动态注射模具、注射模制的方法及由此成形的物品与流程

公开的主题涉及与注射模制工艺相关联的模具和芯元件，并且特别地，公开的主题涉及用于注射模制具有明显的底切(undercut)的物品的动态芯系统。公开的主题还涉及具有明显的底切的物品。

背景技术：

用于模制部件的可缩陷的芯在本领域中是已知的，并且例如在US2006/0188602、US2009/01152770中被描述。US2006/0188602公开了双套筒式可缩陷的芯。US2009/01152770解决了用于注射模制具有在接近开口处的内部底切的空心物品的可缩陷的芯。

技术实现要素：

公开的主题提供了用于模制例如注射模制的动态芯系统，并且被配置用于模制空心物品，该空心物品的开口的宽度大体上窄于在物品内表面的相对侧面之间延伸的物品的最大宽度。公开的主题还涉及包括动态芯系统的模具。根据公开的主题，还公开了具有明显的内部底切的注射模制的整体物品。

根据公开的主题，芯系统由多个可配合的部件组装成，多个可配合的部件一起起作用并且在第一模制位置和第二位置之间是可操作的，在第一模制位置处，芯被完全展开，在第二位置中，芯系统被配置为轴向缩回并且径向收缩到第二拉拔位置(drawing position)中。第二拉拔位置有利于注射模制物品从根据公开的主题的模具中去除。

根据公开的主题的系统包括轴向可移置的芯销和围绕中心芯延伸的至少径向可移置的芯节段中的至少一个，芯系统的外部形状大体上互补于模制物品的内部形状。根据公开的主题的实施方案，系统包括多个芯节段。外部形状的几何结构可以从球体、椭球体等等至任何多面体形状比如长方体或其最大直径，即界定内表面空心空间的两个两对的壁之间的最长距离，大体上宽于/长于物品的开口的直径的更复杂的形状变化，例如具有至少一个基底的球形区，比如球体的3/4或球体的扇形面。

根据实施方案的芯销可以是圆柱体，其具有沿着在其盖和基底之间的芯销的长度的大体上恒定的半径。根据公开的主题，芯销在平行于芯系统的中心轴线的第一轴向方向从芯系统是至少部分可缩回的。根据具体实施方案，芯销从芯系统是完全可缩回的，使得在其芯销的轴向缩回时，由此占据的容积空间保持为空的。

如本文定义的术语“容积空间”指的是以芯销的外部周边为界的空间。容积空间的圆周在其尺寸上大体上相应于芯销的外部圆周形状。根据本发明，芯销可以具有圆形的横截面，例如，在大体上圆柱形形状的情况下，其容积空间是芯的内接圆柱体的容积空间，并且在横截面中，穿过芯销的所有顶点的是外接圆。根据公开的主题的实施方案，外接圆的半径沿着芯销的高度保持大体上恒定，使得环绕芯销的圆柱体(环绕圆柱体)的半径具有大体上恒定的直径。可选择地，芯销可以具有任何多面体形状，并且由此界定的容积空间将是由其通常的圆周界定的容积空间。

根据公开的实施方案，围绕中心芯延伸的至少径向可移置的芯节段中的两个或更多个包括配置用于朝芯系统的中心轴线径向移置的动态节段构件的至少一组。根据公开的主题，组的数量可以从1个至n个变化，只要当朝芯系统的中心轴线径向移置时，至少n减1个组的总的容积空间不超过当轴向缩回时芯销的容积空间，例如由其外部周边界定的空间。每个组可以包括任何数量的节段，只要维持以上的特定关系。将理解的是，芯销的直径与芯系统的最大直径的比率越大，可以接纳在该空间内的动态节段的组的数量越大。

根据公开的主题的实施方案，动态节段构件的组中的至少一个可以在与在第一轴向方向的芯销平移的轴向方向相反的方向被进一步轴向移置。

根据公开的主题的具体实施方案，芯节段包括第一组的动态节段构件和第二组的动态节段构件，其所有围绕芯销大体上周向地延伸。芯系统的外表面大体上符合空心物品空腔的内表面。根据该示例，第一组的节段构件被配置用于在朝芯系统的中心轴线的方向径向平移，而第二组的动态节段构件被配置用于在朝芯系统的中心轴线的方向径向平移并且进一步在与芯销缩回的方向相反的方向轴向平移。根据公开的主题的实施方案，第二组的朝轴线的径向平移和轴向平移可以大体上同时地(即以组合的运动)进行。两个组的运动可以被同时提供，然而，第一组将比第二组移动更快。

如在上文中指示的，节段构件的组的数量可以多于一个。根据公开的主题的实施方案，节段构件和/或包括这些节段构件的组的数量越大，可以使用公开的主题的系统成形的物品的开口的直径越小。这归因于芯系统的设计，例如，销和芯节段被设计使得当销沿着芯系统和芯销的中心轴线在第一方向缩回时，芯节段相对于芯销的平移保持静止，芯销被完全缩回，使由此占据的空间处于空隙。允许第一组的次级节段在朝中心轴线的方向径向平移。根据公开的主题，组可以包括从1至m的任何数量的构件，然而，由节段占据的总的空间大体上不超过先前由芯销占据的容积空间。

根据公开的主题的第二组的动态节段构件通常在芯销的中心轴线的方向径向移动并且同时在与芯销的第一轴向方向相反的第二方向轴向平移，以大体上延伸超过第一组的动态节段构件。由此允许物品从模具中被去除。

根据公开的主题的一个实施方案，芯销和芯节段一起形成具有一个基底的球体节段(例如，球体的3/4)。根据实施方案，芯销是圆柱形的，并且次级芯节段是球形环的节段，使得芯和球体的中心轴线一致。芯销可以配置有在其盖部分处的球形端部，并且具有沿着其长度的大部分的大体上恒定的半径。芯节段围绕芯周向地延伸。

在操作芯系统时，芯销沿着芯销的中心轴线在第一轴向方向缩回，芯节段相对于芯销的平移保持静止，芯销被大体上完全缩回，使由此占据的空间处于空隙。然后允许芯节段在朝空隙空间的中心轴线的方向径向平移，使得动态节段构件中的至少一些平移到空隙空间中。该径向平移有利于芯系统的收缩，并且从而有利于去除模制物品。根据公开的主题的实施方案，芯节段中的至少一个朝空隙空间的中心轴线径向平移，并且在与第一方向相反的方向进一步轴向平移。该径向平移和轴向平移可以同时或按顺序地进行(例如，向内和纵向的运动)，例如芯系统的径向收缩，接着是第二组的轴向平移。

在操作时，这允许将注射模制空心物品从模具中去除掉，并且将其从模制芯系统中去除。径向收缩的结果是，本发明的芯组件的最大直径被大体上缩小和缩陷，并且物品可以从中容易地去除。

每一个组中的交替延伸的节段构件的数量可以多于两个。

芯销半径可以变化，使得芯销具有锥形或不平坦的侧壁。芯销盖可以具有符合物品的期望形状的任何期望的几何结构。根据一个示例，使盖成圆形以符合芯系统的半球形形状。根据另一示例，盖可以具有平的端部。盖或节段的表面可以设置有波纹，例如以形成最终物品的美学效应。

芯销的侧壁可以是大体上光滑的，或者可选择地，可以包括在其上的槽以与系统的部件例如次级芯节段、缩回机构等等接合。

装置还包括基底构件，其具有多个接合构件比如槽，以用于接合芯节段中的至少一些。

芯节段可以各自具有与基底构件的各个接合构件接合的接合构件，比如导轨或突出部。芯节段的接合构件和基底构件的接合构件被配置为允许芯节段构件既径向又轴向地平移。

根据公开的主题的另一实施方案，提供了包括分段的模具基底和模具罩的注射模具，分段的模具基底具有对应于模制物品的至少一部分的外部形状的模具空腔，模具罩具有对应于物品的外部形状的剩余部分的空腔。分段的模具基底包括径向可滑动的模具节段。模具还包括根据公开的主题的芯系统，该芯系统包括多个可配合的部件，多个可配合的部件在第一模制位置和第二位置之间可操作，在第一模制位置处，芯系统被完全展开，在第二位置中，芯系统被配置为逐渐轴向缩回并且径向收缩到第二缩回位置中，芯系统的外部形状大体上互补于模制物品的内部形状。

根据公开的主题的实施方案的注射模具包括分段的模具基底和模具罩，分段的模具基底具有对应于模制物品的至少一部分的外部形状的模具空腔，模具罩具有对应于物品的外部形状的剩余部分的空腔，分段的模具基底包括径向可滑动的模具节段。模具还包括芯系统，该芯系统包括轴向可移置的芯销和围绕芯销延伸的多个至少径向可移置的芯节段，芯系统的外部形状大体上互补于模制物品的内部形状。

根据公开的主题的实施方案，注射模具在第一、注射位置和第二位置中是可操作的，在第一、注射位置中，芯系统处于完全展开的构型，并且模具滑动节段一起形成模具空腔的连续的内表面，在第二位置中，模具滑动节段被径向移置和间隔开并且芯系统被配置为逐渐轴向缩回且径向收缩到第二缩回位置中。

根据公开的主题的又一方面，公开了注射模制具有大体上窄于物品最大宽度的至少一个开口的大体上空心的物品的方法，该方法包括：

提供包括模具基底、模具罩和动态芯系统的模具，其中在模具基底和罩内延伸的空腔对应于物品的外表面，动态芯系统具有穿过动态芯系统延伸的中心纵向轴线，芯系统包括至少轴向可移置的芯销和至少一个径向可移置的芯节段，其中芯系统的外表面对应于物品的内表面；

将熔融材料注射到模具中，其中芯系统在其第一可操作位置处，在第一可操作位置中，芯系统处于完全展开的位置，其中，模具罩正在覆盖模具基底，同时芯系统在模具罩和模具基底之间延伸，使得芯系统的外表面大体上对应于空心物品的内表面，并且其中模具空腔通过在模具基底和模具罩上周向地延伸模具空腔来界定；

从模具基底中释放模具罩；

将芯系统转移到第二位置中，在第二位置中，芯系统被配置为轴向缩回并且径向收缩到第二拉拔位置中；以及

从模具中去除物品。

根据实施方案，在第二位置中，芯销轴向移置，大体上从物品的空心空腔缩回，并且至少一个芯节段中的至少一个朝中心轴线径向移置。

该大致描述已经被提供，使得公开的主题的性质可以被大致理解，而不限于特定示例。通过结合附图，参考下面的其示例的详细描述，可以获得本发明的更完整的理解。

附图说明

为了更好地理解本文公开的主题并且为了例证可以如何在实践中实现该主题，现在将参考附图，仅仅通过非限制性示例的方式来描述实施方案，在附图中：

图1是使用根据公开的主题的示例的注射模具成形的注射模制物品的顶部透视图；

图2是处于第一操作位置的根据公开的主题的注射模具组件的顶部透视图；

图3是图2的沿着线C-C截取的组件的横截面；

图4是其中模具罩部件从模具基底部件中去除的根据公开的主题的注射组件的顶部透视图；

图5是其中物品保持在其中并且处于第一操作位置的模具基底部件的顶部透视图；

图6A是其中物品未示出的图5的模具基底部件的顶部透视图；

图6B是图4的组件的底部透视图，示出了模具罩部件的空腔；

图7A和图7B分别示出了其中模具滑动构件处于第一位置和第二、径向平移的位置的模具基底部件的俯视图；

图8A是关于图7B的模具基底部件的横截面侧视图；

图8B示出了其中芯系统支撑滑块径向缩回的图8A的基底部件；

图8C示出了其中芯销处于缩回位置的图8B的基底部件；

图9A和图9B示出了处于第一、完全展开的位置和其中芯销处于缩回位置的其中模具基底部件被去除的芯系统的侧视图；

图10是图8C的基底模具的顶部透视图；

图11示出了图10的基底模具，其中芯节段的第一部分朝芯系统的中心轴线径向平移；

图12A是图11的基底模具的顶部透视图，其中芯节段的第二部分朝芯系统的中心轴线径向平移并且进一步轴向平移以延伸超过芯节段的第一部分；

图12B类似于图12A，然而，其中基底模具部件的滑动构件和芯系统的平移构件被去除；并且

图12C示出了芯节段的第二部分从如图11中所看到的其第一、完全展开的位置到图12B的位置的过渡，其中物品呈现在其上。

具体实施方式

首先关注图1，其示出了根据公开的主题的示例的通常标示100的注射模制空心物品，物品具有纵向轴线X。物品100是具有顶侧110和底侧120的空心半球体，其具有由内壁表面S界定的空腔C并且还具有外表面O。物品100包括在其顶侧110处的球体基底，其在物品边缘112的平面处延伸并且界定空腔C的开口。在内壁表面的两个相对的侧面之间的物品的最大直径被表示为D，并且空腔开口的直径被标记为d。直径之间的关系是D>d，如在图示中可以看到的，模制物品的底切是明显的，并且在该示例中，直径比率是约2:3。将理解的是，其他比率也被公开的主题的教导所设想。还将理解的是，虽然本示例示出了半球体，但可以根据公开的主题模制具有一个或多个开口的其他球体扇形面，并且其他几何形状也被设想为公开的主题的一部分，例如大体上空心的椭球体、空心的多面体、在其面中的一个处具有开口的空心立方体，开口的宽度窄于物品的空腔的最宽部分的宽度，即，具有大体上明显的底切。

图2和图3示出了根据公开的主题的示例的通常标示为200的注射模具。注射模具200包括模具基底220和模具罩230，其中注射端口232大体上在罩230的中心处延伸。模具罩230包括对应于注射物品100的外表面O的底部部分120的形状且可以在图6B中最好地看到的空腔234。模具基底和模具罩经由从模具基底延伸的锁定销P(在图5中看到)是可接合的。图2和图3示出了处于其第一操作位置的注射模具，在此期间物品100被注射(在图3中，物品被看作在芯系统之上从其一侧延伸并且从其外表面被模具基底空腔和模具罩空腔包封，从而界定其外表面的细黑线)。

模具基底220包括顶部部分240(在图6A和图7A和图7B中最好地看到)和底部部分250(也在图8B中看到)。在图3中看到的，模具基底的顶部部分包括处于其第一位置的多个径向滑动的模具节段242，在第一位置中，滑动的模具节段242一起形成空腔260(在图7A中看到)，空腔260对应于物品100的外表面并且在该示例中还互补于模具罩230的空腔234。因为物品100具有弯曲的外侧，所以可以看到的是，滑动的模具节段的内表面成凹形/拱形以符合物品100的外壁O的凸形形状。如通过箭头“a”所指示的，以及在图7A中的其第一操作位置中和在图7B和图8A中的第二操作中进一步看到的，滑动的模具节段242被配置用于相对于模具的中心轴线X径向滑动，其中模具节段242远离轴线X移置。

模具基底220的中心部分包括动态芯系统260，动态芯系统260包括芯销280和围绕芯销280延伸的多个芯节段270(在图3的横截面中仅看到两个，标示为270A和270B，虽然系统包括八个芯节段，如在图10A和图11中所看到的)。芯系统的外表面对应于物品的空心空腔的内部形状和内表面S。根据该示例，物品100的空心空间的最宽直径D对应于芯系统的最宽直径并且大体上由芯系统的最宽直径界定，并且开口的直径d大体上由在相应位置处的芯系统直径来界定。在该示例中，芯系统260的中心轴线与模具200的中心纵向轴线X共同延伸。

芯销280被纵向延伸的支撑构件285支撑，纵向延伸的支撑构件285还配置用于芯销的轴向移置。芯销280还设置有在其表面上延伸的横向槽282(在图9A和图9B中最好地看到)，槽282被配置为接合在模具基底的底部部分处延伸的横向地延伸的支撑件284，以便当处于轴向缩回构型时，维持芯销280的位置，如将在下文中讨论的。将理解的是，芯销之上的槽是任选的，并且根据公开的主题的示例，芯销可以是光滑的。在该示例中，芯销280的顶端281对应于物品100的内部空腔C的底侧。将理解的是，芯销的顶端281的形状可以变化以具有任何期望的形状。

芯节段270是至少径向可移置的并且在本示例中包括两组交替的节段，每一组包括四个节段，在图11和图12A中最好地看到。在示出的示例中，两组均被配置用于径向移置，并且组中的一个还被配置用于沿着轴线X轴向移置。为了大体上完全接合处于第一、完全展开的构型的芯销280，芯节段设置有配置为例如通过槽282接合芯销的接合构件(未看到)。将理解的是，节段可以没有任何这类接合构件。第一组的芯节段270包括四个径向可平移的节段270A、270B、270C和270D。这些节段被配置为在模具基底的顶表面上在大体上垂直于中心轴线X的方向径向平移。第二组的四个节段270A'、270B'、270C'和270D'(例如在图9A和图9B中以及在图12A中最好地看到的)各自分别地支撑在平移构件287A、287B、287C和287D之上。如将进一步讨论的，平移构件287被配置为径向和轴向地平移芯节段270'。将理解的是，芯节段可以包括任何数量的节段(1+n)，其中节段被配置用于径向移置并且进一步可选地轴向移置节段中的一个或多个。

模具基底的底部部分包括周向地延伸的支撑滑块290A和290B(在当前的示例中是两个，尽管可以使用任何其他构型的这类滑块，只要其执行类似的功能)。支撑滑块被配置用于在芯销280的至少一部分之下延伸，从而防止其无意的移置，并且被进一步配置为沿着箭头“b”可滑动地移置，以允许芯销280经由支撑构件285朝模具基底的底部部分250轴向地缩回。缩回的轴向方向与中心轴线X平行。

在操作时，熔融材料例如塑料通过端口232(根据本发明，端口的数量可以变化)被注射到模具中，其中模具处于如在图3中所看到的第一可操作位置，并且其中模具罩连接到模具基底。在该第一可操作位置中，动态芯系统处于其第一、完全展开的位置，其中芯销完全延伸到模具空腔内，其中芯节段围绕模具空腔延伸。芯销通过滑块290和可缩回的支撑构件285支撑和保持在该位置中。模具节段242延伸以一起形成空腔，其中罩模具的空腔符合注射物品的外部形状。当熔融材料被完全注射时，模具罩从模具基底去除，如在图4中看到的。为了从模具中释放物品，模具滑动节段之间的直径t被充分地增大到符合物品的直径的最大直径T，以穿过由模具节段构成的模具空腔的边缘(如在图5中和在图7B中所看到的，示出这种加宽，而没有物品)。直径t通过使滑动构件的边缘隔开而增大，间隔通过图7B中的y表示。因为物品是空心的，具有大体上宽于物品的开口的直径d的在其内表面S的相对的点之间的直径D，即具有明显的底切，所以物品不能在该阶段被去除。为了有利于物品的释放，芯系统被致动到第二拉拔位置中。

图8A至图12A按顺序地示出了根据公开的主题的示例的芯系统致动的阶段。为了有利于芯销280的缩回，滑块290A和290B远离芯销径向地平移(图8B)，芯销支撑构件285被缩回，以平行于中心轴线X的箭头F的方向远离芯系统260轴向地输送芯销280并且进入模具基底240的底部部分250中，如在图8C和图9B中所看到的(应注意的是，图9A和图9B中的模具基底被剥开模具的部件，以便易于芯系统的可视化)。因为芯销280被缩回，所以由此占据的空间现在是空隙，如在图10A中进一步看到的。为了将芯系统260的剩余部分平移到拉拔位置中，第一组的芯节段如图10A中通过箭头z所示的朝中心轴线径向地平移，直到该组270的芯节段如在图11中所看到的彼此相接触为止。在该阶段，物品通过第二组的芯节段270'(物品未示出)仍然维持在其第一位置中。根据本示例，第二组的芯节段270'朝中心轴线径向地并且同时进一步轴向地平移，以将第二组的芯节段升高超过第一组270(在图12B中最好地看到，其中基底模具被剥开其部件的一些以便易于展现)。该运动通过径向地可滑动的支撑活塞(例如，气动活塞)的运动来实现，该径向地可滑动的支撑活塞径向地平移节段并且同时在第一组的节段270之上轴向地移动。第二组270'的该平移使芯节段270'的宽度变窄并且从而使芯系统260的宽度变窄到等于或窄于开口的宽度的宽度，以便有利于从模具中去除物品。图12C按顺序地示出了芯节段的第二组270'在箭头W的方向(其在与上文讨论的箭头相对的方向)的平移的阶段。

虽然已经关于注射模制讨论和说明公开的主题并且特别是芯系统，并且呈现其很多细节以用于说明的目的，但对本领域的技术人员将明显的是，公开的主题易于受到另外的变型并且所描述的某些细节可以变化，而不偏离公开的主题的基本原理。通过本领域的技术人员还将理解的是，动态芯系统不仅可以用于注射模制，而且还可以用于需要模制材料在模具内和围绕模具/芯成形的压铸、吹塑、转子模制和其他类似模制工艺。做了必要修正的模具和芯系统可以符合该工艺，而不偏离公开的主题的原理。