CN107995888B - 模制方法及模制工具 - Google Patents

Abstract

本发明的一种模制(10；20)作业方法及其装置(108；208；308)，其中一工作件(100)在一模制制程之前及/或之后是经预先加热及/或后冷却，容许最佳地使用该工具以有高精确度的模制作业。

Description

模制方法及模制工具

技术领域

本发明是有关于一种模制工具，以及一种模制工作件的相关联方法。更特定言之，本发明是有关于一种具有可移开模制层能够在主要模制制程外侧经加热及/或冷却的模制工具，以及一种相关联的方法。

背景技术

模制工具于业界是广为熟知的，并提供对模具轮廓内侧的材料(塑料、复合材料或金属)选择性施加热量及压力以构成一工作件。一些已知的工具具有变化涵盖该模具表面的温度的能力以密切地控制此制程。该一模制工具是揭示于申请人早先的公开案如WO2011/048365及WO 2013/021195中。于二例子中，所述工具的模制表面是分成复数离散的格状工具区域。每一区域能够通过加热/冷却构件个别地加热或冷却，就其本身而论该完成的涵盖整个工具的工作件的材料性质能够密切地控制。例如，能够生产变化厚度的工作件而在可能导致，例如，回弹的残留应力方面无显著变化。

于WO 2013/021195中，该模制工具包含一系列层，典型地包括：

一模制层其界定模制表面及热或冷流体能够经引导接触用以加热或冷却该区域的一温度控制表面；

一排放层用于排放用过的加热/冷却流体；以及，

一设备层用于包覆该控制与加热/冷却构件。

所述层是相互隔离。此意指该模制层能够维持“热灵敏”-亦即，具有低的热质量为了能够以最小的热能传递快速地调整温度。该层化工具亦容许有助于在该设备层中维持低的温度以保护其中精密的电子组件。

于使用中，将一材料(诸如一预浸材合成物生坯)置于二相对模制层(位在该工具的相对侧边上)之间并封闭。对该模制层施加压力(典型地为MPa大小)。该模制层，压力作用下，是根据一需要的轮廓加热及冷却并接续地在一经获得需要的性质即移开。于该模制工具中进行整个固化/凝固制程。

WO 2013/021195的模制工具是特别地复杂，具有复数个加热及冷却装置以及控制系统以控制该模制制程。所述工具能够具有数十个计算机控制区域。就其本身而论，对一单一单元的资本支出是相对高的(与一更为简单的真空压力釜成形工具比较)。

就其本身而论，需要将一已知工作件在该模制工具中所花费的时间总量降至最低，使使用者在该工具上的资本支出达到最大。

发明内容

根据本发明的第一观点，提供制造一模制工作件的方法，该方法包含以下步骤︰

提供一模制工具，其具有一温度控制系统，其经组配以选择性地控制在一模制表面上复数个相邻模制工具区域的温度；

提供一模制层总成，其界定至少部分地由一模制表面约束的一模制腔室，该模制层总成是与该模制工具分开，

引进待模制进入该模制层总成的材料；

使用该温度控制系统，通过选择性地控制该模制层总成的该模制表面上复数个相邻模制工具区域的温度，来承担部分的模制作业；以及

将该模制工作件自该模制层总成移开；

其中该方法包含一或更多的预先加热阶段及一后冷却阶段，其中︰

该预热阶段包含在将该第一模制层总成插入该模制工具之前，将该模制工具外侧的该模制层总成预先加热的步骤；以及，

该后冷却阶段包含将该模制层自该模制工具移开以及冷却该模制工具外侧的该模制层总成的步骤。

简而言之，根据一第一具体实施例，提供一种制造模制工作件的方法，其包含以下步骤︰

提供一模制工具，其具有一温度控制系统，其经组配以选择性地控制在一模制表面上复数个相邻模制工具区域的温度；

提供一模制层总成界定至少部分地由一模制表面所约束的一模制腔室；

当该模制层总成是位在该模制工具外侧时，引进待模制进入该模制层总成的材料；

预先加热该模制工具外侧的该模制层总成；

将该第一模制层插入该模制工具；

使用该温度控制系统通过选择性地控制该模制层总成的该模制表面上复数个相邻模制工具区域的温度以承担部分的模制作业；以及

将该模制工作件自该模制层总成移开。

根据一第二具体实施例，提供一种制造模制工作件的方法，其包含以下步骤：

提供一模制工具，其具有一温度控制系统经组配以选择性地控制在一模制表面上复数个相邻模制工具区域的温度；

提供一模制层总成，其界定至少部分地由一模制表面约束的一模制腔室；

当该模制层总成是位在该模制工具外侧时，引进待模制进入该模制层总成的材料；

使用该温度控制系统通过选择性地控制该模制层总成的该模制表面上复数个相邻模制工具区域的温度以承担部分的模制作业

将该第一模制层自该模制工具移开；

冷却该模制工具外侧的该模制层总成；

将该模制工作件自该模制层总成移开。

较佳地，该方法包含预先加热及后冷却阶段二者。

有利地，通过进行一预先加热及/或后冷却阶段，将使用模制工具以及复杂、昂贵的温度控制系统的机会减至最少。利用温度控制系统精密控制该工作件的温度是仅对整个制程部分为必要的-亦即一旦该材料的整体温度已达到一预定的等级(并且在最终冷却之前)。于“预先加热”及“后冷却”阶段期间，所述温度控制总成不需提供该精密的控制，其能够-其是仅以一均质方式加热该工具。明显地，该工具的完整的能力(亦即，精密的温度控制)是未于该等阶段使用。有利地，本发明打算在不使用该复杂工具下进行该等阶段。如此，在一生产在线，一第一工作件能够接受一冷却阶段，而一第二工作件接受精密的控制以及一第三工作件接受一预先加热阶段，所有同时地而仅使用一单一的模制工具。于先前技术中，需要三个模制工具以完成此作业。

较佳地，该温度控制系统包含复数个温度控制装置其经布置用以控制一模制表面的复数的独立温度控制区域的温度。

较佳地，该方法包含该等步骤，在将该第一模制层插入该模制工具的步骤之后︰

在进行该模制作业之前，将复数个温度控制装置朝向该模制层总成推进。

可交替地，或另外，提供该步骤，在进行部分的模制作业的步骤之后：

在移开该第一模制层总成之前，将复数个温度控制装置自该模制层总成收回。

较佳地，复数个温度控制总成可在一第一方向上朝向该第一模制层移动以及自该第一模制层移离，并且其中该模制层总成在与该第一方向垂直的一第二方向上为可插入以及可移开的。

于先前技术的模制工具中，以及特别地针对流体加热及冷却作业，该等温度控制总成的该等流体出口是巢套于该模制层内(亦即，接近该模具的背面)为了最大的功效。明显地，此是与一模制层不兼容，该层在侧向上需能够轻易地移开(亦即，不必将该工具开起得太大)。本发明通过收回该等温度控制总成以容许插入及移开该(等)模制层而克服此问题。

较佳地，该模制工具包含一设备层，其中复数个温度控制总成是安装至该设备层。更为较佳地，移动复数个温度控制总成的该等步骤包含移动该设备层。如此容许所有的总成如同一个总成般移动，并使制程简化。

较佳地，该模制工具包含介于该设备层与该模制层总成之间的一中间层。该中间层可与该模制层总成移开，或可留在该工具中以在该设备层前进期间支撑该模制层总成。

较佳地，该中间层为一排放层，其经布置以在进行该模制作业的该步骤期间，引导加热及冷却流体离开该模制层总成。较佳地，该流体为气体，更为较佳地，其为空气。

较佳地，该模制层总成包含一第一模制层及一第二模制层一起地界定该模制腔室，以及该方法包含将一预负载施加至该模制层总成以在该工作件上产生一模外压力的该等步骤。更为较佳地，于模制作业期间施加一模制压力，该模制压力大于该模外压力。为了有助于该模制层总成由，例如，该预先加热站转移至模制工具，转移该模制层总成，较佳地，提供一夹紧机构其经布置以固持在该模制层总成上产生的一压力的至少一部分。

较佳地，提供一卡匣其中可移开地安装该模制层总成。较佳地，该模制层总成是使用该卡匣运输。易言之，对该卡匣而非对该模制工具总成施加传递力。例如，该卡匣可与一链系统啮合以在负载、预先加热、模制、后冷却与脱模站之间移动该卡匣。较佳地，该卡匣围绕着该模制层总成以保护之。更为较佳地，该卡匣围绕着该模制层总成环绕其外边缘。

较佳地，于该模制作业期间，该温度控制装置的一部分是与该模制层总成接触。更为较佳地，与该模制层总成接触的该温度控制装置的一部分是经弹性地偏压与该模制层总成接触。此容许该模制工具顺应于新的模具几何形状。

该温度控制装置与该模制层总成接触的该部分可为一温度传感器，或是一流体加热器总成。温度传感器往往需接触该模具的背面。准备弹性(例如，弹簧)座容许引进一范围的工具几何形状，并且就其本身而论，作业之间部件的可变性能够最大化。

较佳地，预先加热的步骤包含均匀地加热该模制层总成至一实质上均匀温度涵盖该模制表面的步骤。与以一同质方式运转该复杂的模制工具比较，此方式为简单的、并且价廉。此可通过复数个构件达成，例如，使用红外线灯具的辐射加热。辐射加热为有利的，因其无需与该模制工具总成接触。因此，该模制工具总成能够移动进入与一辐射热源最近的位置而不需推进或收回该热源本身。

该模制层总成较佳地包含一系列与该模制表面/腔室相对的流体室，该等流体室界定模制作业期间该等温度控制区域。应注意的是该模制层总成可经以通过进入该等流体室的流体预先加热。如此于预先加热期间利用该模制层的固有性质。较佳地，该冷却步骤包含均匀地冷却该第一模制层至一实质上均匀温度涵盖该模制表面的步骤。此可，例如，使用风扇产生一周围气流撞击在该模制层总成上而达成。

该等夹具容许在该模制作业后维持该模外压力，并且甚至在预先加热期间以及冷却期间可维持该压力。

根据本发明的第二观点，提供一模制工具，其包含︰

一模制层总成界定至少部分地通过一模制表面约束的一模制腔室用于模制一工作件，该模制表面是分开成复数个独立的温度控制区域；

复数个温度控制装置，其经组配以选择性地控制该模制表面的每一区域的温度；

其中该模制层总成是由该模制工具分开用于预先加热及/或后冷却。

有利地，提供一可分开的模制层总成，容许脱机(亦即，在该工具外侧)进行该模制制程的开始及/或结束。如此让该工具对于该模制制程的中间“精密控制”部分的使用最大化。

较佳地，复数个温度控制装置是可自该模制层总成收回以容许其插入及移开。更为较佳地，复数个温度控制装置可在一第一方向上自该模制层总成收回，以容许在与该第一方向垂直的一第二方向上插入及移开该模制层总成。该模制工具是经组配以在一模制作业期间在该模制层总成上施加一模制力，以及该第一方向为该模制力的方向。

较佳地，复数个温度控制装置安装至一设备层，该层包含电气组件及/或电子组件用于提供电力及/或控制。更为较佳地，该设备层是可自该模制层总成移开以收回复数个温度控制装置。如此容许致动更为容易。

较佳地，该模制工具包含一介于该模制层总成与该设备层之间的中间层，其中该中间层是经组配以在移动复数个温度控制装置期间支撑该模制层总成。

该中间层可为一排放层其经组配以在一模制作业期间由该模制层总成引导加热及冷却流体。

较佳地，复数个温度控制装置分别包含一经引导位在该模制层总成上的流体导管以加热及/或冷却该等区域。更为较佳地，该第一模制层包含复数个与该等温度控制区域相对应的流体室，以及该等流体导管朝向该第一模制层的个别的腔室退出。

较佳地，一部分的温度控制装置是于该模制作业期间与该模制层总成接触。该部分可经弹性地偏压与该模制层总成接触以考虑可变化的模具几何形状。此部分可为一温度传感器或是一流体加热器总成。

较佳地，该模制层总成包含一第一模制层及一第二模制层，其中该第一模制层及该第二模制层界定其间的模制腔室。

根据本发明的第三观点，提供用于插入于一模具中的一种模制层总成，其包含︰

一界定一第一模制表面的第一模制层；以及

一界定一与该第一模制表面相对的一第二模制表面的第二模制层，以界定一模制腔室；

其中至少该第一模制层包含一系列与该第一模制表面相对的流体室，其中该等流体室界定复数个格状区域。

较佳地，该工具或总成包含一掣子，其中该第一及第二模制层在通过该掣子于传递期间是保持接触。该掣子可为一可变化的掣子其经组配以在该第一与第二模制层之间至少部分地维持一施加的夹紧力。因此，其可经偏压朝向一完全地闩锁的位置。较佳地，该掣子为一可转动地安装掣子其具有一口状部分用于接受一插销。

该模制总成可通过一托架承载，该托架经组配以承载传递中的该第一及第二模制层。有利地，该模制工具的性质从而能够最大化用于模制作业(薄壁化用于热敏捷性、低热膨胀系数等)而该托架能经设计用于传递(庞大、坚固等)。

该托架典型地包含一支撑该第一模制层的第一托架部分，以及一支撑该第二层的第二托架部分。较佳地，该第一及第二模制托架在通过一掣子传递期间是保持接触。此方式该模制工具不需经结构上修改以承载一掣子。

较佳地，其中的一模制层承载一整体式顶出销用于顶出一工作件。较佳地，该顶出销构成该层的该模制表面的一部分。更为较佳地，该顶出销是弹性地偏压进入一位置，于该处是与该层的该模制表面齐平。可交替地，可提供一气动顶出系统以利用吹放空气顶出该工作件。

根据本发明的第四观点，提供一制造系统，其包含︰

根据第三观点的一模制工具；

一预先加热及/或后冷却站的至少之一者；

根据第四观点的复数个模制层总成；

一自动化传递系统，其介于一预先加热及/或后冷却站的至少之一者与该模制工具之间用于运送该等模制层总成。

较佳地，该模制工具总成同时地能够︰

使用该模制工具模制；以及

使用一预先加热及/或后冷却站的至少之一者预先加热或是后冷却。

较佳地，该系统包含复数个预先加热及/或后冷却站供每一模制工具所用。

较佳地，该模制层总成是以卡匣承载，其中卡匣是由该传递系统所承载。

较佳地，该模制层总成包含夹具，其经组配以在传递期间在该模制层次总成上保留至少一部分的夹紧力。

附图说明

现将相关于该等伴随的图式说明本发明的一方法与装置，其中：

图1a为本发明的一第一方法的一示意图；

图1b为图1a的该工作件的温度的一示意图形；

图2为本发明的的一第二方法；

图3为本发明的一第一模制工具的一侧断面视图；

图4a至4h显示在图1a的该方法的不同阶段中图3的该模制工具；

图5a及5b显示本发明的一第二模制工具；

图6a及6b显示本发明的一第二模制工具；

图7a至7c显示本发明的一第三模制工具的一部分；

图8a至8d显示本发明的一第四模制工具的一部分；

图9a及9b显示本发明的一第四模制工具的该等部分的透视图；

图9c显示图9a的该部分的一平面图；

图9d显示图9a的该部分的一侧视图；

图9e显示图9a的该部分的一分解视图；

图9f为图9a的该模制工具的一部分的一详细视图；以及

图9g至9i为图9f的该部分的作业步骤。

具体实施方式

转到图1a及1b，图示本发明的一种方法10其包含事件S100、S102等的一顺序。该等事件S100、S102等进行的时间是以图1b中的时间T100、T102等代表。于时间T100，以一未模制工作件100的形式提供待模制的材料，在步骤S100，该工作件是插入于包含一第一模制层104及一第二模制层106的一模制层总成102中。

步骤S102是于时间T102处进行，包括该工作件100的该模制层总成104是经预先加热由周围温度至温度TP1。通过相对地简单的加热构件进行预先加热作业，于此例子中该加热构件为一组红外线加热灯具(未显示)，其同质地加热该总成。

于时间T104处，进行一精密控制步骤S104，其中该模制工具总成102是插入一可控制模制工具108中(如将于以下更为详细地说明)，其中施加压力并进行高精确度的区域加热与冷却作业以制造该工作件100符合所需的规格。此一般是出现在温度TP1与TP2之间。此制程的进一步的细节是包含于以上所说明的申请人的早期专利申请案中。

于时间T106、步骤S106处，该模制层总成102是由该工具108移开并使用较低精确度的冷却构件(于此实例中为一组相对的冷却鳍片-未显示)同质地冷却。

于时间T108处，进行步骤S108，其中该工作件100(现是处于周围温度)是脱模。

转到图2，图示进行以上说明的事件S100、S102等的顺序的一制造系统20。代表符号与图1a中该等代表符号一致。

该系统包含由一传递系统(于此例子中为业界中所熟知的一传送带)连接的不同站。该传递系统是以图2中的箭头代表。

第一站101为一模制填注站以及包含于该步骤S100处将该未模制工作件100安置进入该模制层总成102中。

该传递系统接着移动该模制层总成102至步骤S102，于该处复数模制层总成是显示为在预先加热站102A及102B同时地加热。在该等站102A及102B中的该等工作件是处于不同的预先加热阶段-亦即，位于站102A中的该工作件是刚刚开始而位于站102B中的该工作件是抵达最后阶段，准备插入该工具108。

一旦预先加热作业进行，该模制层总成即经移动进入包含该模制工具108的该单一模制站。于该处，进行前述的精密控制。

一旦完成精密控制，该模制层总成即通过该传递系统移动至二后冷却站106A、106B的其中之一者。

一旦已进行后冷却作业，该传递系统即将该模制层总成移动至一脱模站109。该空的模制层总成接着返回至该模制填注站101。

以上的系统20能够清楚地同时处理复数个模制层总成。如于图2中显示，个别的模制层总成能够同时地经预先加热、模制及后冷却。此意指复数的工作件能够同时地制造而仅需一模制机器108。

图3为在相关于图1a、1b及2说明的该方法中所使用的一模制工具108的一详细视图。该模制工具108包含该第一模制层104及该第二模制层106，构成如图所显示的该模制层总成102。

该第一模制层104界定一第一模制层模制表面110，其在该模制作业期间界定该工作件100的一第一表面。该第一模制层界定与该模制表面110相对的一温度控制表面114。该温度控制表面114是划分成复数个格状、个别的温度控制区域114a、114b、114c，分别部分地约束一个别的流体室116a、116b、116c结合。该第一模制层104具有与该模制表面110相对的一较低边缘118，该较低边缘118是对该等室116a、116b、116c开启以容许流体由之通过。

该工具108包含具有一顶部表面124及一底部表面126的一第一排放层120、一系列的侧壁128以及包含其间的一流体室122。该排放层在该顶部表面124处为开启的，在该底部表面126处为闭合的并且在该等侧壁128中界定复数个排放口130。

该工具包含一第一设备层132，其具有一顶部表面134、一底部表面136、一系列的侧壁138以及包含介于其间的一设备室140。该第一设备层132的该顶部表面134是将如以下说明般密封。

该第一排放层120与该第一设备层132是以螺栓133栓接在一起。该等螺栓133并未延伸进入该模制层104。

提供复数个第一温度控制总成142，每一者包含一电气直列状空气加热器144以及一流体导管146。该直列状空气加热器144是经布置以在空气通过进入该导管146之前于其的一入口148处加热高压空气。每一第一温度控制总成142是经组配以选择性地提供通过该加热器144加热的低流率空气，以及可交替地处于周围温度下的高流率空气。应了解的是进入该入口148的空气流率能够由一低流动(用于加热)至一高流动(用于冷却)。

提供复数个第一温度传感器150，每一者包含与一终端154连接的一热偶152。

如于图3中所显示，针对每一室116a、116b、116c提供一第一温度控制总成142及一温度传感器150。该加热器144及相关联的控制电路安置在该设备室140内，将该导管146突出穿过该第一设备层132的该上表面134，穿过该第一排放层120，在与室116a、116b、116c的界面处终止。该等导管是经布置以将加热或是冷却空气投射在该个别的温度控制表面114a、114b、114c上。一旦该空气已加热或是冷却该第一模制层104，其即行进至该第一排放层128并经由该等排放口130退出。该等第一温度传感器是需与该温度控制表面114接触以测量每一区域中该温度。就其本身而论，每一温度传感器150是利用一弹簧座156朝向该温度控制表面114弹性地偏压，以致该热偶152是与该表面114接触。如此，不同轮廓的第一模制层104能够于该工具108中使用。

该第二模制层106与该第一模制层相对并界定一第二模制层模制表面112，该表面界定了该工作件100的一第二、相对的表面。就其本身而论，该第一及第二模制层104、106界定其间的一腔室供该工作件100的模制作业所用。尽管概略地显示，但第二模制层106在结构与功能上是与该第一模制层104相似，并包含一系列的腔室供区域加热及冷却所用。

该工具108包含一第二排放层158以及一第二设备层160，其实质上分别地具有与该第一排放层及第一设备层相同的结构及功能。于此将不详加说明该等层。该工具是经组配以施加压力(于P方向上)用于模制该工作件100，同时使用区域温度控制选择性地加热及冷却该等模制层104、106的区域，其中该等热偶152对一控制系统(未显示)提供一输入用于控制通过该等温度控制总成142供给的加热及冷却作业。

于该模制工具108中，该第一及第二模制层104、106是可与该工具分开。于图4a中所显示，包含该等层104、106的该模制层总成102是通过插入待模制材料而填装100(步骤S100)。于图4b中，该等层104、106是牢固在一起以将该工作件100夹合于其间。包含位在该第一模制层104上的一第一部分164及位在该第二模制层106上的一第二部分166的一系列的夹具162将该等模制层104、106牢固在一起(于步骤S100内)。于一些具体实施例中，该等层104、106是经预先负载，利用该等夹具162固持该预先负载。

于图4c中，代表步骤S102，该夹紧总成102是定位在一电气预先加热器168中，该加热器具有一第一部分170及一第二部分172分别地用于加热该等模制层104、106。加热作业为同质的-简而言之，该等层104、106是经均匀地加热至该温度TP1。该工作件100一旦备便，该夹紧总成102即移动至步骤S104。

转到图4d至4e，显示步骤S104的开始。该工具的该等设备层132、160及排放层120、158是相互移离，以致收回该等温度控制总成142及该等温度传感器150。在该等排放层之间构成一接收区域98。该总成102接着是在方向A上插入该工具108直至正确地对准为止。

如于图4e中所显示，该等层接着能够往回移动进入适当位置。当此发生时，该等弹性偏压的温度传感器150将接触该温度控制表面并经向下地推进。该模制工具108一旦是处于此装配构态下，即能够在方向P上施加压力，以及使用熟知的技术在温度TP1与TP2之间能够达成该工作件固化制程的精密控制。

转到图4f，在该步骤S104的结束处，该等层再次撤回，以及包含该工作件的该总成102由该等排放层之间撤回。该工具108是立即地备便以接收一进一步的模制层总成。

转到图4g，于步骤S106中，该模制层总成102是安置进入包含第一风扇176及第二风扇178的一冷却装置174，其是经布置以分别地同质且均匀地冷却该等模制层104、106。

该工作件100一旦经冷却至一满意的程度，于步骤S108，该等模制层104、106即松开以及移开该固化的工作件100，如于图4g中所显示。

转到图5a至5b，于参考图1a、1b及2所说明的该方法中使用的一可交替模制工具208的一详细视图。如图所示，该模制工具208包含一第一模制层204及第二模制层206。

该第一模制层204包含一温度控制表面214，其具有区域214a、214b、214c及相关联的流体室216a、216b、216c。该工具208包含具有一侧壁228的一第一排放层220以及每一工具108的一设备层232。于图5a中该工具208的右手侧是显示由外侧(亦即，未以横截面显示)。该排放层220的该侧壁228包含复数个截去部分280，其延伸穿过该排放层220(进入页面)的厚度。

该工具包含具有导管246及温度传感器250的温度控制总成242。

该工具208亦包含相关联的第二排放及设备层，为了简单化未显示。

于该工具208中，该模制层204及该排放层220是经装配在一起-即其是不可分开的。该工具208的一模制层总成因此将包含该等模制层204、206以及该等个别的排放层。如此使该总成更具刚性并且用于较薄的模制层较不易变形(一般地对于为了热灵敏性而将该等模制层制得薄而言是需要的)。

于图5b中，该等温度控制总成242及该等温度传感器250已于该设备层232中向下地收回，离开该排放层220。该等导管246并未完全清除该排放层220，但由于该等截去部分280的存在而容许该排放层220及该模制层204由页面撤出。该等截去部分280亦使用作为排放口。

转到图6a至6b，于参考图1a、1b及2所说明的该方法中使用的一可交替模制工具308的一详细视图。如图所显示，该模制工具308包含一第一模制层304及第二模制层306。

该第一模制层304包含一温度控制表面314，其具有区域314a、314b、314c及相关联的流体室316a、316b、316c。该工具308包含一第一排放层320以及每一工具108的一设备层332。于图5a中该工具208的右手侧是显示由外侧(亦即，未以横截面显示)。

该工具包含具有导管346及温度传感器350的温度控制总成342。

该工具308亦包含相关联的第二排放及设备层，为了简单化未显示。

该排放层320是分开成一第一部分320a及一第二部分320b。该第一部分320a是与该模制层304装配，并可与之移开。该第二部分320b维持在该工具中的原处。该第一及第二部分320a、320b啮合在一起以于其间构成一排放室。

于图6b中，包括该等温度控制总成342及该等温度传感器350的该设备层342已于该排放层320中向下地收回，离开该排放层320。该等导管346并未完全清除该排放层320，但由于介于部分320a与320b之间的该分开部分而容许该排放层320及该模制层304由页面撤出。

转到图7a至7c，显示一可交替的模制工具总成402。图7a显示该模制工具总成402的一透视图，其于此具体实施例中是于其之周围处通过一卡匣总成460环绕。包含一第一模制层404及第二模制层(无法见到)的该模制工具总成402是通过为该卡匣总成460的形式的一托架支撑，并承载。

该卡匣总成460包含一第一卡匣部分462及一第二卡匣部分464。每一卡匣部分支撑并承载一个别的模制层。该等卡匣部分462、464是有效地镜射彼此的影像，以及就其本身而论仅有该卡匣部分462，以及将于此说明其与该第一模制层404相互作用。

该第一卡匣部分462界定一外卡匣框架466及一内卡匣框架468。该外卡匣框架466包含一矩形无边壁470，其于每一角落处以及沿着每一壁470的中间处具有突耳472。每一突耳472具有一于其中界定的内孔474。该内卡匣框架468包含一矩形无边壁476其于每一角落处以及沿着二壁476的中间处具有突耳478。每一突耳478具有一于其中界定的内孔480。该内框架468的该壁476是与该外框架466的该壁470同位。

在该外与内框架466、468之间，提供有角落支撑横梁482与边缘支撑横梁484。该等角落支撑横梁482在该外与内框架的对应的角落之间延伸，以及该等边缘支撑横梁在该等框架侧边的对应边缘中间点之间延伸。

该第一模制层是安装在该内卡匣框架468内并通过适合的机械扣件是可移开地安装至其的该等突耳478。

如同先前的具体实施例，该第一模制层404包含一温度控制表面414其具有区域414a等以及相关联的流体室416a等。该工具模制总成402是适合搭配前述的模制工具使用。

参考图7b，显示该内卡匣框架468的该壁476的一部分。同时显示该第二卡匣部分464的一对应内框架的一对应壁486的一部分。一短轴488是自该壁468向外地突出，以及一插销490是自该壁486向外地突出。掣子492的形式的一扣件是转动地安装至该短轴488。

参考图7c，该掣子492包含界定一口状部分496的一平面主体494。该口状部分为一开启槽口的形式并且具有一稍大于该插销490的直径的宽度。该口状部分的轨迹具有一螺旋状形式-亦即由该口状部分的开启部分至该末端，其径向向内地朝向其的转动轴(亦即，该轴488)移动。此参考弧C能够见到，其是位在该轴488的中心处。

该掣子492通过一扭力弹簧(未显示)形式的偏压构件在一反时针方向ACW-亦即该开启的口状部分496的方向上以一转动的意义弹性地偏压。易言之，弹簧的偏压是用以推进该掣子492以致该插销490进一步进入该口状部分496，并驱动该掣子492的该口状部分496进一步超过该插销490。显然地，该口状部分的该轨迹的曲率使得该插销490限制该掣子492行进。该掣子从而将该等卡匣部分462、464(因此以及该等模制工具部分)固持在一起。

应注意的是假若该等卡匣部分462、464是经强制一起闭合(例如，通过模制作业的压力)，该插销490将朝向该轴488移动，并且在该扭力弹簧(未显示)的力量作用下，该掣子492将在反时针方式ACW下转动。在进一步闭合的位置上(保留一部分的夹紧力)，甚至当松开时，该掣子492将该等卡匣部分462、464固持在一起。

该掣子492能够通过施加一力量抵挡该弹簧在一顺时针方向上的偏压而解开。此是在一自动化工作件射出成型托架中进行。

应注意的是如于图7a中显示在该等卡匣部分462、464上提供复数个掣子。

该等卡匣部分462、464因而闩接在一起并结果将该等模制工具层夹紧在一起。此对于模制工具层在预先加热阶段、模制作业阶段与后冷却作业阶段之间的运输作业而言是有益的。以此方式，能够直接地处理(由人员或是机器)该等卡匣部分462、464而无对该等模制层造成损害的风险。能够在该等突耳472的内孔474中使用插销让该等卡匣部分462、464啮合供定位与运输。介于该等模制层与该等卡匣层之间的此差异性考虑到该等模制层以最适于模制作业的材料建构成，并且有最适于模制作业的一材料厚度。于传递期间，大部分的外力是由该等卡匣部分承受，其能够制成极为坚实的。应注意的是该等卡匣部分能够接受不同的模制层，因此对于每一模制层用于通过该运输系统或是夹紧构件操纵的承载特征并非为必需的。该等卡匣部分亦保护该等模制层不致受到外部损害。

转到图8a至8d，显示一模制工具总成502其包含具有一模制面的一第一模制层504以及一第二模制层506。该等模制层504、506是如以上所说明般自冷却装置574移开。

参考图8b，已将该等模制层504、506分开，并且顶出一工作件500是所需的。转到图8c及8d，详细地显示图8b的区域c/d。

该第一模制层504包含一整体式顶出销600。该顶出销600是与该层504一同装配并界定该模制面510的一部分。该顶出销600是偏压进入图8c中该位置，其中该顶出销是与该模制面510齐平。该顶出销600是通过一弹簧604偏压。当该等模制层504、506是于一顶出站中分开时，引进一顶出销致动器602至与该模制面510相对的该销的侧边并前进，以致该销高于该模制面510用以顶出该工作件500。此是显示于图8d中。

应注意的是因为该销600界定该模制面的一部分，所以其是与该模制层504一体成型。

转到图9a至9i，显示一可交替的模制工具总成702。图7a显示该模制工具总成702的一透视图，于此具体实施例中在其周围处是以一卡匣总成760环绕。包含一第一模制层704及第二模制层706(无法见到)的该模制工具总成702是由该卡匣总成760所支撑，并承载于其中。

该卡匣总成760直接地支撑该第一模制层704。该卡匣总成760界定一卡匣框架766。该卡匣框架766包含一矩形无边壁770，其于每一角落处具有突耳772。每一突耳772具有一界定于其中的内孔774。一向内突出的凸缘771是由该壁770向内延伸环绕其周围。

该第一模制层704是安装在该卡匣框架766内，并包含在该卡匣框架的周围内。

如同先前的具体实施例，该第一模制层704包含一温度控制表面包含一温度控制表面其具有区域等以及与一模制面714相对的相关联流体室705。该模制层总成702是适合搭配前述的模制工具使用。

参考图9e，提供四个夹具总成800、802、804、806，其连接该卡匣框架766以及该第一模制层704。该等夹具总成800、802、804、806是定位在该一般为矩形模制层704的该等四侧边的每一侧边的中点处。

于此将详细说明该夹具总成800，尽管应了解的是该等夹具总成802、804、806是相同的。

该夹具总成800包含一卡匣座810，其包含一主体具有一中心圆形内孔812。与该内孔812偏置处提供一弹簧支座销814，其自该座810突出。

该夹具总成进一步包含一扭力弹簧816其一般是螺旋地卷绕，具有一第一切线地延伸的自由端818以及一第二切线地延伸的自由端820。

提供包含一般为平坦主体的一掣子822(图9f)。该掣子822界定一开启的口状部分824，其具有一端部支座区域826。该掣子包含一弹簧支座销828以及由之垂直地延伸的一致动器插销830(于图9e中显示位在夹具总成806上)。该掣子822亦界定一开启的内孔823。

参考图9f解释该口状部分824的几何形状。该口状部分824包含一曲线状、径向向内的面向表面825。使用该内孔823的该中心(其如以下说明为该掣子822的转动中心)作为一参考轴X，该口状部分的进入点是处于角度A1以及径向距离R1。进一步移动进入该口状部分824(亦即，随着该角度增加)，该表面825的径向距离减小(亦即，移动更接近该轴X)。在角度A2(>A1)下，该径向位置R2<R1。易言之，该表面825是构形为一螺旋状-在使用X作为原点R的极坐标上是与A成比例的。

该夹具总成800进一步包含一模制层座832，其包含具有一中心圆形内孔834的一主体。

同时提供一圆筒状夹具轴836，其具有一掣子维持凸缘838。

参考图9d中所显示的该已装配夹具总成800，以及于图9e中显示的该夹具总成806，该模制层座832是通过机械扣件840附装至位在一对应凹口中的该第一模制层704。该模制层座稍微地突出该模制层704。该掣子822的该内孔823是与位在该模制层座832中的内孔834对准，以及该夹具轴836插入该等内孔823、834中让该凸缘838将该掣子822固持与该模制层座832毗邻。该掣子822能够相对于该夹具轴836转动。

该扭力弹簧816是螺接在该夹具轴836上，以致该自由端820与位在该掣子822上的该弹簧支座销828邻接。该卡匣座810亦是螺接在该夹具轴836上(经由内孔812)以致该扭力弹簧816的该自由端818与该弹簧支座销814邻接。该卡匣座810是附装至该卡匣(具体地位在凸缘771上)。

一旦装配，该掣子(参考图9d)即在该口状部分824的开口的方向上通过该弹簧816而受偏压。于图9d中，此为反时针。

参考图9c及9d，该第二模制层706包含由之向外地突出的短轴842、844、846、888。

该第一及第二模制层704、706是如以上说明般通过将材料放置在该第一模制层704上而装配。该等掣子822是同时地通过对该等致动器插销830施以一力量以抵挡该弹簧816的偏压而转动。降低该第二模制层706以压缩介于该等模制层704、706与松开的该等掣子822之间的该材料。当该等掣子822在该等弹簧816的偏压下弹回时，其接住位在该口状部分824中的该等短轴842(见图9d)以将该等层704、706固持在一起。

如同该模制层总成402，该等掣子822是经设计以至少部分地维持施加至该等模制层702的任何夹紧力。

参考图9g，介于该等模制层704、706之间的一小夹紧力造成该短轴842与该夹具轴836的中心间的一段距离D1。该掣子822在该弹簧816的偏压的作用下转动，以致该表面825与该转轴842毗邻防止进一步的转动。此压缩的程度可能发生在预先加热作业期间，并且可能为公斤的大小。

当该模制层总成702是通过至模制机时，施加一较高程度数十吨大小的夹紧力。当此情况发生时，该短轴842及该夹具轴836移动得更接近以减少D1至D2并且最后到D3。当此情况发生时，由于该螺旋表面825的形状，所以该掣子在该弹簧816的偏压作用下转动以进一步地将该短轴842啮合进入该口状部分824，如图9h及9i中所显示。一旦该夹紧压力释放，该掣子即维持在适当位置(该螺旋口状部分824产生一“自紧”效果)。由于该等部件的天然的可伸展性，应了解的是该夹紧力并未保留在其的整体，而将是其的一显著的部分。

当该模具内的该部件不能在传递至该后冷却作业站期间变形时，此对于后冷却作业是有利的。因此，该部件能够在模制层内冷却，减少脱模时变形。

变化形式涵盖于本发明的范畴内。

该工作件材料可为于模制作业期间响应于热处理的任何适合的工程材料。

可通过直接地由该模制工具108排放130(典型地排放热空气)进入该模制层总成102的该流体室116a等而进行该预先加热作业阶段。此为有效地使用来自于该模制制程的其他未使用的热量。

Claims (15)

1.一种制造模制工作件的方法，该方法包含以下步骤︰

提供一模制工具，其具有一包含复数个温度控制装置的温度控制系统，其经组配以选择性地控制在一模制表面上复数个独立控温的模制工具区域的温度；

提供一模制层总成，其包含：

一第一模制层及一第二模制层，其一起界定至少部分地由一模制表面约束的一模制腔室，

一系列与所述的模制表面相对设置的流体室，该流体室限定复数个独立控温的模制工具区域，及

一夹紧机构，其配置为在运输过程中，维持至少部分的施加在第一模制层与第二模制层之间的夹持力；

该模制层总成与该模制工具分开；

引进待模制进入该模制层总成的模制腔室的材料；

向该模制层总成施加一模制压力；

使用该温度控制系统，通过选择性地控制该模制层总成的该模制表面上复数个相邻模制工具区域的温度，来承担部分模制作业；以及

将模制层总成自模制工具上移开，在模制层总成运输过程中，通过该夹紧机构保留至少部分的第一模制层与第二模制层之间的模制压力；

将该模制工作件自该模制层总成移开；

其中该方法包含至少一预先加热阶段及一后冷却阶段，其中：

该预先加热阶段包含在将该模制层总成插入该模制工具之前，将该模制工具外侧的该模制层总成预先加热的步骤；以及，

该后冷却阶段包含将该模制层总成自该模制工具移开，以及冷却该模制工具外侧的该模制层总成的步骤。

2.如权利要求1所述的制造模制工作件的方法，其特征在于，该方法包含预先加热与后冷却阶段二者。

3.如权利要求1或2所述的制造模制工作件的方法，其特征在于，所述复数个温度控制装置各包含一流体出口，当该模制层总成位于该模制工具中时，引导位在个别的模制工具区域。

4.如权利要求3所述的制造模制工作件的方法，其特征在于，每个所述复数个温度控制装置设置为选择性地提供通过加热器加热的低流率空气，以及可交替地处于周围温度的高流率空气，以在模制层总成位于模制工具中时，能分别加热及冷却不同的模制工具区域。

5.如权利要求1所述的制造模制工作件的方法，其特征在于，包含以下的步骤︰

在进行该模制作业之前，将所述复数个温度控制装置朝向该模制层总成推进；及

在移开该模制层总成之前，将所述复数个温度控制装置自该模制层总成收回。

6.如权利要求1所述的制造模制工作件的方法，其特征在于，其包含以下步骤︰

提供一卡匣；

可移开地安装该模制层总成至该卡匣；

使用该卡匣运输该模制层总成。

7.如权利要求6所述的制造模制工作件的方法，其特征在于，该卡匣环绕该模制层总成。

8.如权利要求1所述的制造模制工作件的方法，其特征在于，该模制层总成包含：用于顶出一工作件的一整体式顶出销，其中，该方法包含：

使用该顶出销将工作件从模制层总成上顶出。

9.一种模制工具，其包含︰

一模制层总成，其包含：

一第一模制层及一第二模制层，其一起界定至少部分地通过一模制表面约束的一模制腔室用于模制一工作件，其中，至少第一模制层包含一系列与所述的模制表面相对设置的流体室，该流体室将该模制表面分开成复数个独立的温度控制区域；及

一夹紧机构，其被布置用于在运输所述的模制层总成过程中固持通过该模制工具施加在该模制层总成上的至少部分模制压力；复数个温度控制装置，其经组配以选择性地控制该模制表面的每一区域的温度；

其中该模制层总成是由该模制工具分开用于预先加热及/或后冷却。

10.如权利要求9所述的模制工具，其特征在于，所述复数个温度控制装置可自该模制层总成收回以容许其插入及移开。

11.如权利要求9或10所述的模制工具，其特征在于，该夹紧机构包含：一可变化的掣子。

12.如权利要求11所述的模制工具，其特征在于，该掣子经偏压朝向一完全地闩锁的位置。

13.如权利要求9所述的模制工具，其特征在于，该模制层总成包含：用于顶出一工作件的一整体式顶出销。

14.一种用于插入于模制工具中的模制层总成，其包含︰

界定一第一模制表面的一第一模制层；以及

界定一第二模制表面的一第二模制层，其与该第一模制层相对，以界定一模制腔室；以及

一夹紧机构，其被布置用于在运输所述的模制层总成过程中至少部分地维持一施加在第一模制层与第二模制层之间的模制压力；

其中，至少该第一模制层包含一系列与该第一模制表面相对的流体室，其中该流体室界定复数个格状区域。

15.一种如权利要求14所述的模制层总成，其特征在于，该夹紧机构为一可变化的掣子。

Images