具有不均勻厚度的部件的注射成型的製作方法
2023-12-11 10:34:47 1
專利名稱：具有不均勻厚度的部件的注射成型的製作方法
具有不均勻厚度的部件的注射成型
背景技術：
注射成型是可以用於產生塑料部件的製造工藝。注射成型一般地涉及將熔融塑料注入到模具中，並且然後允許塑料冷卻和凝固。然而，許多塑料在冷卻的同時收縮。因此， 經由注射成型來製造精確厚度的部件可能是具有挑戰性的。此外，由於收縮的幅值取決於塑料的厚度，所以不均勻塑料部件的不同部分可能以不同的速率收縮，從而增加經由注射成型來模製精確部件方面的困難。
發明內容
在本文中公開了與具有不均勻厚度的部件的注射成型有關的各種實施例。例如， 一個公開實施例提供了一種注射成型設備，包括一個或多個側壁、與側壁相交且相對於側壁固定不動的第一模具表面以及與側壁相交從而與側壁和第一模具表面一起限定腔體的第二模具表面，所述腔體被配置為接納一些注入的熔融熱塑性材料。此外，第二模具表面被配置為可朝著第一模具表面移動，其移動方式為當模製熱塑性材料時，第二模具表面的第一末端朝著第一模具表面移動與第二模具表面的第二末端相比更大的物理行進距離。提供本概要是為了以簡化的形式介紹下文在詳細說明中進一步描述的概念的選擇。本概要並不意圖識別要求保護的主題的關鍵特徵或本質特徵，也並不意圖被用來限制要求保護的主題的範圍。此外，要求保護的主題不限於解決在本公開的任何部分中所述的任何或所有缺點的實施方式。
圖1示出根據本公開的示例性注射成型設備的實施例的分解圖。圖2示出經由圖1的實施例模製的具有不均勻厚度的部件的實施例的示意性描
fe ο圖3示出對具有不均勻厚度的部件進行注射成型的方法的實施例的流程圖。圖4示出根據本公開的在注射成型工藝的實施例期間進行的模具移動序列的示意性描繪。
具體實施例方式具有非均勻厚度的部件(諸如光楔)的注射成型可能是具有挑戰性的，因為用於此類部件的材料在凝固期間可能收縮，從而造成由於變化的部件厚度而引起的不均勻收縮。 可以通過隨著塑料冷卻和固定而以線性方式使模具的一個表面朝著另一表面移動來補償均勻部件的模製期間的收縮。然而，在不均勻部件的情況下，此類線性運動可能不起作用， 因為經歷較少收縮的部件的較薄部分可能促使模具鎖定，並從而不允許模具隨著部件的較厚部分繼續豎立而進行進一步運動。這可能造成最終部件具有不正確的尺寸，並且還可能影響模製部件的可再現性。因此，如本文所述的具有不均勻厚度的部件的注射成型利用模具表面，該模具表面被配置為在模製熱塑性材料時以非線性方式(例如通過允許模具表面繞著軸的旋轉)朝著另一模具表面移動。這在其中與模具旋轉軸間隔開的模製部件的一部分比鄰近於模具旋轉軸定位的模製部件的一部分更緩慢地固化的情況下允許模具繼續移動。此外，在某些實施例中，模具表面可以是可相對於另一模具表面線性地且可旋轉地移動的，以允許在冷卻工藝的不同階段期間發生不同的運動。雖然公開的實施例利用旋轉機構來允許此類非線性運動發生，但應理解的是，根據本公開的模具可以將任何其它適當機構用於非線性運動。圖1示出可以用於模製具有不均勻厚度的部件的示例性注射成型設備100的實施例的分解示意圖，所述部件例如是示意性地描繪為光楔並在圖2中以透視圖示出的示例性部件102。返回圖1，注射成型設備100可以包括多個側壁，包括側壁104和側壁106以及與側壁104和106相交而形成矩形結構的側壁。注射成型設備100還包括主要頂表面和底表面(參考圖1的取向)，其在本文中稱為第一模具表面108和第二模具表面110。第一模具表面108可以與諸如側壁104和側壁106的側壁相交，並且可以是相對於側壁固定不動的。 第二模具表面110也可以與諸如側壁104和側壁106的側壁相交，從而與側壁和第一模具表面108 —起限定腔體。可以將此類腔體配置為接納一些注入的熔融熱塑性材料，其在凝固時變成部件102。如上所述，第二模具表面110可以是可朝著第一模具表面108移動的， 其移動方式為當模製熱塑性材料時，第二模具表面110的第一末端112朝著第一模具表面 108移動與第二模具表面110的第二末端114相比更大的物理行進距離。將如下參考圖3 和圖4來更詳細地描述此類配置。圖3示出對具有不均勻厚度的部件進行注射成型的方法300的實施例的流程圖。 首先，方法300可以可選地包括在302處將注射模具的第一模具表面加熱，使得被注入到模具中的塑料並不立即開始在第一表面上硬化。此外，方法300的某些實施例可以可選地包括在304處將注射模具的第二模具表面加熱，其中，第二模具表面是可朝著第一模具表面線性地且可旋轉地移動的。示出用於具有不均勻厚度的部件的注射成型的實施例的時序的示意性描繪的圖4分別在402和404處示出第一和第二模具表面的示例。在405處示意性地示出用於表面404的加熱器。為了明了起見，未示出用於表面402或其它模具表面的加熱器。應理解的是，在將塑料注入到模具中之前還可以將除表面402和404之外的其它模具表面(諸如側壁406和408)加熱。返回圖3，在306處方法300包括向模具腔體中注入熔融熱塑性材料。在某些實施例中，可以由第一模具表面、第二模具表面以及在第一模具表面與第二模具表面之間延伸的多個側面來限定模具腔體，其中，第二模具表面是可朝著第一模具表面移動的。可以以任何適當方式將熱塑性材料注入到腔體中。例如，在某些實施例中，可以通過第二模具表面中的開口來注入熔融熱塑性材料，而在其它實施例中，可以在任何其它適當位置處將熔融熱塑性材料注入到模具中。再次參考圖4，在時間t1;已用熱塑性材料412填充模具腔體410。可以在最初限定模具腔體410，使得熔融塑料的薄端和厚端比為了使組件容納相對於硬化熱塑性材料而言更大體積的熔融熱塑性材料所期望的更厚。然後，如下文更詳細地描述的，在熱塑性材料的冷卻期間，第二模具表面404朝著第一模具表面402移動以隨著材料冷卻而保持模具表面與熱塑性材料接觸，從而在最終模製部件中實現期望的尺寸和表面性質。熱塑性材料可以是任何適當的材料。在光楔的情況下，熱塑性材料可以是透明的，並且在更特定實施例中，可以包括諸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯和/或多環烯烴的材料。應理解的是，這些材料是出於示例的目的而給出的，並且在任何其它適當的模製工藝中可以使用任何其它適當材料。如上所述，可以在注入熔融熱塑性材料之前和/或同時將側壁、第一模具表面和第二模具表面中的一個或多個加熱。側壁和腔體表面的此類加熱可以防止熱塑性材料在注入時受到熱衝擊。繼續圖3，在308處，方法300包括在模具腔體中的熱塑性材料的冷卻期間使第二表面朝著第一模具表面移動，使得第二模具表面的第一末端比第二模具表面的第二末端移動更大的物理行進距離，從而形成具有不均勻厚度的部件。在某些實施例中，如分別在310 和312處所指示的，方法300的308可以包括同時地或在模製工藝的不同階段期間使第二模具表面朝著第一模具表面線性地移動且可旋轉地移動(即旋轉)。術語「使第二模具表面線性地朝著第一模具表面移動」指的是第二模具表面的移動，使得第二模具表面的第一末端移動與第二模具表面的第二末端相同的物理行進距離。作為示例，在時間t2，圖4在414 處舉例說明沿著朝向第一模具表面402的方向向第二模具表面404施加線性壓縮，使得第二模具表面404的第一末端416和第二模具表面404的第二末端418朝著第一模具表面 402移動近似相同的物理行進距離。在某些實施例中，注射成型設備400可以包括物理止動部以限制第二模具表面的物理行進距離的量，使得第二模具表面404可以針對其朝向第一模具表面402的行進路徑的一部分線性地朝著第一模具表面402移動。雖然可朝著固定不動的第一模具表面移動的第二模具表面404被描繪成包括模具腔體的整個底側(參考圖 4所示的模具的取向)，但應理解的是，在某些實施例中，第二模具表面可以僅包括模具腔體的側面的一部分。繼續圖4，在第二模具表面404行進預定距離之後，在時間t3，第二模具表面404 繞著第二模具表面404的第二末端418處的軸可旋轉地朝著第一模具表面402移動。同樣地，第二模具表面404的第一末端416移動比第二模具表面404的第二末端418更大的物理行進距離。可以以任何適當方式使第二模具表面404旋轉。例如，注射成型設備400可以包括鉸鏈420，第二模具表面404可以繞著其旋轉。可以將此類鉸鏈420耦合到諸如側壁408的一個或多個側壁，並且其可以允許第二模具表面404的至少一部分繞著第二模具表面404 的第二末端418處的軸旋轉。應理解的是，本文所使用的術語「鉸鏈」包括鉸鏈、樞軸以及兩個部件的其它此類旋轉耦合。因此，如圖4所示，如在、處所示的第二模具表面404朝著第一模具表面402的線性移動可以用來在部件的薄端處實現期望的厚度。然後，如在t2處所示，然後可以使第二模具表面404朝著第一模具表面402可旋轉地移動以在部件的厚端處實現期望的厚度。這樣做時，最終部件具有期望的不均勻厚度。因此，雖然塑料在冷卻的同時可能按體積份額收縮，但如本文所述的注射成型允許通過使第二模具表面以受控方式朝著第一模具表面線性地且可旋轉地移動來精確地控制部件的不同厚度，使得模具在其整個冷卻周期期間向整個部件提供壓縮力。可以以任何適當方式將注射成型機配置為使第二模具表面404朝著第一模具表面402移動。例如，在某些實施例中，注射成型設備400被耦合到其的成型機可以包括壓縮芯，其被配置為使第二模具表面朝著第一模具表面移動。此類壓縮芯可以包括凸輪機構、液壓缸、齒條和小齒輪、或用於使第二模具表面移動的任何其它適當機構。如上所述，如本文所述的注射成型可以用來產生光楔，其可以用作大型顯示器中的光導，或者可以在適合於交互式鍵盤、滑鼠或網絡照相機的較小形狀因數中或在任何其它適當設備中使用。此類光楔還可以用作用於液晶顯示器(LCD)的背光。某些光楔可以包括在楔的一側中形成的菲涅耳透鏡以使從楔的光/空氣界面進入楔的光聚焦和改向。因此， 在這種情況下，注射成型設備的側壁中的一個可以包括被配置為在光楔中形成此類菲涅耳透鏡的菲涅耳透鏡模製表面。此外，為了實現用於精確模製對象(諸如光導)的表面的期望光滑度，注射成型設備的側壁和腔體表面中的一個或多個可以是經過金剛石研磨的，或者可以是從適合於產生高度光滑表面的另一工藝形成的。雖然在本文中是在光楔的背景下公開的，但應理解的是，本文的實施例是說明性而非限制性的，因為本發明的範圍是由所附權利要求而不是由在其前面的說明書限定的， 並且落入權利要求書的界限或其此類界限的等價物內的所有修改因此意在被權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種用於模製具有不均勻厚度的部件的注射成型設備，該注射成型設備包括一個或多個側壁；第一模具表面，其與所述一個或多個側壁相交且相對於所述一個或多個側壁是固定不動的；以及第二模具表面，其與所述一個或多個側壁相交，從而與所述一個或多個側壁和第一模具表面一起限定腔體，該腔體被配置為接納計量的量的注入的熔融熱塑性材料，第二模具表面是可朝著第一模具表面移動的，其移動方式為當模製熱塑性材料時，第二模具表面的第一末端朝著第一模具表面移動比第二模具表面的第二末端更大的物理行進距離。
2.權利要求1的注射成型設備，還包括被配置為停止第二模具表面朝向第一模具表面的移動的物理止動部。
3.權利要求1的注射成型設備，其中，所述第二模具表面可繞著位於第二模具表面的第二末端處的軸朝著第一模具表面可旋轉地移動。
4.權利要求1的注射成型設備，其中，所述第二模具表面被配置為相對於第一模具表面針對行進路徑的一部分朝著第一模具表面線性地移動。
5.權利要求4的注射成型設備，還包括將第二模具表面的一部分耦合到側壁中的一個的鉸鏈，該鉸鏈允許第二模具表面的該部分繞著第二模具表面的所述部分的第二末端處的軸旋轉。
6.權利要求1的注射成型設備，還包括用於將所述一個或多個側壁、第一模具表面和/ 或第二模具表面加熱的一個或多個加熱器。
7.權利要求1的注射成型設備，被耦合到成型機，該成型機包括配置為使第二模具表面朝著第一模具表面移動的壓縮芯。
8.一種對具有不均勻厚度的部件進行注射成型的方法，該方法包括向模具腔體中注入熔融熱塑性材料，該模具腔體是由第一模具表面、第二模具表面以及在第一模具表面與第二模具表面之間延伸的多個側面限定的，第二模具表面可朝著第一模具表面移動；以及在模具腔體中的熱塑性材料的冷卻期間，使第二模具表面朝著第一模具表面移動，使得第二模具表面的第一末端比第二模具表面的第二末端移動更大的物理行進距離，從而形成具有不均勻厚度的部件。
9.權利要求8的方法，其中，所述熱塑性材料是光學透明的。
10.權利要求9的方法，其中，所述熱塑性材料包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯和多環烯烴中的一種或多種。
11.權利要求8的方法，還包括在模製工藝期間將側面、第一模具表面和第二模具表面中的一個或多個加熱。
12.權利要求11的方法，其中，在注入熔融熱塑性材料之前將側面、第一模具表面和第二模具表面中的一個或多個加熱。
13.權利要求11的方法，其中，在注入熔融熱塑性材料的同時將側面、第一模具表面和第二模具表面中的一個或多個加熱。
14.權利要求8的方法，其中，移動第二模具表面包括使第二模具表面朝著第一模具表面線性地移動，並且在第二模具表面行進預定距離之後，使第二模具表面繞著在第二模具表面的第二末端處的軸朝著第一模具表面旋轉。
15.權利要求8的方法，其中，所述具有不均勻厚度的部件是光楔，並且其中，所述方法還包括將菲涅耳結構模製到光楔的末端中。
全文摘要
提供了具有不均勻厚度的部件的注射成型。注射成型設備的一個公開實施例包括一個或多個側壁、與側壁相交且相對於側壁固定不動的第一模具表面以及與側壁相交從而與側壁和第一模具表面一起限定腔體的第二模具表面，所述腔體被配置為接納計量的量的注入的熔融熱塑性材料。第二模具表面可朝著第一模具表面移動，其移動方式為第二模具表面的第一末端在模製工藝期間朝著第一模具表面移動比第二模具表面的第二末端更大的物理行進距離。
文檔編號B29C45/80GK102470590SQ201080037825
公開日2012年5月23日 申請日期2010年8月24日 優先權日2009年8月26日
發明者A. 詹金斯 K. 申請人:微軟公司