TWI704044B - 模造工具總成及製造工件之方法 - Google Patents

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Abstract

一模造工具總成具有一模造工具組件，其擁有一配置以熱性接觸於一模造面之溫度控制面，一溫度控制配置，其包含一導引朝向溫度控制面之流體出口；及一熱性傳導結構，其自：(i)一其中結構偏移於溫度控制面且結構位於從流體出口散發之一流體噴注的路徑中之第一區，延伸至(ii)一接觸於溫度控制面之第二區，該第二區係與第一區分隔。一擴散器亦設置於溫度控制面上以供更平均的模造工具加熱。

Description

模造工具總成及製造工件之方法
本發明係有關一模造工具總成。更確切來說，本發明有關一流體加熱及冷卻式模造工具總成，其中模造工具的背面藉由一流體噴注衝擊作加熱及冷卻。
藉由在塑膠、複合物及類似物的模造期間影響一模造面的溫度，固化程序可受到控制，且工件性質依規格作定製。可利用衝擊於相對之工具的任一者或兩者上之背面上的一流體噴注來控制如是模具的溫度。工具的一第一側係界定一模造面，一工件可抵住其被模造，且一第二相對側係界定一溫度控制面(熱性接觸於模造面)。流體噴注係被導引至溫度控制面上藉以選擇性加熱及冷卻工具。流體噴注可藉由一直列式空氣加熱器被加熱，或單純以環室溫度作導引藉以提供一冷卻效應。此選擇性加熱及冷卻會影響模具內材料的性質以產生所欲的結果。可藉由將工具細分成複數個各受到個別控制之分區，來控制具有可變厚度、性質及/或幾何結構的部份之模造。
採用如是衝擊流體噴注的一問題在於：在高速、 高功率加熱及冷卻中，橫越一個別分區之溫度梯度會顯著地變異。例如，若一高功率流體噴注(例如250仟瓦每平方公尺)衝擊於一溫度控制面的中心上，則會從衝擊點至分區邊緣產生一顯著溫度梯度。類似地，企圖迅速地冷卻工具會導致高的溫度梯度。這是不欲的。欲使橫越分區的溫度呈等化。
此問題的一種解決方案係為以一諸如銅等高傳導率(conductivity)材料塗覆模具的底側(亦即溫度控制表面)。雖然這提供衝擊區與工具的邊緣之間的額外傳導率，仍存在顯著的溫度梯度。
本發明之一目的係在於克服或至少減輕上述問題。
根據本發明的第一形態，提供一模造工具總成，其包含：一模造工具組件，其具有一配置以熱性接觸於一模造面之溫度控制面；一溫度控制配置，其包含一導引朝向溫度控制面之流體出口；及一擴散器，其配置於溫度控制配置與溫度控制面之間。吾人對於“擴散器”係指一配置以歧化一流體流之結構。
有利地，藉由在溫度控制配置與溫度控制面之間提供一擴散器，加熱流體可被偏向俾使其相較於一單點衝 擊部位而言衝擊於溫度控制表面的較大區上。
較佳地，擴散器從流體出口朝向溫度控制面係呈往外的錐狀。更佳地，擴散器包含一至少呈截頭圓錐形之表面，更佳地，擴散器包含一圓錐形表面。
這容許流以流的最小減速作偏向，同時導致溫度控制表面上的一實質環狀形衝擊區。
較佳地，擴散器至少部份地配置於溫度控制配置的流體出口內。有利地，這確保流被擴散器所偏向，即使在較低的流體流速亦然。由於從出口中擴散器的梢端至溫度控制面之距離被最大化，這亦利於最大擴散。
擴散器可懸設自溫度控制面。更佳地，一用於懸設擴散器之支撐配置係未被用來阻礙流體流。
替代性地，擴散器係安裝至溫度控制配置、諸如流體導管上。擴散器可安裝在從用於界定流體出口的流體導管壁往內延伸之結構上。有利地，擴散器及溫度控制配置可因此以一次總成作供應，而簡化工具組裝。
較佳地，擴散器具有一非連續表面。較佳地，提供擴散器內的開口、穿孔或孔洞，其有利地促進加熱流體的混合並因此有助於工具分區的一較均質加熱。
在一替代性實施例中，若不是一分離的組件，擴散器可與工具一體作提供，亦即作為一單元性部份。
擴散器可在橫剖面上為一彎曲狀封閉形狀，諸如一圓形或橢圓形。替代性地，擴散器可在橫剖面上為一多角形，諸如一正方形、矩形或六角形。
模造工具組件可包含一附接至溫度控制面之延續壁，該壁於遭遇該溫度控制面之處界定出一分區形狀，其中擴散器被定形以提供一實質地位似(homothetic)於分區形狀之流體衝擊區。這容許較平均的加熱，原因在於熱量將概括以相同速度傳導離開衝擊區。
擴散器可包含從其外表面往外延伸之至少一肋。肋較佳軸向地延伸(亦即位於與流體流相同的方向)。
較佳地，模造工具組件係界定溫度控制面上的表面特徵構造，且其中肋係鏡映該等表面特徵構造。
較佳地，表面特徵構造係為具有一凹形橫剖面的模造工具組件肋。
較佳地，模造工具組件係包含一側壁，其附接至溫度控制面以界定一流體腔室，且其中模造工具包含溫度控制配置與側壁之間的一擋板。
擋板可為一“寬”或“厚”擋板，其界定一面對溫度控制面之表面以界定其間之一徑向往外延伸的流通路。這係使流加速並確保流對於溫度控制面保持靠攏以供加熱其極端。較佳地，如是一擋板係包含一面對溫度控制總成之表面，及一面對偏移於面對溫度控制配置的表面之側壁的表面。擋板可界定一位於一面對側壁的表面與面對溫度控制配置的表面之間的腔穴。這容許擋板發熱以避免從導管至回行流的傳導/輻射所生成之損失。實質地，擋板係使回行流與導管呈絕緣。
一第二類型擋板-即一“薄”擋板可被定位以生 成一第一回行流通路於擋板與溫度控制配置之間、以及一第二回行流通路於擋板與側壁之間。第二流係使側壁與第一流呈絕緣，而降低對於相鄰單元之熱量轉移。較佳地，擋板被定位以比起對於溫度控制配置而言更靠近側壁，以進一步限制對於相鄰單元的熱量轉移。
根據本發明的第二形態，提供一製造一工件之方法，其包含下列步驟：提供一模造工具總成，該模造工具總成包含一模造工具組件，其具有一配置以熱性接觸於一模造面之溫度控制面；提供一溫度控制配置，其包含一導引朝向溫度控制面之流體出口；提供一擴散器，其配置於溫度控制配置與溫度控制面之間；以溫度控制配置將流體導引於溫度控制面，俾使流體在衝擊於溫度控制面上以加熱或冷卻模造工具組件之前，被擴散器所擴散；使用模造工具以模造一工件。
較佳地，提供一模造工具的步驟係包含根據第一形態提供一模造工具之步驟。
根據本發明的第三形態，提供一模造工具總成，其包含：一模造工具組件，其具有一配置以熱性接觸於一模造面之溫度控制面； 一溫度控制配置，其包含一導引朝向溫度控制面之流體出口；一熱性傳導結構，其自：(i)一其中結構偏移於溫度控制面且結構位於從流體出口散發之一流體噴注的路徑中之第一區，延伸到(ii)一接觸於溫度控制面之第二區，該第二區係與第一區分隔。
吾人對於“熱性接觸”係指能夠在其間傳導熱能。有利地，藉由提供與溫度控制表面分隔之熱性傳導結構，熱量可從衝擊區域(亦即第一區)被傳導離開。藉由依照一工具的特徵來定製溫度控制配置，可橫越相關的分區促進平均加熱。
較佳地，模造工具組件係由一具有第一熱傳導率的第一材料建構，且熱傳導結構係由一具有比第一材料更高的熱傳導率之第二材料建構。材料可分別為恆範鋼(Invar)及銅。
較佳地，模造工具組件係界定一具有一邊界之溫度控制分區，且其中第二區比起對於第一區而言更靠近邊界。有利地，這有助於傳導至分區的周邊以促進平均的加熱及冷卻。
較佳地，模造工具組件包含一從溫度控制面突起之側壁，側壁係界定邊界。這容許加熱及冷卻流體受到圍堵。
溫度控制分區可為一四邊形，在該實例中，第二區較佳比起對於第一區而言更靠近四邊形的一角落。
較佳地，熱傳導結構延伸至一接觸於溫度控制面之第三區，該第三區係分隔於第一區，且位於第一區對第二區的相對側上。結構因此係形成與偏移於工具的中央跨距之一“橋”。
較佳地，結構包含從第二區延伸至第三區之一第一條帶的傳導材料。較佳提供一第二條帶的傳導材料，在第一區交叉於第一條帶的材料，第二條帶的材料從一熱性接觸於溫度控制面之第三區延伸至一熱性接觸於溫度控制面之第四區。
較佳地，熱傳導結構係分叉於與溫度控制面呈熱性接觸之該區或該等區。
根據本發明的第四形態，提供一製造一工件之方法，其包含下列步驟：提供一具有一模造工具組件之模造工具，模造工具組件具有一模造面及一與該模造面相對之溫度控制面；提供一熱傳導結構，其自：(i)一其中結構偏移於溫度控制面之第一區，延伸至(ii)一接觸於溫度控制面之第二區，該第二區係與第一區分隔；將一流體噴注導引於第一區以加熱或冷卻模造工具組件，同時在模造工具中模造一工件。
較佳地，提供一模造工具之步驟係包含根據第三形態提供一模造工具之步驟。
可在複數個模造工具分區的中提供上述形態的任一者，其鑲嵌以界定一模造工具表面。因此，上述形態 係利於諸如PCT/GB2010/001935(其依情況允許而以參考方式併入本文)所述者等一多分區工具中的溫度控制。
10:典型模造工具
12:上模具
14:下模具
16:材料
18:分區
20:矩形模造面
22:側壁
23:容積
24:溫度控制表面
26:流體加熱及冷卻裝備
27,127:入口
28,128:流體導管
30,130:直列式空氣加熱器
32,132:出口
34:流體衝擊點
36,136:空氣
38:中央分區
40:溫度控制結構，熱傳導結構
42:第一腳
44:第二腳
48,49,59,61,63,65:附接點
46:第一附接點
47:第一附接點
48,49:第二附接點
50,52,51,53:狗腳段
54,55:平坦段
56:機械附接件
58,60,62,64:足
70,80,200,300,506:擴散器
72:中空截頭圓錐形體部
74,94,304:實心梢端
76:固定構件
82:體部
84:梢端
86:輪輻
90:替代性擴散器
92,302:中空圓錐形體部
98:開口
100:溝槽
126:加熱及冷卻裝備
128,502a-502h:導管
134:環狀衝擊區
138:內區
140:外區
202:肋
~204:第一肋
206:第二肋
500:下模具
500a-500h:(加熱及冷卻)分區
501a-501h:(加熱及冷卻)腔室
501:外周邊
504:腔穴足跡
508,510,512,514,600:擋板
516,518,520,522:次腔室
520,522:較大的次腔室
524:凸形外表面
526:頂點
528,530,532,534:側
536:開放基底
602:中空體部
603:腔穴
604:外表面
606:第一表面
608:第二表面
610:第三表面
612:替代性擋板
614:薄構件
a-a:橫剖面
D:長度
D1,D2:距離
F1:低流
F2:較高流
X:主軸線
現在將參照下列圖式描述根據本發明的一範例模造工具總成，其中：圖1是一流體噴注加熱式模造工具之示意圖；圖2是圖1的流體噴注加熱式模造工具的一部份之側剖視圖；圖3a是根據本發明的一第一模造工具總成之底側視圖；圖3b是圖3a的模造工具總成沿著線III-III之側剖視圖；圖4a是根據本發明的一第二模造工具總成之底側視圖；圖4b是圖4a的模造工具總成沿著線IV-IV之側剖視圖；圖5a是根據本發明的一第三模造工具總成之底側視圖；圖5b是圖5a的模造工具總成沿著線V-V之側剖視圖；圖6a是根據本發明的一第四模造工具總成之底側視圖；圖6b是圖6a的模造工具總成沿著線VI-VI之側剖視圖；圖7是根據本發明的一第五模造工具總成之底側視圖；圖8是根據本發明的一第六模造工具總成之側剖視圖；圖8a是根據本發明的一第七模造工具總成之側剖視圖； 圖9是根據本發明的一擴散器之示意圖；圖10是根據本發明的另一擴散器之示意圖；圖11是根據本發明的又另一擴散器之示意圖；圖12是根據本發明的一具有一擴散器之分區式模造工具總成的平面圖；圖13是圖12的模造工具總成之一分區的細部圖；圖13a是圖13的一部份沿著a-a之剖視圖；及圖13b是圖13的一部份沿著b-b之剖視圖。
參照圖1，顯示一具有一上模具12及一下模具14且在其間配置有一坏條的材料16之典型模造工具10，該材料將被模造形成一組件。模具由一具有低熱膨脹係數的材料建構，例如恆範鋼(Invar，鎳鐵合金)。下模具14分成一數量的四邊形分區18，其各者可藉由圖2所示配置獨立地作溫度控制。
圖2顯示下模具14的各分區18界定一矩形模造面20。與模造面20相對地設置一熱性接觸於模造面20之溫度控制面24-亦即熱能係傳導經過下模具14的固體基材。一延續壁，如一側壁22，在一相對於模造面20的方向從溫度控制面24延伸，以界定一容積23。
直接在溫度控制面24下方設置一流體加熱及冷卻裝備26，其包含一流體導管28及一直列式空氣加熱器30。流體導管28具有一連接至一高壓力流體源(在此實例中為一空氣壓縮器)之入口27。此導管亦具有一出口32，其導 引朝向溫度控制面24上的一流體衝擊點34。此導管具有一主軸線X，主軸線X界定自其散發之流體的方向。
為了加熱及/或冷卻分區18，空氣36被饋送經過導管28，其可在該處被直列式空氣加熱器30選擇性加熱(或為了冷卻工具，空氣單純以環室溫度饋送經過)。空氣離開出口32且在衝擊點34處衝擊於溫度控制面24上。在此點，空氣係改變方向及流往側壁22且順其而下。衝擊加熱及冷卻的主要效應係在於生成一其中具有最強的加熱或冷卻效應之中央分區38。易言之，若加熱，中央區38將顯著地比起分區18的其餘部分更暖熱；且若冷卻，則中央分區38將比起分區18的其餘部分更快速冷卻。這導因於與一衝擊噴注相關聯的高熱量轉移係數所致。由於欲使溫度橫越分區18盡可能呈平均，這將具有問題。
現參照圖3a及3b，顯示本發明的第一實施例。下模具14顯示於圖3b，具有模造面20以及擁有自其懸垂的側壁22之各別溫度控制面24。溫度控制面24具有一附接至其之熱傳導結構40。熱傳導結構40包含一第一及一第二條帶傳導材料，如第一腳42及一第二腳44，其交叉於面24的中心。腳42、44因此形成一“X”或十字形。腳42、44由一高傳導金屬、確切來說為銅所建構。
第一腳42從一第二區(如，第一附接點46所在處)延伸至一第三區(如，第二附接點48所在處)。附接點46、48兩者係分隔於衝擊點34並各近鄰於溫度控制表面24之一對角方向相對的角落。在附接點46、48，第一腳42平行於且 相鄰於溫度控制表面24。移動朝向第一腳42的中心處，狗腳段50、52設置成引領至一中央偏移區，如一平坦區54，其中第一腳42概括平行但分隔於溫度控制表面24。
第二腳44類似於第一腳42但定向呈90度。參照圖3a，第二腳44包含位於表面24的一角落之一第一附接點47、位於表面24的一對角方向相對的角落之一第二附接點49、及分別引領至位於中心的一平坦段55之兩個相鄰的狗腳段51、53。第二腳44從一第四區(如，第一附接點47所在處)延伸至一第五區(如，第二附接點49所在處)。
兩個交叉的腳42、44藉由一機械附接件56被緊固於溫度控制面24的中心，其在該處接合且重疊。腳42、44係熱性接觸。將瞭解：第一腳42的狗腳係比第二腳44者略微更淺。
在操作期間，圖3b的箭頭J所示之流體噴注將直接地衝擊在一第一區上，如腳42、44的交叉點所在處上。因此，其將直接加熱溫度控制結構40。熱量被往外傳導經過平坦段54、55至附接點46、47、48、49，其在該處被傳導至下模具14的溫度控制表面24中。
溫度控制結構40亦部份地屏蔽溫度控制面的衝擊區，以確保加熱及冷卻更為平均。此外，流體將流動於結構40的中央交叉區上方並將直接地加熱溫度控制表面24，但比起直接衝擊而言呈較小程度。由於溫度控制表面上降低的直接衝擊以及對於下模具14周邊之增高的傳導之合併的效應，觀察到工具之較平均的加熱。
參照圖4a及4b，顯示本發明的第二實施例，其中類似的特徵構造具有相同的編號。
圖3a及3b的實施例以及圖4a及4b者之間的主要差異係在於：各腳42、44的各端就第一腳42一端而言分叉成兩個足58、60，且就第一腳42的相對端而言則為足62、64。如圖4a所示，足58、60、62、64的各者包含一附接點59、61、63、65，其在該處熱性接觸於下模具14。第二腳44亦以此方式分叉。
此配置的利益係在於：熱能更加分散於下模具14的分區周緣附近，藉此避免沿著側壁22各者的長度之任何溫度梯度。
現在參照圖5a及5b，所顯示的實施例係類似於圖4a及4b者。主要差異在於足58、60、62、64更加分開，俾使附接點各者為沿著側壁之路程的三分之一。因此，若一側壁具有長度D，則附接點係分開達距離D/3。其亦為相距側壁之距離D/3。這係意圖提供橫越下模具14之平均的溫度分佈。
參照圖6a及6b所示的實施例，其中揭露的溫度控制結構40被固持在形成於側壁22與下模具14的溫度控制表面24之間的一溝槽100內。如圖6b的隱藏線所示，溫度控制結構40可變形及鉚配至溝槽100內的位置中俾使其保持就位。這容許溫度控制結構40在萬一需要時易於更換。亦想見不會需要機械附接件將如是一配置附裝至下模具14。
圖7顯示一用於提供下模具14之溫度控制面24的 加熱及冷卻之替代性配置。
一加熱及冷卻裝備126係包含一流體導管128及一直列式空氣加熱器130(加熱器130具有被定位於空氣流中的一電阻加熱元件，未予圖示)。流體導管128具有一被連接至一高壓力流體源之入口127。流體導管亦具有一導引朝向溫度控制面24之出口132。
在出口132與溫度控制面24之間設置一擴散器70，其包含一擁有一實心梢端74之中空截頭圓錐形體部72，藉此形成一圓錐形外表面。擴散器70藉由一附接至實心梢端74的固定構件76而懸設自溫度控制面24。擴散器70係配置使得實心梢端74部份地位於流體導管128內且呈同心，藉以界定出口132處的一環狀流徑。為了加熱及/或冷卻分區18，空氣136被饋送經過導管128，其在該處被直列式空氣加熱器130選擇性加熱(或為了冷卻工具，空氣僅單純以環室溫度饋送經過)。隨著空氣趨近於出口132，其被擴散器70偏向，使得空氣在一與擴散器70呈同心的環狀衝擊區134處衝擊於溫度控制面24上。從此環狀衝擊區134，空氣改變方向並流往側壁22且順其往下。在一實施例中，側壁22於溫度控制面24之處界定出一分區形狀，其中擴散器70被定形使得衝擊區係實質地位似於分區形狀。
環狀衝擊區134的主要效應係在於：生成兩區(具有相等面積)於(i)溫度控制表面24上的環狀衝擊區134之內及(ii)之外。這顯示成一內區138及一外區140。熱量傳導係同樣地發生於區138內及往外橫越溫度控制表面134來到區 140，導致橫越分區18的一較均質性溫度輪廓。
圖8顯示一用於擴散器之替代性安裝配置。模造工具實質地類似於圖7所示者並將僅描述差異。
若不藉由一固定構件76從溫度控制面24懸設擴散器70，一擴散器80係安裝在一包含從流體導管128往內延伸的四個輪輻86之支撐結構上。就像擴散器70，擴散器80包含一體部82及梢端84。若缺乏對於面24的連接係防止任何從擴散器80的傳導，其可能生成一“熱區(hot spot)”。
圖8a係顯示連同圖7及8的擴散器運作之兩個替代性流影響配置。模造工具實質地類似於圖8所示者且將僅描述差異。
在圖8a中，左側顯示一實施例，且右側顯示另一實施例。將瞭解可使用任一實施例，但較佳不一起使用。
在圖8a的左側，顯示一擋板600，其實際上將圍繞導管128。擋板600包含一具有一腔穴603之中空體部602，體部602坐設在導管128與容積23內側的側壁22之間。體部602界定一外表面604，其具有一面對導管128的第一表面606、一面對溫度控制面24的第二表面608、及一面對側壁22的第三表面610。
擋板600的效應在於：在溫度控制面24與第二表面608之間生成一窄的流通路。此窄的通路係加快流體流(以箭頭表示)經過面24，其係改良對於面24的熱量轉移且亦改良朝向周邊的熱性分佈。
另一效應係在於使(第三表面610與側壁22之間 的)回行流與導管128的熱量呈絕緣。因為回行流具有先天低於導管128中的流體之溫度，若無擋板600則具有從導管128至流之一恆定的熱能流。藉由在現場的擋板，其可吸收熱能並增高溫度。一旦擋板600與導管128之間的溫差降低，經過此機構損失較少熱量。因為擋板600為中空(亦即具有低的熱質量)，其可快速發熱及冷卻下來以維持類似於導管128者的一溫度。
在一替代性實施例中，擋板可被充填(或實心)以視需要儲存熱能。
在圖8a的右側，顯示一替代性擋板612，其實際上將圍繞導管128。擋板612包含一薄構件614，其相距側壁22分隔一距離D1且相距導管128呈D2。薄構件614係為具有0.1mm厚度之一受適當支撐的箔層。D1低於D2，例如D1可為1mm而D2則為20mm。
擋板612的效應在於生成一分割的流通路。一低流F1係在擋板612與側壁22之間從溫度控制面24流動，且一較高流F2則在擋板612與導管128之間。低流F1生成側壁22內表面周圍之一絕緣層的流體，以防止從回行流體至側壁22之過度熱量轉移(不欲具有交叉分區加熱及冷卻)。因此，相關的分區係相對於其鄰居受到較好的絕緣。
參照圖9，顯示一替代性擴散器90。擴散器具有一擁有一實心梢端94之中空圓錐形體部92，就像擴散器70及80。然而，體部92包括被定位於氣流中的開口98，其容許部分流體流通過擴散器90而非被體部92偏向。
參照圖10，顯示另一替代性擴散器200。擴散器200類似於擴散器90，差異在於四個縱向延伸的肋202相等地設置於其外表面上。肋202用來分割氣流。亦顯示一溫度控制面，其包含一第一肋204及一第二肋206，肋204、206形成一交叉且將工具劃定成四個區域。肋204、206的各者為凹形橫剖面(如圖10的肋204所示)。擴散器肋202及肋204、206的組合係意指加熱/冷卻空氣被導引入肋204、206所形成的溫度控制表面之四個象限中。
參照圖11，顯示再另一替代性擴散器300。擴散器具有一擁有一實心梢端304之中空圓錐形體部302，就像擴散器70及80。並非圓形橫剖面，擴散器具有一正方形橫剖面(但仍為錐狀)而形成一稜錐狀形狀。擴散器300將形成溫度控制表面上的一正方形衝擊區域，其可更平均地加熱正方形分區。
參照圖12，顯示一模造工具的一下模具500的俯視圖。下模具500界定八個鑲嵌的加熱及冷卻分區500a至500h。各分區包含一分離的加熱及冷卻腔室501a至501h(實質地如上述)，一加熱及/或冷卻流體可被導入其中以在模造期間加熱及/或冷卻下模具500。
一待形成的部份係由一在下模具500的模造面上具有一足跡504之模造腔穴所界定。所顯示的部份顯著地小於下模具500，且因此未延伸至工具的極端。因此，加熱及冷卻整個下模具500將有浪費，僅需要橫越足跡504作加熱及冷卻。
因此，下模具500係組構以具有加熱及冷卻腔室501a至501h的一外周邊501，其設定尺寸以匹配於腔穴足跡504，以免在加熱及冷卻足跡504外之工具的區域中不必要地使用能量。
因此，如圖12所示，各腔室501a至501h係小於其各別分區500a至500h。腔室501a至501h的外周邊501比起下模具500的外周邊而言具有較小面積且被包圍其內。
提供複數個加熱及冷卻裝備(未圖示，但實質地如上述)，其各包含一導管502a至502h。各導管502a至502h具有分別進入各腔室501a至501h中的一出口，俾使加熱及/或冷卻流體被導引朝向下模具500的溫度控制表面。
導管502a至502h係位居分區500a至500h的中心。這係由初始工具設計所決定。導管502a至502h概括不可移動。由於腔室501a至501h的較小尺寸，導管係因為其較小尺寸與偏移位置而位於腔室501a至501h中的一偏移區位。例如，參照圖13，因為腔室501a在分區500a中的較小尺寸及偏移位置，導管502a(具有軸線X)位於分區500a的幾何中心但偏移於腔室501a的中心。
圖13更詳細地顯示分區500a，而工具表面不可見(亦即直接看到腔室501a中)。腔室501a包含四個擋板508、510、512、514，將其分成開啟的次腔室516、518、520、522。兩個次腔室516、518係小於兩個次腔室520、522。一擴散器506被定位為以一類似於擴散器80的方式近鄰於導管502a的出口。
擴散器506以剖視圖顯示於圖13a及13b。擴散器506具有一凸形外表面524，其具有一指向導管502a之頂點526。易言之，擴散器506從導管502a朝向下模具500係呈往外的錐狀。擴散器係為一稜錐形狀，在此例中具有四側528、530、532、534及一開放基底536。稜錐係為偏斜，俾使在側530處的面以比起相對側534而言的一較淺角度延伸於頂點526與基底536之間。這生成一在橫剖面(特別是在橫剖面a-a)呈不對稱的擴散器。
擴散器506相對於導管502a被定位，其中頂點從軸線X朝向較小次腔室516、518呈偏離中心。如圖13a所示，這促進較大的流朝向較大的次腔室520、522。擴散器506的在側530處的面之較緩和斜坡係將加熱及/或冷卻流體導引朝向次腔室520、522的中心內。擴散器的面之斜坡因此係匹配於次腔室的尺寸，藉以確保流體被導引朝向中心以供平均的加熱/冷卻。
變異係落在本發明的範圍內。模造面20及溫度控制面24可設置於不同組件上，只要其作熱性接觸即可。這將容許模造面被取代，以例如形成一不同形狀工件。
擴散器可由金屬被機械加工。替代性地，擴散器可利用加成性層製造(ALM)予以生產。
擴散器可為任何所需要的形狀。例如，其橫剖面可為彎曲狀、多角形、橢圓形、矩形等。
14:下模具
20:矩形模造面
22:側壁
24:溫度控制表面
34:流體衝擊點
40:熱傳導結構
42:第一腳
44:第二腳
49:第二附接點
51,53:狗腳段
55:平坦段
56:機械附接件

Claims (19)

  1. 一種模造工具總成，其包含：一模造工具組件，其具有一配置以熱性接觸於一模造面之溫度控制面；一溫度控制配置，其包含一導引朝向該溫度控制面之流體出口；及一擴散器，其配置於該溫度控制配置與該溫度控制面之間，其中該擴散器係懸設自該溫度控制面。
  2. 如請求項1之模造工具總成，其中一支撐配置被提供以將該擴散器附接至該溫度控制面，而該支撐配置未用來阻礙流體流。
  3. 如請求項1之模造工具總成，其中該擴散器從該流體出口朝向該溫度控制面係呈往外的錐狀。
  4. 如請求項1至3中任一項之模造工具總成，其中該擴散器具有一實心梢端。
  5. 如請求項1至3中任一項之模造工具總成，其中該擴散器包含一至少實質呈截頭圓錐形之表面。
  6. 如請求項5之模造工具總成，其中該擴散器包含一實質呈圓錐形之表面。
  7. 如請求項1至3中任一項之模造工具總成，其中該擴散器包含一實質呈多角形之表面。
  8. 如請求項1之模造工具總成，其中該擴散器係沿至少一 軸線呈不對稱。
  9. 如請求項1之模造工具總成，其中該擴散器包含一頂點，該頂點係偏移以在其側上生成不相等的流體流。
  10. 如請求項1之模造工具總成，其中該擴散器係至少部份地配置於該溫度控制配置的該流體出口內。
  11. 如請求項1至3中任一項之模造工具總成，其中該擴散器具有一非連續表面。
  12. 如請求項11之模造工具總成，其中數個開口、穿孔或孔洞係被設置成經過該擴散器。
  13. 如請求項1之模造工具總成，其中該模造工具組件係包含一附接至該溫度控制面之延續壁(endless wall)，該壁於與該溫度控制面相遇之處界定出一分區形狀，其中該擴散器被定形以提供一實質地位似(homothetic)於該分區形狀之流體衝擊區。
  14. 一種製造工件之方法，其包含下列步驟：提供一模造工具總成，該模造工具總成包含一模造工具組件，其具有一配置以熱性接觸於一模造面之溫度控制面；提供一溫度控制配置，該溫度控制配置包含一導引朝向該溫度控制面之流體出口；提供一擴散器，該擴散器配置於該溫度控制配置與該溫度控制面之間；以該溫度控制配置將流體導引於該溫度控制面處，俾使該流體在衝擊於該溫度控制面上以加熱或冷卻 該模造工具組件之前，被該擴散器所擴散；使用該模造工具總成以模造一工件，其中該擴散器係懸設自該溫度控制面。
  15. 如請求項14之製造工件之方法，其中該提供一模造工具總成的步驟包含：提供如請求項1的一模造工具總成的步驟。
  16. 一種模造工具總成，其包含：一模造工具組件，其具有一配置以熱性接觸於一模造面之溫度控制面；一溫度控制配置，其包含一導引朝向該溫度控制面之流體出口；及一熱傳導結構，該結構自：(i)於其中該結構係偏移於該溫度控制面、且該結構位於從該流體出口散發之一流體噴注的路徑內之一第一區，延伸至(ii)接觸於該溫度控制面之一第二區，該第二區係與該第一區分隔開，其中該熱傳導結構延伸至一接觸於該溫度控制面之第三區，該第三區係分隔於該第一區，且位於該第一區對該第二區的相對側上。
  17. 如請求項16之模造工具總成，其包含從該第二區延伸至該第三區之一第一條帶傳導材料。
  18. 如請求項17之模造工具總成，其包含一第二條帶傳導材料，該第二條帶傳導材料在該第一區處與該第一條帶傳導材料交叉，該第二條帶傳導材料從一熱性接觸於該溫度控制面之第四區，延伸至一熱性接觸於該溫度控制面 之第五區。
  19. 一種模造工具總成，其包含：一模造工具組件，其具有一配置以熱性接觸於一模造面之溫度控制面；一溫度控制配置，其包含一導引朝向該溫度控制面之流體出口；及一熱傳導結構，該結構自：(i)於其中該結構係偏移於該溫度控制面、且該結構位於從該流體出口散發之一流體噴注的路徑內之一第一區，延伸至(ii)接觸於該溫度控制面之一第二區，該第二區係與該第一區分隔開，其中該熱傳導結構係分叉於與該溫度控制面呈熱性接觸之該區或該等區。
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