CN110573317A - 形状记忆合金成型部件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于模具的部件。该部件包括由形状记忆合金形成的本体。该本体在第一温度包括第一形状或第一构造，在第二温度包括第二形状或第二构造。在一个实施例中，第一形状包括至少一个突出部，第二形状是直的。本公开的部件通过以适合用于部件脱模的方式改变部件的形状，消除了在从注射模具取下成型件的过程中对成型件的损坏。

Description

形状记忆合金成型部件

相关申请的交叉引用

本申请要求在2018年1月3日提交的美国临时申请号62/613，181名称为“形状记忆合金成型部件”的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于模具的部件，更特别地，本公开涉及用于注射模具的部件和将模具的部件从成型件取下的方法。

背景技术

注射成型总体包括在压力下将熔融的塑料引入由注射模具的芯心部件和腔部件之间限定的区域中。注射到该区域中的熔融的塑料可以冷却从而凝固以形成成型件。在成型件形成之后，将芯心部件和腔部件分离以取下成型件。在部件脱模过程中，从成型件取下芯心部件可能对成型件造成损坏和导致缺陷，特别是当存在底切(undercut)时。

发明内容

本公开提供了一种用于模具的部件。该部件包括由形状记忆合金组成的本体。该本体在第一温度包括第一形状或第一构造，在第二温度包括第二形状或第二构造。在一个实施例中，第一形状包括至少一个突出部，第二形状是直的。本公开的部件通过以适合用于部件脱模的方式改变部件的形状，消除了在从注射模具取下成型件的过程中对成型件的损坏。

根据本发明的实施例，用于模具的部件包括由形状记忆合金组成的本体，该本体在第一温度具有第一形状，在第二温度具有第二形状，其中第二温度低于第一温度。

在一个构造中，第一形状包括至少一个突出部。在另一个构造中，第二形状是直的。在另外又一个结构中，第一温度发生在加热的模具中。在一个构造中，第二温度发生在冷却的模具中。在另一个构造中，形状记忆合金具有转变温度，第一温度高于转变温度，第二温度低于转变温度。在另外又一个构造中，所述部件包括芯心销。

根据本发明的另一个实施例，用于模具的部件包括由形状记忆合金组成的本体，该本体在第一温度具有第一构造，在第二温度具有第二构造，其中第二温度低于第一温度。

在一个构造中，第一构造包括至少一个突出部。在另一个构造中，第二构造是直的。在另外又一个构造中，第一温度发生在加热的模具中。在一个构造中，第二温度发生在冷却的模具中。在另一个构造中，形状记忆合金具有转变温度，第一温度高于转变温度，第二温度低于转变温度。在另外又一个构造中，所述部件包括芯心销。

根据本发明的另一个实施例，从成型件取下模具的部件的方法包括：选择部件，该部件包括由形状记忆合金组成的本体，该本体在第一温度具有第一形状，在第二温度具有第二形状，其中第二温度低于第一温度；将模具加热至第一温度，从而将所述本体改变为第一形状；将材料注射到模具中以形成成型件；将模具冷却至第二温度，从而将所述本体改变为第二形状；将所述部件从成型件取下，此时该部件处于第二形状。

在一个构造中，第一形状包括至少一个突出部。在另一个构造中，第二形状是直的。在另外又一个构造中，所述部件包括芯心销。在一个构造中，形状记忆合金具有转变温度，第一温度高于转变温度，第二温度低于转变温度。

附图说明

通过参照下文结合附图对本公开的实施例进行的说明，本公开上文提到的和其他特征和优点，以及获得这些特征和优点的方式将变得更加明显，本公开本身也将被更好地理解，附图中：

图1是根据本发明的实施例具有第一形状的部件的侧视图。

图2是根据本发明的实施例具有第二形状的部件的侧视图。

图3是根据本发明的实施例在第一温度的包括具有第一形状的部件的闭合模具的横截面视图。

图4是根据本发明的实施例在第一温度被注射以熔融的塑料并且包括具有第一形状的部件的闭合模具的横截面视图。

图5是根据本发明的实施例包括成型件和具有第一形状的部件的闭合模具的横截面视图。

图6是根据本发明的实施例在第二温度包括成型件和具有第二形状的部件的闭合模具的横截面视图。

图7是根据本发明的实施例包括从成型件取下的具有第二形状的部件的打开的模具的横截面视图。

图8是根据本发明的实施例在第二温度包括具有第二形状的部件的闭合模具的横截面视图。

图9是根据本发明的实施例在第一温度包括具有第一形状的部件的闭合模具的横截面视图。

图10是根据本发明的另一个实施例具有第一形状的部件的侧视图。

图11是根据本发明的另一个实施例具有第一形状的部件的侧视图。

图12是根据本发明的另一个实施例具有第一形状的部件的侧视图。

对应的附图标记在多个视图中表示对应的部分。本文所述的示例示出了本公开的示例性实施例，这些示例不以任何方式解释为限制本公开的范围。

具体实施方式

提供以下说明是为了使本领域技术人员能够制造和使用为实施本发明而设想的所述实施例。然而，各种修改、等价改变、变型和替代对本领域技术人员来说仍然是显而易见的。这样的修改、变型、等价改变和替代中的任意形式和所有形式均旨在落入本发明的精神和范围内。

为了下文说明的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“横向”、“纵向”及其衍生词应当按照在附图中的定向关联到本发明。然而，应当理解，除非有明确的相反要求，本发明可以采取各种替代的变型。还应当理解，附图中所示的具体装置，以及在以下说明中所述的具体装置，仅仅是本发明的示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关联的具体尺寸和其他物理特性不应被理解为限制性的。

本公开提供了用于模具(例如，注射模具或其他成型技术)的部件。该部件包括由形状记忆合金组成的本体。该本体在第一温度包括第一形状或第一构造，在第二温度包括第二形状或第二构造。在一个实施例中，第一形状包括至少一个突出部，第二形状是直的。本公开的部件通过以适合用于部件脱模的方式重新安排该部件的形状，以减少在从注射模具取出成型件的过程中对成型件的损坏。

参照图1和图2，本公开的部件10包括本体12，该本体在第一温度具有第一形状或第一构造14(图1)，在第二温度具有第二形状或第二构造16(图2)。在一个实施例中，第二温度低于第一温度，如下文更详细描述的。

在一个实施例中，部件10的本体12由形状记忆合金组成。形状记忆合金是可以根据合金的温度在两种不同形状之间切换的合金。例如，在形状记忆合金转变温度之上，形状记忆合金呈现第一形状，在形状记忆合金转变温度之下，形状记忆合金呈现与第一形状不同的第二形状。这些不同的形状可以在制造过程中设置，以适应具体的成型需求。

例如，可以改变合金的成分及其组成量以调整形状记忆合金的转变温度。这很重要，因为本公开由形状记忆合金形成的部件10必须具有适合用于成型应用的转变温度。形状记忆合金的转变温度必须使得，当塑料被注射到模具中时，形状记忆合金将高于其转变温度。例如，第一温度发生在加热的模具中，该加热的模具的温度高于转变温度。在加热的模具中的该第一温度下，本公开的部件10的本体12具有第一形状或第一构造14。

然后，当材料和模具冷却时，形状记忆合金必须变得低于其转变温度，以改变形状，并呈现第二形状或第二构造16，该第二形状或第二构造允许成型件从模具不受损坏地脱模。例如，该第二温度发生在冷却的模具中，该冷却的模具的温度低于转变温度。在冷却的模具中的该第二温度下，本公开的部件10的本体12具有第二形状或第二构造16。在一个示例实施例中，第二温度低于第一温度。

在一个示例性实施例中，本公开的部件10的本体12由Cu-Al-Ni合金形成。该合金包括高的转变温度，例如，l80℃左右，这是成型所必需的，并且该温度可以改变。

在另一个示例性实施例中，本公开的部件10的本体12由铁基合金形成。该合金对高应力具有抵抗性，高应力在注射成型过程中是经常遇到的。

在另一个示例性实施例中，本公开的部件10的本体12可以由其他形状记忆合金形成。一些例子包括但不限于：Ag-Cd、Au-Cd、Cu-Sn、Cu-Zn、Cu-Zn-Si、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Fe-Pt、Mn-Cu、Fe-Mn-Si、Co-Ni-Al、Co-Ni-Ga、Ni-Fe-Ga、Ti-Nb、Ni-Ti、Ni-Ti-Hf、Ni-Ti-Pd、Ni-Mn-Ga或其他合金。不同的合金可能更适合不同的成型应用，这取决于填充压力、成型温度、脱模温度和其他成型变量。

参照图1和图2，本公开的部件10包括本体12，该本体在第一温度具有第一形状或第一构造14(图1)，在第二温度具有第二形状或第二构造16(图2)。在一个实施例中，第一形状14包括至少一个突出部20，第二形状16是直的，例如，包括直的部分24。本公开的部件10通过以适合用于部件脱模的方式改变该部件的形状，消除了在从注射模具200取出最终成型件102的过程中对最终成型件102(图4至图7)的损坏。

参照图1和图10至图12，本公开的部件10的本体12的第一形状14可以包括用于各种不同成型应用的任意形状或构造。第一形状14设计成用于将最终成型件102成型成需要的形状。例如，参照图4和图5，部件10的第一形状14决定成型件102的最终形状，如下文更详细描述的。在一个示例性实施例中，本公开的部件10的本体12的第一形状14可以采取任何形状或构造，以适应需要的成型应用和用于最终成型件102的需要的形状。

在一个示例性实施例中，本公开的部件10的本体12的第一形状14包括第一突出部或第一几何部分20。参照图1和图10至图12，在示例性实施例中，突出部20可以是球根状部分、球形部分、盘状部分或任意其他形状的部分，以适应需要的成型应用和用于最终成型件102的需要的形状。第一形状14的突出部20可以包括任何形状或配置，以控制需要的最终成型件102的形状和几何结构。例如，在某些实施例中，第一形状14的突出部20可以是对称的。在其他实施例中，第一形状14的突出部20可以是非对称的，并且呈现将最终成型件102成型为需要的形状所需的任何几何形状或构造。

在一个示例性实施例中，本公开的部件10的本体12的第一形状14还包括第二突出部或第二几何部分22。参照图1和图10至图12，在示例性实施例中，第二突出部22可以是球根状部分、球形部分、盘状部分或任何其他形状的部分，以适应需要的成型应用和用于最终成型件102的需要的形状。第一形状14的第二突出部22可以包括任何形状或构造，以控制需要的最终成型件102的形状和几何结构。例如，在某些实施例中，第一形状14的第二突出部22可以是对称的。在其他实施例中，第一形状14的第二突出部22可以是非对称的，并呈现将最终成型件102成型为需要的形状所需的任何几何形状或构造。

在某些实施例中，本公开的部件10的本体12的第一形状14可以包括任意数量的突出部或几何部分。例如，第一形状14可以包括三个几何部分、四个几何部分或更多的几何部分。本公开的部件10的本体12的第一形状14可以具有任意数量的几何部分以控制需要的最终成型件102的形状和几何结构。

参照图2，本公开的部件10的本体12的第二形状16可以包括适合用于部件脱模的任何形状或构造，使得部件10的第二形状16消除了在从模具200(例如，注射模具)取出成型件102的过程中对成型件102的损坏。在一个示例性实施例中，本公开的部件10的本体12的第二形状16是直的，例如，包括直的部分24。以这种方式，直的部分24允许本公开的部件10的本体12采取允许成型件102从模具200不受损坏地脱模的形状。

在一个示例性实施例中，本公开的部件10是芯心销30。在其他示例性实施例中，本公开的部件10可以是由形状记忆合金制造的其他成型部件，以适应需要的成型应用和/或用于最终成型件102的需要的形状。示例性模具构件可以包括但不限于腔、芯件、滑件和嵌件的部分。

参照图3至图9，现在将讨论本公开的部件10用于改变形状以允许塑料成型件102从模具200不受损坏地脱模的方式。

首先，用户选择用于模具和需要的成型应用的部件10。该部件包括由形状记忆合金组成的本体12。该本体在第一温度包括第一形状或第一构造14，在第二温度包括第二形状或第二构造16。在一个实施例中，第二温度低于第一温度。在一个实施例中，本公开的部件10是芯心销30。在其他实施例中，本公开的部件10可以是其他模具构件。

参照图3，模具200(例如，注射模具或其他成型技术)具有第一腔部件202、第二腔部件204和本公开的部件10，该模具处于闭合的模制位置。本公开的部件10可以与任何成型单元兼容，例如，用于打开和关闭成型部件的任何成型夹持单元和/或用于通过加热熔融塑料然后将熔融的塑料注射到模具中的模具和注射单元。

参照图3，在闭合的模制位置，加热模具200以使模具200准备好用于熔融塑料，并且将熔融的塑料注射到模具200中。例如，用户将模具200加热到第一温度(例如，注射温度)，该温度高于部件10的转变温度，从而将本体12改变为第一形状14。

参照图4，此时部件10处于第一形状14，将材料100(例如，塑料)注射到模具200中，以形成最终成型件102。如图4所示，部件10的第一形状或第一构造14决定了熔融的塑料的流动和最终成型件102的最终形状。

参照图5，在注射熔融的塑料后，开始冷却过程。在图5中，虽然温度在下降，但温度仍然高于转变温度，部件10仍然处于第一形状14。

参照图6，随着冷却过程继续，温度达到一个点(即，第二温度)，该点低于转变温度。一旦温度低于转变温度，部件10的本体12就会变为第二形状16。因此，将模具冷却至第二温度(例如，冷却温度)，该第二温度低于转变温度，从而将部件10的本体12变为第二形状16。

参照图6和图7，此时本公开的部件10处于第二形状16，用户可以容易地将部件10从成型件102取下。如上文所述，第二形状或第二构造16是允许塑料成型件102从模具200中不受损坏地脱模的形状或者构造。在一个实施例中，第二形状16包括直的部分24。以这种方式，本公开的部件10容易地从最终成型件102取下，而不会接触或损坏最终成型件102的任何部分，如图6和图7所示。

参照图8，在后续的成型应用之前，示出的模具200处于低于所述转变温度的第二温度，其部件10为第二形状或第二构造16。参照图9，示出的模具200被加热至高于所述转变温度的第一温度，其部件10为第一形状或第一构造14，用于另一个成型应用。

在一个示例性实施例中，最终成型件102可能需要底切。例如，在注射成型的塑料部件中的底切可能是必要的或有益的，例如在笔针或其他类似产品中提供胶水或粘合剂的锚点。本公开的部件10通过以适合用于部件脱模的方式改变该部件的形状，消除了将成型件从注射模具取出过程中对该成型件的损坏(例如，涂抹或变形)，如上文详细所述。本公开的部件10还改变或去除了对底切的最大底切尺寸或用于底切的最小转角半径的限制。由于本公开的部件10可以改变和/或重新安排其形状以便脱模，因此这些限制能够被减少或去除。

本公开的部件10能够实现需要底切或其他复杂几何结构的成型应用。该成型应用能够由本公开的部件10实现，因为该部件在发生在加热的模具中高于转变温度的第一温度时处于第一形状14，该第一形状允许期望的最终成型件形状的成型，然后当部件冷却至在冷却的模具中发生的低于转变温度的第二温度时，部件10能够改变成容易取下的第二形状16，使得最终成型件能够脱模，而不损坏所成型的复杂几何结构。

虽然本公开被描述为具有示例性设计，但是本公开可以在本公开的精神和范围内进一步修改。因此，本申请旨在涵盖使用本公开的总体原则对本公开作出的任何变型、使用或适应。此外，本申请旨在涵盖在本公开相关技术领域中属于已知的或惯常实践的对本公开的这样的偏离，并且这些偏离落入所附权利要求的限制内。

Claims (19)

1.一种用于模具的部件，包括由形状记忆合金形成的本体，所述本体在第一温度具有第一形状，在第二温度具有第二形状，其中，所述第二温度低于所述第一温度。

2.根据权利要求1所述的部件，其中，所述第一形状在一个位置具有至少一个部分，所述至少一个部分大于所述第二形状在相同位置处的相同的部分。

3.根据权利要求2所述的部件，其中，所述第一形状在所述位置的所述至少一个部分具有的直径大于所述第二形状在所述相同位置处的所述至少一个部分。

4.根据权利要求3所述的部件，其中，所述第一温度发生在加热的模具中。

5.根据权利要求4所述的部件，其中，所述第二温度发生在冷却的模具中。

6.根据权利要求1所述的部件，其中，所述形状记忆合金具有转变温度，所述第一温度高于所述转变温度，所述第二温度低于所述转变温度。

7.根据权利要求1所述的部件，其中，所述部件包括芯心销。

8.一种用于模具的部件，包括由形状记忆合金形成的本体，所述本体在第一温度具有第一构造，在第二温度具有第二构造，其中，所述第二温度低于所述第一温度。

9.根据权利要求8所述的部件，其中，所述第一构造在一个位置具有至少一个部分，所述至少一个部分大于所述第二构造在相同位置处的相同的部分。

10.根据权利要求9所述的部件，其中，所述第一构造在所述位置的所述至少一个部分具有的直径大于所述第二构造在所述相同位置处的所述至少一个部分。

11.根据权利要求10所述的部件，其中，所述第一温度发生在加热的模具中。

12.根据权利要求11所述的部件，其中，所述第二温度发生在冷却的模具中。

13.根据权利要求8所述的部件，其中，所述形状记忆合金具有转变温度，所述第一温度高于所述转变温度，所述第二温度低于所述转变温度。

14.根据权利要求8所述的部件，其中，所述部件包括芯心销。

15.一种从成型件取下模具的部件的方法，所述方法包括：

选择所述部件，所述部件包括由形状记忆合金形成的本体，所述本体在第一温度具有第一形状，在第二温度具有第二形状，其中，所述第二温度低于所述第一温度；

将所述模具加热至所述第一温度，从而将所述本体改变为所述第一形状；

将材料注射到所述模具中以形成所述成型件；

将所述模具冷却至所述第二温度，从而将所述本体改变为所述第二形状；和

从所述成型件取下所述部件，此时所述部件处于第二形状。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一形状在一个位置具有至少一个部分，所述至少一个部分大于所述第二形状在相同位置处的相同的部分。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一形状在所述位置的所述至少一个部分具有的直径大于所述第二形状在所述相同位置的所述至少一个部分。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述部件包括芯心销。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述形状记忆合金具有转变温度，所述第一温度高于所述转变温度，所述第二温度低于所述转变温度。