专利名称：具有不均匀厚度的部件的注射成型的制作方法
具有不均匀厚度的部件的注射成型
背景技术：
注射成型是可以用于产生塑料部件的制造工艺。注射成型一般地涉及将熔融塑料注入到模具中，并且然后允许塑料冷却和凝固。然而，许多塑料在冷却的同时收缩。因此， 经由注射成型来制造精确厚度的部件可能是具有挑战性的。此外，由于收缩的幅值取决于塑料的厚度，所以不均勻塑料部件的不同部分可能以不同的速率收缩，从而增加经由注射成型来模制精确部件方面的困难。
发明内容
在本文中公开了与具有不均勻厚度的部件的注射成型有关的各种实施例。例如， 一个公开实施例提供了一种注射成型设备，包括一个或多个侧壁、与侧壁相交且相对于侧壁固定不动的第一模具表面以及与侧壁相交从而与侧壁和第一模具表面一起限定腔体的第二模具表面，所述腔体被配置为接纳一些注入的熔融热塑性材料。此外，第二模具表面被配置为可朝着第一模具表面移动，其移动方式为当模制热塑性材料时，第二模具表面的第一末端朝着第一模具表面移动与第二模具表面的第二末端相比更大的物理行进距离。提供本概要是为了以简化的形式介绍下文在详细说明中进一步描述的概念的选择。本概要并不意图识别要求保护的主题的关键特征或本质特征，也并不意图被用来限制要求保护的主题的范围。此外，要求保护的主题不限于解决在本公开的任何部分中所述的任何或所有缺点的实施方式。
图1示出根据本公开的示例性注射成型设备的实施例的分解图。图2示出经由图1的实施例模制的具有不均勻厚度的部件的实施例的示意性描
fe ο图3示出对具有不均勻厚度的部件进行注射成型的方法的实施例的流程图。图4示出根据本公开的在注射成型工艺的实施例期间进行的模具移动序列的示意性描绘。
具体实施例方式具有非均勻厚度的部件(诸如光楔)的注射成型可能是具有挑战性的，因为用于此类部件的材料在凝固期间可能收缩，从而造成由于变化的部件厚度而引起的不均勻收缩。 可以通过随着塑料冷却和固定而以线性方式使模具的一个表面朝着另一表面移动来补偿均勻部件的模制期间的收缩。然而，在不均勻部件的情况下，此类线性运动可能不起作用， 因为经历较少收缩的部件的较薄部分可能促使模具锁定，并从而不允许模具随着部件的较厚部分继续竖立而进行进一步运动。这可能造成最终部件具有不正确的尺寸，并且还可能影响模制部件的可再现性。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，该模具表面被配置为在模制热塑性材料时以非线性方式(例如通过允许模具表面绕着轴的旋转)朝着另一模具表面移动。这在其中与模具旋转轴间隔开的模制部件的一部分比邻近于模具旋转轴定位的模制部件的一部分更缓慢地固化的情况下允许模具继续移动。此外，在某些实施例中，模具表面可以是可相对于另一模具表面线性地且可旋转地移动的，以允许在冷却工艺的不同阶段期间发生不同的运动。虽然公开的实施例利用旋转机构来允许此类非线性运动发生，但应理解的是，根据本公开的模具可以将任何其它适当机构用于非线性运动。图1示出可以用于模制具有不均勻厚度的部件的示例性注射成型设备100的实施例的分解示意图，所述部件例如是示意性地描绘为光楔并在图2中以透视图示出的示例性部件102。返回图1，注射成型设备100可以包括多个侧壁，包括侧壁104和侧壁106以及与侧壁104和106相交而形成矩形结构的侧壁。注射成型设备100还包括主要顶表面和底表面(参考图1的取向)，其在本文中称为第一模具表面108和第二模具表面110。第一模具表面108可以与诸如侧壁104和侧壁106的侧壁相交，并且可以是相对于侧壁固定不动的。 第二模具表面110也可以与诸如侧壁104和侧壁106的侧壁相交，从而与侧壁和第一模具表面108 —起限定腔体。可以将此类腔体配置为接纳一些注入的熔融热塑性材料，其在凝固时变成部件102。如上所述，第二模具表面110可以是可朝着第一模具表面108移动的， 其移动方式为当模制热塑性材料时，第二模具表面110的第一末端112朝着第一模具表面 108移动与第二模具表面110的第二末端114相比更大的物理行进距离。将如下参考图3 和图4来更详细地描述此类配置。图3示出对具有不均勻厚度的部件进行注射成型的方法300的实施例的流程图。 首先，方法300可以可选地包括在302处将注射模具的第一模具表面加热，使得被注入到模具中的塑料并不立即开始在第一表面上硬化。此外，方法300的某些实施例可以可选地包括在304处将注射模具的第二模具表面加热，其中，第二模具表面是可朝着第一模具表面线性地且可旋转地移动的。示出用于具有不均勻厚度的部件的注射成型的实施例的时序的示意性描绘的图4分别在402和404处示出第一和第二模具表面的示例。在405处示意性地示出用于表面404的加热器。为了明了起见，未示出用于表面402或其它模具表面的加热器。应理解的是，在将塑料注入到模具中之前还可以将除表面402和404之外的其它模具表面(诸如侧壁406和408)加热。返回图3，在306处方法300包括向模具腔体中注入熔融热塑性材料。在某些实施例中，可以由第一模具表面、第二模具表面以及在第一模具表面与第二模具表面之间延伸的多个侧面来限定模具腔体，其中，第二模具表面是可朝着第一模具表面移动的。可以以任何适当方式将热塑性材料注入到腔体中。例如，在某些实施例中，可以通过第二模具表面中的开口来注入熔融热塑性材料，而在其它实施例中，可以在任何其它适当位置处将熔融热塑性材料注入到模具中。再次参考图4，在时间t1;已用热塑性材料412填充模具腔体410。可以在最初限定模具腔体410，使得熔融塑料的薄端和厚端比为了使组件容纳相对于硬化热塑性材料而言更大体积的熔融热塑性材料所期望的更厚。然后，如下文更详细地描述的，在热塑性材料的冷却期间，第二模具表面404朝着第一模具表面402移动以随着材料冷却而保持模具表面与热塑性材料接触，从而在最终模制部件中实现期望的尺寸和表面性质。热塑性材料可以是任何适当的材料。在光楔的情况下，热塑性材料可以是透明的，并且在更特定实施例中，可以包括诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯和/或多环烯烃的材料。应理解的是，这些材料是出于示例的目的而给出的，并且在任何其它适当的模制工艺中可以使用任何其它适当材料。如上所述，可以在注入熔融热塑性材料之前和/或同时将侧壁、第一模具表面和第二模具表面中的一个或多个加热。侧壁和腔体表面的此类加热可以防止热塑性材料在注入时受到热冲击。继续图3，在308处，方法300包括在模具腔体中的热塑性材料的冷却期间使第二表面朝着第一模具表面移动，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动更大的物理行进距离，从而形成具有不均勻厚度的部件。在某些实施例中，如分别在310 和312处所指示的，方法300的308可以包括同时地或在模制工艺的不同阶段期间使第二模具表面朝着第一模具表面线性地移动且可旋转地移动(即旋转)。术语“使第二模具表面线性地朝着第一模具表面移动”指的是第二模具表面的移动，使得第二模具表面的第一末端移动与第二模具表面的第二末端相同的物理行进距离。作为示例，在时间t2，图4在414 处举例说明沿着朝向第一模具表面402的方向向第二模具表面404施加线性压缩，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朝着第一模具表面 402移动近似相同的物理行进距离。在某些实施例中，注射成型设备400可以包括物理止动部以限制第二模具表面的物理行进距离的量，使得第二模具表面404可以针对其朝向第一模具表面402的行进路径的一部分线性地朝着第一模具表面402移动。虽然可朝着固定不动的第一模具表面移动的第二模具表面404被描绘成包括模具腔体的整个底侧(参考图 4所示的模具的取向)，但应理解的是，在某些实施例中，第二模具表面可以仅包括模具腔体的侧面的一部分。继续图4，在第二模具表面404行进预定距离之后，在时间t3，第二模具表面404 绕着第二模具表面404的第二末端418处的轴可旋转地朝着第一模具表面402移动。同样地，第二模具表面404的第一末端416移动比第二模具表面404的第二末端418更大的物理行进距离。可以以任何适当方式使第二模具表面404旋转。例如，注射成型设备400可以包括铰链420，第二模具表面404可以绕着其旋转。可以将此类铰链420耦合到诸如侧壁408的一个或多个侧壁，并且其可以允许第二模具表面404的至少一部分绕着第二模具表面404 的第二末端418处的轴旋转。应理解的是，本文所使用的术语“铰链”包括铰链、枢轴以及两个部件的其它此类旋转耦合。因此，如图4所示，如在、处所示的第二模具表面404朝着第一模具表面402的线性移动可以用来在部件的薄端处实现期望的厚度。然后，如在t2处所示，然后可以使第二模具表面404朝着第一模具表面402可旋转地移动以在部件的厚端处实现期望的厚度。这样做时，最终部件具有期望的不均勻厚度。因此，虽然塑料在冷却的同时可能按体积份额收缩，但如本文所述的注射成型允许通过使第二模具表面以受控方式朝着第一模具表面线性地且可旋转地移动来精确地控制部件的不同厚度，使得模具在其整个冷却周期期间向整个部件提供压缩力。可以以任何适当方式将注射成型机配置为使第二模具表面404朝着第一模具表面402移动。例如，在某些实施例中，注射成型设备400被耦合到其的成型机可以包括压缩芯，其被配置为使第二模具表面朝着第一模具表面移动。此类压缩芯可以包括凸轮机构、液压缸、齿条和小齿轮、或用于使第二模具表面移动的任何其它适当机构。如上所述，如本文所述的注射成型可以用来产生光楔，其可以用作大型显示器中的光导，或者可以在适合于交互式键盘、鼠标或网络照相机的较小形状因数中或在任何其它适当设备中使用。此类光楔还可以用作用于液晶显示器(LCD)的背光。某些光楔可以包括在楔的一侧中形成的菲涅耳透镜以使从楔的光/空气界面进入楔的光聚焦和改向。因此， 在这种情况下，注射成型设备的侧壁中的一个可以包括被配置为在光楔中形成此类菲涅耳透镜的菲涅耳透镜模制表面。此外，为了实现用于精确模制对象(诸如光导)的表面的期望光滑度，注射成型设备的侧壁和腔体表面中的一个或多个可以是经过金刚石研磨的，或者可以是从适合于产生高度光滑表面的另一工艺形成的。虽然在本文中是在光楔的背景下公开的，但应理解的是，本文的实施例是说明性而非限制性的，因为本发明的范围是由所附权利要求而不是由在其前面的说明书限定的， 并且落入权利要求书的界限或其此类界限的等价物内的所有修改因此意在被权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种用于模制具有不均勻厚度的部件的注射成型设备，该注射成型设备包括一个或多个侧壁；第一模具表面，其与所述一个或多个侧壁相交且相对于所述一个或多个侧壁是固定不动的；以及第二模具表面，其与所述一个或多个侧壁相交，从而与所述一个或多个侧壁和第一模具表面一起限定腔体，该腔体被配置为接纳计量的量的注入的熔融热塑性材料，第二模具表面是可朝着第一模具表面移动的，其移动方式为当模制热塑性材料时，第二模具表面的第一末端朝着第一模具表面移动比第二模具表面的第二末端更大的物理行进距离。
2.权利要求1的注射成型设备，还包括被配置为停止第二模具表面朝向第一模具表面的移动的物理止动部。
3.权利要求1的注射成型设备，其中，所述第二模具表面可绕着位于第二模具表面的第二末端处的轴朝着第一模具表面可旋转地移动。
4.权利要求1的注射成型设备，其中，所述第二模具表面被配置为相对于第一模具表面针对行进路径的一部分朝着第一模具表面线性地移动。
5.权利要求4的注射成型设备，还包括将第二模具表面的一部分耦合到侧壁中的一个的铰链，该铰链允许第二模具表面的该部分绕着第二模具表面的所述部分的第二末端处的轴旋转。
6.权利要求1的注射成型设备，还包括用于将所述一个或多个侧壁、第一模具表面和/ 或第二模具表面加热的一个或多个加热器。
7.权利要求1的注射成型设备，被耦合到成型机，该成型机包括配置为使第二模具表面朝着第一模具表面移动的压缩芯。
8.一种对具有不均勻厚度的部件进行注射成型的方法，该方法包括向模具腔体中注入熔融热塑性材料，该模具腔体是由第一模具表面、第二模具表面以及在第一模具表面与第二模具表面之间延伸的多个侧面限定的，第二模具表面可朝着第一模具表面移动；以及在模具腔体中的热塑性材料的冷却期间，使第二模具表面朝着第一模具表面移动，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动更大的物理行进距离，从而形成具有不均勻厚度的部件。
9.权利要求8的方法，其中，所述热塑性材料是光学透明的。
10.权利要求9的方法，其中，所述热塑性材料包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯和多环烯烃中的一种或多种。
11.权利要求8的方法，还包括在模制工艺期间将侧面、第一模具表面和第二模具表面中的一个或多个加热。
12.权利要求11的方法，其中，在注入熔融热塑性材料之前将侧面、第一模具表面和第二模具表面中的一个或多个加热。
13.权利要求11的方法，其中，在注入熔融热塑性材料的同时将侧面、第一模具表面和第二模具表面中的一个或多个加热。
14.权利要求8的方法，其中，移动第二模具表面包括使第二模具表面朝着第一模具表面线性地移动，并且在第二模具表面行进预定距离之后，使第二模具表面绕着在第二模具表面的第二末端处的轴朝着第一模具表面旋转。
15.权利要求8的方法，其中，所述具有不均勻厚度的部件是光楔，并且其中，所述方法还包括将菲涅耳结构模制到光楔的末端中。
全文摘要
提供了具有不均匀厚度的部件的注射成型。注射成型设备的一个公开实施例包括一个或多个侧壁、与侧壁相交且相对于侧壁固定不动的第一模具表面以及与侧壁相交从而与侧壁和第一模具表面一起限定腔体的第二模具表面，所述腔体被配置为接纳计量的量的注入的熔融热塑性材料。第二模具表面可朝着第一模具表面移动，其移动方式为第二模具表面的第一末端在模制工艺期间朝着第一模具表面移动比第二模具表面的第二末端更大的物理行进距离。
文档编号B29C45/80GK102470590SQ201080037825
公开日2012年5月23日 申请日期2010年8月24日 优先权日2009年8月26日
发明者A. 詹金斯 K. 申请人:微软公司