專利名稱：旋轉式高速低壓縮熱塑成型方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及成型方法和設備，并且尤其涉及一種模制深拉零件的方法和設備。
背景技術：
幾個不同類型的成型エ藝為人所知，這些方法包括注塑成型和壓縮成型。這些エ藝中的每個具有其自身的優(yōu)勢和劣勢，并且已經因此被主要用于基于每種エ藝各自優(yōu)勢和劣勢的特定領域和特殊零件。
壓縮成型是ー種成型方法，其中，一般預熱的成型原料最初被放置在敞開的、加熱的型腔內。閉合模具，并且施加壓カ推動原料接觸到所有的模具區(qū)域，同時保溫保壓直到成型原料凝固為止。與例如注塑成型相比，壓縮成型是最低成本的成型方法之一。然而，壓縮成型經常在控制飛邊中提供差的產品一致性和難題。因此，壓縮成型總體上被認為不適合某些類型的零件，例如深拉零件。注塑成型是用來從熱塑材料中生產零件的エ藝。原料被送進加熱的筒里，混合，并被推進型腔，在此處其冷卻并硬化成型腔的形狀。注塑成型被廣泛用于制造多種零件，包括深拉零件。傳統(tǒng)的注塑成型已經達到了容量極限，由于空化和循環(huán)次數(shù)，更高的エ藝速度正接近其理論極限。為了滿足未來需求和每套的進ー步降價，更快的機器和更高的空化模具(cavitation tooling)具有很小的增長空間。為了獲得更高的產量，已經使用了更快的成型機、更高的注射速度和增加的模具空穴(tooling cavitation),例如，已經使用了 128腔疊層模具(128 cavity stack molds)。這些改進幾乎已經達到了其實際極限，因此用更大的成本和風險僅僅可以實現(xiàn)產量上很小的提高。所以，這些改進總體上被認為是無成本效益的。此外，高的空化模具用于生產費用是呈幾何級數(shù)的，當空化增強時對于工具包需要更嚴格的公差。更高的空化模具還需要明顯更高水平的保養(yǎng)，且空化損耗改變了加工參數(shù)。更高的注射速度產生明顯的剪切熱，在注射時其可以并且將引起原料的燃燒。另外，高速注塑機需要明顯更大的功率去運轉以及非常熟練的技師去操作并且保養(yǎng)成型機和關聯(lián)的輔助器材。因此，所需的是ー個成型系統(tǒng)/エ藝，其可以操作性地生產深拉零件。還需要的是ー個成型系統(tǒng)/エ藝，相對于傳統(tǒng)エ藝，其明顯增加了深拉零件的產出率。還需要的是ー個成型系統(tǒng)/エ藝，其需要更低的保養(yǎng)和更便宜的模具，并且其生產更高質量、深拉的零件。

發(fā)明內容
本發(fā)明通過提供高速、低壓縮熱塑成型系統(tǒng)和方法克服了與現(xiàn)有技術關聯(lián)的問題。本發(fā)明便利了深拉零件的壓縮成型。
一個示例性成型設備包括多個深拉壓縮模具。每個模具包括型腔和關聯(lián)的型芯。旋轉支撐結構操作性地相對彼此支撐型腔和型芯，并且當模具圍繞由支撐結構限定的閉合路徑移動時，其打開和閉合。當模具沿著閉合路徑通過第一預定位置時，模具卸料機構在每個模具內按順序地堆放預定量的模具原料。當模具沿著閉合路徑在第一預定位置和第二預定位置之間移動時，熱源被連接用于加熱模具。當模具沿著閉合路徑在第二預定位置和第三預定位置之間移動時，合模機構被設置用于閉合加熱的模具，壓縮型腔和型芯之間的模具原料以形成深拉零件。當模具沿著閉合路徑在第三預定位置和第四預定位置之間移動時，冷卻源被連接用于冷卻模具。當模具沿著閉合路徑在第四預定位置和第五預定位置之間移動吋，開模機構被設置用于打開冷卻的模具。當模具沿著閉合路徑通過第六預定位置時，脫模器被設置用于從模具中排出深拉零件。成型設備可以生產廣泛范圍的深拉零件。在一個實施例中，深拉壓縮模具具有大于I的深度-直徑比。深拉壓縮模具可以具有大于10的深度-直徑比。熱源使壓縮模具過熱。在一個實施例中，熱源傳導過熱的水；在一個替代實施例中，熱源傳導蒸汽。模具被加熱到超過212華氏度的溫度。在一個實施例中，深拉壓縮模具被設計用于模制注射器套筒。用于注射器套筒和其他深拉零件的深拉壓縮模具關于通過上述模具的軸線對稱。還公開了一種示例性深拉成型方法。此示例性方法包括提供多個深拉模具、將模具設置到支撐結構上、促使模具反復地經過閉合路徑、當模具沿著閉合路徑通過第一預定位置時在每個模具內堆放預定量的模具原料、當模具沿著閉合路徑在第一預定位置和第二預定位置之間移動時加熱模具、當模具沿著閉合路徑在第二預定位置和第三預定位置之間移動時壓縮模具內的模具原料以形成深拉零件、當模具沿著閉合路徑在第三預定位置和第四預定位置之間移動時冷卻模具、當模具沿著閉合路徑在第四預定位置和第五預定位置之間移動時打開冷卻的模具，以及當模具沿著閉合路徑在第五預定位置和第一預定位置之間移動時從模具中排出深拉零件。壓縮模具內的模具原料以形成深拉零件的步驟包括形成具有大于I的深度直徑比的深拉零件。在某些方法中，壓縮模具內的模具原料以形成深拉零件的步驟包括形成具有大于10的深度直徑比的深拉零件。在一個示例性方法中，加熱模具的步驟包括用過熱的水加熱模具?；蛘?，加熱模具的步驟包括用蒸汽加熱模具。加熱模具的步驟包括加熱模具到超過212華氏度的溫度。在示例性方法中，壓縮模具內的模具原料以形成深拉零件的步驟包括形成注射器套筒。除注射器套筒之外，壓縮模具內的模具原料以形成深拉零件的步驟可包括形成關于通過零件的軸線對稱的其他零件。本發(fā)明公開了當模具沿著閉合路徑在各位置間移動時使模具過熱的裝置。還公開了當模具沿著閉合路徑在各位置間移動時冷卻模具的裝置。


參照附圖對本發(fā)明進行描述，其中相同的標號表示基本類似的元件
圖I是旋轉式壓縮成型設備的示意圖；圖2示出了在壓縮成型エ藝各個階段的壓縮模具；和圖3是概括壓縮成型深拉零件的ー種方法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明通過提供高速旋轉式壓縮成型方法和設備克服了與現(xiàn)有技術相關的問題。此方法和設備通過使用例如蒸汽或過熱的水使壓縮模具過熱，便利了深拉零件一如注射器套筒ー的壓縮成型。在下面的描述中，為了提供對本發(fā)明的全面理解，闡明了許多具體的細節(jié)(例如，模具數(shù)量、模具行進路徑的形狀，等)。本領域技術人員需要認識到，無論如何，除了這些具體的細節(jié)也可能實行本發(fā)明。在其他情況下，為了不使本發(fā)明不必要地難以理解，忽略了為人所熟知的壓縮成型實踐(例如，機器的管件和線路細節(jié)、具體的成型原料，等)和零件(例如，機器的管件和線路細節(jié)，等)的細節(jié)。圖I是旋轉式高速低壓縮熱塑成型機的示意圖的頂視圖。旋轉式壓縮成型機在本領域一般為人所知并且市場上能買到。然而，除非如本發(fā)明所修改的，已知的壓縮成型機被認為不能成功地模制深拉薄壁零件。成型機100包括多個(在本特定示例中為32個)深拉壓縮模具102，其被旋轉支撐結構103支撐。在本實施例中，支撐結構103是環(huán)形的，以便模具在成型機100運轉期間反復地經過環(huán)形路徑。然而，路徑的形狀和模具的數(shù)量對本發(fā)明的實行都不是不可少的。 確實，當對于特定的成型エ藝可能需要路徑和模具數(shù)量時，可修改此路徑和模具數(shù)量以提供更多的加熱和/或冷卻時間。通過增加附加模具延伸路徑將増加留給每個模塑的零件被加熱或冷卻的時間，但將不會反而影響總生產率，因為不斷地(毎次ー個)填滿和倒空1吳具。成型機100還包括模具卸料(例如熱塑性塑料)裝置104，當每個模具102沿著模具行進路徑在第一位置108和第二位置110之間通過時，此模具卸料機構向每個壓縮模具102內順序地堆放預定量的模具原料106。當特定模具102在第二位置110和第三位置112之間移動時，模具102被過熱和閉合，并且當模具102在第三位置112和第四位置114之間通過時，模具壓縮成型原料以形成深拉零件。在第四位置114和第五位置116之間，模具102被有效而迅速地冷卻。然后，在第五位置116和第六位置118之間，模具被打開。成型機100還包括脫模器120，當模具102在第六位置118和模具102開始下ー運轉周期的第一位置108之間通過吋，此脫模器120從模具102中移走模塑的深拉零件126。傳遞裝置122接收來自脫模器120的深拉零件126并傳遞零件126到輸送系統(tǒng)124，其傳送完成的深拉零件126遠離成型機100。過熱的模具102明顯地降低了成型原料106的粘性并便利了深拉零件ー即使具有薄壁的深拉零件一的壓縮成型。深拉零件具有大于I的深度直徑比，并且可使用此エ藝模制具有大于10的深度直徑比的零件。雖然本發(fā)明的方法不限于具有環(huán)形橫截面的深拉零件，但是當深拉零件關于通過零件的縱向軸線對稱時，獲得特別好的結果。然而，使用本發(fā)明可成功模制具有橢圓的、多邊形的和甚至不規(guī)則的橫截面的深拉零件。總體上，過熱被認為加熱到超過正常的水的沸點(212華氏度)的溫度。使模具102過熱可以使用蒸汽、過熱的水或者任何其他的適宜的熱調節(jié)流體來實現(xiàn)，此熱調節(jié)流體(例如蒸汽)穿過形成于模具102內的流動通道(未示出)導熱。已知的模具已經包括用于加熱和冷卻流體到更適宜溫度的流動通道，因此，這些現(xiàn)有的流動通道可以在很小的或沒有改變的情況下被用來使模具過熱。圖2是深拉壓縮模具102的時間序列圖，覆蓋了本發(fā)明壓縮成型エ藝的ー個循環(huán)。每個模具102包括型腔202和型芯204。在第一時間208和第二時間210之間，模具卸料機構104將ー塊模具原料106放置到型芯204上。然后，在第二時間210和第三時間212之間，使型腔202和型芯204過熱。接著，在第三時間212和第四時間214之間，閉合模具102，繼續(xù)加熱型腔202和型芯204，并且發(fā)生原料106的壓縮成型以形成深拉零件。然后，在第四時間214和第五時間216之間，有效而迅速地冷卻模具102的型腔202和型芯204。接著，在第五時間216和第六時間218之間，打開模具102。最后，在第六時間218之后，型芯204縮回，且成形的深拉零件220從模具102中移走。圖3是根據(jù)本發(fā)明概括模制深拉零件的一個示例性方法的流程圖。在第一歩302，提供多個深拉模具。然后，在第二步304，將模具設置到支撐結構上。接著，在第三步306，促使模具經過閉合路徑。然后，在第四步308，順序地在每個模具內堆放預定量的模具原料。接著，在第五步310，使模具過熱。然后，在第六步312，在過熱模具內壓縮模具原料以形成 深拉零件。接著，在第七步314，迅速而有效地冷卻模具。然后，在第八步316，打開模具，并且在第九步318，從模具里排出深拉零件。應理解，在多個模具上順序地執(zhí)行本方法，以便在稍微不同的時間段與每個模具一起執(zhí)行各エ步?，F(xiàn)在完整敘述了本發(fā)明特定實施例。許多描述的特征在不超出本發(fā)明范圍的情況下可能被代替、改變或忽略。例如，替代熱源(例如電阻式電加熱器)取代用來使模具102過熱的熱調節(jié)流體；如另ー個例子，可采用更多的模具和更長的エ藝路徑以留出更多的冷卻時間。來自于示出的特定實施例的這些及其他的偏差對于本領域技術人員是顯見的，尤其考慮到以前的公開。相關專利申請的交叉參考本申請要求2009年10月23日由同一發(fā)明人提交的待審的第61/254，600號美國臨時專利申請的優(yōu)先權，其全部內容在此引入作為參考。
權利要求
1.ー種成型設備，所述成型設備包括 多個深拉壓縮模具，每個所述模具包括型腔和關聯(lián)的型芯； 旋轉支撐結構，所述旋轉支撐結構操作性地、相對彼此支撐所述型腔和所述型芯，當所述模具圍繞由所述支撐結構限定的閉合路徑移動時，所述模具打開和閉合； 模具卸料機構，當所述模具沿著所述閉合路徑通過第一預定位置吋，所述模具卸料機構在每個所述模具內操作性地順序堆放預定量的模具原料； 熱源，當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第一預定位置和一第二預定位置之間移動時，所述熱源被連接用于加熱所述模具； 合模機構，當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第二預定位置和第三預定位置之間移動時，所述合模機構被設置為用于閉合所述加熱的模具，壓縮在所述型腔和所述型芯之間的所述模具原料以形成深拉零件； 冷卻源，當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第三預定位置和第四預定位置之間移動時，所述冷卻源被連接為用于冷卻所述模具； 開模機構，當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第四預定位置和第五預定位置之間移動時，所述開模機構被設置為用于打開所述冷卻的模具；和 脫模器，當所述模具沿著所述閉合路徑通過第六預定位置時，所述脫模器被設置為用于從所述模具中排出所述深拉零件。
2.根據(jù)權利要求I所述的成型設備，其中所述深拉壓縮模具具有大于I的深度-直徑比。
3.根據(jù)權利要求2所述的成型設備，其中所述深拉壓縮模具具有大于10的深度-直徑比。
4.根據(jù)權利要求I所述的成型設備，其中所述熱源傳導過熱的水。
5.根據(jù)權利要求I所述的成型設備，其中所述熱源傳導蒸汽。
6.根據(jù)權利要求I所述的成型設備，其中所述模具被加熱到超過212華氏度的溫度。
7.根據(jù)權利要求I所述的成型設備，其中所述深拉壓縮模具被設計為用于模制注射器套筒。
8.根據(jù)權利要求I所述的成型設備，其中所述深拉壓縮模具關于通過所述模具的軸線對稱。
9.ー種成型方法，包括 提供多個深拉模具； 將所述模具設置到支撐結構上； 促使所述模具反復地經過ー閉合路徑； 當所述模具沿著所述閉合路徑通過第一預定位置吋，在每個所述模具內堆放預定量的模具原料； 當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第一預定位置和第二預定位置之間移動時，加熱所述模具； 當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第二預定位置和第三預定位置之間移動時，壓縮所述模具內的所述模具原料以形成深拉零件； 當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第三預定位置和第四預定位置之間移動時，冷卻所述模具； 當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第四預定位置和第五預定位置之間移動時，打開所述冷卻的模具；和 當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第五預定位置和所述第一預定位置之間移動吋，從所述模具內排出所述深拉零件。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中壓縮所述模具內的所述模具原料以形成深拉零件的所述步驟包括形成具有大于I的深度-直徑比的深拉零件。
11.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中壓縮所述模具內的所述模具原料以形成深拉零件的所述步驟包括形成具有大于10的深度-直徑比的深拉零件。
12.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中加熱所述模具的所述步驟包括用過熱的水加熱所述模具。
13.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中加熱所述模具的所述步驟包括用蒸汽加熱所述模具。
14.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中加熱所述模具的所述步驟包括加熱所述模具到超過212華氏度的溫度。
15.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中壓縮所述模具內的所述模具原料以形成深拉零件的所述步驟包括形成注射器套筒。
16.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中壓縮所述模具內的所述模具原料以形成深拉零件的所述步驟包括形成關于通過所述零件的軸線對稱的零件。
17.ー種成型設備，包括 多個深拉壓縮模具； 支撐結構，所述支撐結構操作性地支撐所述深拉壓縮模具，當所述模具圍繞由所述支撐結構限定的閉合路徑移動時，所述模具打開和閉合； 模具卸料機構，當所述模具沿著所述閉合路徑通過第一預定位置吋，所述模具卸料機構在每個所述模具內操作性地順序堆放預定量的模具原料； 當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第一預定位置和第二預定位置之間移動時，用于使所述模具過熱的裝置； 合模機構，當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第二預定位置和第三預定位置之間移動時，所述合模機構被設置為用于閉合所述加熱的模具，壓縮所述型腔和所述型芯之間的所述模具原料以形成深拉零件； 當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第三預定位置和第四預定位置之間移動時，用于冷卻所述模具的裝置； 開模機構，當所述模具沿著所述閉合路徑在所述第四預定位置和第五預定位置之間移動時，所述開模機構被設置為用于打開所述冷卻的模具；和 脫模器，當所述模具沿著所述閉合路徑通過第六預定位置時，所述脫模器被設置用于從所述模具中排出所述深拉零件。
18.根據(jù)權利要求17所述的成型設備，其中所述深拉壓縮模具具有大于I的深度-直徑比。
19.根據(jù)權利要求18所述的成型設備，其中所述深拉壓縮模具具有大于10的深度-直徑比
全文摘要
本發(fā)明公開一種成型設備，其包括多個深拉壓縮模具。每個模具包括型腔和關聯(lián)的型芯。旋轉支撐結構操作性地、相對彼此支撐型腔和型芯。當模具圍繞由支撐結構限定的閉合路徑移動時，所述模具打開和閉合。模具卸料機構在每個模具內堆放預定量的模具原料。熱源使模具過熱，合模機構閉合過熱的模具，壓縮型腔和型芯之間的模具原料以形成深拉零件。冷卻源迅速而有效地冷卻模具，且開模機構打開冷卻的模具。脫模器被設置用于從模具中排出深拉零件。本發(fā)明還公開了一種模制深拉零件的方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法便利了深拉零件的壓縮成型。
文檔編號B28B5/06GK102666046SQ201080058730
公開日2012年9月12日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權日2009年10月23日
發(fā)明者M.J.洛夫格倫 申請人:弗萊克斯電子有限責任公司