專利名稱：具有可變形腔壁的壓模的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過模具對聚合物材料制品的模壓，該模具包括凹模和凸模，凸模適于插入凹模腔中以限定模具的模壓腔。
本發(fā)明的一個典型但不限于此的應用是成形用于封閉裝礦泉水、發(fā)泡飲料的塑料容器等的蓋，其大致為圓柱形，其管狀部分被通常基本扁平的底部部件封閉。
背景技術：
根據(jù)現(xiàn)有技術，要成形此制品，首先是把聚合物材料的計量體注入剛性(金屬)凹模中，該計量體質量是根據(jù)基準值來計量的，隨后把凸模加壓插入該凹模中，直到將模具的模壓腔關閉，該模壓腔是當模具處于關閉位置時保持在凹模內表面和凸模之間的腔，并且其限定了制品的形狀。
所述技術中存在的并與所述模具相關的技術問題是由于以下原因造成的在要注入凹模的聚合物材料體(計量體)的計量時(通常通過從由擠出裝置供應的連續(xù)式且未成形的物質分割聚合物材料體)，相對于預定基準值而言難免會有(小)差異，而需要被完全地填充聚合物材料以成形制品的模具腔(關閉的)的容積則對于每個模具來說都是恒定的；因此存在著相對于基準值來補償計量體質量不精確性的技術問題。
為此，已知在凹模中有一個或多個可動部分，其允許在制品或多或少相對受限的部分中吸收計量誤差。
在制造所述用于封閉塑料瓶的蓋的情況下，通過把過多的計量體主要集中在底部部件中來補償誤差。
因此，該部件厚度產生不受控且明顯的尺寸變化，這涉及到在模壓之后的一些加工步驟中的技術問題，在這些步驟中采用該底部部件的內表面作為機器部件定位的基準表面，因為該表面相對于蓋的幾何位置不是恒定的(由于內外表面之間相對軸向位置的變化)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是通過實際并有效的方案來改善計量誤差吸收的問題，特別是解決與所述封閉蓋相關的所述技術問題。
本發(fā)明所要解決的另一個技術問題是，使模壓過程中和之后產生的熱量被快速有效地去除，以增加制品的堅固性并允許其脫模。
為了使制品的制造周期更快，特別是對于用連續(xù)運轉的轉臺式機器操作的模具來說，上述要求尤其重要；這是因為，由于本發(fā)明，可以減少冷卻時間，從而增加了整個機器的綜合操作速率。
通過具有如權利要求中特征的本發(fā)明來實現(xiàn)所述目的和其它目的。
根據(jù)本發(fā)明，在制品模壓中計量質量誤差的補償是通過至少一部分凹模內表面的彈性變形來實現(xiàn)的。計量體質量的基準值是這樣計算的，以便考慮到誤差，計量體具有的質量總是以完全的方式注滿“空載狀態(tài)”(即模具不作用的狀態(tài))下計算的模具模壓腔的容積，并且該誤差就是相對于模壓腔自身容積而言多出的聚合物材料。在制品模壓的隨后步驟中，由于存在所述過量的聚合物材料，并且由于凹模的結構特征，因此至少一部分凹模內表面相對于其在“空載狀態(tài)”下具有的形狀而彈性變形(變形程度根據(jù)誤差大小而改變)，從而相對于“空載狀態(tài)”下的尺寸而增大制品尺寸。
這樣，過量的聚合物材料以更均勻和規(guī)則的方式分布在制品的主體中；特別是，可以這樣來完成，以便過量聚合物材料分布在相對很寬的主體部分上，從而在涉及的尺寸中產生適度或者甚至是分辨不出的誤差。
如上所述彈性變形的凹模部分適于抵抗該變形，以使聚合物材料在最終模壓步驟中達到基本與預定設計值相等的壓力值。
此外，由于可變形壁本身的厚度相對很薄，因此非常有助于通過可變形壁的熱傳遞，結果是制品的冷卻(或者是任何調節(jié)方式)可以更快。


以下將借助附圖來闡述本發(fā)明的進一步細節(jié)，附圖以示例的方式表示了對用于塑料瓶的封閉蓋模壓的模具的實施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明模具在關閉狀態(tài)的軸向截面。
圖1A是圖1的細節(jié)。
圖2是圖1中可變形壁的透視圖。
圖3是圖2中可變形壁從下方看的平面圖。
圖4A到4D表示在制品模壓時一系列步驟中的圖1的模具。
圖5表示用圖1中模具獲得的蓋的例子的透視圖。
具體實施例方式
圖示和下面描述的模具是用來成形封閉塑料容器的蓋；但是，根據(jù)本發(fā)明可獲得的制品形狀可以是任何形式。
圖示的蓋10是公知傳統(tǒng)類型的蓋，用于熱塑性樹脂PET的瓶子，該蓋包括大致圓柱形的側管狀部分11，其由大致扁平的底部部件(底部)12封閉。沿著管狀部分11內表面設有普通的螺旋突出，其形成了用于把蓋擰到瓶頸上的螺紋13。沿著管狀部分11外壁設有普通的豎直突起111，其形成了滾花。沿著底部12內表面設有普通的軸向環(huán)形突起14。還有普通的環(huán)形安全箍15，其由通過一個薄段結合起來的上部和下部形成。
制品(蓋)10通過模壓工藝而制成，即將凸模20(模具的陽部件)加壓插入閉腔式中空凹模(模具的陰部件)中，該凹模裝有大致為粘稠狀態(tài)的聚合物材料(尤其是熱塑性樹脂)的計量體8，其質量是根據(jù)基準值來計量的。
采用根據(jù)本發(fā)明的模具的模壓機一般為連續(xù)旋轉的轉臺類型，但不限于此，并且一般具有多個依次被驅動的相同模壓組，也不限于此。
附圖所示僅是根據(jù)本發(fā)明的一般性模具。另一方面，沒有示出模壓機，因為是常規(guī)類型。
模具包括凹模30和凸模20。凸模20和凹模30的腔一起形成了模壓腔7，其把期望形狀賦予給制品。在凹形制品的情況下(如所描述的封閉蓋10)，凹模腔把形狀賦予給制品的全部或大部分外表面，同時凸模外表面把形狀賦予給制品的全部或大部分內表面。
根據(jù)圖示的實施例，模具的凹模30具有連續(xù)的、凹形的內表面30a，其形成凹模腔。
如已知的，根據(jù)蓋10形狀的復雜程度，凸模20由幾部分構成，以實現(xiàn)蓋10的模壓和連續(xù)傳送。
具體地，凸模20包括中央部件21，其下表面21a限定了底部12內表面的中央部分。第一管狀部件22與中央部件21同軸地結合，第一管狀部件的側表面限定了蓋的管狀部分11的內表面形狀(有相關的螺紋13)。此外，在部件21和22的下部區(qū)域賦予形狀給環(huán)形突起14。
沿著部件22的外表面結合有第二管狀部件23，其外表面上結合有第三管狀部件24；最后，第四管狀部件25結合到部件24的外表面。
在關閉的模具構型中(如圖1所示)，所有部件21、22、23、24、25在壓緊位置彼此聯(lián)合，相當靠近中央部件21的下表面21a，并且共同使蓋形成圖5所示的完整形狀。此外，在該構型中，最外面的管狀部件25完美地插入凹模30上部形成的上腔35，且部件25的外圓柱形表面25a與相應的上腔35的內圓柱形表面35a接觸。
當然，本發(fā)明也適用于具有與上述凸模不同的凸模的模具，例如，在模壓封閉蓋時，該凸模的用來與凹模對中的對中部件具有截頭圓錐形表面。
根據(jù)本發(fā)明，凹模30包括不可變形的支撐體，其內部容納有至少一個可變形壁31，壁31內表面限定了至少一部分的凹模內表面30a，所述可變形壁31的至少一部分厚度相對較薄，從而允許其在制品模壓的最后步驟中在聚合物材料的壓力下彈性變形(特別是沿著一般軸向平面的部分通過彎曲而變形)，以增加蓋的厚度。
所述可變形壁31由鋼或其它等同材料制成。
根據(jù)圖示的實施例，可變形壁31包括管狀的側向部分32和橫向于凸模20軸線的(水平)部分33，側向部分32的內表面確定了管狀部分11外表面的形狀，而部分33的內表面確定了底部12外表面的形狀。
所述部分32和33在單一主體中連接在一起，并且它們的內表面限定了凹模的整個內表面30a。內壁31以及因此這兩個部分32和33具有相對較薄的厚度，從而使其在模壓步驟中在所受聚合物材料的壓力下可彈性變形。但是，可變形壁31包括一增大部分，其限定了靠近壁31上端的環(huán)形箍34。
可變形壁31封閉在凹模30支撐體中形成的同軸腔44中，支撐體的內表面距壁31外表面一定距離(也就是距側向部分32和橫向部分33一定距離)，這樣壁31可以徑向變形而不會被支撐體阻礙。
具體地，在圖示實施例中，所述支撐體由具有平坦的水平上表面的下主體41和附著到下主體41上表面的上主體42構成。所述同軸腔44限定在這兩個主體41和42之間。
上主體42具有圓柱形腔，其內表面42a限定了同軸腔44的側表面，而下主體41具有平坦的上表面41a，其限定了同軸腔44的下表面。
同軸箍34的外表面布置成與側表面42a徑向接觸，且具有與肩42b同軸接觸的腔，其中肩42b位于腔44的上端部并向下折轉。
環(huán)形箍34以及其與側表面42a的接觸使可變形壁31在徑向上固定和穩(wěn)定地對中。
腔44通過下導管48或其它出口導管49而與適于導入、循環(huán)和排出調節(jié)流體的裝置相連，該調節(jié)流體能從可變形壁31以及因此從制品10中除去熱量，從而對它們進行熱調節(jié)(冷卻)。
為此目的，可變形壁31以其自身獨特的方式作貢獻，這是由于其厚度相對很薄，從而極大地方便了通過其進行熱傳遞。
此外，該壁31可在其外表面上具有不同的突起36和37，突起36和37作為熱交換部件。具體地，突起36在側向部分32上，而突起37在橫向部分33上。
沿著圓周方向，突起36是間斷的，以便不阻礙側向部分32在模壓步驟中的徑向彈性膨脹。
在圖示實施例中，突起36為翅片形，其徑向地離開側向部分32，且在軸向延伸有限的距離；此外，這些突起在一條線與另一條線之間交錯布置，以在調節(jié)流體通道中實現(xiàn)最大紊流，從而使得與壁的熱交換最大化。
位于橫向部分33上的突起37為翅片形，其軸向地離開部分33，且在徑向延伸有限的距離。突起37也是在一條線與另一條線之間交錯布置，以在調節(jié)流體通道中實現(xiàn)最大紊流。
位于橫向部分33外表面上的突起37具有自己的自由端表面37a，其靠在同軸腔44的下表面41a上。因此，在可變形壁31通過環(huán)形箍34而與之接觸的肩42b和可變形壁31通過下突起37而與之接觸的下表面41a之間，可變形壁31被軸向地阻擋。
另一方面，位于側向部分32外表面上的突起36的自由端部分保持距腔44的側向表面42a一定距離，以便部分32的徑向彈性變形(彎曲)不受阻礙。通過單個環(huán)形箍34，可變形壁31保持被上主體42徑向約束。
操作中，首先(見圖4A)將聚合物材料的計量體8注入凹模30的腔中，其質量是根據(jù)基準值來計量的，該基準值是這樣確定的，以便考慮到在計量體的計量中難免存在的誤差，計量體8通常以全部的方式填滿“空載狀態(tài)”下計算的模具模壓腔7的容積，并且誤差就是相對于模壓腔自身容積而言多出的聚合物材料。
隨后，使模具組件相互接近，例如，通過操作下部裝置(圖中未示)來提升凹模30，同時凸模20保持靜止。
在圖4A到4D中，水平基準軸線用X表示，其保持不變，且與凸模20的下表面21a相稱。
但是，顯然與相互接近相關的運動很重要；可選擇地，這可以通過凸模20向下運動并可能伴隨有凹模30向上運動來實現(xiàn)。
首先，隨著凹模30的向上移動，最外的管狀部件25的下端插入腔35中，直到與腔的下表面區(qū)域接觸(圖4B)，并且凸模開始插入凹模腔，從而開始使計量體8變形。
隨后(圖4C)，凸模繼續(xù)插入(通常隨著凹模30向上移動)到凹模腔中，使計量體8變形而呈封閉計量體的腔的形狀，直到凸模完全把模具關閉，當管狀部件22、23、24和25處于最大程度相互接近的構型時模具完全關閉而明確地限定了模壓腔7(圖4D所示狀態(tài))。此時，凸模的插入停止。
在制品模壓的該最終步驟中，當模壓腔7還沒關閉時，首先是計量體的聚合物材料完全填充模壓腔7，同時可變形壁31還沒有變形，至少是沒有明顯變形，從而在模壓結束時達到可預見設計值范圍內的適當高的壓力值。然后，凸模繼續(xù)插入凹模腔中，直到模具關閉，由于聚合物材料相對于模壓腔7容積具有過剩的量，因此，該材料在凸模插入所產生的壓力推動下使彈性壁31的一般軸向部分以向外徑向位移的方式自由彎曲和彈性變形，以便吸收相對于模壓腔7而言的過剩量。
計量體8質量的基準值是這樣計算的，以至于考慮到計量體8形成的誤差以及模壓過程中制品冷卻時發(fā)生的體積收縮，實現(xiàn)了模壓腔7的完全填充，并且此外，聚合物在模壓中受到具有適當設計值(約幾百巴)的壓力。
對于可變形壁31自身而言，其結構特征(特別是材料和關于長度而言的厚度)設計成使得其能彈性變形，以便吸收計量體的過剩量，同時僅借助于其自身的結構特征(無需外部裝置或操作的干預)就為彈性變形提供足夠的阻力，以允許計量的聚合物材料在最終模壓步驟中達到就壓力而言的所述設計值，此外壁31的變形在模壓腔完全填充后發(fā)生。
因此，可變形壁31的尺寸應就幾個參數(shù)而言設定，包括涉及的擠壓力和計量誤差的大小。
因此，側向部分32通過在徑向彎曲而變形，在包圍其的腔44中沒有阻礙。特別是，側向部分32所受的變形是在沿著一般軸向平面的部分中彎曲，同時中部區(qū)域向外彎曲移動。另一方面，沿著一般橫向平面，變形導致側壁32直徑增加，在軸向的中部區(qū)域具有最大值。
相反，橫向部分33通過翅片37與下表面41a軸向接觸。然而，部分33也可以在一個翅片37與另一個翅片之間以及一排翅片37與另一排翅片之間的自由區(qū)域受到有限的彎曲變形。
橫向部分33也發(fā)生其它變形(有限的程度)，這是由于翅片37(特別是位于部分33中部的翅片37)的端面37a延伸量相對較小，因此在操作壓力作用下受到軸向壓縮的變形，這實際上允許帶有所述翅片37的部分33的中部有相對較小的彈性彎曲(在軸向)。
位于部分33外周邊部分的翅片37優(yōu)選地尺寸更大，從而幾乎不變形，因此保持側向部分32在軸向被阻擋。
可選擇地，部分33的中央?yún)^(qū)域沒有翅片37，或者翅片37在“空載狀態(tài)”時不與表面41a接觸。
因此，計量體質量的誤差分布在與可變形壁31相對應的制品的部分上，并從而或多或少地分布在蓋10的整個主體上(更大程度是在管狀部分11上)。
例如，對于質量為2.3克、軸向總長度為20mm的制品來說，在凹模中采用不銹鋼制成的可變形壁31，碳含量低，而Mo、Ni、Co、Ti含量高，其中部厚度為1.5mm。在測試中，在計量體8質量最大誤差為2％時，壁31的徑向變形約為0.02-0.05mm。
在圖示實施例中，側向部分32和橫向部分33在單個主體中具有連續(xù)性的連接在一起。
可選擇地，可變形壁31包括獨立于所述橫向部分的側向部分，但側向部分與橫向部分相連，以形成各自內表面的連續(xù)性。
還可選擇地，可變形壁31僅包括所述側向部分或僅包括所述橫向部分，且凹模內表面的其余部分限定為不可變形的主體。
此外，特別是在計量體質量誤差相對很大的情況下，通過可變形壁31的彈性變形以及利用傳統(tǒng)技術可獲得的補償來進行對該誤差的補償，所述傳統(tǒng)技術的補償是通過在模壓結束時改變陰部分(凹模)和陽部分(凸模)之間的相對軸向位置來實現(xiàn)的。特別是，根據(jù)圖示實施例，傳統(tǒng)方式的補償是通過改變包括下主體41、上主體42、管狀部件25和管狀部件24的陰部分和包括中央凸模部件21和兩個管狀部件22和23的陽部分之間的最終相對軸向位置來進行的。
盡管已經(jīng)關于模壓用于封閉塑料瓶的蓋對本發(fā)明進行了描述，但本發(fā)明可以方便地應用于模壓不定種類的不同形狀制品。
權利要求
1.一種用于模壓聚合物材料制品的模具，包括凹模(30)和凸模(20)，凸模適于插入凹模腔中以確定模具的模壓腔，該制品是通過把凸模(20)加壓插入預先放有聚合物材料計量體(8)的凹模(30)腔中而成形的，該計量體的質量是根據(jù)基準值來計量的，其特征在于，凹模(30)包括至少一個可變形壁(31)，其內表面限定了至少一部分的凹模(30)內表面，所述可變形壁(31)至少部分地具有相對較薄的厚度，以允許其在制品模壓的最終步驟中在聚合物材料壓力下彈性變形，從而吸收計量體(8)質量相對于所述基準值的誤差。
2.根據(jù)權利要求1所述的模具，其特征在于，所述可變形壁(31)適于在最終模壓步驟中在聚合物材料壓力下彈性變形，從而增加制品的厚度，以吸收計量質量誤差。
3.根據(jù)權利要求1所述的模具，其特征在于，所述可變形壁(31)包括至少一個管狀的側向部分(32)和/或至少一個橫向于凸模(20)軸線的部分(33)。
4.根據(jù)權利要求1所述的模具，其特征在于，所述可變形壁(31)封閉在凹模的支撐體(41，42)中形成的同軸腔(44)中，該支撐體的內表面(41a，42a)距可變形壁(31)的外表面一定距離，這樣可變形壁(31)可以變形而不會被支撐體(41，42)阻礙。
5.根據(jù)權利要求4所述的模具，其特征在于，所述可變形壁(31)在其至少一個部分中具有沿外表面設置的突起(37)，其端面(37a)鄰靠所述同軸腔(44)的內表面，所述端面(37a)延伸以承受壓縮變形，允許帶有所述突起(37)的可變形壁(31)的部分(33)彎曲。
6.根據(jù)權利要求1所述的模具，其特征在于，所述可變形壁(31)適于借助于其自身的結構特征來抵抗彈性變形，以至于聚合物材料在最終模壓步驟中達到基本與預定設計水平相等的壓力水平。
7.根據(jù)權利要求6所述的模具，其特征在于，所述可變形壁(31)適于抵抗彈性變形，以使變形在完全填充模壓腔(7)之后發(fā)生。
8.根據(jù)權利要求6所述的模具，其特征在于，所述可變形壁(31)用鋼或等同材料制成，且通過在沿著一般軸向平面的部分彎曲而發(fā)生變形，而其厚度沒有明顯變化。
9.根據(jù)權利要求1所述的模具，其特征在于，所述可變形壁(31)具有沿外表面設置的突起(36，37)，它們形成了熱交換部件，沿著圓周方向間斷，以便不阻礙可變形壁(31)的彈性變形。
10.根據(jù)權利要求3所述的模具，其特征在于，該模具包括沿著側向部分(32)設置的翅片形突起(36)，其徑向凸出且在軸向延伸一定距離，此外所述突起(36)在一條線和另一條線之間以交錯的方式設置，以便在冷卻流體通道中實現(xiàn)最大的紊流。
11.根據(jù)權利要求3所述的模具，其特征在于，該模具包括沿著橫向部分(33)設置的翅片形突起(37)，其軸向凸出且在徑向延伸一定距離，此外所述突起(37)在一條線和另一條線之間以交錯的方式設置，以便在冷卻流體通道中實現(xiàn)最大的紊流。
12.一種聚合物材料的制品，其通過把凸模(20)加壓插入放有聚合物材料計量體(8)的凹模(30)腔中而成形，該計量體的質量是根據(jù)基準值來計量的，其特征在于，在計量體(8)計量時產生的相對于質量基準值的過多質量分布在制品的主體上。
13.一種通過權利要求1的模具來模壓聚合物材料制品的方法，其特征在于，計量體質量的基準值是這樣計算的，以便考慮到計量誤差，計量體總是完全地填充模壓腔的容積，且該誤差成為相對于模壓腔容積的過量聚合物材料；在制品模壓的最終步驟，首先計量體的聚合物材料完全填充模壓腔(7)，隨后繼續(xù)將凸模插入凹模腔，直到模具關閉，相對于模壓腔(7)容積而言的過量聚合物材料在凸模插入所產生的壓力推動下使彈性壁(31)彈性變形，直到其吸收所述過量聚合物材料。
全文摘要
一種模具，包括凹模(30)和凸模(20)，凸模適于插入凹模腔中以確定模具的模壓腔，該制品是通過把凸模(20)加壓插入預先放有聚合物材料計量體(8)的凹模(30)腔中而成形的，該計量體的質量是根據(jù)基準值來計量的。根據(jù)本發(fā)明，凹模(30)包括至少一個可變形壁(31)，其內表面限定了至少一部分的凹模(30)表面，所述可變形壁(31)至少部分地具有相對較薄的厚度，以允許其在制品的最終模壓步驟中在聚合物材料壓力下彈性變形，從而吸收計量體(8)質量相對于所述基準值的誤差。
文檔編號B29C33/00GK101094754SQ200580038997
公開日2007年12月26日 申請日期2005年9月8日 優(yōu)先權日2004年10月12日
發(fā)明者亞歷山德羅·巴爾博尼, 費奧倫佐·帕利內羅, 澤諾·祖法 申請人:薩克米伊莫拉機械合作社合作公司