本发明涉及注塑，特别是涉及用于注塑机的模具堆叠。
背景技术：
注塑机通常包括由芯部和腔部限定的模具，芯部和腔部配合在一起，使得芯部限定模具内表面而腔部限定模具外表面。腔部可以(通过静止半模的模具垫座)安装至注塑机的固定压板，且芯部可以(通过可移动半模的模具垫座)安装至注塑机的可移动压板，使得模具可以通过使可移动压板往复运动而被打开和关闭。
模具可以包括一个或多个可移动部件以允许在模制之后将零件顶出。例如，为了利用底切几何结构模制零件，模芯可以具有可移动部件，该可移动部件可操作为在模制期间限定模制表面，并在模制之后打开以释放模制的零件。此外，模具可以具有可移动脱模板以将模制的零件从模具推出，例如，通过移动脱模环。
模具部件的移动可导致摩擦和磨损。相应地，典型的模具部件可能需要经常润滑。此外，部件可在移动期间变得未对准，这可能进一步加剧磨损。不幸的是，许多典型的模具部件需要定制机械加工和更换此类磨损的部件，因此可能是耗时并代价高昂的，并且可能需要延长交货时间来用于更换部件以达到可用。
此外，模具部件在模制期间的未对准可能导致不良的模制条件和零件缺陷。
技术实现要素：
一种用于模具的模具堆叠实例包括：具有模腔的腔板；模芯配置为容纳在模腔中，该模芯包括：具有第一模制表面的第一芯构件；延伸通过第一芯构件的通道，该通道具有第一锥形导向面；容纳在通道中的第二芯构件，该第二芯构件具有第二模制表面和第二锥形导向面；可滑动地在第二芯构件上支撑第一芯构件的垫片；第一芯构件相对于第二芯构件在模制位置和打开位置之间可移动，在模制位置中第一和第二模制表面与模腔相配合以限定模具，在打开位置中第一芯构件相对于第二芯构件延伸，其中第一和第二锥形导向面彼此接合以将第一和第二芯构件在模制位置中对准。
模具的模具堆叠的模芯实例包括：具有在其中延伸通过的内部通道的第一芯构件，第一芯构件在内部通道中具有第一锥形导向面；容纳在内部通道中的第二芯构件，该第二芯构件具有对应于第一锥形导向面的第二锥形导向面；插入在第一芯构件和第二芯构件之间的垫片，该垫片可滑动地在第二芯构件上支撑第一芯构件。第一芯构件可以相对于第二芯构件从打开位置移动到模制位置，其中在模制位置中，第一和第二芯构件配合地限定模制表面并且第二锥形导向面和第一锥形导向面接合以将第一和第二芯构件对准。
附图说明
在附图中，其将仅通过示例的方式示出本发明的实施例：
图1a是模具和其中模具堆叠的截面图；
图1b是图1a的模具堆叠的一部分的放大截面图；
图2是图1a的模具堆叠的第一子组件的截面图；
图3是图1a的模具堆叠的第二子组件的截面图；
图4是图1a的模具堆叠的第三子组件的截面图；
图5a-5b是图1的模具堆叠的内芯和外芯之间的界面的示意图；
图6a-6f是图1a的模具和模具堆叠在从模制位置移动到零件移除位置不同阶段的截面图；以及
图7a-7d是图1a的模具和模具堆叠在从零件移除位置移动到模制位置不同阶段的截面图。
具体实施方式
图1a示出了穿过模具的截面图。模具具有模具堆叠102，其配置为形成用于模制零件104的模腔103。如图所示，模腔103配置为形成用于封盖瓶子的塑料盖。尽管如此，其他实施例可以配置为模制不同的零件104。
模具堆叠102具有芯堆叠部108和腔堆叠部110。腔堆叠部110设置在静止半模中，该静止半模可安装至注塑机(未示出)的固定压板(未示出)。芯堆叠部108设置在可移动半模中，该可移动半模可安装至注塑机(未示出)的移动压板(未示出)。模具堆叠102可以通过使移动压板(未示出)沿行程轴线101往复运动，而从关闭(模制)位置(图1a)移动到打开(零件移除)位置(图6f、7a)。移动压板可以沿行程轴线101往复运动，例如，通过诸如液压缸的线性致动器。其他合适的线性致动器对本领域技术人员来说将是显而易见的。如图1a中所示，模具堆叠102处于其关闭(模制)状态。
腔堆叠部110包括腔组件118，该腔组件118设置在静止半模的腔板116内。腔堆叠部110进一步包括一对滑动致动器129(例如，凸轮)，其从腔板116朝向芯堆叠部108延伸。
芯堆叠部108包括多件式模芯，该多件式模芯包括内芯122和外芯124。内芯122和外芯124一起限定了模制零件104的内模制表面121。在模制期间，内模制表面121形成模腔103的部分并限定零件104的内表面。芯堆叠部108进一步包括第三芯构件，也就是脱模套筒126，以及一对滑动件128。滑动件128与腔组件118配合以在模制期间形成外模具表面120。模腔103的构造在图1b中更详细地进行了描绘。
芯堆叠部108的部件被安装至模具垫座130，该模具垫座130附接至静止压板(未示出)。模具垫座130包括第一芯板132和第一夹板134、第二芯板136和第二夹板138，以及脱模保持器板140和脱模夹板142。模具垫座130进一步包括顶出箱144，其联接至第一夹板134，以使得第二芯板136、第二夹板138、脱模保持器板140以及脱模夹板142被保持在顶出箱144与第一夹板134之间的空间中。
第一芯板132和第一夹板134形成第一芯保持器，内芯122安装至该第一芯保持器。第二芯板136和第二夹板138形成第二芯保持器，外芯124安装至该第二芯保持器。脱模保持器板140和脱模夹板142形成脱模保持器，脱模套筒126安装至该脱模保持器。
内芯122、外芯124和脱模套筒126是大体管状的。内芯122被可滑动地容纳通过外芯124中的内部通道，而外芯124被可滑动地容纳通过脱模套筒126中的内部通道。
内芯122相对于可移动压板进行固定。外芯124和脱模套筒126相对于内芯122以及相对于彼此沿行程轴线101独立地可移动。特别是，外芯124和脱模套筒126，连同它们相应的保持器一起，可以从模制位置(图1a)轴向延伸到零件移除位置(图6f、7a)，并从零件移除位置缩回到模制位置。如本文所使用的，术语“轴向缩回”指的是沿行程轴线101在远离固定压板的方向上(即，远离腔板116，腔板116安装至该固定压板)的运动。术语“轴向延伸”指的是沿行程轴线101在朝向固定压板的方向上(即，朝向腔板116)的运动。外芯124和脱模套筒126可以例如通过多级致动器(未示出)移动。
图2-4描绘了芯堆叠部108的子组件。具体地，图2是内芯122和相关结构的截面图；图3是内芯122和外芯124及相关结构的截面图，以及图4是芯堆叠部分108的整体的截面图。在图2-4的每一个中，部件被示出为在模制位置中。
如图2中所示，内芯122形状大体为管状。内芯122具有用于安装至第一芯板132的凸缘146。内芯122具有主体148和尖端150。内芯122可以具有锥形导向面151(图5a-5b)。锥形导向面151可以是内芯122的外表面的浅截头圆锥区域。图5中示出了锥形导向面151的简化视图，一起示出了外芯124的锥形导向面188，以下将进一步描述。为了便于说明，在图5中夸大了锥度。通常，导向面151在1到10度之间成锥形，但是如果模具堆叠102的几何结构允许，锥度可以不同。
模制表面152形成在尖端150的端部处。在模制位置中，模制表面152形成模腔103的部分。尖端150可以因此得以针对特定类型的待模制零件104定制机械加工。如将是显而易见的，尖端150尤其是模制表面152的尺寸精度，对于生产高品质零件104而言可能是很重要的。相应地，尖端150的部分或全部可以，例如通过高精度定制机械加工技术形成。
如图所示，尖端150是安装至主体148的单独部件。尖端150具有凸缘154，凸缘154与主体148上的对应凸缘156重叠。尖端150通过螺纹连接到凸缘154、156的一个或多个紧定螺钉158固定至主体148。在其他实施例中，紧定螺钉158可以由互锁尖端150和主体148的定位销或其他紧固件代替。
主体148可以不形成任何模制表面的部分。相应地，主体148可以是标准件。而且，主体148不需要针对特定类型的零件104进行定制。相反，为了针对特定类型的零件104配置内芯122，主体148可以从具有一种或多种尺寸的标准件中选择，并且定制尖端150可以附接至标准件148。如将是显而易见的，此类设置可以限制所需定制机械加工的量。尽管如此，在其他实施例中，内芯122的尖端150和主体148可以一起机械加工为单个一体式部件。
主体148和尖端150两者都可以由具有合适硬度的工具钢合金形成。合适的工具钢合金对于本领域技术人员来说将是显而易见的。替代地，尖端可以由相对导热材料形成，比如例如铜合金。
内芯122可以具有内部腔160。冷却剂回路162可以限定在内部腔160中，以循环冷却剂流体并将内芯122维持在模制所需的温度上。
一个或多个垫片166可以安装至内芯122。垫片166可以是提供径向对准的导向元件。垫片166可以相对于外芯124支撑内芯122，并允许在内芯122和外芯124之间的相对滑动移动。如图所示，垫片166可以容纳在尖端150的外表面中形成的对应凹部168中。垫片166可以是，例如不具有任何滚动元件的滑动或整体轴承，或者是闭合或开口导向衬套。垫片166可以形成为完全围绕内芯122的圆周延伸的套筒。替代地，垫片166可以形成为开口环或形成为各自按照部分环形状的一个或多个衬垫。
垫片166可以由比内芯122和外芯124的材料更软的材料形成，以使得内芯122和外芯124的滑动运动倾向于造成垫片166的磨损，而不是内芯122和外芯124的磨损。垫片166可以由摩擦学上有利的材料组合形成，比如复合聚合物、复合纤维、有色或处理过的黑色金属材料，比如氮化钢。
图3描绘了包括内芯122、外芯124的子组件。外芯124具有用于安装至第二芯板136的凸缘170。外芯124具有主体172和尖端174。
尖端174包括第二模制表面176。在模制位置中，模制表面176与模制表面152相配合以形成模腔103的部分。尖端174可以因此通过高精度定制机械加工形成。
如图所示，尖端174是安装至主体172的单独部件。尖端174具有凸缘178，凸缘178与主体172上的对应凸缘180重叠。尖端174通过螺纹连接到凸缘178、180的一个或多个紧定螺钉182固定至主体172。在其他实施例中，紧定螺钉182可以由互锁尖端174和主体172的定位销或其他紧固件代替。
主体172可以不形成任何模制表面的部分。相应地，主体148可以是标准部件。类似于内芯122的主体148，主体172可以从具有一种或多种尺寸的标准件中选择，并且定制尖端174可以附接至其上。
主体172和尖端174两者都可以由具有合适硬度的工具钢合金形成。合适的工具钢合金对于本领域技术人员来说将是显而易见的。外芯124的主体172和尖端174两者可以或者可以不由和内芯122的主体148及尖端150相同的材料形成。替代地，尖端174可以由相对导热材料形成，比如铜合金。
外芯124可以具有由内部壁185限定的内部通道184。内芯122被容纳通过内部通道184，使得在模制位置中，如图4所示，内芯122的尖端150与外芯124的尖端174齐平或接近齐平，同时模制表面152定位成邻近模制表面176。
内部通道184可以是大体圆柱形，并且可以尺寸设定为使得在内芯122与外芯124的内部壁185之间存在间隙。内部壁185可以在内芯124的基部附近限定凹部，其中插入在内芯122和外芯124之间保持了垫片164。类似于垫片166，垫片164可以是提供径向对准的导向元件，比如不具有任何滚动元件的滑动或整体轴承，或者是闭合或开口导向衬套。垫片164可以形成为完全围绕内部通道184的圆周延伸的套筒。替代地，垫片164可以形成为开口环或形成为各自按照部分环形状的一个或多个衬垫。垫片164可以由比内芯122和外芯124更软的材料形成，并且可以或可以不由和垫片166相同的材料形成，以及可以，例如由摩擦学上有利的材料组合形成，比如复合聚合物、复合纤维、有色或处理过的黑色金属材料，比如氮化钢。
内部壁185可以偏离内芯122。从而，外芯124仅通过垫片164、166支撑在内芯122上。在内芯122和外芯124的相对运动期间，外芯124的内部壁185可以在垫片166上滑动。保持在外芯124中的垫片164，可以在内芯122的外表面上滑动。垫片164、166可以提供足够的间隙以避免在内芯122和外芯124之间的直接滑动接触。
外芯124的内部壁185可以具有锥形导向面188，其对应于内芯122的外表面上的锥形导向件151。
图5a-5b分别描绘了内芯122和外芯124的锥形导向面151、188的接合。图5a描绘了在模具堆叠102的零件移除(模具打开)位置中的锥形导向面151、188，而图5b描绘了在模制位置中的锥形导向面151、188。为了便于说明夸大了锥度。导向面151、188相应地成锥形，并且如以上提到的，锥度通常在1和10度之间。尽管如此，在其他实施例中，如果模具堆叠102的几何结构允许，导向面151、188可以更大或更小地成锥形。随着模具堆叠102被移动到模制位置，外芯124朝向内芯122移动且锥形导向面151、188相互作用以促使外芯124与内芯122对准。相反，当模具堆叠102的部件在模制位置和零件移除位置之间滑动时，在锥形导向面151、188之间可以留有间隙，使得可以避免滑动接触。
锥形导向面151、188的接合可以确保外芯124以内芯122为中心，使得尖端150以一致的较小间隙紧密配合在外芯124中。可以限定排气区域123，位于导向面151、188和模制表面152、176之间。排气区域123可以允许气体在模制期间从模腔103逃逸。锥形导向面151、188的接合可以在内芯122和外芯124之间提供一致的配合，具有贯穿排气区域123的较小间歇，例如0.01mm-0.03mm。
尖端150在外芯124内的紧密配合可以促进在内芯122和外芯124之间的热传递。由于内芯122被冷却回路162主动地冷却，在内芯122和外芯124之间的热连通对于将外芯124维持在所需温度上可能是重要的。
至少一个垫片194可以安装至外芯124的外表面。垫片194可以容纳在尖端174的外表面中形成的对应凹部196中。垫片194可以是提供径向对准的导向元件，比如不具有任何滚动元件的滑动或整体轴承，或者是闭合或开口导向衬套，以及可以形成为完全围绕外芯124的圆周延伸的套筒。替代地，垫片194可以形成为开口环或形成为各自按照部分环形状的一个或多个衬垫。
图4描绘了芯堆叠部108，包括内芯122、外芯124以及脱模套筒126。脱模套筒具有内部通道202，内芯122和外芯124被容纳通过该内部通道202。内部通道202由内部壁204限定，伴以在内部壁204和外芯124的外表面之间的间隙。
内部壁204在脱模套筒126的基部附近具有用于容纳垫片192的凹部207。垫片192可以，例如是不具有任何滚动元件的滑动或整体轴承，并且可以形成为完全围绕内部通道202的圆周延伸的套筒。替代地，垫片192可以形成为开口环或形成为各自按照部分环形状的一个或多个衬垫。
垫片192、194可以或可以不由相同的材料形成。各个垫片192、194可以由比脱模套筒126和外芯124的材料更软的材料形成，以使得脱模套筒126和外芯124的滑动运动倾向于造成垫片的磨损，而不是脱模套筒126和外芯124的磨损。垫片192、194可以例如由摩擦学上有利的材料组合形成，比如复合聚合物、复合纤维、有色或处理过的黑色金属材料，比如氮化钢。
脱模套筒126通过垫片192、194支撑在外芯124上，使得可以避免在内部壁204和外芯124之间的直接接触。在脱模套筒126和外芯124的相对运动期间，脱模套筒126沿垫片194滑动而垫片192可以沿外芯124滑动。类似于垫片164、166、194，垫片192可以由比外芯124和脱模套筒126的材料更软的材料形成，以使得此类滑动倾向于造成垫片的磨损，而不是内芯124和脱模套筒126的磨损。
脱模套筒126在其端部具有凸缘209。凸缘209朝向外芯124延伸并限定零件接合表面211。零件接合表面211定位成距离行程轴线101一特定距离，使得在零件移除位置中脱模套筒126的延伸导致零件接合表面211与零件104接触并将零件104推出外芯124。凸缘209可以尺寸设定为使得在凸缘209和外芯124之间存在间隙。从而，可以避免在凸缘209和外芯124之间的滑动接触。
正如指出的，芯堆叠部108进一步包括滑动件128。滑动件128可以沿横向方向垂直于轴线101移动。在模具堆叠102的模制位置中，滑动件128围绕外芯124紧密配合并和外芯124相配合以限定模具表面121的底切部(例如，用来模制将防擅动带连接至封闭件壳体的模具桥接件；图1、5、6a、7d)。在零件释放位置中，滑动件128可以横向向外移动以释放模制的零件104(图7b)。滑动件128可以用于，例如在模制的零件104中形成底切特征。
脱模套筒126配置为当模具堆叠102被移动到零件释放位置时向外移动滑动件128。脱模套筒126的端部具有凸轮表面210。滑动件128具有对应的凸轮随动表面212。当脱模套筒126被轴向延伸时，每个凸轮表面210抵靠支承对应的凸轮随动表面212，导致滑动件128从轴线101展开。
如图1b中最佳示出的，详细描绘了模腔103的构造。如上所述，模腔103配置为形成零件104，例如瓶盖。零件104具有顶部面板214和从顶部面板214垂下的壳体216。壳体216具有内螺纹218。环形塞密封件220从顶部面板214垂下。
内芯122、外芯124以及滑动件128配合以形成零件104的特征。具体地，内芯122的端部152限定顶部面板214的底部表面。外芯124的端部176限定壳体216的内表面和螺纹218。内芯122的端部150和外芯124的端部176相配合地限定形成塞密封件220的环形凹部。从图1b中明显可见，塞密封件220和螺纹218是底切的。赛密封件220被夹持在内芯122和外芯124之间。壳体216和螺纹218被夹持在外芯124和滑动件128之间。
相应地，在零件移除位置中，外芯124相对于内芯122轴线延伸，且脱模套筒126相对于外芯124轴向延伸。外芯124的延伸释放了塞密封件220。脱模套筒126的延伸展开了滑动件128，这释放了壳体216的底切部分。脱模套筒126的延伸还将零件104从模芯推出。
如以上提到的，注塑机100循环操作。图6a-6f以及7a-7d描绘了模具堆叠102在注塑机100循环的各个阶段。模制循环以模具堆叠102在模制位置中开始，如图6a中所示，伴以该模具夹在可移动压板和静止压板之间。如以上提到的，在模制位置中，内芯122和外芯124被夹在一起，使得锥形部分151、188紧密地嵌合在一起。
内芯尖端150的端部152被容纳通过外芯124的通道184并且被定位成邻近端部176。滑动件128通过从腔堆叠部110突出的滑动致动器129(例如，凸轮)向内保持。模腔103由内芯尖端150的端部152、外芯尖端174的端部176以及滑动件128与腔组件118一起相配合地限定。
熔融的模制材料通过腔半模中限定的浇口通道(未示出)注入模腔103。允许模制材料在压力下在模腔103中冷却并硬化。一旦零件104充分冷却并硬化，则打开模具堆叠102，即移动到零件移除位置，以允许零件从模腔103移除。
如图6b中所示，可移动半模从静止半模轴向缩回，从而在腔堆叠部110和芯堆叠部108之间提供了空间。如图6b-6c所示，脱模套筒126通过脱模保持器板140和脱模夹板142的移动被轴向延伸。在轴向延伸期间，脱模套筒126可以沿垫片192、194滑动而无需与外芯124滑动接触。
随着脱模套筒126被延伸，凸轮表面210抵靠支承凸轮随动表面212，从而横向移动滑动件128远离轴线101。随着滑动件128撤回，壳体216和螺纹218具有空间以从内芯122和外芯124向外移动或偏转。换句话说，一旦滑动件128被撤回，壳体216和螺纹218不再被夹持在外芯124和滑动件128之间。
如图6d中所示，外芯124可以通过第二芯板136和第二夹板138相对于移动压板114的移动而相对于内芯122轴向延伸。在轴向延伸期间，外芯124可以沿垫片164、166滑动而无需与内芯122滑动接触。外芯124相对于内芯122的延伸将外芯124的锥形导向面188从与内芯122的锥形导向面151的接合中拉出(参见图5a)。
零件104携载在外芯124上，使得外芯124相对于内芯122的延伸同样移动零件104离开内芯122。外芯124相对于内芯122的延伸由此提供了用于塞密封件220的间隙。也就是说，外芯124的延伸为塞芯提供了空间，以从外芯124向内移动或偏转。由此，随着外芯124被轴向延伸，零件104的塞密封件220不再夹持在外芯124和内芯122之间。
在滑动件128已经向外移动之后，脱模套筒126还可以继续轴向延伸。如图6e-6f最佳示出的，脱模套筒126的延伸导致脱模套筒126的凸缘209与零件104的壳体216(更具体地，防擅动带)接触，从而将零件104推离外芯124。这样的推动可能导致零件104从外芯124弹出。壳体216和螺纹218可以向外偏转离开外芯124，塞密封件220可以向内偏转离开外芯124。
一旦移除了零件104，则注塑机和模具堆叠102返回至模制位置，如图7a-7d中所示。
如图7a-7b中所示，外芯124通过第二芯板136和第二夹板138相对于移动压板114的移动而相对于内芯122轴向缩回。外芯124可以沿垫片164、166滑动而无需与内芯122滑动接触。随着外芯124到达其模制位置，外芯124的锥形导向面188与内芯122的锥形导向面151接合。如果外芯124未正确地对准，则锥形导向面151和188渐进地彼此抵靠支承以将外芯124拉入到与内芯122正确对准。
如图7c中所示，脱模套筒126通过脱模保持器板140和脱模夹板142相对于移动压板114的移动而相对于内芯122和外芯124轴向缩回。在轴向缩回期间，脱模套筒126可以沿垫片192、194滑动而无需与外芯124滑动接触。
如图7d中所示，模具堆叠102通过将移动压板朝向固定压板移动并将压板夹在一起而被关闭。随着模具堆叠关闭，从腔堆叠部108突出的致动器129与滑动件128接合，从而导致滑动件朝向轴线101横向移动。当被完全关闭时模具堆叠102返回至模制位置，内芯122、外芯124以及滑动件128的部分与模腔相配合以限定模腔103。
在模具堆叠的移动期间的滑动接触可能造成磨损。因此，模具堆叠102被配置为使得内芯122、外芯124以及脱模套筒126抵靠垫片164、166、192、194滑动。可以避免在内芯之间的直接滑动接触。垫片164、166、192、194可以由比内芯122、外芯124以及脱模套筒126更软的材料形成，以使得滑动倾向于磨损垫片，而不是磨损内芯122、外芯124以及脱模套筒126。
此外，如以上提到的，内芯122和外芯124可以形成为多件式组件，具有定制机械加工的尖端150、174，其可拆卸地附接至标准尺寸的主体148、172。垫片164、166、192、194还可以按照对应于主体148、172的尺寸的标准尺寸形成。垫片164、166、192、194可以定位成使得它们抵靠主体148、172而不抵靠尖端150、174滑动。由此，可以将滑动界面限制到标准化部件上，这可以进一步降低定制机械加工的尖端152、174上的磨损。显而易见的是，定制机械加工的尖端152、174相比于标准部件而言，维修和替换起来可能是更昂贵和耗时的。
在一些实施例中，锥形导向面151、188可以形成在内芯122和外芯124的尖端152、174上。由此，内芯122和外芯124的对准可以通过尖端152、174来实现。
当然，以上描述的实施例旨在仅用于说明而并不以任何方式进行限制。易于对所描述实施例的形式、零件布置、细节和操作顺序进行许多修改。本发明旨在将所有此类修改包含在权利要求所限定的其范围内。