CN108972974B - 具有压制工具的压制组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于压制组件的压制工具、包括压制工具的压制组件及使用压制工具形成零件的方法，该压制工具包括增材制造的主体，该主体包括在内侧和外侧之间延伸的可增材制造的材料的多个叠层。内侧具有零件形成表面，该零件形成表面包括用于形成零件的表面轮廓。外侧具有由在接合部处相接的纵向壁和横向壁限定的多个中空型芯。压制插入物在外侧处耦接到纵向壁和横向壁。压制插入物构造为在压制操作的过程中被压制负载向内挤压以用于形成零件。压制插入物使压制负载沿着纵向壁和横向壁分布。

Description

具有压制工具的压制组件
技术领域
本文的主题总体上涉及一种具有用于形成零件的压制工具(press tool，冲压工具)的压制组件。
背景技术
压制工具通常在零件成型机中使用，其中在模制工艺工艺中将压制工具挤压到一起以在其间形成零件。例如，在树脂灌注模制工艺、热固性塑料模制工艺、热塑性塑料模制工艺、或者其他模制工艺中使用压制工具。传统的压制工具由金属块制成，该金属块具有形成于其中以限定零件形成表面的成型表面。然而，压制工具的制造由于材料和形成工艺(例如用于移除金属块的部分以形成成型表面的磨削或铣削工艺)的高成本而是昂贵的。另外，金属压制工具是沉重的。一些传统的压制工具在金属压制工具的背面上形成蜂窝状物或镂空结构，以减小重量并允许压制工具的加热和冷却，但是形成镂空侧的工艺增加了制造成本。
最近，已开发出用于使用增材制造工艺来形成工具的增材制造的工具。可比金属工具更节省成本地制造该工具以降低加工成本。然而，增材制造的工具并非没有缺点。例如，增材制造的工具通常具有弱的全厚度特性，从而具有当受到大的压制负载时变形的问题。结果，通过提供更多的材料和更厚的结构来堆积工具，增加了工具的重量和制造成本。增材制造的工具的另一问题是，用于这种工具的材料通常具有低的导热率和不佳的耐高温性。工具在高温下变得更弱，例如在提供加热以用于形成零件的零件成型机中。由机器供应的加热通过增材制造的工具不佳地传导到零件。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种压制工具，包括增材制造的主体，该主体包括在内侧和外侧之间延伸的可增材制造的材料的多个叠层。内侧具有零件形成表面，该零件形成表面包括用于形成零件的表面轮廓。外侧具有由在接合部处相接的纵向壁和横向壁限定的多个中空型芯。压制插入物在外侧处耦接到纵向壁和横向壁。压制插入物构造为在压制操作的过程中被压制负载向内挤压以用于形成零件。压制插入物使压制负载沿着纵向壁和横向壁分布。
在另一实施例中，提供了一种压制组件，包括框架，该框架包括用于产生压制负载的压制表面以及用于产生构造为用于加热或冷却中的至少一者的热负载的热单元。压制工具耦接到框架并接合压制表面。压制工具具有增材制造的主体，该主体包括在内侧和外侧之间延伸的可增材制造的材料的多个叠层。内侧具有零件形成表面，该零件形成表面包括用于形成零件的表面轮廓。外侧具有由在接合部处相接的纵向壁和横向壁限定的多个中空型芯。中空型芯与热单元热连通以用于接收热负载。压制工具具有在外侧处耦接到纵向壁和横向壁的压制插入物。压制插入物具有接合框架的压制表面的邻接表面，该邻接表面在压制操作的过程中被来自框架的压制负载向内挤压以用于形成零件。压制插入物使压制负载沿着纵向壁和横向壁分布。
在另一实施例中，提供了一种形成零件的方法，包括提供一种压制工具，具有增材制造的主体，该主体包括在内侧和外侧之间延伸的多个层，内侧具有零件形成表面，该零件形成表面包括用于形成零件的表面轮廓，外侧具有由在接合部处相接的纵向壁和横向壁限定的多个中空型芯。该方法包括：将一个或多个压制插入物在外侧处耦接到纵向壁和横向壁，将带有压制插入物的压制工具装入压制组件的框架中，以及在压制操作的过程中向内挤压框架，以对压制插入物赋予压制负载。压制插入物使压制负载沿着纵向壁和横向壁分布，以对照(against，抵靠)表面轮廓形成零件。
附图说明
图1举例说明了根据一个代表性实施例的包括压制组件的成型机。
图2是压制组件的一部分的分解图，示出了上压制组件和下压制组件。
图3是压制组件的一部分的组装图，示出了耦接到下压制组件的上压制组件。
图4举例说明了成型机，示出了根据一个代表性实施例的压制工具。
图5举例说明了成型机，示出了上框架和下框架之间的压制工具。
图6举例说明了成型机，示出了处于闭合位置的压制组件。
图7举例说明了成型机，示出了处于打开位置以允许从框架移除压制工具的压制组件。
图8是根据一个代表性实施例的压制工具的底部透视图。
图9是根据一个代表性实施例的压制工具的底视图。
图10是根据一个代表性实施例的压制工具的部分剖视图。
图11是根据一个代表性实施例的压制工具的部分剖视图。
图12是根据一个代表性实施例的压制工具的部分剖视图。
图13是根据一个代表性实施例的成型机的侧视图。
图14举例说明了成型机的一部分，示出了压制组件。
具体实施方式
本文描述的实施例提供了一种用于零件成型机的压制组件的压制工具。本文描述的压制工具可节省成本地制造，并具有足够的机械特性和热特性以用于压制成形零件。
图1举例说明了根据一个代表性实施例的成型机100，包括压制组件102。成型机100用于在压制操作的过程中形成零件。成型机100在成型工艺的过程中使用压力和温度控制来形成零件。可使用成型机100制造各种类型的零件。例如，在各种实施例中，成型机100可用来制造用于飞机的零件；然而，在替代实施例中可制造其他类型的零件。在各种实施例中，所制造的零件可以是由成型机100例如使用树脂灌注模制工艺、热固性塑料模制工艺、热塑性塑料模制工艺、或者其他模制工艺模制的模制零件。
成型机100包括控制器104，该控制器可操作地耦接到压制组件102以控制压制操作。例如，控制器104可控制压制组件102的打开和关闭、压制组件102的加热或冷却、将诸如树脂的材料灌注到压制组件102中，等等。
在一个代表性实施例中，压制组件102包括框架110，该框架具有由框架元件支撑的上板112和下板114。压制组件102包括一个或多个压制装置116，该压制装置用来在成型工艺的过程中施加压力。在举例说明的实施例中，压制组件102包括耦接到上板112的上压制组件120以及耦接到下板114的下压制组件122。上压制组件120和下压制组件122在下文中可单独简单地被叫做“压制组件”，并且在下文中可共同被叫做“压制组件”。
在所举例说明的实施例中，上压制组件120固定到上板112，同时下压制组件122可通过下板114下方的压制装置116而相对于下板114移动。在其他各种实施例中，上压制组件120可以是可移动的，和/或下压制组件122可以是固定的。打开压制组件120、122以允许插入和移除用来形成零件的压制工具124、126，和/或允许在压制工具124、126之间插入用于形成零件的材料，例如热固性塑料预成型件，和/或允许移除所形成的零件。
在一个代表性实施例中，压制组件102包括机架128，该机架用于将压制工具124、126装入压制区域和将压制工具124、126从压制区域卸下。机架128可用来使压制组件120、122中的压制工具124、126对准。使压制工具124、126可从压制组件120、122移除允许利用用于形成不同零件(例如具有不同形状的零件)的压制工具124、126快速地更换压制工具124、126。这样，成型机100可用来通过交换压制工具124、126而形成各种类型的零件。
在一个代表性实施例中，上压制组件120包括上压制工具124、用于支撑并挤压上压制工具124的上框架130、以及用于加热和/或冷却上压制工具124的上热单元132。上框架130构造为由上板112支撑。上热单元132可操作地耦接到控制器104。
在一个代表性实施例中，下压制组件122包括下压制工具126、用于支撑并挤压下压制工具126的下框架140、以及用于加热和/或冷却下压制工具126的下热单元142。下框架140构造为由下板114支撑。在一个代表性实施例中，下框架140在压制操作的过程中可通过压制装置116而相对于下板114移动。下框架140在压制操作的过程中使下压制工具126朝向上压制工具124移动。下热单元142可操作地耦接到控制器104。上框架130和下框架140是框架110的实例。
图2是压制组件102的一部分的分解图，示出了上压制组件120和下压制组件122。图3是压制组件102的一部分的组装图，示出了耦接到下压制组件122的上压制组件120。上压制工具124构造为耦接到上框架130。下压制工具126构造为耦接到下框架140。该零件构造为形成在限定于上压制工具124和下压制工具126之间的零件形成空间中。
上框架130包括定位元件134，并且上压制工具124包括定位元件136。定位元件134、136相互作用以使上压制工具124与上框架130对准。在所举例说明的实施例中，定位元件134是支柱，并且定位元件136是接收支柱的开口；然而，在替代实施例中可使用其他类型的定位元件134、136。上框架130包括引导与下压制组件122匹配的一个或多个导向元件138。
下框架140包括定位元件144，并且下压制工具126包括定位元件146。定位元件144、146相互作用以使下压制工具126与下框架140对准。在所举例说明的实施例中，定位元件144是支柱，并且定位元件146是接收支柱的开口；然而，在替代实施例中可使用其他类型的定位元件144、146。下框架140包括引导与上压制组件120匹配的一个或多个导向元件148。例如，在所举例说明的实施例中，导向元件148是支柱，并且导向元件138是接收支柱的开口。在替代实施例中可使用其他类型的导向元件138、148。
上压制组件120的框架130在底部处包括压制表面150，以用于对上压制工具124产生压制负载。框架130的结构可与框架140类似。在一个代表性实施例中，框架130包括中空型芯(在阴影中示出)，该中空型芯由竖直地延伸通过框架130的分隔壁(在阴影中示出)隔开。中空型芯可形成上热单元132的一部分，以对上压制工具124提供加热和/或冷却。例如，热空气(或冷空气)可输送到型芯中和/或可在型芯中产生热空气(或冷空气)。分隔壁将型芯隔开，以允许上框架130的不同部分处于不同的温度，例如用于不同地加热和/或冷却上压制工具124的部分。
下压制组件122的框架140在顶部处包括压制表面160，以用于对下压制工具126产生压制负载。在一个代表性实施例中，框架140包括中空型芯162，该中空型芯由竖直地延伸通过框架140的分隔壁164隔开。中空型芯162可形成下热单元142的一部分，以对下压制工具126提供加热和/或冷却。例如，热空气(或冷空气)可输送到型芯162中和/或可在型芯162中产生热空气(或冷空气)。分隔壁164将型芯162隔开，以允许下框架140的不同部分处于不同的温度，例如用于不同地加热和/或冷却下压制工具126的部分。分隔壁164形成用于下热单元142的型芯162的像素化网格或阵列。分隔壁164的边缘在顶部处限定构造为挤压下压制工具126的压制表面160。
上压制工具124的结构可与下压制工具126类似，并且与上压制工具124和/或下压制工具126相关的元件和描述可同样地应用于其他压制工具124、126。上压制工具124在内侧200和外侧202之间延伸。内侧200面向下压制工具126。外侧202面向上框架130。内侧200包括成型壁206，该成型壁限定具有用于形成零件的表面轮廓的零件形成表面204。零件形成表面204可覆盖整个内侧200。替代地，可仅沿着内侧200的一部分限定零件形成表面204，例如在内侧200的中心附近。零件形成表面204的大小和形状对应于零件的预期大小和形状。在一个代表性实施例中，零件形成表面204是非平面的。例如，零件形成表面204可以是成型的，从而限定零件的形状。可选地，内侧200可包括用于密封零件和/或下压制工具126的一个或多个密封件。可选地，内侧200可包括一个或多个端口，例如用于将材料注入压制工具124、126之间的空间中以用于形成零件。例如，可将树脂灌注到零件形成表面204上。在其他各种实施例中，可将用于形成零件的材料灌注到零件形成表面240上，例如在将压制工具124、126挤压到一起之后。
上压制工具124在外侧202处包括多个中空型芯210。中空型芯210由在接合部216处相接的纵向壁212和横向壁214限定。在一个代表性实施例中，纵向壁212和横向壁214彼此垂直，使得接合部216是直角接合部。纵向壁212和横向壁214可在内侧200和外侧202之间大致垂直地延伸。纵向壁212和横向壁214在底部处的成型壁206和顶部处的外边缘218之间延伸。
在一个代表性实施例中，上压制工具124包括一个或多个压制插入物220(其实例在图2中示出为从壁212、214脱离)，该压制插入物构造为在外侧202处耦接到纵向壁212和横向壁214。压制插入物220构造为在压制操作的过程中被来自上框架130的压制负载向内挤压以用于形成零件。例如，上框架130可挤压压制插入物220，而不是直接挤压纵向壁212和横向壁214。压制插入物220使压制负载沿着纵向壁212和横向壁214分布。
在使用中，压制工具124、126定位在框架130、140之间。通过定位元件134、136、144、146并通过导向元件138、148使压制工具124、126对准。在压制操作的过程中，驱动下框架140和/或上框架130朝向彼此运动，以在压制工具124、126之间压制零件。零件形成表面204形成零件。一旦形成零件，便可打开压制组件120、122以释放零件。
图4举例说明了成型机100，示出了将压制工具124、126装入机架128中。将用于形成零件的材料放在压制工具124、126之间，例如放在压制工具126的上表面上。
图5举例说明了成型机100，示出了在上框架130和下框架140之间装入框架110中的压制工具124、126。压制组件120、122是打开的，以允许将压制工具124、126装到位。上压制工具124可耦接到上框架130，和/或下压制工具126可耦接到下框架140。
图6举例说明了成型机100，示出了处于闭合位置的压制组件120、122。例如，压制装置116在向上方向上挤压下板114，以使下压制组件122对上压制组件120闭合。下压制工具126挤压上压制工具124以在其间形成零件。可操作热单元132、142以在成型工艺的过程中加热零件的材料，和/或在成型工艺的过程中冷却零件的材料。例如，热单元132、142可加热零件的材料以促进成型，并且可冷却零件的材料以促进固化。框架130、140和压制工具124、126的像素化中空型芯在成型工艺的过程中可允许零件的不同部分的定向加热和/或冷却。例如，可在不同温度下加热和/或冷却零件的不同部分，可以不同速率加热和/或冷却零件的不同部分，等等。
图7举例说明了成型机100，示出了处于打开位置以允许从框架130、140移除压制工具124、126的压制组件120、122。当移除压制工具124、126时，可移除零件。可将新材料定位在压制工具124、126之间以形成另一零件。替代地，可移除压制工具124、126并用不同的压制工具替换以用于形成不同的零件。
图8是根据一个代表性实施例的下压制工具126的底部透视图。图9是根据一个代表性实施例的下压制工具126的底视图。图10是根据一个代表性实施例的下压制工具126的部分剖视图。下压制工具126的结构可与上压制工具124(图2所示)类似，并且与下压制工具126相关的元件和描述可同样地应用于上压制工具124。
压制工具126在顶部处的内侧300和底部处的外侧302之间延伸。内侧300是内侧200的一个实例，并且外侧302是外侧202的一个实例。内侧300构造为面向上压制工具124。外侧302构造为面向下框架140(图2所示)。在一个代表性实施例中，压制工具126包括增材制造的主体308，该主体包括可增材制造的材料的多个叠层。可增材制造的材料的叠层在内侧300和外侧302之间延伸。在各种实施例中，增材制造的主体308由塑料材料(例如热塑性聚合物材料、热固性聚合物材料、或者另一聚合物材料)制成。例如，增材制造的主体308可由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)材料(例如碳填充的ABS材料)制成。使用增材制造工艺(例如熔丝制造技术(FFF)、塑料喷墨印刷(PJP)、3D打印、粉末床工艺、选择性热烧结(SHS)，等等)来施加或堆积可增材制造的材料的层。与金属板类型的支撑工具相比，压制工具126的增材制造可明显地减少制造成本和用于制造的前置时间。另外，增材制造的压制工具126明显比金属板类型的支撑工具重量轻。在其他各种实施例中，增材制造的主体308通过增材工艺由金属材料以多层制成。
内侧300包括成型壁306，该成型壁限定具有用于形成零件的表面轮廓的零件形成表面304。零件形成表面304是零件形成表面240的一个实例，并且成型壁306是成型壁206的一个实例。零件形成表面304可覆盖整个内侧300。替代地，可仅沿着内侧300的一部分限定零件形成表面304，例如在内侧300的中心附近。零件形成表面304的大小和形状对应于零件的预期大小和形状。在一个代表性实施例中，零件形成表面304是非平面的。例如，零件形成表面304可以是成型的，从而限定零件的形状。可选地，内侧300可包括用于密封零件和/或压制工具126的一个或多个密封件。可选地，内侧300可包括一个或多个端口，例如用于将材料灌注到零件形成表面304以用于形成零件。
压制工具126在外侧302处包括多个中空型芯310。中空型芯310是中空型芯210的一个实例。中空型芯310由在接合部316处相接的纵向壁312和横向壁314限定。纵向壁312、横向壁314和接合部316分别是纵向壁212、横向壁214和接合部216的实例。纵向壁312和横向壁314形成型芯310的像素化网格或阵列。型芯310减轻压制工具126的每个厚度的压制工具126的重量。纵向壁312和横向壁314为成型壁306提供结构刚度。纵向壁312和横向壁314使压制负载纵向地和横向地遍布成型壁306。
纵向壁312和横向壁314彼此垂直，使得接合部316是直角接合部。纵向壁312和横向壁314具有相对的表面317，该相对的表面在内侧300和外侧302之间大致垂直地延伸。例如，纵向壁312和横向壁314在顶部处的成型壁306和底部处的外边缘318(外边缘218的一个实例)之间延伸。表面317面向中空型芯310。
在一个代表性实施例中，压制工具126包括一个或多个压制插入物320，该压制插入物在外侧302处耦接到纵向壁312和横向壁314。压制插入物320是压制插入物220的一个实例。压制插入物320由具有比增材制造的主体308的可增材制造的材料更高的机械强度的材料制成。例如，在各种实施例中，压制插入物320由金属材料制成。压制插入物320构造为在压制操作的过程中被来自下框架140的压制负载向内挤压以用于形成零件。例如，下框架130可挤压压制插入物320的邻接表面322，而不是直接挤压纵向壁312和横向壁314。压制插入物320使压制负载沿着纵向壁312和横向壁314分布。压制插入物320为纵向壁312和横向壁314提供结构支撑，例如通过增加纵向壁312和横向壁314的机械强度。压制插入物320在接合部316处和接合部316之间提供结构支撑。
可选地，压制插入物320由具有比纵向壁312和横向壁314的可增材制造的材料更高的导热率的材料制成。压制插入物320热耦接到纵向壁312和横向壁314，以在中空型芯310和壁312、314之间耗散加热和/或冷却，从而促进对成型壁306的热传递。
在一个代表性实施例中，在增材制造压制工具126之后，将压制插入物320耦接到纵向壁312和横向壁314。例如，可将压制插入物320耦接到外边缘318。在其他各种实施例中，可在压制插入物320上/中/周围堆积增材制造的主体308。
在所举例说明的实施例中，压制工具126包括离散的多个压制插入物320。例如，压制工具126包括两种类型的压制插入物320——拐角部分324和线性部分326。拐角部分324设置在接合部316处。线性部分326沿着纵向壁312和横向壁314设置在接合部316之间。在所举例说明的实施例中，拐角部分324和线性部分326是分开的且离散的部分，并且其间具有间隙328。拐角部分324和线性部分326分开制造。可选地，线性部分326可具有不同的长度，以适应接合部316之间的不同长度的纵向壁312和横向壁314。在其他各种实施例中，拐角部分324和线性部分326可耦接到压制工具126且没有间隙328。例如，线性部分326可邻接拐角部分324。在其他各种实施例中，拐角部分324和线性部分326是整体的且连续的，以通过单个整体的压制插入物320覆盖多个纵向壁312和/或多个横向壁314。
每个线性部分326包括底座330、从底座330延伸的第一侧壁332、以及从底座330延伸的第二侧壁334。在侧壁332、334之间限定通道336。通道336接收对应的纵向壁312或横向壁314。可选地，当限定线性部分326的压制插入物320耦接到纵向壁312或横向壁314时，底座330邻接对应的纵向壁312或横向壁314的外边缘318。压制负载可通过底座330传递到对应的纵向壁312或者横向壁314中。第一侧壁332在纵向壁312或横向壁314的第一侧处沿着对应的表面317延伸。第二侧壁334在纵向壁312或横向壁314的第二侧处沿着对应的表面317延伸。在一个代表性实施例中，侧壁332、334邻接对应的表面317，使得纵向壁312或横向壁314在通道336中具有紧密配合或过盈配合。该过盈配合使压制负载分布到纵向壁312或横向壁314中。在一个代表性实施例中，侧壁332、334热耦接到表面317，以在压制插入物320和纵向壁312或横向壁314之间传递热负载。
每个线性部分326包括底座340、从底座340延伸的纵向侧壁342、以及从底座340延伸的横向侧壁344。在纵向侧壁342之间限定纵向通道346，并且在横向侧壁344之间限定横向通道348。通道346、348彼此垂直，限定接收对应的接合部316的直角通道。在替代实施例中，通道346、348可处于其他方位，以适应非正交的壁312、314。纵向通道346在接合部316处接收对应的纵向壁312，并且横向通道348在接合部316处接收对应的横向壁314。可选地，当限定拐角部分324的压制插入物320耦接到纵向壁312和横向壁314时，底座340邻接对应的壁312、314的外边缘318。压制负载可通过底座340传递到壁312、314中。纵向侧壁342沿着纵向壁312的对应表面317延伸。横向侧壁344沿着横向壁314的对应表面317延伸。在一个代表性实施例中，侧壁342、344邻接对应的表面317，使得纵向壁312和横向壁314在通道346、348中具有紧密配合或过盈配合。该过盈配合使压制负载分布到壁312、314中。在一个代表性实施例中，侧壁342、344热耦接到表面317，以在压制插入物320和壁312、314之间传递热负载。
每个纵向壁312具有高度350，并且每个横向壁314具有高度352，该高度在成型壁306和对应的外边缘318之间测量。在各种实施例中，外边缘318可以是共面的，而成型壁306是非平面的，例如由于零件形成表面304的造型所导致的。这样，各种纵向壁312具有不同的高度350，并且各种横向壁314具有不同的高度352。高度350、352可沿着对应的壁312、314变化。每个压制插入物320具有在邻接表面322和压制插入物320的远端边缘之间测量的高度354。在各种实施例中，和在所举例说明的实施例中一样，对于每个压制插入物320来说，高度354可以是相同的，使得压制插入物320的远端边缘位于距成型壁306不同的距离处。替代地，压制插入物320可具有不同的高度354，以适应壁312、314的不同高度350、352，从而将压制插入物的远端边缘紧邻成型壁306定位。
图11是根据一个代表性实施例的下压制工具126的部分剖视图。图11举例说明了带有不同高度354的压制插入物320。例如，在较高的壁312、314上使用较高的压制插入物320，并且在较短的壁312、314上使用较短的压制插入物320。在所举例说明的实施例中，压制插入物320沿着壁312、314中的每个的高度350、352的大部分延伸，以沿着壁312、314中的每个的高度350、352的大部分提供机械稳定性。
图12是根据一个代表性实施例的下压制工具126的部分剖视图。图12举例说明了压制插入物320是整体的。拐角部分324和线性部分326彼此是一体的，形成横跨多个纵向壁312和多个横向壁314的连续的压制插入物320。与图10的实施例的离散的压制插入物部件相比，整体的压制插入物320为压制工具126提供更大的机械稳定性。然而，离散的压制插入物部件可能制造起来更便宜。例如，整体的压制插入物320和压制工具126可设计为以更紧密的公差制造，而离散的压制插入物部件的设计是模块化的并可适应纵向壁312和横向壁314的各种布局。
图13是根据一个代表性实施例的成型机100的侧视图。上压制组件120和下压制组件122用于在其间形成零件。通过压制装置116使压制工具124、126对准并挤压在一起。当操作压制装置116时，压制负载从上框架130(其由上板112保持固定)传递到上压制工具124，并且压制负载从下框架140传递到下压制工具126。压制负载从上框架130传递到上压制工具124上的压制插入物220。压制插入物220使压制负载分布到上压制工具124中。压制负载从下框架140传递到下压制工具126上的压制插入物320。压制插入物320使压制负载分布到下压制工具126中。
在一个代表性实施例中，操作上热单元132以对上压制工具124提供热负载，从而对零件提供热负载。操作下热单元142以对下压制工具126提供热负载，从而对零件提供热负载。例如，热单元132、142为零件提供加热和/或冷却。可选地，热单元132、142使用循环通过框架130、140中的中空型芯162(在阴影中示出)和压制工具124、126中的中空型芯210、310(在阴影中示出)的热空气提供加热。可选地，热单元132、142使用循环通过框架130、140中的中空型芯162和压制工具124、126中的中空型芯210、310的冷空气提供冷却。因为中空型芯210、310和压制工具124、126与框架130、140中的对应中空型芯162对准，所以热负载可在框架130、140和压制工具124、126之间传递。中空型芯162、210、310是像素化的且彼此隔开，以允许定向加热和/或冷却。例如，不同的型芯162、210、310可与周围的型芯162、210、310不同地加热或冷却，以在压制操作的过程中控制零件的加热。压制插入物220、320热耦接到压制工具124、126的壁212、214、312、314，以促进压制工具124、126的增材制造的主体和循环通过中空型芯210、310的空气之间的热传递。因此压制插入物220、320促进空气和零件之间的热传递。
图14举例说明了成型机100的一部分，示出了没有下压制工具126或下框架140的下压制组件122。图14举例说明了下热单元142，示出了用于产生热负载的热发生器400。例如，热发生器400用于产生加热和/或冷却。热发生器400可包括用于使空气循环到下压制组件122的空气管道。例如，热发生器400可包括供应管道和返回管道，以使空气循环通过下框架140和下压制工具126。提供多个热发生器400以提供定向加热和/或冷却。例如，每个热发生器400可构造为向对应的型芯162和下框架140供应加热和/或冷却，从而为下压制工具126中的对应型芯310供应加热和/或冷却。可单独操作热发生器400，从而用于在不同的温度下操作。
进一步，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1.一种压制工具，包括：增材制造的主体，该主体包括在内侧和外侧之间延伸的可增材制造的材料的多个叠层，内侧具有零件形成表面，该零件形成表面包括用于形成零件的表面轮廓，外侧具有由在接合部处相接的纵向壁和横向壁限定的多个中空型芯；以及压制插入物，在外侧处耦接到纵向壁和横向壁，压制插入物构造为在压制操作的过程中被压制负载向内挤压以用于形成零件，压制插入物使压制负载沿着纵向壁和横向壁分布。
条款2.根据条款1所述的压制工具，其中，压制插入物的材料具有比增材制造的主体的可增材制造的材料更高的机械强度。
条款3.根据条款1或2所述的压制工具，其中，增材制造的主体由塑料材料制成，并且压制插入物由金属材料制成。
条款4.根据条款1至3中任一项所述的压制工具，其中，增材制造的主体的层通过增材制造工艺堆积。
条款5.根据条款1至4中任一项所述的压制工具，其中，纵向壁与横向壁垂直。
条款6.根据条款1至5中任一项所述的压制工具，其中，压制插入物设置在接合部处。
条款7.根据条款1至6中任一项所述的压制工具，其中，压制插入物沿着纵向壁和横向壁两者整体延伸。
条款8.根据条款1至7中任一项所述的压制工具，其中，压制插入物包括接收对应的纵向壁和横向壁的通道。
条款9.根据条款1至8中任一项所述的压制工具，其中，压制插入物为纵向壁和横向壁提供结构支撑。
条款10.根据条款1至9中任一项所述的压制工具，其中，每个压制插入物包括底座、从底座延伸的第一侧壁、以及从底座延伸的第二侧壁，其中在第一侧壁和第二侧壁之间限定通道，通道接收对应的纵向壁或横向壁，第一侧壁沿着对应的纵向壁或横向壁的第一侧延伸，第二侧壁沿着对应的纵向壁或横向壁的第二侧延伸。
条款11.根据条款1至10中任一项所述的压制工具，其中，压制插入物热耦接到对应的纵向壁和横向壁，压制插入物的材料具有比纵向壁和横向壁的可增材制造的材料更高的导热率。
条款12.根据条款1至11中任一项所述的压制工具，其中，中空型芯构造为接收热负载，压制插入物限定将热负载传递到对应的纵向壁和横向壁中的散热器。
条款13.根据条款1至12中任一项所述的压制工具，其中，增材制造的主体包括内侧处的成型壁、从外边缘延伸到成型壁的纵向壁和横向壁，压制插入物安装到外边缘，压制插入物在外边缘和成型壁之间延伸对应的纵向壁和横向壁的高度的大部分。
条款14.根据条款13所述的压制工具，其中，成型壁是非平面的，外边缘是共面的，纵向壁和横向壁在外边缘和成型壁之间具有不同的高度。
条款15.根据条款14所述的压制工具，其中，压制插入物具有不同的高度。
条款16.根据条款1至15中任一项所述的压制工具，其中，压制插入物包括拐角部分和线性部分，拐角部分包括接收对应接合部的直角通道，线性部分包括接收对应纵向壁或横向壁的通道。
条款17.根据条款16所述的压制工具，其中，拐角部分与线性部分分开且离散，并且在其间具有间隙。
条款18.根据条款16所述的压制工具，其中，拐角部分与对应的线性部分是一体的。
条款19.一种压制组件，包括：框架；以及耦接到框架的根据条款1至18中任一项所述的压制工具。
条款20.一种压制组件，包括：框架，包括用于产生压制负载的压制表面以及用于产生构造为用于加热或冷却中的至少一者的热负载的热单元；以及压制工具，耦接到框架并接合压制表面，压制工具具有增材制造的主体，主体包括在内侧和外侧之间延伸的可增材制造的材料的多个叠层，内侧具有零件形成表面，该零件形成表面包括用于形成零件的表面轮廓，外侧具有由在接合部处相接的纵向壁和横向壁限定的多个中空型芯，中空型芯与热单元热连通以用于接收热负载，压制工具具有在外侧处耦接到纵向壁和横向壁的压制插入物，压制插入物具有接合框架的压制表面的邻接表面，并且该邻接表面在压制操作的过程中被来自框架的压制负载向内挤压以用于形成零件，压制插入物使压制负载沿着纵向壁和横向壁分布。
条款21.根据条款19或20所述的压制组件，其中，热单元包括多个用于产生热负载的热发生器，每个热发生器与对应的中空型芯相关联以用于为中空型芯供应热负载。
条款22.根据条款19至21中任一项所述的压制组件，其中，框架包括定位元件，并且压制工具包括耦接到框架的定位元件以相对于框架定位压制工具的定位元件。
条款23.根据条款19至22中任一项所述的压制组件，其中，压制插入物的邻接表面是共面的以接合框架。
条款24.根据条款19至23中任一项所述的压制组件，其中，框架是下框架，并且压制工具是下压制工具，压制组件进一步包括上框架以及耦接到上框架的上压制工具，下框架和下压制工具在压制操作的过程中可相对于上框架和上压制工具移动，上压制工具具有增材制造的主体，该主体包括在内侧和外侧之间延伸的可增材制造的材料的多个叠层，内侧具有面向下压制工具的零件形成表面的零件形成表面，外侧具有由在接合部处相接的纵向壁和横向壁限定的多个中空型芯，上压制工具具有在接合上框架的外侧处耦接到纵向壁和横向壁的压制插入物，压制插入物使来自上框架的压制负载沿着纵向壁和横向壁分布。
条款25.一种使用根据条款19至24中任一项所述的压制组件形成零件的方法，该方法包括：将带有压制插入物的压制工具装入压制组件的框架中；以及在压制操作的过程中向内挤压框架，以对压制插入物赋予压制负载，压制插入物使压制负载沿着纵向壁和横向壁分布，以对照表面轮廓形成零件。
条款26.一种使用压制工具形成零件的方法，该压制工具具有增材制造的主体，该主体包括在内侧和外侧之间延伸的多个层，内侧具有零件形成表面，该零件形成表面包括用于形成零件的表面轮廓，外侧具有由在接合部处相接的纵向壁和横向壁限定的多个中空型芯，该方法包括：使一个或多个压制插入物在外侧处耦接到纵向壁和横向壁；将带有压制插入物的压制工具装入压制组件的框架中；以及在压制操作的过程中向内挤压框架，以对压制插入物赋予压制负载，压制插入物使压制负载沿着纵向壁和横向壁分布，以对照表面轮廓形成零件。
条款27.一种形成零件的方法，该方法包括：提供一种压制工具，该压制工具具有增材制造的主体，该主体包括在内侧和外侧之间延伸的多个层，内侧具有零件形成表面，该零件形成表面包括用于形成零件的表面轮廓，外侧具有由在接合部处相接的纵向壁和横向壁限定的多个中空型芯；使一个或多个压制插入物在外侧处耦接到纵向壁和横向壁；将带有压制插入物的压制工具装入压制组件的框架中；以及在压制操作的过程中向内挤压框架，以对压制插入物赋予压制负载，压制插入物使压制负载沿着纵向壁和横向壁分布，以对照表面轮廓形成零件。
条款28.根据条款25至27中任一项所述的方法，进一步包括，在压制工具的外侧处将热负载赋予到中空型芯中，并通过压制插入物将热负载热传递到纵向壁和横向壁中。
条款29.根据条款25至28中任一项所述的方法，其中，框架是下框架，并且压制工具是下压制工具，压制组件进一步包括上框架以及耦接到上框架的上压制工具，其中，上压制工具具有增材制造的主体，该主体包括在内侧和外侧之间延伸的可增材制造的材料的多个叠层，内侧具有面向下压制工具的零件形成表面的零件形成表面，外侧具有由在接合部处相接的纵向壁和横向壁限定的多个中空型芯，上压制工具具有在接合上框架的外侧处耦接到纵向壁和横向壁的压制插入物，该方法进一步包括：使下框架和下压制工具在压制操作的过程中相对于上框架和上压制工具移动；以及使用压制插入物使来自上框架的压制负载沿着纵向壁和横向壁分布。
应理解，以上描述的目的是说明性的，而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可彼此组合使用。另外，可进行许多修改，以在不脱离其范围的情况下使特殊的情况或材料适应本发明的教导。本文描述的尺寸、材料的类型、各种部件的方位、以及各种部件的数量和位置旨在定义某些实施例的参数，而决不是限制性的，并且仅是代表性的实施例。对于本领域技术人员来说，在回顾以上描述的基础上，权利要求的实质和范围内的许多其他实施例和修改将是显而易见的。因此，应参考所附权利要求、以及被称作这种权利要求的等同物的全部范围来确定本发明的范围。在所附权利要求中，将术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的易懂的英语等同物。而且，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，而并非旨在对其目标施加数字要求。进一步，以下权利要求的限制不以装置加功能的格式撰写，且并非旨在基于美国法典第35篇第112(f)节来解释，除非直到这种权利要求限制在没有其他结构的功能声明之后明确地使用术语“用于...的装置”为止。

Claims (12)

1.一种压制工具(124、126)，包括：
增材制造的主体(308)，所述增材制造的主体包括在内侧(200、300)和外侧(202、302)之间延伸的能增材制造的材料的多个叠层，所述内侧具有零件形成表面(204、304)，所述零件形成表面包括用于形成零件的表面轮廓，所述外侧具有由在接合部(216、316)处相接的纵向壁(212、312)和横向壁(214、314)限定的多个中空型芯(210、310)；以及
压制插入物(220、320)，在所述外侧处耦接到所述纵向壁和所述横向壁，所述压制插入物构造为在压制操作的过程中被压制负载向内挤压以用于形成所述零件，所述压制插入物使所述压制负载沿着所述纵向壁和所述横向壁分布，
其中，每个压制插入物(220、320)包括底座(330、340)、从所述底座延伸的第一侧壁(332、342)、以及从所述底座延伸的第二侧壁(334、346)，并且在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间限定通道(336、346、348)，所述通道接收对应的纵向壁(212、312)或横向壁(214、314)，所述第一侧壁沿着对应的纵向壁或横向壁的第一侧延伸，所述第二侧壁沿着对应的纵向壁或横向壁的第二侧延伸。
2.根据权利要求1所述的压制工具(124、126)，其中，所述压制插入物(220、320)的材料具有比所述增材制造的主体(308)的能增材制造的材料更高的机械强度。
3.根据权利要求1所述的压制工具(124、126)，其中，所述增材制造的主体(308)由塑料材料制成，并且所述压制插入物(220、320)由金属材料制成。
4.根据权利要求1所述的压制工具(124、126)，其中，所述压制插入物(220、320)沿着所述纵向壁(212、312)和所述横向壁(214、314)两者整体延伸，其中，所述压制插入物包括接收对应的纵向壁和横向壁的通道(336、346、348)。
5.根据权利要求1所述的压制工具(124、126)，其中，所述压制插入物(220、320)热耦接到对应的纵向壁(212、312)和横向壁(214、314)，所述压制插入物的材料具有比所述纵向壁和所述横向壁的能增材制造的材料更高的导热率。
6.根据权利要求1所述的压制工具(124、126)，其中，所述中空型芯(210、310)构造为接收热负载，所述压制插入物(220、320)限定将热负载传递到对应的纵向壁(212、312)和横向壁(214、314)中的散热器。
7.根据权利要求1所述的压制工具(124、126)，其中，所述增材制造的主体(308)包括内侧(200、300)处的成型壁(206、306)、从外边缘(218、318)延伸到所述成型壁的纵向壁(212、312)和横向壁(214、314)，所述压制插入物(220、320)安装到所述外边缘，所述压制插入物在所述外边缘和所述成型壁之间延伸对应的纵向壁和横向壁的高度(350、352)的大部分。
8.根据权利要求1所述的压制工具(124、126)，其中，所述压制插入物(220、320)包括拐角部分(324)和线性部分(326)，所述拐角部分包括接收对应的接合部(216、316)的直角通道(346、348)，所述线性部分包括接收对应的纵向壁(212、312)或横向壁(214、314)的通道(336)，其中，所述拐角部分(324)与所述线性部分(326)是分开的且离散的，并且在它们之间具有间隙(328)，或者所述拐角部分与对应的线性部分是一体的。
9.一种压制组件(102、120、122)，包括：
框架(110、130、140)，包括用于产生压制负载的压制表面(150、160)以及用于产生构造为用于加热或冷却中的至少一者的热负载的热单元(132、142)；以及
根据权利要求1至8中任一项所述的压制工具(124、126)，耦接到所述框架并接合所述压制表面，所述中空型芯(210、310)与所述热单元热连通以用于接收热负载，所述压制插入物(220、320)具有接合所述框架的所述压制表面的邻接表面(322)，并且所述邻接表面在压制操作的过程中被来自所述框架的压制负载向内挤压以用于形成所述零件。
10.根据权利要求9所述的压制组件(102、120、122)，其中，所述热单元(132、142)包括用于产生热负载的多个热发生器(400)，每个热发生器与对应的中空型芯(162、210、310)相关联，以对所述中空型芯供应热负载。
11.根据权利要求9所述的压制组件(102、120、122)，其中，所述框架是下框架(140)，并且所述压制工具是下压制工具(126)，所述压制组件进一步包括：
上框架(130)以及耦接到所述上框架的上压制工具(124)，
所述下框架和所述下压制工具在压制操作的过程中能相对于所述上框架和所述上压制工具移动，
所述上压制工具具有增材制造的主体(308)，所述增材制造的主体包括在内侧(200、300)和外侧(202、302)之间延伸的能增材制造的材料的多个叠层，所述内侧具有面向所述下压制工具的零件形成表面的零件形成表面(204、304)，所述外侧具有由在所述接合部(216、316)处相接的纵向壁(212、312)和横向壁(214、314)限定的多个中空型芯(210、310)，所述上压制工具具有在接合所述上框架的外侧处耦接到所述纵向壁和所述横向壁的压制插入物(220、320)，所述压制插入物使来自所述上框架的压制负载沿着所述纵向壁和所述横向壁分布。
12.一种使用压制工具(124、126)形成零件的方法，所述压制工具具有增材制造的主体(308)，所述增材制造的主体包括在内侧(200、300)和外侧(202、302)之间延伸的多个层，所述内侧具有零件形成表面(204、304)，所述零件形成表面包括用于形成所述零件的表面轮廓，所述外侧具有由在接合部(216、316)处相接的纵向壁(212、312)和横向壁(214、314)限定的多个中空型芯(210、310)，其中，一个或多个压制插入物(220、320)在所述外侧处耦接到所述纵向壁和所述横向壁，其中，每个压制插入物(220、320)包括底座(330、340)、从所述底座延伸的第一侧壁(332、342)、以及从所述底座延伸的第二侧壁(334、346)，并且在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间限定通道(336、346、348)，所述通道接收对应的纵向壁(212、312)或横向壁(214、314)，所述第一侧壁沿着对应的纵向壁或横向壁的第一侧延伸，所述第二侧壁沿着对应的纵向壁或横向壁的第二侧延伸，所述方法包括：
将带有所述压制插入物的所述压制工具装入压制组件(102、120、122)的框架(110、130、140)中；以及
在压制操作的过程中向内挤压所述框架，以对所述压制插入物赋予压制负载，所述压制插入物使所述压制负载沿着所述纵向壁和所述横向壁分布，以对照所述表面轮廓形成所述零件。
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