CN107073771B - 用于生产模制件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于生产模制件的方法和装置。这种模制件优选地例如作为内饰件用于汽车制造中。利用根据本发明的方法或装置可减小在高生产率下的尺寸不精确性并且可实现灵活地设计待构造的模制件的切割区域。

Description

用于生产模制件的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于生产模制件的方法和装置。这种模制件优选地例如作为内饰件用于汽车制造中。

背景技术

在现有技术中已知用于生产模制件的装置。已知的装置包括具有底模和顶模的模具，其中在顶模处设置有切削边。

为了生产模制件，将料坯放入模具的打开的型腔中。通过闭合模具使料坯成型，并且通过切削边使料坯的边缘部分分离。

然而由于料坯沿着相对较长的切割区域(该切割区域围绕整个料坯延伸)成型，料坯朝模具中心的方向回缩。因此在现有技术中的目的在于，将切削边构造得尽可能小，以防止料坯大范围地回缩。此外，仅选择较小的碾压切口(überfahrschnitt)，使得在已经在最大程度上完成成型时外缘被切割。在这种状态下将料坯保持成使得最大程度地避免在切削边区域中滑动。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于生产模制件的方法和装置，其可减小在高生产率下的尺寸不精确性并且可实现灵活地设计待构造的模制件的切割区域。

根据本发明，该目的通过具有独立权利要求特征的用于生产模制件(特别是用于车辆内部空间的装饰部件和/或内衬件)的方法和装置实现。本发明的其他优选的设计方案在从属权利要求中说明。

根据本发明的用于生产模制件(特别是用于车辆内部空间的装饰部件和/或内衬件)的方法包括以下步骤：将料坯放入并定位在具有底模和顶模的模具的打开的型腔中，底模和顶模中的至少一个相对于另一个可动；闭合型腔并且通过底模和顶模中的一个向另一个运动使料坯成型；在闭合型腔期间使料坯的一个区域分离；通过底模和顶模中的一个向另一个的运动使料坯成型并且使型腔完全闭合；并且借助于注塑喷注切割棱。

将料坯放入底模中。在此优选将料坯加热并且其已经具有待构造的模制件所需的壁厚，必要时附加约0.2-0.3mm的加工余量，以在模具中进一步产生压力。然后将模具的型腔闭合并且由此料坯已经部分成型。

在型腔完全闭合之前并且由此同样在料坯成型结束之前，料坯的一个区域(切割区域)被分离。用于分离料坯的分离器优选设置在顶模处。在此用于产生切割区域的切割厚度例如可调节或者是预调节的。

因为料坯由于待切割区域的成型而朝模具中心的方向回缩，在模具处的碾压棱

和模具的料穴端部之间产生间隙。在此碾压棱理解为模具的棱边、优选为设置在模具顶模处或者说分离器处的棱边，该棱边在型腔闭合时碾过另一模(在此为底模)的修剪边。

在分离料坯的一个区域时，该切割过程不仅在边缘区域中而且在内部区域中进行。

在本发明的优选实施方式中，闭合过程不中断地进行，即使中断同样是可实现的。

此外，“料穴”的概念用作“型腔”的同义词，其中“料穴端部”为料穴的在修剪边附近周围的区域。

然后，在修剪边和料穴端部之间的区域仍然在同一模具中被注塑包封，即料坯的位于该区域中的切割区域、例如边缘区域在另一加工步骤中以注塑材料被喷注。

作为注塑材料可考虑在注射成型工艺中可加工的所有热塑性和热固性材料。在特别优选的实施方式中使用PP作为注塑材料。也可使用PU。还可一起处理辅助材料，例如玻璃纤维、滑石粉、用于发泡的气体等。通过集成的注塑步骤“整齐地”喷注料坯的端部棱边。由此获得构件的所期望的端部棱边。此外可补偿随着时间的推移而降低的切割棱修剪质量。由于不工整的修剪和毛刺的产生所造成的可能的尺寸不精确性可由此通过对料坯切割棱的注塑包封或喷注得以补偿。由此省去原本必要的后处理步骤并且可降低工作量和制造成本。因此通过在一个模具中将料坯成型、修剪和喷注(注塑)的工序组合、即一次性地在一个或同一工位可进行特别高效且高产的加工。

省去了模制件在从模具中被取出之后的后处理，并且可遵守比在常规模具中更严格的尺寸公差。此外，根据本发明的方法在待构造的模制件的边缘区域的设计方面提供了更大的灵活性，因为该方法提供了喷注端部棱边并且由此也构成不同几何形状的可能性。由此例如模制件在边缘区域中的壁厚可变并且可喷注特殊的形状，例如凹槽、凸缘、楔形或半圆形等。由此不仅可获得整齐的、即例如无毛刺的端部棱边，而且可获得具有可变几何形状的不同的端部棱边。此外，通过待构造模制件的端部棱边的可变设计的可能性还实现了对进一步加工的优点。因此端部棱边的可变设计例如还可改善无粘结剂包边的可能性。

根据优选的实施方式，在模具型腔完全闭合之前根据料坯将产生的材料回弹实施料坯边缘区域的分离。就此而言，至今一直试图尽可能尺寸精确地分离边缘区域，以避免可能的对所生产模制件的后处理。然而，因为由于边缘区域的变形一定的材料回弹是不可避免的，至今仅略微提前地、即在模具型腔完全闭合之前不久才修剪料坯。因此尝试了使材料回弹保持得尽可能微小，以由此达到所期望的尺寸精确度。

然而，本申请的发明者把迄今为止视为缺点的材料回弹变成了优点。因此，相对于现有技术，根据本发明更加提前地进行料坯端部区域的分离，即相比于现有技术在模具型腔最终闭合之前以更大的间隔来实施。

也就是说，根据本发明，有针对性地引入迄今为止一直视为要防止的材料回弹。通过更加提前地修剪料坯产生用于喷注的自由棱边的效果。在此相应设置的提前量决定了回缩的料坯量或者说材料的回缩量。换句话说，喷注完成的棱边的厚度或者说注塑区的大小取决于提前多久切割料坯以及料坯更进一步变形了多少。因此更加提前的修剪促使更大的材料回弹并且由此也促使在模具处的修剪边和模具料穴端部之间有更大的环绕间隙。在这种情况下可在料坯处喷注出具有更大的厚度的边缘。反之，提前较少的修剪导致较小的材料回弹并且由此也导致在模具处的修剪边和模具料穴端部之间有较小的环绕间隙。在这种情况下可在料坯处喷注出具有较小的厚度的边缘。在此所期望的提前量可固定地设置在模具中或者也可通过分离器(例如切割片)可变地调节。

根据优选的实施方式，料坯的待切割区域的分离和模具型腔的完全闭合从而料坯的最终模压在一个行程中实施。也就是说，分离过程和最终的压模在一个连贯的行程中没有其他相对运动地实施。在此无需停顿地但是减速地进给模具。由此简化了对模制件的生产工艺的控制。

根据本发明的优选的实施方式，料坯包括纤维半成品。如果料坯由纤维半成品构成，由于在生产模制件时边缘区域的变形，料坯的纤维朝模具中心的方向回缩。特别是当比模具行程提前很多修剪纤维时会出现纤维的这种回缩。也就是说，在这种情况下可在料坯处喷注出具有较大厚度的棱边，因为由于较大的纤维回缩在修剪边和料穴端部之间产生较大的注塑区。如上所述，喷注完成的棱边的厚度或者说注塑区的大小取决于提前多久切割纤维以及纤维更进一步地变形了多少。

料坯或者说纤维半成品优选是预标定的，即纤维半成品预先已经具有精确的尺寸。在预标定时优选对料坯或者说纤维半成品附加地进行温度输入，该温度输入用于为之后的加工工艺使纤维半成品活化。

根据本发明的优选实施方式，纤维半成品由纤维复合材料构成。特别优选地是，纤维半成品由纤维塑料复合物、即热塑性结合的纤维构成。天然纤维/聚丙烯混合物(NFPP)是特别优选的。然而可考虑所有的具有基质的纤维材料。在根据本发明的方法中可用作料坯的其他材料例如包括CFK、GFK、聚酰胺基复合材料或有机板材。使用有机板材的优点在于，将有机板材在加热的状态下放入模具的相应模中，其中有机板材仅须再活化。另一方面，例如在加工NFPP料坯时通常还需要预标定，即，将其构造成精确的尺寸以及对其进行温度输入。用于构造棱边的注塑材料优选包括待加工的料坯的基质材料。由于具有低密度和高强度，纤维复合材料特别适用于车辆内部空间的装饰件和/或内衬件。

根据本发明的特别的实施方式，以背面肋状部或直接浇口注塑包封切割棱。肋状部的设置例如往往在门饰板处是必要的，其中在此加强肋设置在凸出的半径处。加强肋常常延伸至料坯的被修剪的端部棱边。在这种情况下加强肋用作将注塑材料输送到待注塑包封的棱边的给料部并且与被注塑包封的棱边连接。这种加强肋不是沿端部棱边的排列方向延伸，而是以与端部棱边的排列方向成90°角延伸。如果在模制件处须构造肋状部，材料回弹量优选调节为2-3mm，使得产生具有复制可能性的足够大的注塑型腔。

通过上述方法获得的模制件之后还可进行层压。在此优选无粘结剂地进行层压，如在同一申请人的文献EP 2 457 706A中所述。层压优选可作为组合方法进行，即在一个模具中成型、层压和喷注。在这种情况下优选将装饰材料输送到模具，然后该装饰材料被一起层压和粘合(以及成型)。

用于生产模制件(特别是车辆内部空间的装饰件和/或内衬件)的装置具有独立权利要求7的特征。

通过根据本发明的装置获得与通过上述根据本发明的方法相同的优点。

该装置特别是包括注塑型腔或者说浇道，其设置在在料坯处产生的切割棱的区域中，即在模具中留出自由空间用于喷料输送。注塑型腔设置成使得料坯的位于修剪边和料穴端部之间的待切割区域可被注塑包封。由此可获得模制件的“整齐的”端部棱边，因此补偿了由于分离器磨损而降低的修剪质量。此外，通过对料坯的在装置中可行的组合加工，即在一个模具中成型、修剪和喷注的组合可进行特别高效且高产的加工。

由此取消了模制件在从模具中取出之后的后处理并且可遵守比在常规模具中更严格的尺寸公差。也不必储备其他模具或装置，并且减少了工艺步骤的数量。

此外，根据本发明的装置在待构造的模制件的边缘区域的设计方面可实现更大的灵活性，因为喷注料坯的端部棱边并且由此可构成不同几何形状的端部棱边。由此注塑型腔的形状决定了被喷注的棱边的后来的形状。在此，注塑型腔具有注塑模具的结构，其具有料穴、顶出板/推出板、带有针阀式喷嘴的热流道系统和底板。根据机器，浇道衬套或者可向下或者可侧向引出。料穴包含所有围绕料坯的几何形状，或者说要压平的毡垫和肋状部/流道和/或与固定相关的结构，注塑材料可分布在其中。在此通过已经述及的肋状部与端部棱边的连接并非一定要将浇注点设置在端部棱边上。

作为分离器，根据本发明的装置例如还可具有切割片。这在生产用于汽车制造的内饰件中是特别有利的。因此例如在门饰板中外部几何形状大部分在一个平面上。在此可设置可加工的面，在此处可以螺钉固定“2D切割片”或“3D切割片”。此外，该切割片可具有不同的厚度。切割片优选以如下方式固定，即其构成切割棱的延长部。由此在增大厚度时模具预先切割料坯。通过在分离时仍然开放的变形行程不再有料坯滑入模具中，而是用于注塑材料的间隙变大。

根据本发明的优选实施方式，底模和/或顶模、即相应的模具料穴是温度可调的。优选的是不仅底模而且顶模温度可调，其中两个模还可彼此独立地调节温度。在特别优选的实施方式中，顶模和底模的独立的温度调节分别还划分成若干区域地进行。除了模具料穴的温度调节，同样还可考虑模具的其他可能的组成部分(例如顶出板和热流道板)的温度调节。

根据本发明的改进方案设置有张紧架以对料坯定位。为了生产模制件，将料坯放入打开的模具型腔中，使得料坯平放在底模和张紧架上。如果装置以及模具型腔闭合，则通过顶模和底模进行料坯的成型并且通过分离器进行料坯的边缘部分的分离。特别有利的是将张紧架设计成组合的张紧和卸料架。该组合的张紧和卸料架在制成件脱模时特别是用作废料区和/或制成件的卸料架。

附图说明

以下参考附图借助于实施例详细说明本发明。

图1示出了用于生产模制件的装置的第一实施方式的示意性的侧面截面图，其中模具以打开的状态示出。

图1a示出了图1的细节视图。

图2示出了根据第一实施方式的装置的示意性的侧面截面图，其中模具以几乎闭合的状态示出。

图2a示出了图2的细节视图。

图3示出了根据本发明的根据第一实施方式的装置的示意性的侧面截面图，其中模具以完全闭合的状态示出。

图3a示出了图3的细节视图。

图4示出了用于生产模制件的装置的第二实施方式的示意性的侧面截面图，其中模具以打开的状态示出。

图4a示出了图4的详细视图。

图5示出了根据第一实施方式的装置的示意性的侧面截面图，其中模具以几乎闭合的状态示出。

图5a示出了图5的细节视图。

图6示出了根据第一实施方式的装置的示意性的侧面截面图，其中模具以完全闭合的状态示出。

图6a示出了图6的细节视图。

图7示出了根据第一或第二实施方式的、具有浇注和排出系统的装置的横截面视图。

图8示出了根据本发明的用于生产模制件的装置的底模的俯视图。

具体实施方式

下面参考附图说明本发明的优选实施方式。实施方式的各个特征以及变型可分别与其他实施方式组合，以构成本发明的其他变型方案。

图1示出了根据本发明的用于生产模制件的装置10的示意性的侧面截面图。装置10包括底模或者说下模12和顶模或者说上模11以用于料坯5的成型。

在图1所示的装置10中，该装置以打开的状态示出。料坯5优选为纤维半成品，例如预标定的NFPP毡垫。在所示的实施方式中，顶模11可相对于底模12移动。此外，装置10包括支座或者说底座30以及定位器或者说执行单元20。在定位器20处设置有张紧架21以用于固定料坯5，该张紧架设计成组合的张紧和卸料架21。

如在图1a中的细节所示，料坯5被放入底模12中并且布置在张紧架21上。此外，装置10包括设置在顶模11处的分离器15以用于分离料坯5的边缘区域。

分离器15构造为切割工具，例如切割环或切割片(在此未示出)，并且分离器15具有碾压棱15a。因为切割片15在本实施方式中可拆卸地固定在上模处，切割片的厚度能可变地调节，其中切割片15在料坯5的待切割区域(在此为边缘区域)处作用的时间点取决于切割片15的厚度。也就是说，相比于在切割片15厚度较小的情况下，在切割片15厚度较大的情况下切割片(分离器)15在顶模11和底模12闭合过程期间在更早的时间点切割料坯。

在将料坯5放入底模12之后，顶模11向底模12移动，并且由此模具10的型腔部分闭合(见图2)。根据本实施方式，闭合过程连续地进行，然而从技术角度也可逐步进行。

在闭合过程期间料坯5已经部分成型。在型腔完全闭合之前从而也在料坯5成型结束之前，料坯5的边缘区域被分离。

在图2a中以几乎闭合的状态示出装置(模具)10。在此可清楚地看出，装置10的型腔尚未完全闭合，即顶模11尚未完全向下进给到底模12上。同样可从图2a看出，当装置10还继续闭合并且碾压棱15a通过下模12的修剪边12a时，料坯5在碾压棱15a处被分离。切割过程由图2/图2a以及下面的图3/图3a的总览得出。

在图3中以完全闭合的状态示出装置10。在此状态下料坯5的需切割区域已经被分离。特别如从图3a可看出，料坯5朝模具中心的方向回缩。通过材料回弹在料坯5的棱边和底模12之间产生额外的空间，使得可在设置在底模处的注塑型腔或注塑空隙17中围绕切割棱5a注塑包封料坯5的整个边缘区域。

在图4、4a、5、5a、6以及6a中示出了本发明的第二实施方式。如在第一实施方式中的相应或相似的构件通过相同的附图标记表示，并且关于这些构件的更详细的说明请参考上述实施方式。

第二实施方式与第一实施方式的区别主要在于，顶模11的相应区域代替切割片15构造为分离器15’，使得如在第一实施方式的切割片中那样构成碾压棱15a’。在此情况下减少了在生产装置时的装配工作量，因为在第一实施方式中所示的单独的分离器已经集成在顶模11中。在使用第二实施方式的装置10’时其余的方法流程与第一实施方式的相同。

图7是根据第一实施方式或第二实施方式的装置10/10’的剖视图。在所示的状态中模具是闭合的。此外注塑材料S已经通过浇道18喷注到料坯5的后面。在后续方法步骤中，这样产生的构件借助于一个或多个顶杆40从底模12压出，从而可取出该构件。

最后，图8示出了根据本发明的用于生产模制件的装置10的底模12的示意性俯视图。如从图8可看出，张紧架21设置在底模12处。待加工的料坯5的大小优选地大约相当于张紧架21的大小。

在底模12中构造有多个浇道18，其中仅其中的一些配有附图标记。利用浇道18使得多个浇道肋状部18a分别连接，这些浇道肋状部沿与碾压棱15a、15a’作用的修剪边12a的方向延伸，由此注塑材料被输送到注塑型腔17(例如见图3)。

为了生产模制件，将料坯5放入底模12中。然后将装置10的型腔闭合从而料坯5已经部分成型。在型腔完全闭合之前从而也在料坯5成型结束之前，通过分离器15、15’使料坯5的(边缘)区域分离。根据料坯5将产生的材料回弹在装置10的型腔完全闭合之前实施料坯5的(边缘)区域的分离。

因为料坯5由于(边缘)区域的变形朝模具中心的方向回缩，在底模12的修剪边12a和料穴端部之间产生环绕的间隙。然后料坯5的被切割区的区域在注塑型腔17中利用注塑材料被注塑包封。

附图标记列表

10、10’ 用于生产模制件的装置(模具)

5 料坯

11 顶模

12 底模

12a 修剪边

15、15’ 分离器

15a、15a’ 碾压棱

17 注塑型腔

18 用于注塑的浇道

18a 浇道肋状部

20 定位器

21 张紧和排出器

30 支座

40 顶杆

Claims (6)

1.用于生产模制件的方法，其包括以下步骤：

将料坯（5）放入并定位在装置（10、10’）的打开的型腔中，该装置具有底模（12）和顶模（11），其中至少一个能相对于另一个移动；

通过底模（12）和顶模（11）中的一个朝另一个的运动使所述型腔闭合并且使所述料坯（5）成型；

在所述型腔闭合期间使所述料坯（5）的一个区域分离；

然后通过底模和顶模中的一个朝另一个运动从而使所述料坯（5）进一步成型并且完成所述型腔的闭合，借此在料坯的棱边和底模和顶模中的一个之间形成注塑区；并且

在型腔完全闭合之前，料坯的边缘区域被分离，其中，料坯的边缘区域被分离和完全闭合的型腔之间的间隔决定了料坯的材料回缩量，其中，注塑区通过材料回缩形成，所述料坯（5）包括纤维半成品，借助于注塑浇注所述料坯（5）的与切割区域相邻的区域，使得围绕切割棱注塑包封所述料坯（5）的边缘区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述料坯（5）的区域的分离和所述装置的型腔的完全闭合在一个行程中实施。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述料坯（5）由纤维塑料复合物构成。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维半成品由天然纤维/聚丙烯混合物构成。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，喷注切割棱以及背面的肋状部、突起和保留部。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模制件是车辆内部空间的内衬件。

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