部特别难以脱模，这就是为什么模具10在叶片15根部附近只设一个推动件21的原因。然而，应该清楚的是，推动件的数量和部位可由所属领域技术人员决定，但同时应考虑模具的模块内每个额外推动件对密封装置的需求，例如，O形环，以及还应清楚的是，这种密封装置在成型过程中会出现故障的潜在原因。另外，最好对推动件的数量和部位进行优化，以便将脱模作业期间在部件上造成的应力减到最小。

本发明模具的使用与其它用于脱模或提供脱模帮助的装置并不是相对立的，例如，在模具上应用涂层以减少成型部件和模具的型腔形成模块的壁之间的粘附性。

致动装置并不限于图2所示的布局形式。许多已知装置都可使推动件以与所述方式同等的方式移动，不论这些装置是否使用螺杆或与螺纹孔相配合的螺纹杆。

尽管上面参照具体实施方式介绍了本发明，但仍可对这些实施方式进行改进，但都没有脱离权利要求所限定的本发明的一般范围。特别是，所示和/或所述各种实施方式的各个特性都可结合到附加实施方式中。为此，本说明和附图应视为说明性的而不是限定性的。

Claims (6)

1.一种模具(10)，特别是一种注射模具，包括在装配位置下限定了模具型腔(14)的多个模块(11，13)，所述模具的特征在于，其包括至少一个推动件(21)，所述推动件(21)设置为置于所述多个模块的第一模块(11)内，在面向模具型腔(14)的一侧，并在推动件置于所述第一模块(11)中时与模具型腔(14)第一表面(S1)齐平，其特征还在于，所述模具(10)还包括使推动件(21)相对于第一模块(11)移动的致动装置(23，25)，以及密封装置(19，27)，其设置为将致动装置(23，25)从模具型腔(14)中隔开，其特征还在于，当模块(11，13)处于装配好的位置时，所述推动件的第二表面(32)与第二模块(13)而不是第一模块(11)相接触，以及其特征还在于，可通过所述推动件的所述第二表面(S2)接触所述致动装置(23，25)。

2.根据权利要求1所述的模具，其中，所述密封装置(19，27)设在不面向所述模具型腔(14)的表面上。

3.根据权利要求1或2所述的模具，其中，可从面向所述模具型腔的一侧接触所述致动装置(23，25)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的模具，其中，所述推动件(21)包括螺纹(23)，且所述致动装置包括与所述螺纹相啮合的螺杆(25)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的模具，其中，所述密封装置(19，27)包括设置在所述推动件(21)和所述多个模块的其中一个模块(11，13)之间的O形环。

6.通过注射成型制作部件(15)的方法，所述方法的特征在于，其包括如下步骤：

·提供具有多个模块(11，13)的模具(10)，这些模块在装配好的位置时限定了模具型腔(14)，所述模具包括至少一个推动件(21)，所述推动件置于所述多个模块的第一个模块(11)内，在面向模具型腔(14)的一侧，并具有与模具型腔(14)齐平的第一表面(S1)，所述模具还包括使推动件(21)相对于其所位于的模块(11)移动的致动装置(23，25)，和将致动装置(23，25)从模具型腔(14)中隔开的密封装置(19，27)，

其中，当所述模块(11，13)处于装配位置时，所述推动件的第二表面(S2)与第二模块(13)而不是第一模块(11)相接触，以及，可通过推动件的所述第二表面(S2)接触致动装置(23，25)；

·将材料注射到模具型腔(14)内部以形成部件(15)；

·通过将所述多个模块的至少一个模块(13)而不是第一模块(11)从模具的其余部分分离开来打开模具型腔；以及

·驱动致动装置(23，25)以使推动件(21)相对于第一模块(11)移动，以便使推动件(21)在部件(15)上施加力，从而将所述部件从模具(10)中分离。