FR2857890A1

FR2857890A1 - LARGE SIZE METAL MOLD

Info

Publication number: FR2857890A1
Application number: FR0308906A
Authority: FR
Inventors: Bruno Bellouard
Original assignee: ALPHA 3D
Current assignee: ALPHA 3D
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2005-01-28
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: FR2857890B1; EP1500445A3; EP1500445A2

Abstract

L'invention concerne un moule métallique de grande dimension, en particulier un moule d'injection, du type constitué d'au moins deux parties de moule aptes à être rapprochées et écartées l'une de l'autre, généralement par l'intermédiaire d'une presse pour former, en position fermée du moule, une cavité de moulage, chaque partie (1) de moule, comportant une face (2) de moulage et une face (3) opposée, dite face d'appui de la presse, et étant munie de canaux (4) servant, pour au moins une partie d'entre eux, à la circulation d'un fluide caloporteur.Ce moule est caractérisé en ce que chaque partie (1 ) de moule est une pièce de fonderie affectant la forme générale d'un bloc muni de canaux (4) internes venus de moulage avec ledit bloc, lesdits canaux (4) étant orientés dans le sens (S) d'ouverture/fermeture de moule pour permettre aux parois de canaux (4) d'encaisser les efforts résultant des opérations de moulage.The invention relates to a large metal mold, in particular an injection mold, of the type consisting of at least two mold parts able to be brought together and separated from each other, generally by means of 'a press for forming, in the closed position of the mold, a molding cavity, each mold part (1), comprising a molding face (2) and an opposite face (3), called the press face, and being provided with channels (4) serving, for at least part of them, for the circulation of a heat transfer fluid. This mold is characterized in that each part (1) of the mold is a foundry part affecting the general form of a block provided with internal channels (4) integrally molded with said block, said channels (4) being oriented in the direction (S) of mold opening / closing to allow the channel walls (4) to d '' absorb the stresses resulting from the molding operations.

Description

Moule métallique de grande dimensionLarge metal mold

La présente invention concerne un moule métallique de grande dimension, en particulier un moule d'injection, du type constitué d'au moins deux parties de moule aptes à être rapprochées et écartées l'une de l'autre, généralement par 10 I'intermédiaire d'une presse pour former, en position fermée du moule, une cavité de moulage, chaque partie de moule, comportant une face de moulage et une face opposée, dite face d'appui de la presse, et étant munie de canaux servant, pour au moins une partie d'entre eux, à la circulation d'un fluide caloporteur. The present invention relates to a large-sized metal mold, in particular an injection mold, of the type consisting of at least two mold parts capable of being brought together and spaced apart from each other, generally via the intermediary a press for forming, in the closed position of the mold, a molding cavity, each mold part, having a molding face and an opposite face, said pressing face of the press, and being provided with channels serving, for at least a part of them, to the circulation of a coolant.

Les moules métalliques d'injection de grande dimension sont aujourd'hui fabriqués par usinage d'un bloc métal. Il en résulte un grand nombre d'inconvénients, à savoir un temps de fabrication et un poids importants et un prix élevé. Large metal injection molds are now manufactured by machining a metal block. This results in a large number of disadvantages, namely a significant manufacturing time and weight and a high price.

Pour des moules de petite dimension, d'autres techniques de fabrication sont connues. On connaît par exemple les techniques de fabrication de moule par frittage de poudre métallique et par stéréo-lithographie comme l'illustre en particulier le brevet US-A-6.331.267. Dans ce cas, le moule peut se présenter 25 sous forme d'un bloc présentant des cavités. Toutefois, ces cavités, pour permettre une résistance du moule lors de la réalisation des opérations de moulage, doivent être remplies de matière, telle que de la céramique. Par ailleurs, les canaux de refroidissement de ces moules sont de disposition classique, c'est-à-dire qu'ils s'étendent perpendiculairement à l'axe 30 d'ouverture/fermeture du moule. Enfin, ces canaux sont réalisés dans la partie céramique rapportée et peuvent être réalisés au moyen d'insert dans la matière céramique ou par usinage. Il en résulte à nouveau une perte de temps importante. L'inconvénient majeur d'un tel moule résulte du fait qu'il est fabriqué en résine. Il est incapable de résister à des pressions d'injection élevées. En conséquence, une telle technologie n'est pas transposable à des moules de grande dimension où les pressions d'injection mises en oeuvre ne sont pas comparables. For small molds, other manufacturing techniques are known. For example, there are known mold manufacturing techniques by metal powder sintering and stereo-lithography, as illustrated in particular by US Pat. No. 6,331,267. In this case, the mold may be in the form of a block having cavities. However, these cavities, to allow resistance of the mold during the molding operations, must be filled with material, such as ceramic. Moreover, the cooling channels of these molds are of conventional arrangement, that is to say that they extend perpendicular to the axis 30 of opening / closing of the mold. Finally, these channels are made in the ceramic portion reported and can be achieved by means of insert in the ceramic material or by machining. This results in a significant loss of time again. The major disadvantage of such a mold results from the fact that it is made of resin. It is unable to withstand high injection pressures. Consequently, such a technology can not be transposed to large molds where the injection pressures used are not comparable.

On connaît par ailleurs, comme l'illustre en particulier le brevet allemand DE-A10017391, un procédé de fabrication de moule par fonderie. Dans ce document, les canaux servant au refroidissement de la cavité de moulage sont alors moulés d'une seule pièce avec la pièce de moule ellemême. Toutefois du 10 fait de l'orientation conférée aux canaux qui suivent la cavité de moulage et s'étendent sensiblement parallèlement à la face de moulage, il en résulte un risque d'effondrement du moule et d'absence de résistance de ce moule aux efforts résultant de l'injection de la matière dans la cavité de moulage. En conséquence, une telle réalisation n'est pas transposable à la fabrication de moule d'injection de grande dimension. En effet, dans la plupart des moules de l'état de la technique, les canaux de refroidissement, qui sont fabriqués par usinage dans le moule, s'étendent parallèlement à la face de moulage et donc sensiblement perpendiculairement au sens d'ouverture/fermeture du moule. Si l'on peut rencontrer parfois des canaux s'étendant sensiblement parallèlement 20 à l'axe d'ouverture/fermeture du moule, ils s'appliquent dans ce cas à des moules métalliques de petite dimension fabriqués par usinage. Ils comportent alors les inconvénients inhérents à la technique de fabrication par usinage. It is also known, as is shown in particular in the German patent DE-A10017391, a mold manufacturing process by foundry. In this document, the channels for cooling the molding cavity are then molded in one piece with the mold part itself. However, because of the orientation imparted to the channels which follow the mold cavity and extend substantially parallel to the molding face, the result is a risk of mold collapse and the mold's lack of resistance to the forces. resulting from the injection of the material into the molding cavity. Consequently, such an embodiment can not be transposed to the manufacture of large injection molds. Indeed, in most of the molds of the state of the art, the cooling channels, which are manufactured by machining in the mold, extend parallel to the molding face and therefore substantially perpendicular to the direction of opening / closing of the mold. While sometimes channels extending substantially parallel to the opening / closing axis of the mold may be encountered, they are applicable in this case to small metal molds produced by machining. They then have the disadvantages inherent in the manufacturing technique by machining.

Un but de la présente invention est donc de proposer un moule qui allie les 25 facilités de fabrication des moules réalisés sous forme de pièce de fonderie tout en offrant une résistance mécanique suffisante pour pouvoir permettre la réalisation de moule métallique d'injection de grande dimension. An object of the present invention is therefore to provide a mold which combines the manufacturing facilities of the molds made in the form of casting part while providing sufficient mechanical strength to be able to allow the realization of large injection mold metal.

Un autre but de la présente invention est de proposer un moule dont la 30 conception des canaux permet d'optimiser le refroidissement d'un tel moule. Another object of the present invention is to provide a mold whose channel design optimizes the cooling of such a mold.

A cet effet, l'invention a pour objet un moule métallique de grande dimension, en particulier moule d'injection, du type constitué d'au moins deux parties de moule aptes à être rapprochées et écartées l'une de l'autre, généralement par l'intermédiaire d'une presse pour former, en position fermée du moule, une cavité de moulage, chaque partie de moule comportant, une face de moulage et une face opposée, dite face d'appui de la presse, et étant munie de canaux 5 servant, pour au moins une partie d'entre eux, à la circulation d'un fluide caloporteur, caractérisé en ce que chaque partie de moule est une pièce de fonderie affectant la forme générale d'un bloc muni de canaux internes venus de moulage avec ledit bloc, lesdits canaux étant orientés dans le sens d'ouverture/fermeture de moule pour permettre aux parois de canaux o10 d'encaisser les efforts résultant des opérations de moulage. For this purpose, the subject of the invention is a large-sized metal mold, in particular an injection mold, of the type consisting of at least two mold parts able to be brought together and spaced apart from one another, generally by means of a press to form, in the closed position of the mold, a molding cavity, each mold part comprising, a molding face and an opposite face, said support face of the press, and being provided with channels 5 serving, for at least a portion of them, to the circulation of a coolant, characterized in that each mold part is a casting part affecting the general shape of a block provided with internal channels from molding with said block, said channels being oriented in the mold open / close direction to allow the channel walls o10 to accommodate the forces resulting from the molding operations.

Au moins une partie des canaux remplissent une double fonction à savoir d'une part, au niveau des parois, une fonction d'encaissement des efforts résultant des pressions d'injection mises en oeuvre, d'autre part, au niveau de l'intérieur 15 desdits canaux, le rôle de conduit de circulation de fluide. At least a portion of the channels fulfill a dual function, namely on the one hand, at the level of the walls, a function of cashing the forces resulting from the injection pressures used, on the other hand, at the level of the interior 15 of said channels, the role of fluid circulation conduit.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe d'un moule dans un mode de réalisation conforme à l'invention; la figure 2 représente une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'un moule conforme à l'invention la figure 3 représente une vue en perspective 3/4 avant de la face d'appui d'un moule conforme à l'invention dans lequel les canaux ont été réalisés sous forme d'éléments débouchant et la figure 4 représente une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'un moule conforme à l'invention. The invention will be better understood on reading the following description of exemplary embodiments, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 represents a sectional view of a mold in an embodiment according to the invention; FIG. 2 represents a sectional view of another embodiment of a mold according to the invention; FIG. 3 represents a front 3/4 perspective view of the bearing face of a mold according to FIG. invention in which the channels were made in the form of opening elements and Figure 4 is a sectional view of another embodiment of a mold according to the invention.

Comme mentionné ci-dessus, le moule métallique, objet de l'invention, est plus particulièrement destiné à constituer un moule de grande dimension, en particulier un moule d'injection. Ce moule est constitué, de manière classique, d'au moins deux parties 1 de moule aptes à être rapprochées et écartées l'une de l'autre généralement par l'intermédiaire d'une presse pour former, en 5 position fermée du moule, une cavité de moulage. Dans les exemples représentés, chaque partie 1 de moule comporte une face 2 de moulage et une face 3 opposée, dite face d'appui de la presse. Cette partie de moule est encore munie de canaux 4 servant, pour au moins une partie d'entre eux, à la circulation d'un fluide caloporteur. De manière caractéristique à l'invention, io chaque partie 1 de moule est une pièce de fonderie affectant la forme générale d'un bloc muni de canaux 4 internes venus de moulage avec ledit bloc. Ces canaux sont orientés dans le sens S d'ouverture/fermeture du moule pour permettre aux parois de canaux 4 d'encaisser les efforts résultant des opérations de moulage. Dans l'exemple représenté à la figure 1, les canaux 4 15 forment un réseau de canaux parallèles à l'axe d'ouverture/fermeture du moule, ces canaux prenant naissance en arrière de la face 2 de moulage. Les canaux 4 du réseau de canaux s'étendent jusqu'en arrière de la face 3 d'appui du moule. Cette solution permet d'obtenir des canaux étanches au moment de la fabrication du bloc destiné à constituer la partie 1 de moule. Il en résulte une 20 simplification au moment du raccordement de l'ensemble des réseaux à un fluide caloporteur. Il suffit alors de raccorder l'entrée 7 et la sortie 8 du bloc à un circuit d'alimentation en fluide caloporteur pour permettre l'alimentation de tout ou partie des canaux 4 du moule sans avoir à gérer les problèmes d'étanchéité au sein du moule. As mentioned above, the metal mold, which is the subject of the invention, is more particularly intended to constitute a large-sized mold, in particular an injection mold. This mold consists, in a conventional manner, of at least two mold parts 1 capable of being brought together and spaced apart from each other generally via a press to form, in the closed position of the mold, a molding cavity. In the examples shown, each mold part 1 comprises a molding face 2 and an opposite face 3, called the pressing face of the press. This mold part is further provided with channels 4 serving, for at least a portion of them, to the circulation of a heat transfer fluid. In a manner characteristic of the invention, each mold part 1 is a casting part affecting the general shape of a block provided with internal channels 4 integrally molded with said block. These channels are oriented in the S direction of opening / closing of the mold to allow the channel walls 4 to collect the forces resulting from the molding operations. In the example shown in FIG. 1, the channels 4 form an array of channels parallel to the opening / closing axis of the mold, these channels originating behind the molding face 2. The channels 4 of the channel network extend to the rear of the support face 3 of the mold. This solution provides sealed channels at the time of manufacture of the block for forming the mold part 1. This results in simplification when connecting all the networks to a coolant. It is then sufficient to connect the inlet 7 and the outlet 8 of the block to a heat transfer fluid supply circuit to allow the supply of all or part of the channels 4 of the mold without having to deal with the sealing problems within the mold.

Dans un autre mode de réalisation représenté à la figure 2, les canaux 4 forment à nouveau un réseau de canaux parallèles à l'axe d'ouverture/fermeture du moule. Ces canaux 4 prennent naissance en arrière de la face 2 de moulage et débouchent dans la face 3 d'appui du bloc. Il 30 devient alors nécessaire de fermer cette face d'appui du bloc par l'intermédiaire d'une plaque rapportée dont la liaison étanche au bloc devra être assurée. In another embodiment shown in FIG. 2, the channels 4 again form an array of channels parallel to the axis of opening / closing of the mold. These channels 4 originate behind the molding face 2 and open into the support face 3 of the block. It then becomes necessary to close this bearing surface of the block by means of an insert plate whose sealed connection to the block must be ensured.

Indépendamment du mode de réalisation de la face 3 d'appui et des canaux 4, les parois de canaux sont munies d'ouvertures 5 de circulation de fluide d'un canal 4 à un autre. Dans l'exemple représenté à la figure 2, au moins une partie des canaux 4 est compartimentée par l'intermédiaire d'une cloison 6 rapportée. Independently of the embodiment of the support face 3 and the channels 4, the channel walls are provided with openings 5 of fluid flow from one channel 4 to another. In the example shown in Figure 2, at least a portion of the channels 4 is compartmentalized through a partition 6 reported.

Lesdits canaux 4 comportent alors, au niveau de leur paroi débouchant dans la s face d'appui du bloc, des encoches. Ces encoches forment, à l'état fermé du bloc au moyen d'une paroi pleine rapportée, les ouvertures 5 de circulation de fluide d'un canal 4 à un autre, de manière à imposer une circulation forcée du flux de fluide le long des parois desdits canaux compartimentés. Il en résulte dans ce cas une facilité de fabrication des ouvertures des canaux. On note 10 que, quel que soit le mode de réalisation retenu, les extrémités des canaux 4 en arrière de la face de moulage sont positionnés le long d'une ligne dont le tracé est identique au profil de la face 2 de moulage du moule. Ainsi, cette solution permet des échanges thermiques optimisés au niveau de la face 2 de moulage. Said channels 4 then comprise, at their wall opening into the support face of the block, notches. These notches form, in the closed state of the block by means of a solid wall attached, the fluid circulation openings 5 from one channel 4 to another, so as to impose a forced circulation of the flow of fluid along the walls of said compartmentalized channels. This results in an ease of manufacture of the openings of the channels. Note that, whatever the embodiment chosen, the ends of the channels 4 behind the molding face are positioned along a line whose path is identical to the profile of the molding face 2 of the mold. Thus, this solution allows optimized heat exchange at the face 2 molding.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les canaux 4 présentent une section polygonale. Ainsi, comme l'illustre la figure 3, de préférence les canaux du bloc présentent une structure en nid d'abeille formée ici par des alvéoles de type hexagonal. Bien évidemment, d'autres modes de réalisation et 20 en particulier d'autres formes de réalisation de canaux peuvent être envisagés, l'intérêt des sections polygonales étant de disposer de parois d'épaisseur constante limitant les problèmes de bullage, de retassures et de déformation au moment de la fabrication du moule. According to a preferred embodiment of the invention, the channels 4 have a polygonal section. Thus, as illustrated in FIG. 3, the channels of the block preferably have a honeycomb structure formed here by hexagonal-type cells. Of course, other embodiments and in particular other embodiments of channels can be envisaged, the advantage of the polygonal sections being to have walls of constant thickness limiting the problems of bubbling, shrinking and deformation at the time of manufacture of the mold.

Un tel moule est fabriqué de manière classique suivant les techniques de fonderie bien connues à ceux versés dans cet art. A cet effet, les étapes du procédé comportent une première étape de fabrication d'un modèle de la partie 1 de moule réalisé en un matériau fusible, tel que du polystyrène. Les éléments creux de ce moule sont alors remplis de sable et l'ensemble est trempé dans 30 du sable pour réaliser un moule en sable. Le modèle initial constitue un modèle perdu lors de l'opération du coulage de métal qui vient se substituer aux parties occupées par le modèle maître. Le sable est alors éliminé et le moule métallique, obtenu par coulée, constitue le moule définitif. Cette technique ne sera pas décrite plus en détail car elle est bien connue à ceux versés dans cet art. Le métal utilisé lors de la coulée peut être de l'aluminium, de l'acier ou autre. Such a mold is manufactured in a conventional manner according to foundry techniques well known to those skilled in the art. For this purpose, the process steps comprise a first step of manufacturing a model of the mold part 1 made of a fusible material, such as polystyrene. The hollow elements of this mold are then filled with sand and the whole is soaked in sand to make a sand mold. The initial model is a model lost during the metal casting operation that replaces the parts occupied by the master model. The sand is then removed and the metal mold, obtained by casting, constitutes the final mold. This technique will not be described in more detail because it is well known to those skilled in the art. The metal used during the casting may be aluminum, steel or other.

Claims

1. Large-sized metal mold, in particular an injection mold, of the type consisting of at least two mold parts able to be brought together and spaced apart from one another, generally via a press to form, in the closed position of the mold, a mold cavity, each mold part (1), having a molding face (2) and an opposite face (3), called the pressing face of the press, and being provided with of channels (4) serving, for at least a portion of them, to the circulation of a coolant, 1o characterized in that each part (1) of mold is a casting part affecting the general shape of a block having internal channels (4) integrally molded with said block, said channels (4) being oriented in the mold opening / closing direction (S) to allow the channel walls (4) to accommodate the resulting forces molding operations.

2. Mold according to claim 1, characterized in that the channels (4) form a network of channels parallel to the axis of opening / closing of the mold, and which originate behind the face (2) of molding

3. Mold according to claim 2, characterized in that the channels (4) of the channel network are channels (4) non-opening which extend to the rear of the face (3) support of the mold.

4. Mold according to claim 2, characterized in that the channels (4) of the channel network open into the support face (3) of the block.

Mold according to one of claims 1 to 4,

characterized in that the channels (4) have a polygonal section.

Mold according to one of claims 1 to 5,

characterized in that the channels of the block have a honeycomb structure.

Mold according to one of claims 1 to 6,

characterized in that the channel walls are provided with fluid circulation openings (5) from one channel (4) to another.

Mold according to one of claims 4 to 7,

characterized in that at least a portion of the channels (4) is compartmentalized by means of a partition (6) reported, said channels (4) having, 10 at their wall opening into the face (3) of support of the block, the notches, these notches forming, in the closed state of the block by means of a solid insert wall intended to constitute the support wall of the press, the openings (5) of fluid circulation of a channel (4) to another, so as to impose a forced flow of fluid flow along the walls of said channels (4) compartmentalized.

Mold according to one of claims 1 to 8,

characterized in that the ends of the channels (4) behind the molding face are positioned along a trace line identical to the profile of the molding face (2) of the mold.

Mold according to one of claims 1 to 9,

characterized in that the bearing face (3) of at least one mold part (1) is shaped to define a housing for receiving an ejector block.