具有优化的密封系统的用于制造塑料材料部件的模具的制作方法

文档序号:11442098阅读:241来源:国知局
具有优化的密封系统的用于制造塑料材料部件的模具的制造方法与工艺

本发明涉及通过模制、特别是通过压缩模制来制造塑料材料部件的技术领域。

特别地,本发明涉及一种模具,该模具适于制造需要模具闭合元件精确对接的复合材料部件,例如包括插件的部件或在部件边缘具有起伏轮廓(profilaccidenté)的部件。



背景技术:

为了制造热塑性或热固性的塑料材料部件,已知使用在闭合的模具中在压力下进行热压缩模制的方法,其中所述模具一般通过模具的活动元件(由压机致动)相对于模具的固定元件的移动来闭合,这些元件一般由钢制成。

一般地,在压缩模具中设置由塑料材料片构成的加载平面(plandechargement),其中所述塑料材料一般为所谓“smc(片状模塑料)”的复合材料。该缩写来自于英语名称“sheetmouldingcompound”或“sheetmouldingcomposite”。该片例如为由热固性树脂构成的片,该热固性树脂一般为聚酯、乙烯基酯或环氧树脂类型的,但也可能是其他类型的热固性树脂,该热固性树脂浸渍有例如玻璃纤维或其他增强物(例如具有占重量20%至30%的增强物),并经常带有填充物(charge)和/或催化剂(固化剂)。

然后,致动压机的作动缸以闭合模具,随后将模制压强传递给塑料材料。

由于模具各个元件受热时的相对移动,几乎无法在模具的活动元件和固定元件之间留出足够小的功能性间隙以保证这两个元件之间的密封性,这是特别地源于模具安装的限制条件,在现有技术中,这些限制条件要求保证在环境温度下非零的安装间隙,这还允许保证模具元件无锁固地相对运动。该安装间隙在模具升高到模制温度(通常接近150℃)时保持大致不变。当待模制的部件具有大的尺寸的时候,对该间隙的控制更加重要。

这导致在模制空腔中的热动力学条件的作用下变成流体的树脂在模制时渗入模具的固定元件和活动元件,这造成所模制的部件上通常在平行于模具闭合方向(很通常地,该方向是竖直的)的平面中存在飞边。除了损失相应的材料之外,这些飞边还造成在随后的去飞边操作时产生的高成本,该去飞边操作要求负责该操作的操作员花费大量的时间。

还已经在申请wo2014091175中提出了实现这样的压缩模具:该压缩模具包括不同于模具的主要活动元件的活动密封部件或活动垫块,这些活动密封部件或活动垫块被布置在一个或多个设置在模具的固定元件中的槽座中。这些密封部件被设计为能够膨胀并使由钢制成的部件相互贴紧,以实现密封性。然而,由于活动垫块也必须以工作安装间隙进行安装,而该间隙会造成飞边,所以该技术方案没有令人满意地解决问题。

此外,某些部件的模制导致模具的活动元件和固定元件的对接瑕疵。这些对接瑕疵会导致树脂渗入,从而在所模制的部件上造成飞边,这些飞边不是在平行于模具闭合方向的平面中,而是在垂直平面中。

对于例如包括插件的部件或在部件边缘具有起伏轮廓(非平面的、凹凸不平的、包括变化的形状的轮廓)的部件,会产生这种对接瑕疵。

实际上,在模具中在两个塑料材料片堆之间布置插件加重了模制期间模具的固定元件和活动元件之间以及插件周围的树脂渗入,这使得所模制的部件上的飞边更加严重。此外,如果插件是可变形的,例如如果构成插件的材料不大耐受模具元件闭合的压强,和/或如果插件是空心的,那么就遇到构成模具的固定元件和活动元件的钢的支撑问题。实际上,对于这些部件,不能施加过大的压强,否则会有损坏插件的风险。

另外,在制造插件时,存在部件的尺寸偏差,即生产线上生产的每个插件不正好具有相同的尺寸,特别是在模具的闭合方向上。在具有大尺寸的部件上,该部件的整体形状瑕疵能达到不同部件之间相差数毫米,造成模具的固定元件和活动元件之间不够密封的对接。

对于部件边缘包括起伏轮廓(即部件的轮廓不是平面的,而是在模具闭合方向上包括起伏的形状)的部件,也会产生这种对接瑕疵。在这种情况下,模具的两个元件(固定元件和活动元件)必须在模具闭合时完美地相互接合。然而,即使能够制造这种模具,也极其难以保证模具的固定元件和活动元件的形状的完美接合。实际上,这些一般由钢制成的元件的调整要求相对于工具的精度过高的精度。

由此,在其边缘上包括复杂轮廓或包括插件的部件导致调整瑕疵(défautsd’ajustement),从而在垂直于模具闭合方向的方向上造成飞边。

目前,这些飞边难以去除,并不利于该类型部件(带有插件、具有起伏的轮廓的部件)的生产,因为需要在模制后进行去飞边操作。

现有的密封性解决方案没有考虑到该类型的飞边以及特别地在模具中对插件进行的包覆成型(surmoulage),因此不能够避免围绕插件的飞边。



技术实现要素:

本发明的目的在于解决这些缺陷,并提出一种压缩模制,该压缩模制允许没有对接瑕疵地模制包括例如插件的复合材料部件。

为此,特别地,本发明的主题在于一种用于制造塑料材料部件的模具,该模具包括固定元件和活动元件,这些元件在模具闭合位置上构成模具的空腔,其中,所述元件中至少一个包括至少一个用于密封地闭合模具空腔的密封闭合系统。该密封闭合系统设有至少一个由弹性材料制成的可变形表面,该可变形表面允许实现与模具空腔的闭合表面(插件的表面或模具元件的表面)的密封接触。此外,可变形表面被安装为能在模具的壁中滑动,以调整该密封接触。

由此,该可变形表面一方面借助于其弹性另一方面借助于其相对于模具的壁的活动性而起到密封的作用,其中所述弹性允许可变形表面适应闭合表面的任何形状,而所述活动性则允许可变形表面施加其弹性变形和减小可变形表面与闭合表面之间的间隙所必需的压强。该密封系统相对于模具的壁的活动性对于压缩模具是非常有利的。实际上,对于该类型的模具,必须在使塑料材料受压之前实现密封性,这是因为在压缩时,塑料材料流动,并因此会流出空腔。

符合本发明的模具由此允许改善例如插件处的密封性,这避免在模制后再处理飞边。

根据本发明,弹性材料可以包括至少一种由所谓peek的聚醚醚酮构成的集合中的聚合物。

优选地,可变形表面能够进行平行于模具闭合方向的平移移动。

根据本发明,该密封系统可以包括用于使可变形表面在壁中移动的装置,该装置适于使该可变形表面贴靠在闭合表面上,以形成活动元件在塑料材料压缩阶段施加的力的反作用力。该移动装置可以是液压作动缸。

根据一个实施例,可变形表面具有与和所述可变形表面接触的闭合表面的表面互补的形状。

根据一个实施例,该密封系统设有至少两个可变形表面,其中一个表面被安装为能在固定元件的壁中滑动,而另一个表面则被安装为能在活动元件的壁中滑动,这两个表面相互协作,以避免塑料材料流出模具的空腔。

根据该实施例,这些表面中的一个可以被安装为固定在壁中。

本发明还涉及一种借助于符合本发明的模具用塑料材料来包覆成型插件的方法,在该方法中,将插件的至少一个表面用作闭合表面。

附图说明

阅读示例性地而绝非限制性地给出的附图,本发明将变得显而易见。在这些附图中:

图1示意地示出了符合本发明的第一实施例的模具,在图1的上部,该模具处于打开位置,在图1的下部,该模具处于闭合位置;

图2a、图2b和图2c示意地示出了符合本发明的第一实施例的模具,图2a示出了插件的布置、图2b示出了模具的闭合、图2c示出了压缩阶段;

图3示意地示出了符合本发明的第二实施例的模具,在图3的上部,该模具处于打开位置,而在图3的下部则布置了插件;

图4示出了一个实施例,在该实施例中,可变形表面部分地顶在闭合表面上。

具体实施方式

现在参照图1,该图示出了符合本发明的模具1的一个示例,模具1用于制造塑料材料mp制成的部件。

模具1包括第一元件2和第二元件3,第一元件优选地是固定的,而第二元件3优选地是活动的并能够沿着模具的闭合方向移动。

在模具1的闭合位置上,两个元件2、3直接或通过一部件来相互抵靠,并构成模具空腔4。根据图2a至图2c的示例,这两个元件2、3抵靠插件9,限定插件9的包覆成型空腔。图2a示出了以下步骤期间的模具1:在模具1中布置金属或复合材料的插件9和由smc类型的塑料材料mp制成的片。

模具1的元件2、3中的一个在第一元件2和第二元件3之间(在图1的情况中)包括至少一个用于使模具空腔4密封以免塑料材料mp流出空腔4的密封系统5。该密封系统5包括至少一个弹性材料块,该弹性材料块设有可变形表面6,该可变形表面允许实现与模具空腔4的闭合表面的密封接触。“弹性材料”指的是至少能够在通常的模制压强和温度(大约100巴的压强和大约150℃的温度)下接受0.1mm的残余可逆变形的材料。该由弹性材料制成的可变形表面6被安装为能够在模具1的壁7中滑动。优选地,可变形表面6能够通过平行于模具1的闭合方向的平移来移动。

由此,可变形表面6一方面借助于其弹性另一方面借助于其活动性而起到密封的作用,其中所述弹性允许可变形表面适应闭合表面的任何形状,而所述活动性则允许可变形表面施加其弹性变形以及减小可变形表面6与闭合表面之间的间隙所必需的压强。

闭合表面可以是模具元件2、3中一个的表面,或者如图2a至图2c和图4所示,是插件9的表面。如图4所示,可变形表面6可以部分地顶在闭合表面上,即可变形表面6仅有一部分与闭合表面接触。其他部分则可以与塑料材料mp直接接触。

根据一个实施例,可变形表面6的弹性材料包括至少一种或多种由所谓peek的聚醚醚酮构成的集合中的聚合物。

该peek材料具有不同的等级。为了避免在垂直于模具闭合方向的方向上并特别地在表面6和闭合表面之间的飞边,本领域的技术人员根据所用的材料和所用的压强和温度来选择允许表面6的厚度在模具闭合方向上变形约0.1mm的peek的等级,以允许实现导致闭合模具空腔4的元件之间密封性的调整。

弹性材料还可以仅包括或组合地包括特氟龙pfa(ptfe)、(氟化弹性体家族的合成橡胶)。

弹性材料还可以包括其他成分。例如,弹性材料可以包括至少占重量65%、优选地至少占重量90%的一种或多种由所谓peek的聚醚醚酮、所谓pi的聚酰亚胺、所谓pai的聚酰胺酰亚胺、所谓pps的聚苯硫醚和构成的集合中的聚合物。

根据本发明,可变形表面6可以与塑料材料mp直接接触。

可变形表面6优选地具有与和可变形表面6接触的闭合表面(例如插件9)互补的形状。如图3和图4所示,无论插件9的形状如何,表面6都能够实现最优的密封。

根据图1和图2a至图2c的实施例,密封系统5包括设有可变形表面6的弹性材料块,每个弹性材料块都通过嵌合被布置在支撑件6’中。该支撑件6’由此承载可变形表面6,保证与闭合表面(例如:插件9的外表面)的全面接触(contactfranc)。

可以在模具1中布置一个或多个弹性材料块。这些弹性材料块优选地被布置在模具的上部和下部中,即被布置在固定元件2上和活动元件3上。

根据图1和图2a至图2c的示例,密封系统5设有至少两个可变形表面6。一个可变形表面被安装为能够在固定元件2的壁7中滑动,而另一可变形表面则被安装为能够在活动元件3的壁7中滑动。这两个与插件9接触的可变形表面6相互协作,以避免塑料材料mp流出模具空腔4。如图1和图2a至图2c所示,这两个可变形表面由此是相互面对的,以在压缩开始前产生最优的密封。

有利地,密封系统5包括用于使可变形表面6在壁7中移动的装置8。该系统允许使可变形表面6贴靠在闭合表面(例如插件9)上,以形成活动元件3在压缩塑料材料mp阶段时施加的力的反作用力。图2c示出了压缩阶段的力。

在图1和图2a至图2c的示例中,可变形表面6通过支撑件6’随液压作动缸8而动,以在压缩开始前产生最优的密封性。

根据在图3和图4中示出的另一实施例,密封系统5设有至少两个可变形表面6,其中一个可变形表面被安装为能在一个元件2、3的壁7中滑动,而另一个可变形表面则被安装为固定在另一元件3、2的壁7中。这两个与闭合表面(例如插件9)接触的可变形表面相互协作,以避免塑料材料mp流出模具空腔4。如图3和图4所示,这两个可变形表面由此是相互面对的,以在压缩开始之前产生最优的密封性。

本发明还涉及一种借助于符合本发明的模具1用塑料材料来包覆成型插件的方法。

根据图1和图2a至图2c的示例,该方法包括至少以下步骤:

(在在两个表面上包覆成型的情况下)待模制的插件9与塑料材料mp一起被布置在处于高位置的凸模2的弹性材料块上,其中所述弹性材料块设有可变形表面6;

闭合压机3,直至上部的可变形表面6与插件9接触。塑料材料mp还没有被压缩,而部件的边缘区域(lazonedefinpièce)则是密封的;

继续使压机3下降,直至到达待模制部件的标称边(nominale),并施加压强,以使塑料材料mp流动并聚合化。可变形表面6始终压在插件9上,以保证密封性:借助于液压作动缸在密封系统5上施加反压。可变形表面6在压机3施压下降期间退缩(退缩到其中布置有这些可变形表面的模具壁的内部);

一旦加工过程(流动、固化)结束,压机3就打开,加工好的部件被退出。

在上部和下部的可变形表面6的情况下,这些可变形表面可以在部件的周边帮助退出部件。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于制造塑料材料(mp)部件的压缩模具(1),该模具包括固定元件(2)和活动元件(3),在所述模具(1)的闭合位置上,所述固定元件和所述活动元件形成所述模具(1)的空腔(4),其中,所述元件中至少一个包括至少一个用于密封地闭合所述空腔(4)的密封闭合系统(5),其特征在于,所述密封闭合系统(5)设有至少两个由弹性材料制成的可变形表面(6),所述可变形表面能够实现与所述模具空腔(4)的闭合表面的密封接触,所述两个可变形表面中的至少一个被安装为能在所述固定元件(2)和活动元件(3)中的一个的壁(7)中滑动,以调节所述密封接触,并且另一个可变形表面被安装为能在另一个元件的壁(7)中固定或滑动,所述两个可变形表面相互协作,以避免所述塑料材料(mp)流出用于包覆成型的所述空腔(4)。

2.如权利要求1所述的模具(1),其中,所述弹性材料包括由所谓peek的聚醚醚酮构成的集合中的至少一种聚合物。

3.如上述权利要求中任一项所述的模具(1),其中,所述可变形表面(6)能够进行平行于所述模具(1)的闭合方向的平移移动。

4.如上述权利要求中任一项所述的模具(1),其中,所述密封闭合系统(5)包括用于使所述可变形表面(6)在所述壁(7)中移动的装置(8),该移动装置适于使所述可变形表面(6)贴靠在所述闭合表面上,以构成所述活动元件(3)在所述塑料材料(mp)压缩阶段施加的力的反作用力。

5.如权利要求4所述的模具(1),其中,所述移动装置(8)为液压作动缸。

6.如上述权利要求中任一项所述的模具(1),其中,所述可变形表面(6)具有与和所述可变形表面(6)接触的闭合表面互补的形状。

7.如上述权利要求中任一项所述的模具(1),其中,所述可变形表面中的一个被安装为固定在所述壁(7)中。

8.一种借助于如上述权利要求1-7中任一项所述的模具(1)使用塑料材料来包覆成型插件的方法,在该方法中,将插件的至少一个表面(9)用作闭合表面。

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