专利名称：成型系统与着色成型面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种着色成型面板与制造着色成型面板的成型系统。
技术背景车辆面板是着色成型面板的实例。车辆面板可能在车辆的里面或是外面，通常具有暴露于可视环境中的表面。这些暴露的表面常常被称为A级 表面。相对非A级表面而言，我们希望制造出极少或没有表面缺陷或裂纹 的A级表面。既然A级表面是暴露在可视环境中，成型时就需要更严格的 公差要求及更好的细节。未暴露在可视环境中的非A级表面可以有可见的 表面缺陷和裂纹。具有A级表面的车辆面板一般不会采用射出成型、模压成型或真空成 型，除非车辆的面板会二次喷涂以盖住表面缺陷。二次喷涂车辆面板来制 造车辆面板需要花费额外的时间和成本。涂料对剥皮、碎片、酷热和/或分 层也比较敏感。着色成型塑料是一种可以考虑在项目中代替现有喷涂技术和/或其他 装饰性选择，如涂膜或其他层压材料的低成本选择。着色成型不需要二次 喷漆过程，因此着色成型塑料可以容易地回收并且制造着色成型塑料也不 会产生挥发性有机化合物，所以着色成型塑料也是环保的。发明内容本发明的目的在于提供一种用于制造着色成型面板的成型系统。在一实施例中，本发明公开了一种用于制造着色成型面板的成型系 统。该成型系统包括第一模部，其具有用来成型面板具有暴露表面的部分 的第一成型表面。该成型系统包括第二模部，其具有用来成型面板隐藏部分的第二成型表面。其中第一模部与第二模部中的一个相对于另一个可移 动以共同收容着色成型的热树脂以成型面板。该成型系统具有用来将着色 成型的树脂注入模具中的注射器。第二成型表面足够的平滑使车辆面板暴 露的一侧不会产生可见的流纹。在另一实施例中，公开了一种在模具内制造着色成型的面板的方法。 该方法包括提供包括第一模部与第二模部的模具。所述第一模部具有第 一成型表面以制造着色成型面板暴露部分；所述第二模部具有第二成型表 面以生产着色成型面板隐藏部分。所述第二成型表面具有足够平滑的表面 以防止产生可见的流纹。将着色成型树脂注入至模具内及冷却着色成型树 脂以成型着色成型面板，第一模部或第二模部的另一个成型表面加工的面 板的暴露部分大致上没有流纹。在再一实施例中，通过提供一种具有第一模部和第二模部的模具公开 了一种着色成型面板。第一模部具有第一成型表面，用于制造注塑着色面 板暴露部分。第二模部具有第二成型表面，用于制造注塑着色面板隐藏部 分。所述第二成型表面具有足够平滑的表面以防止产生可见的流纹。该步 骤需要将着色成型树脂注入至模具内及冷却着色成型树脂以成型着色成 型面板。第一模部或第二模部的另一个成型表面加工的面板的暴露部分大 致上没有流纹。
图l是模具的侧视图。图2是图l所示模具的俯视图。图3是图l所示模具的剖视图。图4是图3所示浇口组件的示意图。图5是图2所示模具沿5-5线的剖视图。图6是图2所示模具沿6-6线的剖视图。图7是图2所示模具沿6-6线的另一剖视图。图8是图2所示模具沿8-8线的剖视图。
具体实施方式
按要求，这里描述了本发明详细的实施例。然而必须注意的是这里揭 示的实施例仅是本发明的范例，也可以以其他各种形式和可选的形式揭 示。图示不必依比例决定， 一些特征可以放大或减小以显示特定的组件的 详细信息。因此，本文中所披露的结构和功能的详细信息并非为了限制本 发明的技术方案，而只是作为权利要求和/或教导本领域技术人员使用本发 明的基础。当面板设计成具有在非暴露侧的凸起和穿过面板的孔时，制造没有缺 陷的A级表面是困难的且昂贵的，甚至是采用着色成型塑料也一样。通过 射出成型、模压成型或真空成型方式成型带有孔的面板会导致在表面上出 现可视的熔合纹、流线或者縮痕。通常是采用二次切削操作在面板上加工 孔。面板的二次切削操作需要额外的时间和成本。通过射出成型、模压成型或真空成型方式制造面板时，制造没有缺陷 的A级表面比较困难，因为在表面上会出现可视的熔合纹、流线或者縮痕。 因此，使用射出成型、模压成型或真空成型方式，这种表面缺陷是难以消 除和/或控制的。此外，当使用金属着色成型树脂时，制造无缺陷的A级 表面极其困难，因为金属着色成型树脂很容易形成表面缺陷。尽管着色成 型塑料有很多优点，但成型A级表面上没有可视的熔合纹、流线或縮痕的 有色零件仍然很困难。请参阅图1，图1说明了用来制造着色成型面板的模具10。面板10 可以是任何合适的着色成型面板10。在本实施例中，面板10是用在车辆 内部或外部的车辆面板IO。当然，其他任何形式的着色成型面板10也在 本发明范围之内。模具IO包括第一模部12及第二模部14。在其他实施例 中，模具IO可以包括三个或三个以上模部以共同构成模具10。任何数量 的模部都在本发明范围之内。本实施例中，由于第一模部12设有用于收容第二模部14的凹陷，故第一模部12被称为母模。由于第二模部14设有收容在母模12内的凸起, 故第二模部14被称为公模。公模14相对于母模12可移动。通过提供的固定的母模12与可移动 的公模14，成型后的车辆面板可以固持在模具10内的公模14上，且在模 具10打开的时候通常可以很容易地将车辆面板顶出或移走。当然，采用 可移动的母模12和固定的公模14也在本发明的范围内。如果采用三个或 更多的模部，至少有一个模部可相对至少另一个模部可移动。请参阅图2，图2说明了附图1中所示模具10的俯视图。为制造车辆 面板16，热的树脂通过树脂进口注射到模具10内。在本实施例中，树脂 进口是浇口。热树脂具有着色成型因此不需要二次喷涂操作。本实施例中，热树脂 与着色剂可以分别地注入到模具10内。树脂可具有比得上热塑性聚烯烃 (TPO， thermoplastic polyolefm)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/聚碳酸酯 (PC/ABS， polycarbonate-acrylonitrile butadiene styrene)的材料性能。树脂也可以包含金属着色成型以应用在例如车辆内部面板上。在通常 的模具内使用金属着色成型树脂会产生大量表面缺陷，视觉上不够吸引 人。 一旦采用注塑成型、模压成型或真空成型，这种金属着色成型树脂可 能达到低光泽、高品质的金属外观。这样得到的车辆面板具有超过涂料的 强化金属外观，提供了相对于使用铝和/或装饰性薄膜而言低成本的选择。如图2所述，注射入的热树脂呈现没有加工有穿过车辆面板的孔18 的车辆面板16的形状。如果需要的话，当模具10内的车辆面板16部分 冷却时，可冲出至少一个穿过面板16的孔18。在本实施例中，车辆面板16被部分冷却，以冲出穿过面板16的孔18。 部分冷却的车辆面板16的温度小于车辆面板16的熔化温度且接近车辆面 板16的可塑化温度。部分冷却的车辆面板16的温度可以接近车辆面板16 的可塑化温度，该可塑化温度接近用来加工成车辆面板16的材料的软化 点。可以在面板16完全冷却之前对车辆面板16进行冲压以避免内应力， 这种内应力常常产生于对完全冷却的车辆面板进行冲压的过程中。根据车辆面板16所需的设计可以穿过车辆面板16冲出若干个孔18。请参阅图3，图3说明了图2所示模具10沿3-3线的剖视图。模具 10具有固定的母模12及相对母模12可移动的公模14。母模12也可相对 公模14可移动。在成型车辆面板16时，模具10被说明为处于封闭的状态。 '母模12具有第一成型表面20以与公模14的第二成型表面22相配合。 第一成型表面20与第二成型表面22共同限定车辆面板16的外边界。在 其他实施例中，具有三个或三个以上成型表面以共同限定车辆面板的外边 界。公模14的第二成型表面22是平滑的以至于在热树脂以足够的注射速 度注入公模14时，树脂流过第二成型表面时不受干扰。热树脂的流动扰 动可在车辆面板16上产生熔合纹、流痕及縮痕，因此需要第二成型表面 22足够的平滑。这种平滑可以作为任何表面特征或自流面表面延伸一定高 度的凸起的公差来测量，下面将用高度公差来表述。当表面特征或凸起在 公差之外时，这种表面特征或凸起就会干扰树脂的流动。这种高度差必须 大致等于或小于车辆面板16厚度的15%，因为任何超出这个范围的高度公 差都会导致模具10中产生流动扰动及在车辆面板16上形成表面缺陷。在 车辆面板16厚度为3.5mm时，第二成型表面高度公差可以小于0.5mm以 使第二成型表面22之外没有超过lmm高的隆起。高度公差为厚度的15%或更小这一比例是通过加工具有研磨成各种 更小高度公差的任意突起的第二加工表面22经验测试出的。本发明的实 施例中，车辆面板16的厚度为3.5mm。通过车辆面板16射出成型到模具 10内测试每一个更小的公差范围以检查所成型的车辆面板16在其暴露可 见侧21是否具有任何可见的表面缺陷。 一旦成型在第二成型表面22上的 任意突起被研磨到0.5mm或更小的表面高度公差，着色成型树脂不再受 到干扰以至于车辆面板16的暴露可见表面21没有可见的表面缺陷。一旦热的树脂开始冷却成型在足够平滑的第二成型表面22上时，车 辆面板16的暴露可见侧21上就没有可见的熔合纹、流线或缩痕。由第一成型表面20成型的暴露可见侧21在安装到车辆上也是可见的。因为车辆 面板16的暴露可见侧21没有可见的熔合纹、流线或縮痕，不需要二次喷 涂过程就可以得到金属着色成型车辆面板16的A级表面。在其他实施例 中，公模14用一般平滑的第二成型表面22成型。请参阅图3及图4，图中说明了注射器24连接至图3所示的模具10 上以提供足够流速的热树脂流进模具10内形成车辆面板16。注射器24 流动地连接至浇口组件26。本发明实施例中，通过图3所示的第二成型表 面22，浇口组件26提供来自注射器24的热树脂流。第二成型表面24是 模流表面。当然，可以用多个注射器24与浇口组件26来注入热树脂。任 何合适的已知的着色成型注射器24都在本发明范围内。浇口组件26将注射器24连接至第二成型表面22上。连接至注射器 24的浇口组件26的第一端包括一注入口 28。注入口 28连接至流道30。 流道30连接至冷料井32与浇口 34。冷料井32通过提供像冷却的树脂产 生的冷料和热树脂中的气穴这种杂质的储存器，从而在热树脂中捕捉杂 质。浇口 34连接至如图3所示的第二成型表面22。本发明实施例中，浇口 34具有增大的长度与增大的直径。浇口34长 度可以是3.5mm。随着长度的增加，浇口 34的直径可以增加到0.375mm 以适应浇口增大的长度。增大的长度和直径可以让更多的材料流至母模12 以使填充没有如縮痕等变形的车辆部件所需的压力达到最小。如图4所说明的流道30具有连接至流道30 —端的注入口 28的第一 流道部31及位于流道30第二端的第二流道部31。第二流道部33通常可 垂直于第一流道部31。第二流道部33连接至第三流道部35。第二流道部 33垂直于第三流道部35。第三流道部35连接至冷料井32与浇口 34。如 图中所说明，第三流道部35—般与第一流道部31平行。图3说明的流道30的结构将热树脂以足够的流速从注入口 28传输至 浇口 34以利于在图3所示的模具10内加工在车辆面板的暴露侧具有最小 的可见的熔合纹、流线或縮痕的车辆面板16。如图4所说明，流道30的直径为D。冷料井32延伸超出浇口 34之外的长度为L。在至少一个实施例中，冷料井32延伸超出浇口34之外的 长度为L至少是流道30直径D的1.5倍。经过广泛测试后测定，长度L 与直径D合适的比例至少是1.5: 1。流道30与冷料井32的相对尺寸让冷 料井32捕捉杂质以防止其穿过浇口 34从而可以改善成型在图3所示模具 10内成型的车辆面板16的品质。请参阅图5至图6，它们分别说明了模具10沿5-5线与6-6线的剖视 图。模具IO包括静止的母模12与相对母模12可移动的公模14。母模12 也可以相对于公模14可移动。图中说明了打开状态下的模具10，其可以 发生在车辆面板16的成型之前或车辆面板16的成型之后。如在2007年2月12日申请的美国专利申请号11/673,704的专利申请 中所描述，公模14可以具有至少一个冲头36，该文之全部以引用的方式 并入本文。虽然说明了三个冲头36，任何数目的冲头36都在本发明的范 围之内。当模具10如说明般处于打开状态时，冲头36处于第一、非延伸 状态。在热树脂被注射至模具10内且经过平滑的第二成型表面22并部分 冷却后，冲头36延伸穿过第二成型表面22且穿过部分冷却的车辆面板并 进入第一成型表面20。 一旦冲头36延伸穿过部分冷却的车辆面板并进入 铁砧38，贯穿车辆面板16上的孔就加工好了，从而免去了对车辆面板的 二次切削或冲压操作，不会产生可见的熔合缝、流纹或縮痕。第二成型表面22可以具有至少一个可驱动的冲头26。每个所说明的 冲头26形成第二成型表面22的一部分。在冲头26与第二成型表面22之 间的交叉处需要足够的平滑以利于热树脂没有干扰地流过第二成型表面 22而不会在车辆面板暴露的一侧产生熔合缝、流纹或縮痕。在冲头26与 第二成型表面22之间的交叉处需要较小的高度公差。在冲头26与第二成 型表面22之间的交叉处的该高度公差可以大致是车辆面板16厚度的15% 或更小。第一成型表面可以具有至少一个滑动的铁砧38以接收至少一个相应 的冲头36。铁砧38相应地与冲头36 —起移动以让冲头36穿过第一成型 表面20延伸从而冲头36将除去车辆面板16的一部分。如图中说明，三个铁砧38与三个冲头36相对应。任何数目的铁砧38都在本发明的范围 之内。在铁砧38与第一成型表面20之间的交叉处需要足够的平滑以利于热 树脂无干扰地流入模具10内而不会在车辆面板暴露的一侧产生熔合缝、 流纹或縮痕。在铁砧38与第一成型表面20之间的交叉处期望的是小的高 度公差，在铁砧38与第一成型表面20之间的交叉处的该高度公差可以大 致是车辆面板16厚度的15%或更小。请参阅图7，图中说明了模具10沿6-6的剖视图且与图6的剖视图相 对应。图中说明了在热树脂注入至平滑的第二成型表面22后，模具10处 于封闭状态。 一旦热树脂部分冷却，冲头36就穿过部分冷却的树脂进入 铁砧38，加工出穿过车辆面板16的孔18。然后，母模14可直线地离开 公模12 (如图8所说明)，因此车辆面板16可被顶出或移出模具10。请参阅图8，铁砧38可具有至少一个肩部40。若铁砧38具有肩部40, 则要提供一个肩孔42以当冲头36嵌套在铁砧38内时收容上述肩部40。 肩部40可具有限制部以使冲头36与铁砧38直线移动。通过减小铁砧38 的整体重量，肩部40可以减小移动铁砧38所需的力。这里己经说明和描述了本发明的多种实施例，这些实施例并不是对本 发明的实施例的穷举。说明书中使用的词语只是描述的词语并不是限制， 应该理解的是在不脱离本发明的精神和范围内，本发明可以作多种变化。
权利要求
1.一种用于制造着色成型面板的成型系统，该成型系统包括第一模部，其具有用来成型面板具有暴露表面的部分的第一成型表面；第二模部，其具有用来成型面板隐藏部分的第二成型表面，其中第一模部与第二模部中的一个相对于另一个可移动以共同收容着色成型的热树脂以成型面板，第二成型表面足够的平滑使车辆面板暴露的一侧不会产生可见的流纹；及注射器，用于将着色成型的树脂注入至第一模部与第二模部内。
2. 如权利要求l所述的成型系统，其特征在于第二成型表面的流面 上的高度变化的公差为车辆面板厚度的15%或更小。
3. 如权利要求l所述的成型系统，其特征在于着色成型树脂是金属着色成型树脂。
4. 如权利要求l所述的成型系统，其特征在于注射器进一步包括 注入口部分，用来收容从注射器得到的热着色成型树脂；流道，用来传输 热着色成型树脂在其中通过；浇口部分，流体连通流道至第一模部与第二 模部中的一个；及冷料井部分，与流道流体连通以抑制热着色成型树脂中 的杂质进入到第一模部与第二模部中的一个；其中，冷料井部分的长度大 约比流道的直径大1.5倍。
5. 如权利要求4所述的成型系统，其特征在于流道进一步设有与注 入口流体连通的第一流道部、与第一流道部流体连通的第二流道部及与浇 口、冷料井部分和第二流道部流体连通的第三流道部，第一流道部以大致 等于90度的角与第二流道部流体连通且第二流道部以大约等于90度的角 与第三流道部流体连通。
6. 如权利要求4所述的成型系统，其特征在于浇口将热的着色成型 树脂的流向从流道中改变成约卯度。
7. 如权利要求4所述的成型系统，其特征在于流道进一步设有与注 入口流体连通第一流道部、与第一流道部流体连通的第二流道部及与浇 口、冷料井部分和第二流道部流体连通的第三流道部，第一流道部与第三流道部大致平行。
8. 如权利要求7所述的成型系统，其特征在于第一流道部大致垂直 于第二流道部。
9. 如权利要求7所述的成型系统，其特征在于第二流道部大致垂直 于第三流道部。
10. 如权利要求7所述的成型系统，其特征在于第二流道部大致垂 直于第一流道部与第三流道部。
11. 如权利要求4所述的成型系统，进一步包括在第一模部或第二 模部中的一个内具有至少一个冲头，所述至少一个冲头可被驱动地穿过第 一模部或第二模部中的一个的成型表面并可被驱动地穿过部分冷却的面 板以加工一个 L;其中冲头与第一模部或第二模部的成型表面的交叉处是 足够的平滑以使面板的暴露表面没有可见的流纹。
12. 如权利要求ll所述的加工系统，进一步包括设在第一模部或第 二模部中的另一个上的嵌套部，所述嵌套部可让所述的至少一个冲头穿过 并嵌在该嵌套部内，其中所述嵌套部与第一模部或第二模部中的另一个的 交叉处是足够的平滑以使面板暴露表面没有可见的流纹。
全文摘要
本发明提供一种用于制造着色成型面板的成型系统，包括第一模部、第二模部及用于将着色成型树脂注入至第一模部与第二模部内的注射器。所述第一模部具有用来成型面板具有暴露表面的部分的第一成型表面；所述第二模部具有用来成型面板隐藏部分的第二成型表面。其中第一模部与第二模部中的一个相对于另一个可移动以共同收容着色成型的热树脂以成型面板，第二成型表面足够的平滑使车辆面板暴露的一侧不会产生可见的流纹。
文档编号B29C45/16GK101332653SQ200810111218
公开日2008年12月31日 申请日期2008年6月5日 优先权日2007年6月22日
发明者布兰登·帕帕兹恩, 拉龙·布朗 申请人:福特全球技术公司