用于制造由塑料材料制成的部件的模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通过模制来制造塑料材料部件、尤其是包括开孔的部件的技术领域。
[0002]特别地，所述部件可以是但不限于机动车结构部件，例如:技术性前脸(faceavant technique)、翼子板支架(support d’ aile)和地板。
[0003]该类型的部件的特点在于包括贯穿的开孔，并同时必须保持良好的机械强度。
【背景技术】
[0004]为了获得塑料材料部件，已知使用模制的方法，例如压缩模制和/或注射模制和/或挤压模制。
[0005]在模具中进行的热压压缩模制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实现，这些元件通常由钢制成。
[0006]通常，在压缩模具中布置由塑料材料片构成的加载平面(plan de chargement)，其中所述塑料材料片通常为所谓SMC(片状模塑料，英文为“sheet moulding compound”)的复合材料。
[0007]然后致动压机以闭合模具。这被表述为:模具下降(闭合)，直至闭合位置。
[0008]然后继续致动压机，以将模制压强传递给塑料材料。这被表述为:模具处于压缩阶段。塑料材料因此能够流动，并形成模具模腔的形状。
[0009]最后，在所谓“固化”的阶段时，塑料材料聚合，以形成最终的部件。
[0010]为了在最终的部件中实现开孔，可以考虑设计带有开孔模(即针对每个开孔的用于模制的局部形状)的模具。
[0011]例如，模具可以包括冲头(broche)，该冲头在模具的一个会在模具闭合时与另一元件接触的元件上，并位于模腔的周边且不与加载平面相对，该冲头具有所期望的开孔的形状。
[0012]然而，在塑料材料流动时，增强纤维优先根据流动的方向来取向，因此增强纤维会围绕冲头，相互连接构成再次粘合线(ligne de recollement)。因此，不能再控制纤维的随机取向。这导致增强纤维的优先取向，这会造成部件各向异性，部件因此会沿所受的力的不同方向具有不同的机械性能，这会在最终的部件的某些区域中导致低于需求的坚固性。并且，再次粘合线一般不包括增强纤维。
[0013]这就是为什么为了获得包括贯穿的开孔的塑料材料部件，必须首先模制塑料材料部件，然后在从模具中取出来之后，再用其他设备来实现二次开孔，例如通过机械加工或在所期望的位置处冲压以形成贯穿的开孔。
[0014]因此，除了模制设备，所必需的设备应包括集成在部件制造周期中的机械加工单元或冲孔系统。这种设备成本高昂，并且增加了周期时长，并导致产生来自于所去除的材料的边角料和粉尘。
[0015]为了避免该再加工步骤，已知一种允许借助于活动冲头来实现模制开孔的模具。所述冲头由液压缸来致动。这些冲头在塑料材料流动之后但在其聚合之前下降到模腔中。
[0016]然而，这种原位模制系统会因为使用而磨损过多，这是因为冲头会撞击与之面对面的模具的表面，并与磨损性的增强纤维摩擦。因此，冲头和模具会受损。
[0017]为了不损坏这些冲头，已知一种模具，该模具在模腔中在活动冲头的对面包括可更换的易损件(有时也被称为“固定的反冲头”)，该易损件在其受损严重的时候能够被从模具中取出和更换。
[0018]另一用于避免损坏冲头(活动的或固定的)的技术在于在模具的闭合位置上在冲头和与之面对面的模具的表面之间留出最小间隙。该最小间隙被调整为使得能够在模具的两个部分之间保持最小距离，并考虑到部件厚度的生产偏差(例如0.4mm)，尤其是当部件厚度极小时。由此，材料在厚度上没有被完全推出去，而是在开孔的底部残留有一层材料，该残留的材料层的厚度对不同部件是不同的。该残留层之后在附加的生产步骤中被去除。在模制时，存在所模制的部件的厚度偏差，该厚度偏差与工业方法因参数不同而产生的变化有关，上述参数包括例如材料的使用量。因此，考虑到材料的密度、使用量和压机工作情况的变化，残留层会在0.2至0.6mm之间变化。因此，必须设置重要的机械动作，以去除该残留层。例如，可能需要使用能够钻孔、磨削或铣削的重型设备。并且，这些设备包括由于其磨损或损坏而必须定期更换的工具(钻头、砂轮、铣刀)。最后，这些工具会伴有相对于待模制的开孔对齐的问题。
【实用新型内容】
[0019]本实用新型的目的在于通过提供一种用于制造塑料材料部件(例如:机动车结构部件)的模具来解决这些缺陷，该模具允许直接在模具中实现被非常薄的、具有可控厚度为大约0.1mm的残留层阻塞的开孔。由此，当所述部件安装在机动车上时，这些开孔将成为贯穿的。
[0020]由此，本实用新型涉及一种用于制造塑料材料部件的模具，该模具包括第一元件和第二元件，这两个元件在模具的闭合位置上形成对应于待制造的部件的模腔。第二元件包括至少一个用于在部件中实现模制开孔的系统，所述系统包括至少一个形成用于最终的部件的开孔模的构件，所述构件能够相对于所述第二元件在缩进位置和伸出到所述模腔中的伸出位置之间移动。所述系统包括至少一个定位装置，该定位装置用于使处于伸出位置的所述构件相对于第一元件定位，所述系统的尺寸被设置为使得，当所述构件处于伸出位置上时，所述构件的顶靠在塑料材料上的顶靠表面与第一元件之间的距离能够在开孔的底部形成具有可重复实现的厚度的薄的塑料材料残留层。
[0021]符合本实用新型的模具由此能够直接在模具中实现被残留层阻塞的开孔，该残留层如此之薄，使得能够通过简单的机械动作来去除该残留层。
[0022]此外，无论部件的实际厚度如何，该残留层的厚度都是固定的，所以可以保证该用于去除每个部件每个孔的残留层的简单的机械动作。
[0023]并且，由于模具中所用的机械元件在闭合时不相互接触，所以符合本实用新型的模具在实现开孔时不会受损。
[0024]根据本实用新型，定位装置能够相对于与处于伸出位置上的构件面对面的固定元件的表面定位该构件的顶靠表面。
[0025]根据一个实施例，定位装置包括至少一个设有至少一个机械止动件的活动板，该活动板相对于第二元件是可移动的。
[0026]在模具的压缩阶段，机械止动件可以顶靠在第一元件上。此外，该机械止动件和活动构件的尺寸被有利地设置为使得:当活动构件处于伸出位置上时，该构件的顶靠在塑料材料上的顶靠表面与第一元件之间的距离不为零且小于0.2mm，优选地大致等于0.1mm。
[0027]本实用新型还涉及借助于符合本实用新型的模具来制造包括至少一个开孔的塑料材料部件的方法，该方法包括至少以下步骤:
[0028]将塑料材料布置在模具的模腔中；
[0029]闭合模具；
[0030]压缩模腔中的塑料材料，直至待模制部件的标称尺寸；
[0031]在塑料材料流动之后但在塑料材料聚合之前，使定位装置下降到直至止动件与模具的元件接触；
[0032]打开模具，退出部件；以及，
[0033]去除在由冲头产生的开孔中形成的残留层。
[0034]根据本实用新型，可以借助于喷丸方法、喷射CO2晶体、用水流、压缩空气或刷子清洗来去除残留层。
【附图说明】
[0035]通过阅读示例性地而绝非限制性地提供的附图，本实用新型将更易于理解。在这些附图中:
[0036]图1A示出了一个符合本实用新型的处于闭合位置的模具；
[0037]图1B示出了一个符合本实用新型的处于打开位置的模具；
[0038]图2示出了处于打开位置的符合本实用新型的模具的一部分；
[0039]图3示出了处于压缩阶段的符合本实用新型的模具的一部分；
[0040]图4示出了处于压缩阶段并处于冲头下降位置的符合本实用新型的模具的一部分;
[0041]图5示出了在压缩之后处于打开位置的符合本实用新型的模具的一部分。
【具体实施方式】
[0042]现在参照图1A和图1B，这些附图示出了一个符合本实用新型的用于制造由塑料材料MP制成的部件2的模具I。模具I包括第一元件3和与之面对面的第二元件4，根据图1A和图1B的示例，第一元件是固定的，而第二元件则是活动的。这两个元件在模具I处于闭合位置上时形成对应于待实现的部件2的模腔5。
[0043]闭合位置被定义为活动元件4下降时的第一位置，在该位置上，活动元件4与被引入到模具中以模制部件2的塑料材料MP接触。因此，在闭合初始时，模具I的两个元件3、4之间存在空间并因此存在压缩阶段所必需的材料的自由容积。
[0044]第二元件4包括至少一个用于在部件2中实现模制开孔的系统6。该系统6包括:
[0045]-至少一个形成开孔模的构件7，即针对每个开孔的用于模制的局部形状，该构件7能够相对于第二元件4在模具I的闭合方向上在缩进位置(在第二元件4中)和伸出位置(进入到模腔5中)之间移动；以及，
[0046]-至少一个定位装置8，用于使构件7处于伸出位置时相对于第一元件3定位。
[0047]“开孔”指的是至少在其几乎整个的厚度上具有材料镂空的区域。根据本实用新型，刚从模具中取出时开孔包括阻塞该开孔的残留层。
[0048]相反地，在最终的部件上，开孔被称为是贯穿的，这是因为已经去除了该残留层。由此，贯穿的开孔是在其整个厚度上具有材料镂空的区域。
[0049]构件7能够相对于第二元件4平移地移动:如附图所示，该构件被设置为在第二元件4中例如沿着模具I的闭合方向滑动。
[0050]构件7包括表面7a，该表面构成顶靠在模具模腔5中的塑料材料MP上的顶靠表面。构件7在顶靠表面7a最远