模具嵌件装置及其使用方法

专利名称：模具嵌件装置及其使用方法
技术领域：
技术领域主要涉及模塑成型，并且更具体地涉及一种模具嵌件装置及其使用方法。
背景技术：
通过使用不同的模塑技术例如压模铸造和砂模铸造来加工模塑制品是公知的。这些技术通常需要将金属材料加热至等于或超过其熔点的温度，以允许金属材料熔化为液体材料，并随后将液体材料注入具有所需形状的金属或砂制模具内以形成加工制品。一旦液体材料位于模具内，就允许将其冷却和固化。一旦固化，就将金属材料从模具中取出。常见的做法是在模塑成型过程期间将砂模铸造中被称作型芯的嵌件定位到模具内以随着金属材料的固化而在其中形成空腔。例如，在成型用于汽车发动机的发动机气缸体时，通常是将嵌件定位在模具内要设置发动机气缸的位置。这样就避免了要从否则为实心的发动机气缸体中钻出材料的需求。在以上述方式模塑某些金属合金时，有时需要加速冷却过程。例如，在用铝合金成型发动机气缸体时，可能需要尽量快速地冷却紧邻气缸空腔附近的熔融铝合金。这种加速冷却可以得到的气缸孔具有比冷却较慢的铝合金发动机气缸体的气缸孔更好的耐磨性质。为了加速金属合金在空腔附近的冷却，被用于成形空腔的嵌件通常由金属制成。 因为金属的传热能力，熔融金属材料内金属嵌件的存在即可从熔融材料中带走热量以促使其更加快速地冷却。这样的金属嵌件通常被称为“冷硬铸模(chill)”。随着熔融金属材料的冷却和固化，它会围绕冷硬铸模收缩，使得难以将冷硬铸模从固体金属材料中取出。经常地需要很大力度的作用力才能将冷硬铸模从固化的金属材料中抽出。因此，在重复使用之后，冷硬铸模可能就会被刮伤或者以其他方式被损坏并且可能就需要更换。而且可能会由于该作用力而导致气缸孔的刮伤或机体的变形。在压模铸造的过程中，金属工具用作冷硬铸模。但是因为铸造金属在模制工具上的收缩，机体会变得难以从模具中取出，从而造成工具磨损、机体变形以及对铸造气缸孔表面的损坏。向工具施加额外的拉伸以帮助移除，但是这通常都需要在铸件已经硬化之后进行另外的机械加工以补偿该拉伸。这就相应地增加了成本并且可能会对最终的气缸孔表面结构的性质带来不利影响。

发明内容
本文中公开了模具嵌件装置的不同实施例以及使用具有多个分段元件的模具嵌件装置的方法，多个分段元件被设置为协作以构成基本上不透液体的外周边并且进一步被设置用于选择性地塌陷。在一个实施例中，模具嵌件装置包括但不限于被设置为在收缩位置和伸展位置之间移动的第一驱动元件。模具嵌件装置进一步包括多个第一分段元件，定位成啮合第一驱动元件并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间移动时分别在第一收回
4位置和第一展开位置之间移动。模具嵌件装置进一步包括多个第二分段元件，靠近多个第一分段元件设置并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间移动时分别在第二收回位置和第二展开位置之间移动。多个第一分段元件和多个第二分段元件协作以在第一驱动元件处于伸展位置时构成基本上不透液体的周边。多个第一分段元件和多个第二分段元件被设置为在第一驱动元件向收缩位置移动时分别向第一收回位置和第二收回位置移动。在另一个实施例中，所述模具嵌件装置包括但不限于被设置为在收缩位置和伸展位置之间旋转的第一驱动元件。模具嵌件装置进一步包括多个第一分段元件，啮合第一驱动元件并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间旋转时分别在第一收回位置和第一展开位置之间移动。模具嵌件装置进一步包括多个第二分段元件，啮合第一驱动元件并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间旋转时分别在第二收回位置和第二展开位置之间移动。多个第一分段元件和多个第二分段元件协作以在第一驱动元件处于伸展位置时构成基本上不透液体的周边。多个第一分段元件和多个第二分段元件被设置为在第一驱动元件向收缩位置旋转时分别向第一收回位置和第二收回位置移动。在另一个实施例中，所述方法包括但不限于将模具嵌件装置插入模具内，定位多个分段元件以构成基本上不透液体的外周边，向模具内引入液体材料，冷却液体材料直到液体材料变为固体材料为止，使多个分段元件塌陷，并将模具嵌件装置从固体材料中取出。方案1: 一种模具嵌件装置，包括
被设置为在收缩位置和伸展位置之间移动的第一驱动元件；
多个第一分段元件，定位成啮合第一驱动元件并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间移动时分别在第一收回位置和第一展开位置之间移动；以及
多个第二分段元件，靠近多个第一分段元件设置并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间移动时分别在第二收回位置和第二展开位置之间移动，
其中多个第一分段元件和多个第二分段元件协作以在第一驱动元件处于伸展位置时构成基本上不透液体的周边，并且其中多个第一分段元件和多个第二分段元件被设置为在第一驱动元件向收缩位置移动时分别向第一收回位置和第二收回位置移动。方案2 如方案1所述的模具嵌件装置，其中第一驱动元件以线性方式在收缩位置和伸展位置之间移动。方案3 :如方案2所述的模具嵌件装置，其中第一驱动元件包括驱动元件凸轮面， 其中多个第一分段元件被设置为邻接驱动元件凸轮面并且其中多个第二分段元件被设置为邻接多个第一分段元件。方案4 如方案2所述的模具嵌件装置，其中多个第一分段元件和多个第二分段元件被设置为交替模式。方案5 如方案2所述的模具嵌件装置，其中多个第一分段元件包括不多于两个第一分段元件并且其中多个第二分段元件包括不多于两个第二分段元件。方案6 如方案2所述的模具嵌件装置，其中多个第一分段元件被设置为在多个第一分段元件从第一收回位置向第一展开位置移动时将多个第二分段元件从第二收回位置向第二展开位置移动。方案7 如方案2所述的模具嵌件装置，其中每一个第一分段元件都具有具备第一结构的第一纵向端，其中每一个第二分段元件都具有具备第二结构的第二纵向端，第二结构以在由每一个第二分段元件向第二收回位置移动之前促使每一个第一分段元件向第一收回位置移动的方式不同于第一结构。方案8 如方案2所述的模具嵌件装置，进一步包括通过连接件连接至第一驱动元件的第二驱动元件，其中第一驱动元件和第二驱动元件被设置在连接件的相对端并且其中第一驱动元件和第二驱动元件被设置为在第一驱动元件从收缩位置向伸展位置移动时朝向彼此移动。方案9 如方案2所述的模具嵌件装置，其中每一个第一分段元件和每一个第二分段元件都被设置为啮合垫圈元件以使垫圈元件阻止每一个第一分段元件移动超出第一展开位置以及阻止每一个第二分段元件移动超出第二展开位置。方案10 如方案2所述的模具嵌件装置，其中第一驱动元件具有多个第一斜面和多个第二斜面，其中多个第一斜面比多个第二斜面更陡地倾斜，其中多个第一斜面在第一驱动元件从收缩位置向伸展位置移动时啮合多个第一分段元件并且其中多个第二斜面在第一驱动元件从收缩位置向伸展位置移动时啮合多个第二分段元件，由此第一斜面促使第一分段元件在第一收回位置和第一展开位置之间的移动比第二斜面促使第二分段元件在第二收回位置和第二展开位置之间的移动更快。方案11 如方案10所述的模具嵌件装置，进一步包括至少部分地围绕多个第一分段元件和多个第二分段元件设置的垫圈元件，垫圈元件被设置用于分别阻止多个第一分段元件和多个第二分段元件移动超出第一展开位置和第二展开位置。方案12 如方案11所述的模具嵌件装置，其中垫圈元件被设置用于将多个第一分段元件向第一收回位置移动。方案13 如方案12所述的模具嵌件装置，其中垫圈元件包括垫圈元件凸轮面。方案14 如方案13所述的模具嵌件装置，进一步包括被设置用于偏置垫圈元件以向多个第一分段元件和第二分段元件移动的弹簧元件，由此垫圈元件凸轮面将多个第一分段元件和多个第二分段元件分别向第一收回位置和第二收回位置移动。方案15: —种模具嵌件装置，包括
被设置为在收缩位置和伸展位置之间旋转的第一驱动元件；
多个第一分段元件，啮合第一驱动元件并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间旋转时分别在第一收回位置和第一展开位置之间移动；以及
多个第二分段元件，啮合第一驱动元件并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间旋转时分别在第二收回位置和第二展开位置之间移动，
其中多个第一分段元件和多个第二分段元件协作以在第一驱动元件处于伸展位置时构成基本上不透液体的周边，并且其中多个第一分段元件和多个第二分段元件被设置为在第一驱动元件向收缩位置旋转时分别向第一收回位置和第二收回位置移动。方案16 如方案15所述的模具嵌件装置，其中第一驱动元件包括第一组粗螺纹和第一组细螺纹，第一组粗螺纹啮合多个第一分段元件且第一组细螺纹啮合多个第二分段元件。方案17 如方案16所述的模具嵌件装置，其中第一组粗螺纹被设置为与第一组细螺纹同心。
方案18 如方案15所述的模具嵌件装置，进一步包括连接至第一驱动元件的第二驱动元件，第二驱动元件被设置为在收缩位置和伸展位置之间旋转并且在第一驱动元件和第二驱动元件从收缩位置向伸展位置移动时与第一驱动元件协作以将多个第一分段元件和多个第二分段元件分别向第一展开位置和第二展开位置移动。方案19 如方案18所述的模具嵌件装置，其中第一驱动元件包括第一组粗螺纹和第一组细螺纹，其中第二驱动元件包括第二组粗螺纹和第二组细螺纹，其中第一组粗螺纹和第二组粗螺纹啮合多个第一分段元件并且其中第一组细螺纹和第二组细螺纹啮合多个第二分段元件。方案20 一种使用模具嵌件装置的方法，模具嵌件装置包括多个分段元件，多个分段元件被设置为协作以构成基本上不透液体的外周边并且进一步被设置为选择性地塌陷，所述方法包括以下步骤
将模具嵌件装置插入模具内；
定位多个分段元件以构成基本上不透液体的外周边；
向模具内引入液体材料；
冷却液体材料直到液体材料变为固体材料为止；
使多个分段元件塌陷；然后
将模具嵌件装置从固体材料中取出。


以下将结合所附的附图介绍一个或多个实施例，其中相似的附图标记表示相似的元件，并且
图1是根据本公开的教导制成的模具嵌件装置的一个实施例在模具嵌件装置处于塌陷状态时的透视图2是图1中的模具嵌件装置在处于膨胀状态时的透视图； 图3是图1中的模具嵌件装置在处于塌陷状态时的轴向视图； 图4是图2中的模具嵌件装置在处于膨胀状态时的轴向视图； 图5是图1中的模具嵌件装置在模具嵌件装置处于塌陷状态时沿5-5线截取的截面
图6是图2中的模具嵌件装置在模具嵌件装置处于膨胀状态时沿6-6线截取的截面
图7是根据本公开的教导制成的模具嵌件装置的一个可选实施例在模具嵌件装置处于塌陷状态时的轴向视图8是图7中的模具嵌件装置在模具嵌件装置处于膨胀状态时的轴向视图； 图9是根据本公开的教导制成的模具嵌件装置的另一个实施例的截面图； 图10是用于和图9中的模具嵌件装置一起使用的驱动元件的轴向视图； 图11是图9中的模具嵌件装置在模具嵌件装置处于塌陷状态时的轴向视图； 图12是图9中的模具嵌件装置在模具嵌件装置处于膨胀状态时的轴向视图； 图13是根据本公开的教导制成的模具嵌件装置的又一个实施例的透视图； 图14是图13中的模具嵌件装置在模具嵌件装置处于塌陷状态时的轴向视图；图15是图13中的模具嵌件装置在模具嵌件装置处于膨胀状态时的轴向视图； 图16是示出了使用可塌陷的模具嵌件装置的方法的流程图。
具体实施例方式以下的详细说明在本质上仅仅是示意性的而并不是为了限制应用和用途。而且， 不应该受到先前的技术领域、背景技术、简要发明内容和以下的具体实施方式
中给出的任何明确或隐含的理论的限制。本文中公开了一种改进的模具嵌件装置以及使用模具嵌件装置的方法。所述模具嵌件装置包括被设计为在收回位置和展开位置之间移动的多个分段元件。当多个分段元件处于其收回位置时，它们形成的周边比它们处于其展开位置时形成的周边更小。当多个分段元件处于其收回位置时，模具嵌件装置可以被称为处于塌陷状态。当多个分段元件处于其展开位置时，模具嵌件装置可以被称为处于膨胀状态。当多个分段元件处于其展开位置时，它们被设置和彼此对齐为使得它们协作以构成构成基本上不透液体的周边。这样就阻止有任何的液体材料渗透模具嵌件装置。驱动元件被设置为在收缩位置和伸展位置之间移动。驱动元件啮合多个分段元件中的部分或全部并在驱动元件从收缩位置向伸展位置移动时将它们从其收回位置向其展开位置移动。这可以用多种方式实现，包括但不限于通过凸轮面之间的线性动作和啮合和 /或通过螺纹面之间的旋转动作和啮合。在驱动元件从伸展位置移回至收缩位置时，多个分段元件即可自由移回至它们的收回位置。在某些实施例中，驱动元件从伸展位置向收缩位置的移动可以促使多个分段元件移动返回其收回位置。在其他的实施例中，可能需要附加机构以移动多个分段元件返回其收回位置。通过在多个分段元件处于其展开位置时构成基本上不透液体的周边，就可以将模具嵌件装置用作冷硬铸模以从液体材料例如注入模具的熔融金属中带走热量。通过将多个分段元件从其展开位置移动至其收回位置，就可以减小模具嵌件装置周边的尺寸并且能够因此轻易地将其从固化的金属材料中取出而无需过于费力并且不会损坏模具嵌件装置或固化的金属材料。通过审阅本申请的附图与审阅以下的详细说明内容相结合就可以获得对模具嵌件装置和模具嵌件装置使用方法的进一步理解。图1是模具嵌件装置20的一个实施例在处于塌陷状态时的透视图。模具嵌件装置20通常为柱状并且通常具有圆形截面，使其可有效用于在金属铸件中形成圆柱形的空腔。模具嵌件装置20的一种潜在用途是成型发动机气缸体内的孔，这样的孔可以被设置用于容纳汽缸。模具嵌件装置20也可以在需要在金属铸件中成型通常为圆柱形的空腔的任意其他应用中使用。所有的嵌件装置20都被示出为具有圆形截面的柱体，但是应该理解也可以采用任意所需或适合的几何结构。例如，模具嵌件装置20可以具有正方形截面、矩形截面、六边形截面、椭圆形截面等。图2是模具嵌件装置20在处于膨胀状态时的透视图。继续参照图1和图2，模具嵌件装置20包括多个第一分段元件22和多个第二分段元件24。第一分段元件22均被设置为在第一收回位置(如图1所示)和第一展开位置(如图2所示)之间移动。类似地，
8第二分段元件24均被设置为在第二收回位置(如图1所示)和第二展开位置(如图2所示)之间移动。在模具嵌件装置20处于塌陷状态时，如图1所示，其周边具有直径28。在模具嵌件装置20处于膨胀状态时，如图2所示，其周边具有直径30。直径30大于直径28，这就使得可以轻易地将模具嵌件装置20从已冷却之后的固体金属铸件中取出。垫圈元件32和垫圈元件34被设置在模具嵌件装置20相对的纵向端。垫圈元件 32和34被设置用于约束第一分段元件22和第二分段元件24向外移动超出其各自的伸展位置。每一个第一分段元件22都包括位于其纵向端被设置用于啮合垫圈元件32并且与垫圈元件32协作以阻止第一分段元件移动超出其伸展位置的第一翼片36。在某些实施例中， 第一分段元件22可以在其相对的纵向端包括附加的一组第一翼片以啮合垫圈元件34并且与垫圈元件34协作从而阻止第一分段元件22向外移动超出伸展位置。尽管图1和图2中示出的模具嵌件装置20实施例包括垫圈元件32和34，但是应该理解垫圈元件32和34不必是模具嵌件装置20的一部分。相反，垫圈元件32和34或其他类似部件可以是在模塑成型过程期间定位、致动、控制和/或移除模具嵌件装置20的工具的一部分。每一个第二分段元件24都在其纵向端包括第二翼片38。第二翼片38被设置用于啮合垫圈元件32并且与垫圈元件32协作以阻止第二分段元件24向外移动超出其伸展位置。在某些实施例中，第二分段元件24可以在其相对的纵向端包括附加的一组第二翼片 38以啮合垫圈元件34并且与垫圈元件34协作从而阻止第二分段元件24向外移动超出其伸展位置。驱动元件40被定位成靠近第一分段元件22和第二分段元件24的纵向端。在图示的实施例中，驱动元件40通常具有截椎体的形状。也可以使用其他的结构。驱动元件40 的侧面42相对于其朝着第一分段元件22的移动方向以一定的斜角倾斜。在图示的示例中， 第二驱动元件、驱动元件44被设置在模具嵌件装置20的相对端。驱动元件44类似地被设置为截椎体并且侧面46相对于其朝着第一分段元件的移动方向相对于第一分段元件22以一定的斜角倾斜。驱动元件40和驱动元件44被设置为从收缩位置(如图1所示)向伸展位置(如图2所示)朝向彼此向内移动。在某些实施例中，这样的移动可以通过使用螺杆实现，螺杆在杆的相对端具有取向相反的螺纹。杆上的螺纹可以与驱动元件40和44内界定的内部孔上限定的螺纹相啮合。杆的旋转可以促使驱动元件40和44根据旋转方向以线性方式向内或向外移动。在图2所示的实施例中，连接件49与驱动元件44整体形成并且与驱动元件 40螺纹啮合。在驱动元件44旋转时，驱动元件44和驱动元件40就根据旋转方向而一起移动得更加靠近或者进一步远离。在驱动元件40和驱动元件44处于其收缩位置时，第一分段元件22和第二分段元件24可自由占据它们各自的收回位置。在驱动元件40和驱动元件44朝向彼此移动时，侧面42和46啮合第一分段元件22并用作将第一分段元件沿向外的方向从其收回位置向其展开位置驱动的凸轮面。如下所述，第一分段元件22的向外移动促使第二分段元件24也沿着向外的方向朝向其展开位置移动。这样的向外移动随着驱动元件40和44继续朝向彼此移动而继续，直到第一翼片36和第二翼片38受到垫圈元件32阻挡不能进一步向外移动为止。
图3是模具嵌件装置20在处于塌陷状态时的轴向视图，而图4是模具嵌件装置20 在处于膨胀状态时的轴向视图。继续参照图1-4，图3和图4给出了沿从驱动元件40向驱动元件44看模具嵌件装置20的轴向视图，其中为了简单起见而省略了驱动元件40、垫圈元件32、第一翼片36和第二翼片38。图3和图4示出了在驱动元件40和44朝向彼此移动时发生在第一分段元件22 和第二分段元件24之间的啮合。在图3中，第一分段元件22和第二分段元件24处于其各自的收回位置。驱动元件40和44处于其各自的收缩位置并且被设置为邻接第一分段元件 22。在驱动元件40和44朝向彼此移动时，它们会沿着向外的方向推动第一分段元件22。 在第一分段元件22向外移动时，它们的侧面48即可用作推动第二分段元件24也沿着向外的方向移动的凸轮面。图4示出了处于膨胀状态的模具嵌件装置20，其中第一分段元件22和第二分段元件24构成了基本上不透液体的周边。如本文中所用，术语“不透液体”的含义是指禁止液体渗透。每一个第一分段元件22的每一个侧面48的倾斜角度与每一个第二分段元件24 侧面的角度相对应。因此，在图示的实施例中，当模具嵌件装置20从塌陷状态转化为膨胀状态时，每一个第一分段元件22的主要部分都保持为与每一个第二分段元件24的主要部分直接接触。这种直接接触有助于当模具嵌件装置20处于膨胀状态时在第一分段元件22 和第二分段元件24之间形成不透液体的设置。图5是模具嵌件装置20在模具嵌件装置处于塌陷状态时沿图1中的5-5线截取的截面图，而图6是模具嵌件装置20在模具嵌件装置处于膨胀状态时沿图2中的6-6线截取的截面图。图5和图6均示出了将驱动元件40连接至驱动元件44的连接件49。如上所述，在某些实施例中，连接件49可以包括螺杆，螺杆在连接件49的相对端设有取向相反的螺纹以使连接件49的旋转可以造成驱动元件40和44朝向彼此和远离彼此的线性移动。图5和图6还示出了驱动元件40和44朝向彼此的线性移动并且还示出了驱动元件40和44如何用作沿向外的方向驱动第一分段元件22的楔。驱动元件40和44 一旦收回，模具嵌件装置20就能够由于被金属铸件的收缩作用力以及优先作用于第一分段元件的附加作用力所施加的推动而返回到塌陷状态。模具嵌件装置20被设置用于造成这样的塌陷。图6中示出了这种结构。在图示的实施例中，第一分段元件22比第二分段元件24更长。因此，被设置在每一个第一分段元件22的每一个相对纵向端的第一分段元件凸轮面50延伸超出第二分段元件24的纵向端，正如图6中清楚示出的那样。因为它们突出超过第二分段元件24的纵向端，所以每一个第一分段元件凸轮面50都被设置为靠近垫圈元件32和34并且每一个都被设置用于与垫圈元件32和34相啮合。当垫圈元件32和34朝向彼此移动时，垫圈元件32 就会与第一分段元件凸轮面50啮合以将第一分段元件22朝向其收回位置推动(这就是上一段中介绍的附加作用力的示例)。第一分段元件22通过垫圈元件32和34的这种推动就促使模具嵌件装置20塌陷，从而允许将模具嵌件装置20从金属铸件中取出。一旦第一分段元件朝向其收回位置移动，就会在第一分段元件22和第二分段元件24之间形成间隙并且铸件的收缩应力就会将第二分段元件24向内移动。图7是模具嵌件装置52的一个可选实施例在处于塌陷状态时的轴向视图，而图8 是模具嵌件装置52在处于膨胀状态时的轴向视图。继续参照图1-8，模具嵌件装置52包括
10一对第一分段元件54和一对第二分段元件56。第一分段元件54和第二分段元件56类似于上述的第一分段元件22和第二分段元件24。模具嵌件装置52以与前文关于模具嵌件装置20所述基本相同的方式工作。在此提供图7和图8是为了示出允许模具嵌件装置在每一组分段元件中只有两个分段元件时塌陷和膨胀的结构。应该理解每一组中的分段数量可以从最少两个变化到符合需要的任意多个。但是，每一组分段元件都应具有相同数量的分段元件。组内的分段元件无需相同并且它们各自边缘的角度也无需对称。但是，当采用不同的角度时，相邻分段的角度需要互补以保持分段之间基本上横跨它们各自边缘的整个表面的直接接触，并由此保持液体密封性。另外，分段元件无需同心地围绕轴线设置。非对称的设置方式也是可行的，并且根据应用可能是符合需要的。图9是根据本公开的教导制成的模具嵌件装置58的另一个实施例的截面图。图 10是用于和模具嵌件装置58 —起使用的驱动元件64的轴向视图。图10可能看起来更像是具有少量齿的长锥齿轮。但是，根据哪一个分段元件是快速移动件以及哪一个分段元件是慢速移动件，齿根角度可以比齿顶角度更大或更小。在某些实施例中，齿距可以不相等。图11是模具嵌件装置58在处于塌陷状态时的轴向视图，而图12是模具嵌件装置 59在处于膨胀状态时的轴向视图。继续参照图9-12，模具嵌件装置58包括多个第一分段元件60、多个第二分段元件62和驱动元件64。驱动元件64具有多个第一斜面66和多个第二斜面68并且被设置用于在伸展位置(如实线所示)和收缩位置(如虚线所示)之间移动。正如图9中清楚示出的那样，第一斜面66和第二斜面68以不同的角度倾斜，其中第一斜面66具有比第二斜面68更陡的梯度。这种不同斜面之间的梯度差异导致了第一分段元件60和第二分段元件62当它们在其相应的收回和展开位置之间移动时不同的移动速率和移动距离。驱动元件64被设置用于以线性方式在收缩位置和伸展位置之间移动。第一斜面 66和第二斜面68被设置用于在驱动元件64从收缩位置向伸展位置移动时分别啮合第一分段元件60和第二分段元件62。第一斜面66和第二斜面68用作沿向外的方向驱动第一分段元件60和第二分段元件62的凸轮面。在图9中，示出的驱动元件64处于伸展位置，而多个第一分段元件60和多个第二分段元件62处于其各自的展开位置，正如如12中可以清楚看到的那样构成基本上不透液体的周边。图9中示出了第一垫圈元件70和第二垫圈元件72。第一垫圈元件70和第二垫圈元件72分别具有第一凸轮面74和第二凸轮面76，被设置用于在其各自的纵向端附近啮合多个第一分段元件60和多个第二分段元件62。在驱动元件64移动至伸展位置时，多个第一分段元件60和多个第二分段元件62通过与第一凸轮面74和第二凸轮面76相啮合而被阻止继续向外膨胀。一旦驱动元件64被拉回其收缩位置，多个第一分段元件60和多个第二分段元件 62即可自由塌陷返回其相应的收回位置。在某些实施例中，为了确保这样的塌陷发生，可以提供弹簧元件78以在第二垫圈元件72上施加偏置力。这样的偏置力将第二垫圈元件72朝向第一垫圈元件70推动。在第二垫圈元件72被推向第一垫圈元件70时，第一凸轮面74和第二凸轮面76就与多个第一分段元件60和第二分段元件62相啮合，推动它们向内塌陷。
图11和12分别是模具嵌件装置58在处于塌陷状态和膨胀状态时的轴向视图。这些视图是沿从第二垫圈元件72向第一垫圈元件70的方向看的透视图，其中为了简单起见而省略了第一垫圈元件70和第二垫圈元件72以及驱动元件64。在塌陷状态下，模具嵌件装置58具有周边直径80。在膨胀状态下，模具嵌件装置58具有周边直径82。直径82大于直径80。这种各自直径上的尺寸差异就使得可以允许将模具嵌件装置58轻易地从已冷却之后的固体金属铸件中取出。图13是根据本公开的教导制成的模具嵌件装置84的又一个实施例的透视图。模具嵌件装置84包括多个第一分段元件86、多个第二分段元件88、第一驱动元件90和第二驱动元件92。第一驱动元件90和第二驱动元件92被彼此连接并且被设置用于一致地在收缩位置(以虚线示出)和伸展位置(以实线示出)之间旋转。第一驱动元件90和第二驱动元件92与多个第一分段元件86和第二分段元件88螺纹啮合。第一分段元件86和第二分段元件88被设置用于当第一驱动元件90和第二驱动元件92在其收缩位置和其伸展位置之间移动时在收回位置和展开位置之间移动。在处于其相应的展开位置时，第一分段元件86和第二分段元件88协作以构成基本上不透液体的周边。在图示的实施例中，因为它们各自的形状，所以第一分段元件86 —定会比第二分段元件88更加快速地从其展开位置收回，目的是为了提供用于第二分段元件88收缩的间隙。要实现不同的移动速率，不同的螺纹被用于控制第一分段元件86和第二分段元件88 的移动。设置在第一驱动元件90和第二驱动元件92内向表面上的第一组螺纹94被用于控制第一分段元件86的移动。与第一组螺纹94同心设置的第二组螺纹96被用于控制第二分段元件88。第一分段元件86具有位于其纵向端的螺纹，被设置用于啮合第一组螺纹 94 ；而第二分段元件88具有位于其纵向端的螺纹，被设置用于啮合第二组螺纹96。为了确保第一分段元件86和第二分段元件88以不同的速率移动，第一组螺纹94具有比第二组螺纹96更宽的螺距。这种更宽的螺距使得当第一驱动元件90和第二驱动元件92在其收缩和伸展位置之间转动时第一分段元件86比第二分段元件88移动得更加快速。图14是模具嵌件装置84在模具嵌件装置处于塌陷状态时的轴向视图。在该视图中，第一分段元件86和第二分段元件88被设置在其相应的收回位置。在该视图中，设置在第一分段元件86和第二分段元件88的纵向端上的螺纹之间的螺距差异清晰可见(为了图示清楚已放大了螺距差异)。图15是图13中的模具嵌件装置在模具嵌件装置处于膨胀状态时的轴向视图。在该视图中，第一分段元件86和第二分段元件88处于其相应的展开位置。如该图中所示，第一分段元件86和第二分段元件88协作以构成基本上不透液体的周边。图16是示出了用于使用可塌陷的模具嵌件装置的方法98的流程图。可塌陷的模具嵌件装置的组件包括多个被设置为在收回位置和展开位置之间移动的分段元件以及被设置用于将分段元件在其收回位置和展开位置之间移动的驱动元件。多个分段元件被设置为协作以在处于其展开位置时构成基本上不透液体的外周边，并且模具嵌件装置被设置用于选择性的塌陷。在模块100，将模具嵌件装置插入模具空腔内。模具嵌件装置应该被设置在与成品金属铸件上需要形成空腔的位置相对应的位置。在某些实施例中，模具嵌件装置可以被连接至加工面并且在模具关闭时位于模具空腔内。在这样的实施例中，模具嵌件装置会由于模具的关闭而膨胀。相反地，模具的打开会造成模具嵌件装置的塌陷。在模块102，将多个分段元件定位在其展开位置以构成基本上不透液体的外周边。 不透液体周边的存在即可在模塑成型过程期间禁止任何液体材料进入模具嵌件装置。当多个分段元件被设置在其展开位置时，模具嵌件装置就处于其膨胀状态并且具有的外周边与其处于塌陷状态时的周边相比更大。在模块104，向模具内引入液体材料。液体材料充满模具内的空的空间并且不会渗入由模具嵌件装置占据的区域。在模块106，允许液体材料冷却。模具嵌件装置通过用作散热件从液体材料中带走热量而有助于冷却。在某些示例中，模具嵌件装置可以在其中具有水冷或油冷管线以进一步加速冷却过程。材料一旦被冷却就会固化。在模块108，使多个分段元件塌陷。这可以通过收缩驱动元件而实现。在某些实施例中，要使多个分段元件塌陷，除了收缩驱动元件以外，可能还需要进一步的致动。在模块110，将模具嵌件装置从固化材料中取出，从而在固化材料中留出与模具嵌件装置的形状相对应的空腔。尽管已经在金属铸造的背景下给出了上述讨论内容，但是应该理解以上介绍的原理以及可塌陷模具嵌件装置和可塌陷模具嵌件装置使用方法的不同实施例均可等价地应用于包括但不限于塑料的其他材料的模塑成型并且可以与之结合使用。例如，上述的装置和方法可以用于热塑性材料注模成型加工中，其中热塑性材料被熔化并注入模具内并允许冷却。注入的作用力和冷却期间的收缩会促使塑料紧贴在心轴上，并且因此在热塑性材料注模成型加工中使用可塌陷的模具嵌件装置将会是有利的。而且，可塌陷的模具嵌件装置和使用方法可以应用于热固性材料模塑成型。在热固性材料模塑成型过程中，热固性材料在硫化之前仍为液体材料。但是，随着时间的流逝，热固性材料会硫化并变为固体。在硫化过程期间，热固性材料会围绕心轴紧贴，并且因此将可塌陷的模具嵌件装置与热固性材料模塑成型过程一起使用将会是有利的。尽管已经在以上的具体实施方式
中给出了至少一个示范性实施例，但是应该意识到还存在大量的变形。应该意识到一个或多个示范性实施例仅仅是示例而并不是为了以任何方式限制保护范围、适用性或结构。而且，以上的具体实施方式
可以为本领域技术人员提供用于实现一个或多个示范性实施例的便捷路线图。应该理解可以在功能和元件设置上进行各种修改而并不会背离由所附权利要求及其法律意义上的等价形式所述的保护范围。
权利要求
1.一种模具嵌件装置，包括被设置为在收缩位置和伸展位置之间移动的第一驱动元件；多个第一分段元件，定位成啮合第一驱动元件并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间移动时分别在第一收回位置和第一展开位置之间移动；以及多个第二分段元件，靠近多个第一分段元件设置并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间移动时分别在第二收回位置和第二展开位置之间移动，其中多个第一分段元件和多个第二分段元件协作以在第一驱动元件处于伸展位置时构成基本上不透液体的周边，并且其中多个第一分段元件和多个第二分段元件被设置为在第一驱动元件向收缩位置移动时分别向第一收回位置和第二收回位置移动。
2.如权利要求1所述的模具嵌件装置，其中第一驱动元件以线性方式在收缩位置和伸展位置之间移动。
3.如权利要求2所述的模具嵌件装置，其中第一驱动元件包括驱动元件凸轮面，其中多个第一分段元件被设置为邻接驱动元件凸轮面并且其中多个第二分段元件被设置为邻接多个第一分段元件。
4.如权利要求2所述的模具嵌件装置，其中多个第一分段元件和多个第二分段元件被设置为交替模式。
5.如权利要求2所述的模具嵌件装置，其中多个第一分段元件包括不多于两个第一分段元件并且其中多个第二分段元件包括不多于两个第二分段元件。
6.如权利要求2所述的模具嵌件装置，其中多个第一分段元件被设置为在多个第一分段元件从第一收回位置向第一展开位置移动时将多个第二分段元件从第二收回位置向第二展开位置移动。
7.如权利要求2所述的模具嵌件装置，其中每一个第一分段元件都具有具备第一结构的第一纵向端，其中每一个第二分段元件都具有具备第二结构的第二纵向端，第二结构以在由每一个第二分段元件向第二收回位置移动之前促使每一个第一分段元件向第一收回位置移动的方式不同于第一结构。
8.如权利要求2所述的模具嵌件装置，进一步包括通过连接件连接至第一驱动元件的第二驱动元件，其中第一驱动元件和第二驱动元件被设置在连接件的相对端并且其中第一驱动元件和第二驱动元件被设置为在第一驱动元件从收缩位置向伸展位置移动时朝向彼此移动。
9.一种模具嵌件装置，包括被设置为在收缩位置和伸展位置之间旋转的第一驱动元件；多个第一分段元件，啮合第一驱动元件并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间旋转时分别在第一收回位置和第一展开位置之间移动；以及多个第二分段元件，啮合第一驱动元件并且被设置为当第一驱动元件在收缩位置和伸展位置之间旋转时分别在第二收回位置和第二展开位置之间移动，其中多个第一分段元件和多个第二分段元件协作以在第一驱动元件处于伸展位置时构成基本上不透液体的周边，并且其中多个第一分段元件和多个第二分段元件被设置为在第一驱动元件向收缩位置旋转时分别向第一收回位置和第二收回位置移动。
10.一种使用模具嵌件装置的方法，模具嵌件装置包括多个分段元件，多个分段元件被设置为协作以构成基本上不透液体的外周边并且进一步被设置为选择性地塌陷，所述方法包括以下步骤将模具嵌件装置插入模具内；定位多个分段元件以构成基本上不透液体的外周边；向模具内引入液体材料；冷却液体材料直到液体材料变为固体材料为止；使多个分段元件塌陷；然后将模具嵌件装置从固体材料中取出。
全文摘要
本文中公开了模具嵌件装置及其使用方法。所述模具嵌件装置包括但不限于在收缩位置和伸展位置之间移动的驱动元件、啮合驱动元件并在第一收回位置和第一展开位置之间移动的多个第一分段元件以及靠近多个第一分段元件并且被设置为当驱动元件向伸展位置移动时在第二收回位置和第二展开位置之间移动的多个第二分段元件。多个第一分段元件和多个第二分段元件协作以在驱动元件处于伸展位置时构成基本上不透液体的周边。多个第一分段元件和多个第二分段元件被设置为在驱动元件向收缩位置移动时分别向第一收回位置和第二收回位置移动。
文档编号B22D17/24GK102441638SQ20111029260
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月30日 优先权日2010年10月7日
发明者A. 克拉马茨克 M., J. 沃克 M. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司