TW201410426A - 鑄模工具 - Google Patents

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TW201410426A
TW201410426A TW102128478A TW102128478A TW201410426A TW 201410426 A TW201410426 A TW 201410426A TW 102128478 A TW102128478 A TW 102128478A TW 102128478 A TW102128478 A TW 102128478A TW 201410426 A TW201410426 A TW 201410426A
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Abstract

一種鑄模工具組件具有一鑄模面、一與該鑄模面相對的溫度控制面、一與該溫度控制面相鄰的腔室、以及至少一肋材其自該溫度控制面延伸進入該腔室，肋材具有凹面輪廓的橫截面。

Description

鑄模工具
本申請案係關於鑄模工具組件。特定言之，本申請案係關於在加熱鑄模中使用的鑄模工具組件，更特定言之，該鑄模的型式包含複數之流體腔室用於選擇性加熱涵蓋該鑄模之不同的區域。
由本申請人在前的申請案，WO2011/048365得以了解加熱鑄模工具。該申請案揭示具有複數插銷的一鑄模工具，該等插銷包含該等腔室用於引進加熱或冷卻的流體為了於模塑作業期間控制該鑄模工具的表面溫度。如此對於，例如，在複合工件之模塑及非高壓釜固化(out-of-autoclave)作業期間選擇性地控制材料特性係為有用的。
本申請人接續的申請案WO 2013/021195，揭示一多層鑄模工具其中提供一上鑄模工具組件具有複數流體腔室。該上鑄模工具組件包含複數之網格狀(tessellated)區域，每一區域具有用於組件模塑作業之鑄模面以及與該鑄模面相對和加熱/冷卻流體所引進的一腔室相鄰的一溫度控制面。每一腔室具有一側壁為了將該流體包含於其中。 該加熱/冷卻流體接著加熱/冷卻該溫度控制面及因而該鑄模面。該加熱/冷卻流體係經由一導管由控制與加熱電子元件所儲藏的一下層引進。源自上工具的排放流體係往下回排經由一中間層。
所需要的是能夠減少在上鑄模工具組件中使用用材料的數量。此組件具有的熱質量較少，(亦即，其係較小)則對於將增加(以及去除)熱量將更加敏感。相反地，鑄模工具越大，以及更多材料使用在其之構造中，則對於加熱或冷卻流體的反應會較慢。為了本發明之目的，需要產生一“熱敏捷”工具，亦即具有低熱質量的工具。
再者，所需要的是改良在溫度控制面及鑄模面之中心與討論中該區域的外末端之間熱量的傳導。一已知加熱該一工具的方法使用將一流體噴射衝射在該溫度控制面上其能導致在腔室中該加熱面之該中心，(該噴射衝射處)，與該加熱或冷卻表面的外末端之間形成溫度梯度。
本發明之一目的在於提供一改良的鑄模工具組件。
根據本發明之一第一觀點提供一鑄模工具，其包含：一熱傳遞面；一與該熱傳遞面相對的溫度控制面；以及複數之自該溫度控制面延伸的側壁，其界定複數之與該溫度控制面相鄰的個別的流體室； 一與複數之流體室中至少一些流體室結合的流體基溫度控制裝置，每一溫度控制裝置經組配以產生一流體噴射導向至該溫度控制面上的一衝射區域；其中該複數之流體室中至少一些流體室界定至少一肋材延伸進入該各別流體室由該溫度控制面進入該腔室，以及，自該溫度控制面上該衝射區域朝向該側壁延伸，其中每一肋材在與該溫度控制面垂直地延伸的一橫截面上具有一凹面輪廓。
為了避免懷疑，“熱傳遞面”係為用以在該溫度控制面與該工作件之間轉移熱能的該表面-其可界定鑄模形式(亦即，其可構成一“鑄模面”)或是其可與另外的鑄模組件接觸界定該鑄模面。
有利地，在該流體室內準備一凹面肋材提供了複數優點。首先，其對該鑄模工具之上部分提供防撓加強界定該熱傳遞面及該溫度控制面。該工具之該加熱部分因而可製成較薄，並更具熱敏捷性。由於該肋材之橫截面係為凹面的，所以其之質量亦係為低的並因而不致顯著地提供至該組件之熱質量。
再者，該等肋材之凹面本質容許在該室內自由氣體流動，而同時增加該組件之表面積。就其本身而論，熱量能夠更有效地傳導整個該室。特別地，該等肋材能夠使用作為一熱傳導路徑，將熱量傳遞至該室之末端。
仍更進一步地，事實在於該等肋材向外地延伸容許其使用作為供氣流所用的“導引葉片”，促進沿著其之最 直接的路線的通道至該等側壁。
可設想到的是增強氣流的優點應需隔離(亦即，無任何該等肋材之傳導性性質)，其可藉由氣隙或絕緣材料層與該溫度控制面絕緣。
該等凹面的肋材增加該組件之表面積與容積之比值，增加來回該流體的熱能傳導。
該等肋材亦可用於負荷反應，特別是用於模塑負荷(亦即，在鑄模面上以及因而在該熱傳遞面上的壓縮負荷)。
較佳地，提供三或更多個肋材其係在由該第一區域朝向該側壁的不同角度下徑向地延伸。
較佳地，該等肋材具有一拱形輪廓的横截面，更佳地具有一彎曲、拱形輪廓的横截面。
該等肋材之拱形輪廓可延伸通過90度從該第一區域至該側壁。藉此吾等意指該等肋材描述一90度的拱形。於此構態中，二由該衝射區域徑向地延伸持續一單一180度的相對肋材讓該衝射區域位設在最接近該溫度控制面的該拱形上的該位置處。如此亦可描述為一“單一180度拱形”構態。
該等肋材之該拱形輪廓可延伸通過180度從該第一區域至該側壁。因此，由該衝射區域相對地徑向延伸的二肋材造成一“雙拱形”。
較佳地，該複數之肋材係相對於與該溫度控制面垂直的至少一平面對稱地分布並與該第一區域相交。
較佳地，該側壁係於位在與該溫度控制面相對的一端部處的一平面密封面中終止，其中該等肋材係包含在由該溫度控制面、側壁及該平面密封面之該平面所界定的該室內。
該等肋材可於該平面密封面之該平面處終止。
該工具可包含一鑄模工具支撐件其經佈置以於模塑期間支撐該鑄模工具組件，其中由該鑄模面，通過該熱傳遞面至該支撐組件的一負荷路徑係通過該等肋材。
該肋材可接觸該鑄模工具支撐件。
該溫度控制裝置包含一和該等肋材之一支撐區域接觸的流體出口。較佳地，該等肋材係環繞該流體出口相等地隔開。
該等肋材可由不同於該溫度控制面的其他材料建構而成。較佳地，該等肋材係由比溫度控制面之該材料具更高熱轉移係數的一材料建構而成，以增強熱傳導並避免一衝射“熱點”。
根據本發明之一第二觀點提供製造一模塑組件的方法，該方法包含以下步驟：根據第一觀點提供一鑄模工具，供給流體進入該室以加熱或冷卻該溫度控制面並從而加熱或冷卻該熱傳遞面，使用該鑄模工具模塑一組件。
10‧‧‧鑄模工具組件
12‧‧‧鑄模構件
16,18,20,22,24,26,28,30‧‧‧肋材
32‧‧‧上平板狀段
34‧‧‧鑄模面
36‧‧‧溫度控制或加熱面
38‧‧‧側壁
39‧‧‧密封面
40‧‧‧平面
42‧‧‧開啟腔室
43‧‧‧開啟面
44‧‧‧第一垂直部分
46‧‧‧第二垂直部分
48‧‧‧拱形部分
50‧‧‧180度圓弓段凹面曲線
52‧‧‧中心區域
54‧‧‧支撐組件
56‧‧‧外壁
58‧‧‧內部流體導管
60‧‧‧入口
62‧‧‧出口
63‧‧‧環狀面
110‧‧‧鑄模工具組件
112‧‧‧鑄模構件
116-130‧‧‧肋材
134‧‧‧鑄模面
142‧‧‧腔室
154‧‧‧支撐組件
164‧‧‧下段
166‧‧‧中間排放段
168‧‧‧口
210‧‧‧鑄模工具組件
212‧‧‧鑄模構件
216,218,220,222‧‧‧肋材
234‧‧‧鑄模面
236‧‧‧加熱面
238‧‧‧側壁
239‧‧‧密封面
240‧‧‧密封平面
242‧‧‧開啟腔室
244‧‧‧垂直部分
250‧‧‧圓弓
252‧‧‧中心區域
254,255‧‧‧支撐構件
270‧‧‧孔
310‧‧‧鑄模工具組件
316,318,320,322‧‧‧肋材
342‧‧‧腔室
410‧‧‧鑄模工具組件
442‧‧‧腔室
454‧‧‧支撐組件
458‧‧‧流體導管
510‧‧‧鑄模工具組件
512‧‧‧支撐組件
514,516,518‧‧‧拱形部分
520‧‧‧上平板狀段
522‧‧‧熱傳遞面
524‧‧‧溫度控制或加熱面
526‧‧‧輪廓化鑄模面
528‧‧‧接觸面
530‧‧‧側壁
532‧‧‧開啟腔室
534‧‧‧導管
P‧‧‧中心點
現將相關於該等伴隨的圖式說明本發明之一示 範的鑄模工具組件，其中：圖1a係為本發明之一第一鑄模工具組件的一部分的一視圖；圖1b係為圖1a之該鑄模工具組件沿著線B-B所取的一部分之一斷面視圖；圖2a係為本發明之一第二鑄模工具組件的一透視圖；圖2b係為圖2a之該鑄模工具組件的一區域之一近視圖；圖2c係為圖2a及2b之該鑄模工具組件與另外的鑄模工具組件裝配的一透視圖；圖3a係為本發明之一第三鑄模工具組件的一部分的一視圖；圖3b係為沿著線B-B所取的穿過圖3a的一斷面視圖；圖4係為本發明之一第四鑄模工具組件的一透視圖；圖5係為本發明之一與其他鑄模工具組件裝配的第五鑄模工具組件的一透視剖面圖；圖6a係為本發明之一第六鑄模工具組件的一部分的一斷面視圖；圖6b係為沿著線B-B所取的穿過圖6a的一斷面視圖；以及圖7係為本發明之一第七鑄模工具組件的一斷面視圖。
轉向圖1a及1b，提供本發明之一鑄模工具組件10。該鑄模工具組件10包含一鑄模構件12及第一到第八的肋材16、18、20、22、24、26、28及30。
該鑄模構件12包含一上平板狀段32在其之上表面上定義一熱傳遞面其亦係為一鑄模面34，以及在其之下表面定義一溫度控制或加熱面36。該面36將視為該“加熱”面但可經加熱或冷卻。該鑄模面34界定用於與一工作件接觸的一輪廓。該平板狀段32一般地係為如於圖1a中所示的正方形輪廓。該工具組件10係由複數之網格板狀段32組成。在該板狀段32的周圍處，一不斷的側壁38延伸。該側壁38垂直於該加熱面36突出並延伸至位在一般地係平行於該加熱面36的一平面40上的一密封面39。就其本身而論，一開啟腔室42是由該加熱面36，該側壁38之該內側表面及該平面40定界限而構成，應注意的是該腔室42具有一開啟面43位在該密封面39內。
轉向每一肋材16、18、20、22、24、26、28、30，其在形式上係為相似的並且，就其本身而論，於此僅詳細說明該第一肋材16。該肋材16大體上係為平面的並與該加熱面36垂直地延伸。該肋材16之橫截面係如圖1b中所示為凹面的。該肋材16具有一第一垂直部分44及一第二垂直部分46，藉由一拱形部分48結合。該拱形部分48在他其之下表面界定一180度圓弓段凹面曲線50其結合該二垂直部分44及46。於其之外在面上，該肋材16鄰接該側壁38及該鑄模構件12之該加熱面36。
如於圖1a中所顯示，8個肋材中之每一者由該加熱面36之一中心區域52延伸以及每一肋材係在相對於該平板狀構件12之一中心點P的一相等角度下定向。
特別地轉向圖1b，所示一支撐組件54係坐落在該鑄模工具組件10下方。該支撐組件54使用作為一負荷反應結構供施加至該面34的模塑力所用並如將於以下說明亦包含一導管用於加熱一冷卻流體。
該支撐組件54包含一外壁56其係為該鑄模工具組件10之該側壁38的延伸部分。該支撐組件包含一內部流體導管58其通過該支撐組件54之該垂直長度。該導管58具有一入口60其經佈置用於接收加熱或冷卻的流體，該流體接著向上通過該導管58至一出口62。該出口62具有一環狀面63，該等不同的肋材16至30的該等內部端部經支撐位在該面上。就其本身而論，由該入口60通過至該出口62的該流體朝向中心區域52通過，於該處該流體衝射在該加熱面36上。由於該等肋材的存在，該流體係經引導向外至該加熱表面36之該外周圍以及至該等側壁38。有利地，該等肋材促進徑向流動其導致衝射在該側壁38上，有助於該周圍處的熱轉移。
一些模塑力係經由該等肋材傳送進入該導管58。
亦應注意的是在每一肋材中所存在的該等拱形部分容許流體流動圍繞該鑄模工具組件腔室42的周圍部分。
於加熱或冷卻作業期間，該液體流動典型地衝射在該加熱面36之該中心區域52上。該等肋材藉由增加該工具組件10之表面積對容積比值將有助於此熱能傳導至該組件10之末端。
如於圖1a及1b中所示，該等肋材係為個別的組件。於此例子中，例如，該鑄模構件12為了模塑目的由一堅硬材料建構而成，諸如鋁或鋼，該等肋材可由一具高熱傳導性的較不堅硬材料建構而成，諸如銅。如此將增強熱傳導離開該中心區域52。
就以上具體實施例的一變化形式而言，該等肋材可與該鑄模構件12一體成型。
轉向圖2a及2b，顯示該一一體成型的設計。一鑄模工具組件110具有一界定複數腔室142之一體成型的鑄模構件112。
轉向圖2b，每一腔室142包含8個肋材116到130。就其本身而論，每一腔室142包含一與圖1a及1b中所示該具體實施例相似的結構。
轉到圖2c，該鑄模工具組件110係經顯示安裝在一支撐組件154上。再者，如於圖1b中顯示，該支撐組件154包含不同的流體導管58其向上突出至該等肋材116至130的內部區域。
該支撐構件154包含一下段164其包覆供流體加熱/冷卻作業所用之全部必要的電氣及控制設備，以及一中間排放段166所有的排放流自該等腔室154經引導進入該中間排放段並經由口168排放。該鑄模工具組件110之一鑄模面134在圖2c中係為可見的。
如以上所說明，本發明之一具體實施例具有複數個肋材，每一肋材界定180度拱形部分。轉向圖3a及 3b，顯示一可交替的鑄模工具組件210。該鑄模工具組件210包含一具有4個肋材216、218、220及222的鑄模構件212。該鑄模構件212包含界定一鑄模面234及加熱面236的一平板狀段236。該加熱面236是由一側壁238定界限如同鑄模工具組件10，界定一開啟腔室242。該側壁238向下延伸至位在一象徵性密封平面240上的一密封面239。
每一個肋材216、218、220、222界定一90度拱形部分。如圖顯示在圖3b之該部分中，該等肋材216及220一起構成一180度拱形部分。該肋材216具有一垂直部分244其向上延伸進入一90度圓弓250中。該肋材220在相反方向向上延伸。該等肋材216、220在180度拱形部分頂點於一中心區域252處會合。
該加熱面236包含複數之孔270其使用以增加該加熱面236之該一般表面積並因而增加與該腔室242中的流體傳導。
同時顯示一支撐構件254，除了該等肋件216、220之該等拱形部分的端部之外其又支撐該側壁238。該支撐構件255亦具有一流體導管由之延伸(未顯示)為了提供加熱或冷卻的流體進入該腔室242。
轉向圖4，圖中顯示與圖3a及3b中所示者相似的一鑄模工具組件之一實例的一透視圖。該鑄模工具組件310包含複數之腔室342，每一個腔具有4個肋材316、318、320及322。如可見到，提供複數之腔室342為了提供一連續可變化地加熱的鑄模工具。
轉向圖5，顯示附裝至一支撐組件454的一進一步相似的鑄模工具組件410。如可見到，流體導管458將流體噴射進入該等腔室442。
轉向圖6a及6b，圖中顯示該鑄模工具組件10的一變化形式並係以符號510標示。鑄模工具組件510包含一支撐組件512，其依次地包含拱形部分514、516、518。
該支撐組件512包含一上平板狀段520其界定位在其之上表面上的一熱傳遞面522，以及位在其之下表面上的一溫度控制，或加熱面524。該面524將視為該“加熱”面但可經加熱或冷卻。如於圖6b中所示，該熱傳遞面522大體上係為平坦的，平面的並且不中斷的。
提供一鑄模輪廓組件524其界定一輪廓化鑄模面526用以與一工作件接觸並構形該工作件。配置一接觸面528與該鑄模面526相對。該接觸面528係於使用中與該熱傳遞面522熱接觸。該鑄模組件係為一連續的、單一件，其係與該支撐組件512之複數“區域”接觸(注意為了清晰性圖6以分解方式顯示該支撐組件512及鑄模組件524，但於正常操作期間其將處於熱傳導接觸)。
該支撐組件512之每一“區域”一般地在輪廓上係為正方形。該工具組件510係由複數網格區域組成。一不斷的側壁530在每一區域之周圍延伸。該側壁530垂直於該加熱面524突出。就其本身而論，一開啟腔室532係由該加熱面524及該側壁530之該內側表面定界限。
如圖1a及1b之具體實施例中，該支撐組件512使 用作為一負荷反應結構供施加至該鑄模面526的模塑力所用並亦包含一導管534用於加熱一冷卻流體。
如上述具體實施例的一變化形式，該等肋材可與該支撐構件512一體成型地構成。
轉向圖7，顯示圖6b之該部分的一變化形式其中該平板狀段520係環繞該等拱形部分514，516，518開啟的以致該加熱/冷卻的流體和該鑄模輪廓組件524作直接的接觸。如此改良了該工具510的熱敏捷性。
該等變化形式涵蓋於本發明之範疇內。例如，該等肋材不需為拱形部分或是圓弓部分。其可由其他適合的凹面結構建構而成，例如，由複數直弓部分，一V形狀，一W形狀或任何相似的凹面佈置構成的一拱形部分。
110‧‧‧鑄模工具組件
112‧‧‧鑄模構件
142‧‧‧腔室

Claims (16)

  1. 一種鑄模工具，該工具包含：一熱傳遞面；一與該熱傳遞面相對的溫度控制面；以及複數之自該溫度控制面延伸的側壁，其界定複數之與該溫度控制面相鄰的個別的流體室；一與複數之流體室中至少一些流體室結合的流體為基礎之溫度控制裝置，每一溫度控制裝置經組配以產生一流體噴射導向至該溫度控制面上的一衝射區域；其中該複數之流體室中至少一些流體室界定至少一肋材，其延伸進入該各別流體室由該溫度控制面進入該腔室，以及，自該溫度控制面上該衝射區域朝向該側壁延伸，其中每一肋材在與該溫度控制面垂直地延伸的一橫截面上具有一凹面輪廓。
  2. 如請求項1之鑄模工具，其中提供三或更多個肋材其係在由該衝射區域朝向該側壁的不同角度下徑向地延伸。
  3. 如請求項1或2之鑄模工具，其中該等肋材具有一拱形輪廓的橫截面。
  4. 如請求項3之鑄模工具組件，其中該等肋材具有一彎曲、拱形輪廓的橫截面。
  5. 如請求項4之鑄模工具組件，其中該拱形輪廓包含由該衝射區域至該側壁的一90度拱形部分。
  6. 如請求項6之鑄模工具組件，其中該拱形輪廓包含由該第一區域至該側壁的一180度拱形部分。
  7. 如前述任一請求項之鑄模工具組件，其中該複數之肋材係相對於與該溫度控制面垂直的至少一平面對稱地分布並與該衝射區域相交。
  8. 如前述任一請求項之鑄模工具組件，其中該側壁係於位在與該溫度控制面相對的一端部處的一平面密封面中終止，以及其中該等肋材係包含在由該溫度控制面、側壁及該平面密封面之該平面所界定的該流體室內。
  9. 如請求項8之鑄模工具組件，其中該等肋材於該平面密封面之該平面處終止。
  10. 如前述任一請求項之鑄模工具，其包含：一鑄模工具支撐件其經佈置以於模塑期間支撐該鑄模工具組件，其中由該熱傳遞面至該支撐組件的一負荷路徑係通過該肋材。
  11. 如請求項10之鑄模工具，其中該肋材接觸該鑄模工具支撐件。
  12. 如前述任一請求項之鑄模工具，其中該流體為基礎之溫度控制裝置包含一流體出口係與該等肋材接觸。
  13. 如請求項12之鑄模工具，其中該等肋材係相等間隔開地環繞該流體出口。
  14. 如前述任一請求項之鑄模工具，其中該等肋材係由不同於該溫度控制面之其他材料的一材料建構而成。
  15. 如請求項14之鑄模工具，其中該等肋材係由比溫度控制 面之該材料具更高熱轉移係數的一材料建構而成。
  16. 一種模塑組件之製造方法，該方法包含以下步驟：提供一如請求項1至15中任一項之鑄模工具，供給流體進入該等流體腔室以加熱或冷卻該溫度控制面並從而加熱或冷卻該熱傳遞面，使用該鑄模工具來模塑一組件。
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