具有排氣裝置的澆注模具的製作方法

2023-05-08 07:42:41

專利名稱：具有排氣裝置的澆注模具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種澆注模具，包括至少兩個相互鄰接的模具，這些模具包圍一空腔、即型腔，該空腔經由至少一個進料通道從外部可到達，並且液態的澆注材料可注入或可壓入到該空腔中；和至少一個排氣口，所述排氣口從型腔一直延伸到一個模具的外表面，並且所述排氣口通過排氣裝置封閉。
背景技術：
為了由液態的澆注材料(如液態的塑料或液態的金屬)製造澆注件，需要澆注模具，液態的澆注材料注入或壓入到該澆注模具中、接著硬化、最後從模具中移除。在加工熱固性塑料或天然橡膠時，材料作為粉末或作為糊引入到型腔中，並在該型腔中通過相應的壓力和相應的溫度液化。在降低壓力和溫度以後，該材料接著硬化。在模具的澆注過程中，包含在其中的空氣必須逸出；否則在澆注件內形成砂眼、亦即空穴。也可能在澆注件的表面中形成少量大的或大量小的松孔、裂縫或缺口。澆注材料在某些情況下可能並不完全相互融合，或者發生如此高的壓縮以致澆注材料燒成一件，亦即與氣泡中的氧氣起反應。因此在澆注模具中必須提供開口以便使空氣逸出。對此還已知例如在專利文件DE 151209中描述的在澆注模具的相互鄰接的模具部件之間的小間距。通過在各個模具的接觸面上的小的間隔凸耳提供一窄的空氣間隙。但這種間隙的缺點是，液態的澆注材料可以進入其中，因此在完成的澆注件上形成不好看的毛刺。因此空氣間隙應該儘可能如此之小，以致只很少的澆注材料可以進入其中。但在這種情況下延緩空氣的排出，從而有可能仍然又可以在澆注件中形成砂眼。還更困難的是從澆注件的拱頂狀部分中的排氣。如果拱頂必須非常遠地遠離各個模具的分型面設置，則氣泡從該拱頂直到分型區域中的排氣縫的路徑可以是如此之長以致氣泡留在拱頂內，澆注件則變成廢品。

發明內容
針對該背景，本發明的目的在於開發一種用於澆注模具的輔助裝置，以便在將澆注材料澆注到模具中的過程中完全排氣。作為該目的的解決方案，本發明主張排氣裝置的指向型腔的端面被小空氣孔穿通，所述空氣孔能使空氣透過，但阻擋液態的澆注材料，並且所述空氣孔與排氣裝置的外表面連通。本發明的決定性特徵是空氣孔的部分的阻塞作用，這些空氣孔阻止澆注材料的大的和相互連結的分子穿過各孔，但足夠大以允許空氣通過。本發明的材料阻塞的重要優點是，其不需要機械裝置、不需要特別的材料或耗費的製造方法，而僅包括大量細小的孔。這些孔按照當前的現有技術例如可以通過雷射束較快地和成本低地製造。光束的聚焦是如此之精確，以致可以將各孔或通道的直徑校準到幾個微米。由此即使穿過許多排氣裝置仍可以以相同的不變的精度實現空氣和澆注材料的符合要求的分離。
特別是在澆注模具的拱頂狀突起的或向上指向的部分中(在該部分中空氣如同在潛水鐘罩中聚集)，按照本發明的排氣裝置可以安裝在最高突起點上，並且聚集的空氣量在注入澆注材料的過程中在該最高突起點處向上排出，而不會在冷卻和凝固以後在該位置因向前擠的澆注材料而形成毛刺、卷邊或其他不希望的外翻部，其在澆注以後必須再次去除，如例如通過昂貴的人工修整或通過機加工去除，機加工例如藉助於計算機數字控制 (CNC)的去毛刺機，該去毛刺機僅可供高投資額使用，並對於每一新的工件需要由有經驗的並因此昂貴的人員編製程序。按照本發明的排氣裝置特別適用於塑料注塑成型或金屬壓鑄，其中液態的澆注材料是液態的塑料或液態的金屬。為了使液態的材料不通過在排氣裝置中的空氣孔離開，空氣孔必須具有小於0. 1 微米的直徑。由此得出，空氣孔必須非常多，以便可以允許相當多的空氣量通過。根據液態的材料的粘度，空氣孔在某些情況下還要更小。對於許多已知的塑料，空氣孔的約30微米的直徑視為最好的數值等級。在實踐中大為有利的是，按照本發明的空氣孔在其整個長度上具有相同的不變的或向外逐漸變大的橫截面。藉此對於逸出的空氣的氣流阻力儘可能小，這最小化空氣逸出的持續時間並因此減少在澆注件中形成氣穴的危險。當空氣孔的橫截面在其延伸中不變窄時，存在進入空氣孔中的粒子通過空氣孔向外逸出的可能。粒子至少可以通過向空氣孔施加壓縮空氣而再次向外壓出，從而空氣孔再次暢通，並且排氣裝置可以不受限制地使用較長的時間。就此而言，按照本發明的排氣裝置明顯不同於金屬泡沫、由金屬纖維構成的纖維網、層疊的金屬絲網、多孔陶瓷或其他介質，這些介質能使空氣透過，但由於空氣導向裝置的橫截面的改變而以相對高很多的氣流阻力對抗空氣流且提前很多因汙染而堵塞。許多細小的空氣孔可以實施為從排氣裝置的內端面直到外表面的通道。但優選的是，這些很細的空氣通道僅是適當短的，並與少量較大的或唯一一個共用的空氣通道連通， 該空氣通道一直通到外表面。在一實施變型方案中，排氣裝置由管構成，該管的空腔用作供從澆注模具的型腔中排擠的空氣排出的空氣通道，並且朝澆注模具的型腔處通過一圓盤封閉。因而，空氣和澆注材料在該圓盤的端面分離，按照本發明的細小的空氣孔制出到該圓盤中。在另一實施形式中，排氣裝置是銷栓，該銷栓在其端面附近由一橫孔穿過，該橫孔橫向於該銷栓的縱軸線延伸。小空氣孔從端面一直延伸到橫孔。銷栓從橫孔直到該銷栓的外表面在側面被削平。削平部和排氣口的壁形成一空氣通道，排出的空氣流動通過該空氣通道。該銷栓可以具有圓柱形橫截面。但也可設想到其他的輪廓，例如具有銳角或圓角的四邊形、六邊形、星形的輪廓或任意成形的橫截面。該銷栓可以一件式構成。例如在特別是在頂出時非常高加載的銷栓的情況下，這是有利的。但在可替代實施形式中，銷栓多件式構成。因而可提供組合部件，其將大量變型方案減少成數量少很多的單獨部件，只在組裝時才由這些單獨部件製成相應所需的銷栓。有利的是，例如將銷栓分成三個單獨部件，即帶有外表面的頭部、中間件和帶有空氣孔的空氣通道件。空氣通道件包括許多空氣孔，這些空氣孔從其朝型腔指向的端面一直延伸到位於與端面對置的側面上的排氣通道。該排氣通道在空氣通道件與中間件組裝時絕大部分被再次封閉，並且在這種情況等同於一件式實施形式的橫孔。按照本發明的排氣裝置的另一非常有利的實施形式同時有助於從模具中移除硬化的部分，該硬化的部分特別是在澆注件的以上所述的拱頂狀區域內常常是難以解決的。在實踐中，排氣裝置(其附加地用於頂出)通常具有銷栓或銷釘的形式。但根據應用，其也可以成形為板、環或套筒。根據應用，也可以將所有排氣裝置中的僅一部分附加地用作頂料器。完全可設想至IJ，例如僅每隔一個排氣裝置在雙重功能中也用作頂料器。特別是，如果澆注件的拱頂狀區域的側壁相互形成一很小的角度，亦即幾乎相互平行延伸，則在脫模時模具中的靜摩擦是很大的。當從模具中拔出澆注件時，該拱頂狀區域在最壞的情況下可以被撕斷，這不僅導致該澆注樣品的更換，而且也需要耗費的人工清理。因此根據當前的現有技術已知，在這樣的區域內使用銷釘狀的「頂料器」，其內表面與澆注模具的內表面齊平地端接。在很高的澆注壓力下，銷釘的朝內表面處的橫截面面積可以大於朝外表面處的橫截面面積，從而即使在最高的壓力值下也不能向外壓出銷釘。但通常，頂料器的在外表面上的直徑稍大於在杆中的直徑。也可設想到在其長度上具有相同輪廓的銷釘，其中因此指向型腔的端面的形狀和尺寸等同於外表面的形狀和尺寸。為了從模具中取出澆注件，在頂料器的外側例如利用錘擊施加一增大的壓力，從而澆注件可以從模具中鬆脫並頂出。將這種頂料器加工到模具中的費用是很高的。當銷釘在其容納孔中不精確的配合時可以導致毛刺形成，或者當有缺陷的軸向定位時在澆注件中形成缺陷點或甚至孔。然而， 用於稍複雜的澆注件的頂料器仍然是不可或缺的。按照本發明的排氣裝置的一個問題是，該排氣裝置必須常常設置在頂料器附近或甚至設置在模具的與頂料器相同的位置，以便模具在澆注過程中完全排氣。在該區域中設置兩個元件導致模具的減弱和不必要的複雜化。本發明的另一構思是，通過頂料器將在澆注過程中的「排氣」功能與「頂出」功能相結合。藉此在澆注件的關鍵區域上僅需要一個孔代替先前的兩個孔，藉此明顯降低模具製造時的費用，並且將因澆注模具的不正確定位的部件而引起的缺陷澆注件的可能性減半。一個優點是，頂料器的為了頂出所需的機械穩定性幾乎不會因引入附加的空氣孔而降低，因為空氣孔僅是很小的並且優選設置在銷釘狀的頂料器的中心。眾所周知，與相同直徑的實心圓柱體相比，管相對於沿軸向方向的力僅具有少很多的剛度。這種配置結構的另一優點是，從外面吹到澆注模具上的冷卻空氣在澆注材料的凝固過程中通過頂料器中的空氣導向裝置可以到達澆注材料並因此加強冷卻效果。一實施變型方案在頂料器中設置空氣通道，該空氣通道從頂料器的指向型腔的內端面一直通道其外表面，並且在端面上用一圓盤封閉，小空氣孔制出到該圓盤中。這種配置結構類似於按照本發明的排氣裝置的上述變型方案，但其並不明顯地也用作頂料器。如果頂料器的內端面大於頂料器的外表面，則這樣的形狀是特別有利的，由此頂料器通過圓錐形的構造形式或通過逐漸向外漸小的直徑在模具的與此互補成形的開口中可以頂住液態的澆注材料的壓力。由於圓盤雖然有大量包含在其中的空氣孔但在空氣通道中仍起氣流制動器的作用，因此物理上有利的是，將該圓盤定位在空氣通道的直徑最大的位置，在此亦即定位在內向指向的部分中。雷射束適合用作為很細的空氣孔的製造方法。其他可能性有燒結或燒結與雷射束相結合。作為用於在按照本發明的澆注模具中澆注澆注件和從按照本發明的澆注模具中頂出澆注件的方法，本發明建議以下方法在第一步驟中，分別將一個頂料器從模具的內側如此壓入到所有排氣口中，直到頂料器的端面與模具的內表面齊平地延伸。在第二步驟中， 將各模具相互連接，從而這些模具四周包圍澆注模具的型腔。然後在第三步驟中，注入或壓入液態的澆注材料，其中將處於型腔中的空氣通過空氣孔和在每個頂料器中的空氣通道壓到外表面。緊接著在第四步驟中，使液態的澆注材料在型腔中凝固。在第五步驟中，必須將所有模具彼此分開，在第六步驟中，頂出仍處於模具中的澆注件，為此必須向頂料器的外表面施加相應的壓力。該壓力可以人工例如用錘擊施加。但一般為此使用液壓的衝頭。也總是常常使用電機例如經由主軸使頂料器實現起模。同樣可設想到使用氣壓缸。按照本發明的澆注模具的原理可以用於所有澆注方法和所有澆注模具，在這些澆注方法和澆注模具中在澆注過程中或在模具的注滿過程中需要排氣。作為示例涉及塑料注塑成型、金屬噴射鑄造、金屬壓鑄、熱固性塑料注塑成型、熱固性塑料擠壓方法、橡膠加工或天然橡膠加工。


以下藉助示例更詳細地說明本發明的其他細節和特徵。但這並不限制本發明，而只是為了說明，在示意圖中圖1示出按照本發明的具有排氣裝置作為頂料器的澆注模具的剖視圖。
具體實施例方式圖1詳細示出按照本發明的澆注模具的剖視圖。該澆注模具在這裡所示的實施例中包括總共三個模具1。其中最下面的模具1是一平板，構成該澆注模具的內部型芯的另一模具1以及構成該澆注模具的上外表面13和型腔2 (在該型腔中包含有澆注件4)的外壁的再一模具1位於該平板上。在該剖視圖中可迅速看到，型腔2具有兩個向上指向的拱頂狀的外翻部。在右邊的外翻部中通入一進料通道11，並且液態的澆注材料3引入到型腔2中。在型腔2內，澆注材料還流入到澆注件4的左邊所示的外翻部中。在該外翻部的上邊緣上可看到在最上面的模具1中的排氣口 12。該排氣口利用排氣裝置5封閉，空氣通道54在該排氣裝置的側面從外表面53 —直通到一橫孔55，該橫孔橫向於排氣裝置5的縱軸線定向。從該橫孔55中分出多個小空氣孔52，這些空氣孔一直延伸到端面51並與型腔2連通。圖1中在排氣裝置5的剖面中示出五個小空氣孔52。但在實踐中空氣孔52的數
7量與在圖1中可繪製示出的數量相比是顯著較多的，因為其直徑與排氣裝置5的尺寸相比顯著較小，因此儘管空氣可通過空氣孔52逸出，但液態的澆注材料3不能進入到空氣孔52 中。在圖1中可很好理解的是，空氣如何從澆注件4的左邊繪出的外翻部進入到各空氣孔52中、聚集在橫孔55中、從該橫孔流入到空氣通道54中並接著向外排出，這通過在排氣裝置5上方的大箭頭表示。在圖1中還可理解排氣裝置5的用於在上模具1中將澆注件4從型腔2中壓出的功能在澆注模具的上邊緣上可看到，排氣裝置5以其外表面53突出超過上模具1的外表面13。如果各模具1彼此分開，並且如果澆注件4仍粘附在上模具1中，則對排氣裝置5的向上指向的外表面53施加一壓力並由此從模具1中頂出澆注件4。附圖標記列表1模具，包圍一空腔、即型腔211模具1中的進料通道12模具1中的排氣口13模具1的外表面2型腔、即在相互鄰接的各模具1內的空腔3液態的澆注材料4澆注件，在型腔2中5排氣裝置，在排氣口 12中51排氣裝置5的指向型腔2的端面52端面51中的小空氣孔53排氣裝置5的外表面54空氣通道，將空氣孔52與外表面53連接55橫孔，橫向於排氣裝置5的縱軸線、與空氣孔52連通並鄰接於空氣通道54
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權利要求
1.澆注模具，包括至少兩個相互鄰接的模具(1)，所述模具包圍一空腔、即型腔(2)，該空腔經由至少一個進料通道(11)從外部可到達，並且液態的澆注材料(3)可注入或可壓入到該空腔中；和至少一個排氣口(12)，所述排氣口從型腔(2) —直延伸到一個模具(1)的外表面 (13)，並且所述排氣口通過排氣裝置(5)封閉，其特徵在於，所述排氣裝置(5)的指向型腔(2)的端面(51)被小空氣孔(52)穿通，所述空氣孔能使空氣透過，但阻擋液態的澆注材料(3)，並且所述空氣孔與所述排氣裝置(5) 的外表面(53)連通。
2.按照權利要求1所述的澆注模具，其特徵在於，排氣裝置(5)成形為銷釘或銷栓。
3.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，排氣裝置(5)由管構成，在該管中裝入圓盤，該圓盤被小空氣孔(52)穿通並形成端面(51)。
4.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，排氣裝置(5)由銷栓構成， 該銷栓在其端面(51)附近被一橫孔穿過，該橫孔橫向於該銷栓的縱軸線延伸，其中小空氣孔(52)從端面(51) —直延伸到橫孔，並且銷栓從橫孔直到該銷栓的外表面(53)在側面被削平，並且削平部與排氣口(12)的壁一起形成空氣通道(54)。
5.按照權利要求4所述的澆注模具，其特徵在於，銷栓一件式成形。
6.按照權利要求4所述的澆注模具，其特徵在於，銷栓多件式構成。
7.按照權利要求6所述的澆注模具，其特徵在於，銷栓包括帶有外表面(53)的頭部；中間件；和帶有許多空氣孔(52)的空氣通道件，所述空氣孔從端面(51) —直延伸到位於與端面 (51)對置的側面上的排氣通道，該排氣通道在組裝中間件時絕大部分被封閉。
8.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，排氣口(12)大致朝從模具(1)中移除硬化的澆注件(4)的方向指向，並且排氣裝置(5)通過作用於其外表面(53)上的增大的壓力或壓力衝量能在排氣口中如此遠地移動，以致該排氣裝置以其端面(51)撞到澆注件(4)上。
9.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，液態的澆注材料(3)是液態的塑料或液態的金屬。
10.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，小空氣孔(52)具有小於 0. Imm的直徑。
11.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，小空氣孔(52)具有約 30 μ m數量級的直徑。
12.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，許多小空氣孔(52)與空氣通道(54)連通，該空氣通道一直通到外表面(53)。
13.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，小空氣孔(52)制出到一圓盤中，該圓盤在排氣裝置(5)的指向型腔(2)的端面(51)上齊平地封閉空氣通道(54)。
14.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，端面(51)大於外表面 (53)。
15.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，端面(51)具有與外表面(53)相同的形狀和尺寸。
16.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，端面(51)小於外表面 (53)。
17.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，空氣孔(52)利用雷射束製造。
18.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具，其特徵在於，空氣孔(52)通過金屬的燒結製造。
19.按照上述權利要求之一項所述的澆注模具的應用，其特徵在於，該澆注模具用於塑料注塑成型或金屬噴射鑄造或金屬壓鑄或熱固性塑料注塑成型或熱固性塑料擠壓方法或橡膠加工或天然橡膠加工。
20.用於在按照上述權利要求之一項所述的澆注模具中澆注澆注件(4)和從按照上述權利要求之一項所述的澆注模具中頂出澆注件(4)的方法，其特徵在於，在第一步驟中，分別將一個排氣裝置(5)從模具(1)的內側如此壓入到所有排氣口 (12)中，直到端面(51)已到達其在模具(1)中設定的位置；在第二步驟中，將各模具(1)相互連接，從而各模具四周包圍型腔(2)； 在第三步驟中，注入或壓入液態的澆注材料(3)，其中將處於型腔(2)中的空氣通過空氣孔(52)和空氣通道(54)壓到外表面(53)；在第四步驟中，使液態的澆注材料(3)在型腔(2)中凝固； 在第五步驟中，將所有模具(1)彼此分開；在第六步驟中，通過作用於排氣裝置(5)的外表面(53)上的壓力頂出仍處於一模具 (1)中的澆注件(4)。
全文摘要
本發明涉及澆注模具，包括至少兩個相互鄰接的模具，這些模具包圍一空腔、即型腔，該空腔經由至少一個進料通道從外部可到達，並且液態的澆注材料可注入或可壓入到該空腔中；和至少一個排氣口，所述排氣口從型腔一直延伸到一個模具的外表面，並且所述排氣口大致朝從模具中移除硬化的澆注件的方向指向，並且所述排氣口通過銷釘狀的排氣裝置封閉，其中，所述排氣裝置的指向型腔的端面被小空氣孔穿通，所述空氣孔能使空氣透過，但阻擋液態的澆注材料，並且所述空氣孔與所述排氣裝置的外表面連通。
文檔編號B22D17/14GK102481627SQ201080037875
公開日2012年5月30日 申請日期2010年6月17日 優先權日2009年7月2日
發明者維爾納·博伊勒因 申請人:維爾納·博伊勒因