用于制造塑料部件的包括部件沖孔系統(tǒng)的模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及通過模制來制造塑料部件、尤其是包括開孔的部件的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]特別地，上述部件可以是(但不限于)機動車結(jié)構(gòu)部件，比如技術(shù)前臉、翼子板和地板等。
[0003]這類型的部件的特點在于包括貫穿的開孔，同時還必須保持良好的機械強度。
[0004]為了制造塑料部件，已知使用模制法，例如壓縮模制和/或注射模制和/或擠壓模制。
[0005]在模具中加壓的熱壓縮模制一般是通過模具的活動元件(由壓機致動)相對于模具的固定元件的移動來實現(xiàn)的，這些元件通常由鋼制成。
[0006]一般而言，在壓縮模具中布置由塑料片構(gòu)成的加載面(“plan de chargement”)，其中所述塑料通常為復(fù)合材料，該復(fù)合材料例如是熱固性的，比如SMC(來源于英文“sheetmoulding compound”，即片狀模塑料)。
[0007]然后致動壓機以閉合模具。換言之，模具下降(閉合)直至閉合位置。
[0008]然后繼續(xù)致動壓機，以將模制壓強傳遞給塑料。換言之，模具處于壓縮階段。塑料因此能夠流動，并成型為模具模腔的形狀。
[0009]最后，在所謂的“焙燒”階段，塑料發(fā)生聚合反應(yīng)，以形成最終的部件。
[0010]為了在最終的部件中制造開孔，可想到設(shè)計具有開孔模腔(即對于每個開孔都設(shè)有局部模制形狀)的模具。例如，模具可以包括位于模腔周緣上并且不與加載面相對的沖頭，該沖頭位于在模具閉合時會與另一模具元件接觸的一個模具元件上，并具有所期望的開孔的形狀。
[0011]然而，在塑料流動時，加強纖維優(yōu)先根據(jù)流動的方向來取向，因此加強纖維會纏繞沖頭，然后相互連接構(gòu)成再次粘合線(ligne de recollement)。因此，為了獲得各向同性的機械性能而期望得到的隨機和均勻的纖維取向不再受控制。這導(dǎo)致加強纖維的特定取向，從而可能造成部件的局部各向異性，部件因此會根據(jù)受力方向不同而具有不同的機械性能，這會在最終部件的某些區(qū)域中導(dǎo)致魯棒性達(dá)不到需求。實際上，再次粘合線一般包括較少的加強纖維，或不包括加強纖維。
[0012]因此，為了獲得包括貫穿的開孔的塑料部件，一般先模制塑料部件，在將其從模具中取出后再返工用其他設(shè)備來制造開孔，例如通過加工或在所期望的位置處沖孔來形成貫穿的開孔。
[0013]因此，除了模制設(shè)備，所需的生產(chǎn)設(shè)備必須包括集成在部件制造周期中的加工單元。這種設(shè)備價格昂貴并延長了周期時間，還導(dǎo)致產(chǎn)生來自于切削下來的材料的剩料和粉塵。并且，這種模制后的再加工操作不太適合(在形狀和外觀上)精確地制造開孔。
[0014]為了避免該再加工步驟，已知一種能夠借助于活動壓縮沖頭來制造模制開孔的模具。這些沖頭由液壓缸來致動。這些沖頭在塑料流動之后但在聚合反應(yīng)之前下降到模腔中。
[0015]然而，這種原地模制系統(tǒng)在使用中磨損過多，這是因為沖頭會撞擊與其相對的模具的表面，并與可磨損的加強纖維發(fā)生摩擦。因此，沖頭和模具都受損。
[0016]為了不損壞這些沖頭，已知一種技術(shù)，該技術(shù)在于在模具處于閉合位置時，在沖頭和與其相對的模具的表面之間留出最小間隙。對該最小間隙進行調(diào)節(jié)以在模具的這兩個部分之間保留最小距離，這種調(diào)節(jié)考慮了部件厚度的生產(chǎn)偏差(例如0.5_)，尤其是當(dāng)部件厚度極小時。由此，材料在厚度上未被完全推壓出，從而在開孔的底部留下材料殘余層。然后，在附加的生產(chǎn)步驟中去除該殘余層。在模制時存在所模制部件的厚度偏差，該厚度偏差與工業(yè)生產(chǎn)方法根據(jù)參數(shù)(比如所使用的材料的量等)的不同而發(fā)生的變化有關(guān)。于是，考慮到材料的密度、所用重量和壓機工作情況的變化，具有在不同部件之間不重復(fù)出現(xiàn)的厚度的殘余層可因此在0.2至0.7mm之間變化。因此，必須設(shè)置大的機械動作來去除該殘余層。例如，可能必須使用能夠穿孔、磨削或銑削的重型設(shè)備。并且，這些設(shè)備包括由于磨損或破損而必須定期替換的工具(鉆頭、砂輪、銑刀)。最后，這些工具會伴有與待模制的開孔對齊的問題。
[0017]為了避免損壞活動沖頭，還已知一種模具，該模具在模腔中與活動沖頭相對的位置包括可互換的耐磨件(該耐磨件有時也被稱為“固定的反沖頭”)，該耐磨件在其過于損壞的時候能夠被從模具中取出和替換。該解決方案允許不考慮模制的厚度容差(+0.3mm/-0.2mm)。然而，包含加強纖維的殘余薄層(大約為0.1mm)仍然存在，因此仍然需要在人工再加工中借助于例如噴砂、刷子或圓銼等來去除該殘余薄層。
[0018]由此，現(xiàn)有的壓縮沖頭留下厚度會在0.1mm至0.3mm(甚至0.7mm)之間變化的殘余層。實際上，對于壓縮模制，當(dāng)活動沖頭的壓縮方向與模具的閉合方向相同時，殘余層一般大于0.3mm(厚度容差為+0.3mm/-0.2mm)。隨著沖頭直徑增大，殘余層的厚度也會更大，這是因為難以清除壓縮時在活動沖頭和凸模之間的加強纖維。
[0019]因此，無論哪種方案，在離開模具時在開孔的底部都存在厚度可變的殘余層。該殘余層必須通過人工方法去除，這使生產(chǎn)減慢并且生產(chǎn)成本增加。此外，用于去除這些殘余層的技術(shù)造成開孔變形。
【實用新型內(nèi)容】
[0020]本實用新型的目的在于通過提供一種具有優(yōu)化的沖孔系統(tǒng)的模具來解決上述缺陷，該沖孔系統(tǒng)不在開孔底部留下任何殘余層。
[0021]由此，本實用新型的主題涉及一種用于制造塑料部件的模具，該模具包括第一元件和第二元件，這兩個元件在模具處于閉合位置時構(gòu)成對應(yīng)于待制造的部件的模腔，在該模具中，第二元件包括至少一個能夠相對于第二元件在收回位置與在模腔中的伸出位置之間活動的沖頭。根據(jù)本實用新型:
[0022]-第一元件包括能夠相對于第一元件活動并與沖頭同軸的反沖頭；
[0023]-活動沖頭能夠貫穿模腔并與反沖頭相對地伸入第一元件中；
[0024]-活動反沖頭與伺服裝置連接，該伺服裝置施加比沖頭施加在反沖頭上的力小的反力，使得包含在這兩個沖頭之間的塑料能夠在沖頭移向其伸出位置時被壓縮、然后被沖孔。
[0025]根據(jù)本實用新型的模具能夠在壓縮塑料的同時沖孔，允許產(chǎn)生極薄的殘余層，該殘余層薄到很容易在模具中對其沖壓，并因此能夠通過這些自動方法來去除。
[0026]此外，該模具完美地滿足孔在尺寸和外觀上的質(zhì)量。
[0027]這種模具特別地適于機動車部件比如后尾門或地板等的模制，并且一般適于任何需要直通開孔(沒有與固定沖頭有關(guān)的再次粘合)的部件。
[0028]根據(jù)一個示例，伺服裝置能夠施加大約等于沖頭在反沖頭上施加的力的50%的反力。
[0029]有利地，反沖頭在伸出位置上可以在模腔中凸出。
[0030]優(yōu)選地，反沖頭的半徑大于沖頭的半徑。例如，反沖頭的半徑可以比沖頭的半徑大至少 0.05mm。
[0031]有利地，沖頭抵靠在塑料上的表面和/或反沖頭抵靠在塑料上的表面可以是鍍鉻的。
[0032]根據(jù)一個實施例，在第一耐磨套筒中引導(dǎo)沖頭，并可在第二耐磨套筒中引導(dǎo)反沖頭。
[0033]根據(jù)一個示例，伺服裝置可以是液壓缸或者氣壓缸。
【附圖說明】
[0034]通過閱讀示例性地而絕非限制性地提供的附圖，本實用新型將變得顯而易見。在這些附圖中:
[0035]-圖1示出了一個根據(jù)本實用新型的模具，該模具處于閉合位置并處于塑料的填充和/或流動的步驟；
[0036]-圖2示出了一個根據(jù)本實用新型的模具，該模具處于閉合位置并處于活動沖頭下降的步驟；
[0037]-圖3示出了一個根據(jù)本實用新型的模具，該模具處于打開位置并處于活動沖頭后退的步驟；
[0038]-圖4示出了一個根據(jù)本實用新型的模具，該模具處于打開位置并處于沖孔余料片(pastille)的鼓風(fēng)步驟。
【具體實施方式】
[0039]現(xiàn)在參照圖1至圖4，這些附圖示出了根據(jù)本實用新型的用于制造由塑料MP制成的部件2的模具I。以下基于圖1至圖4來描述模具I。
[0040]模具I包括第一元件3和與第一元件相對的第二元件4，根據(jù)圖1至圖4的示例，第一元件是固定不動的，而第二元件則是活動的。這兩個元件在模具I處于閉合位置時構(gòu)成對應(yīng)于待制造的部件2的模腔5。
[0041]閉合位置被定義為當(dāng)活動元件4下降時，活動元件4與被引入模具中用于模制部件2的塑料MP相接觸時的第一位置。因此，在閉合開始時，在模具I的兩個元件3、4之間存在壓縮階段所需的空間(沒有材料的體積)。
[0042]第二元件4包括至少一個能夠相對于第二元件4在收回位置與在模腔5中的伸出位置之間活動的沖頭6。所謂“沖頭”指的是任何能夠形成對最終部件2的開孔模制形狀的部件，因此沖頭可以具有任何可能的形狀(圓形、方形、橢圓形等)。沖頭一般為例如是金屬制成的圓柱形桿。
[0043]第一元件3包括能夠相對于第一元件3活動的反沖頭7。該反沖頭7與沖頭6相對并且與沖頭6同軸。
[0044]活動沖頭6與能夠使活動沖頭6相對于第二元件4移動的伺服裝置8，連接。該伺服裝置例如為氣壓缸或液壓缸。
[0045]借助于伺服裝置8’，活動沖頭6能夠貫穿模腔，并且在反沖頭7處進入第一元件3中，即在反沖頭7在第一元件3中的容留空間中移動的同時，活動沖頭也在移動。
[0046]活動反沖頭7與伺服裝置8連接，該伺服裝置施加反力，該反力小于沖頭6對反沖頭7施加的力，因此在沖頭6移向其伸出位置時包含在兩個沖頭6、7之間的塑料MP能夠被壓縮，然后被沖孔。
[0047]沖頭6能夠相對于第二元件4以平移的方式活動:如附圖所示，該沖頭6適于在第二元件4中例如沿著模具I的閉合方向滑動。根據(jù)一個實施例，沖頭6在第二元件4的鏜孔中被引導(dǎo)。優(yōu)選地，沖頭6在第一固定耐磨套筒9中被引導(dǎo)。這能夠方便模具的維護操作，并且允許更好地調(diào)整沖頭/套筒，從而限制材料滲透的風(fēng)險，這種材料滲透可能在部件上產(chǎn)生毛邊或者使得模具的活動部分發(fā)生卡住。
[0048]沖頭6包括表面6a，該表面構(gòu)成抵靠在模具模腔5中的塑料MP上的表面。沖頭6在抵靠表面6a距離固定元件3最遠(yuǎn)時所處的位置被稱為“收回位置”。在該收回位置，表面6a優(yōu)選地與構(gòu)成模腔5的第二元部件4的那個表面平齊，以免改變模具I的模腔的體積。
[0049]相反地，沖頭6在抵靠表面6a距離第二元件4最遠(yuǎn)時所處的位置被稱為“伸出位置”。實際上，在該伸出位置，表面6a已經(jīng)穿