CN101391485A - 模制件的热成型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热成型机，其包括：机架；相互间隔地安装在所述机架上的、可动的第一和第二压板；分别安装于所述各压板上的阳模和互补的阴模；设置于所述模具内具有互补廓形的模内切割元件；分别与所述各压板协同操作的两个驱动装置用于将所述压板移动到：夹紧板材的第一移动位置、使所述板材拉伸并成型的第二移动位置、剪裁板片的第三移动位置以及形成开模构型的第四移动位置；用于在开模构型中从所述模腔顶出成型的制件和被剪裁的板片的顶出装置。所述各驱动装置分别包括：原动机；连接到所述原动机的花键单元；和安装在所述花键单元与所述各压板之间以致动上述移动的连杆。

Description

模制件的热成型

技术领域

本发明涉及模制件的热成型。

具体地，本发明涉及高速热成型机。

背景技术

热成型是用于将塑性树脂转化成最终产品的工艺之一。热成型是通过压力成型、真空成型和对模成型进行的。通过将热塑性板材一直加热到其软化来进行热成型；所述加热紧接在将板材引入成型机之前进行。然后通过压力或真空将该板材压到模具上直到该零件硬化。然后将成型的零件从模具中顶出，通过剪裁/修整使其与塑料围绕物分离。

热成型设备的范围可以从简单的炉子和有特定形状的模具到复杂的自动机械，该机械以其它方法不能达到的速度将热塑性树脂粒子转化成一定形状的零件。可热成型的材料包括挤出级聚氯乙烯(PVC)，乙酸纤维素(CA)，聚苯乙烯(PS)和浇注聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

与其它常规成型工艺(例如注射成型和吹塑成型)相比，热成型具有很多优点。由于在热成型工艺中仅涉及到低压，因此工具成本显著低于其它工艺。可以用于热成型的材料范围很广，例如预印制的、发泡的或者甚至多层材料。由粘度非常高的材料可生产出特别薄壁的制件，而这对于注射成型是不可能的。对于短期运作来说，工具成本有利是一个显著的优点。

热成型可以分为四个步骤，(i)将板材加热到其成型温度，(ii)在模具中使板材成型，(iii)在模具中冷却零件，(iv)剪裁零件。

由接触式加热器将塑料板材加热到其成型温度。接触式加热器优选用于规格薄的板材，这种情形下要求精确控制温度分布。在燃气加热器中，热空气通过对流来加热板材。燃气加热器被用于大而规格厚的零件。用辐射能量加热主要使用红外光谱波长。辐射加热器以其能效高和温度控制好而成为最优选的类型的加热器。

一旦塑料板材达到其成型温度，就易于被拉伸和成型。需要某种的力将易弯的热板材拉伸并成型成模具的廓形。使用真空、气压和机械助力(如柱塞)在模具表面上使板材成型。所使用的成型力的种类取决于所制备的零件的尺寸、零件数量、循环速度、待成型的材料、模具材料以及热成型设备。

冷却时间取决于下列因素：聚合物的类型、拉伸后材料的厚度、成型温度、脱模温度、热成型模具的材料，热成型模具的温度以及成型零件与模具之间的接触。冷却时间还依赖于模具材料。如果模具由导热率高的材料(例如铝)制成，则可以达到较短的冷却时间。

在完成成型循环后，通过剪裁将成型零件与周围材料分离。在不使零件扭曲、破坏、裂缝或者撕裂的情况下剪裁零件。另外剪裁必须是尺寸可接受的并且足够快速以满足生产的要求。剪裁可以通过手工或者剪裁机来进行。

在“模内成型和切割”型的热成型机中，常规的热成型机依赖凸***纵的或者气动/液力操纵的气缸来操纵模具工作台和柱塞助力组件。在凸***纵的机器中，凸轮机构的使用导致了凸轮接触表面的磨损和撕裂，从而导致了不准确的对齐和不当的剪裁。气缸操纵的机械比较慢，不适合于在高速、多腔成型机中热成型小尺寸的部件。

在传统机器中不能设置模内剪裁设备。通常，如果剪裁是在模塑零件从模具中取出之后进行的，零件过度冷却使得零件坚硬，剪裁切口往往不光滑。这就导致了通过锉屑或抛光来清除切割区域的附加且不希望的步骤。在多腔模具中，这种步骤往往导致剪裁操作中出现瓶颈，降低机器的总产出。下面描述了一些已有的热成型方法和模内剪裁设备以及它们的缺陷：

美国专利4255382公开了“带有自动机械式操纵的板片/连接片(web)剥离元件的热成型机”。该文献揭示了一种用于阴模支承组件的轴向运动的动力操纵机构。该阴模组件携带有剥离元件。该剥离元件在模具向上运动期间锁止到框架上，当模具在向开模位置的运动中向下运动了一预定距离以后解锁。模具和剥离元件的运动由连杆机构以及凸轮与凸轮从动件结构之间的滚动接触实现。这种类型的驱动结构承受接触表面的磨损和撕裂，模具和剥离元件相对运动范围的再设定复杂。需要具有不同的、精确加工的廓形的凸轮来再设定机器参数。

美国专利4308005公开了一种“带有连接在下游的冲切机的热成型机”。该文献揭示了一种具有板材运送机以及紧接在下游的冲切机的热成型机，该热成型机具有用于将成型的板材运送通过冲切机工作台的单独的板材运送机。这两个运送机在相互面对的端部驱动连接，从而使成型板材协同运动到冲切机。这种结构的缺点是：冲切机具有单独的驱动并占据了另外的地面面积。另外，在成型制件进一步冷却并更加硬化之后从制件上剪裁板片。这将导致沿着剪裁表面产生粗糙/尖锐的边缘并且需要另外的精修步骤，例如抛光。

美国专利4608009公开了“用于热塑性材料的差压成型产品的热成型设备”。在该装置中，驱动装置在塑料板片相对侧上在开闭位置之间移动阴模和相对模具机构。切断刀具装置可与模具运动的最后增量相协调以从板片切断产品。驱动单元包括曲肘连接组件，该曲肘连接组件剪式驱动地展开和退回从而使压板和模具上下运动。压板的模内剪裁运动通过旋转设置于曲肘连接组件内的偏心销实现。这种驱动结构使用了各种枢轴连接和曲柄机构来实现压板和连接到连杆的单动气缸的运动以得到剪裁运动。这种驱动结构承受接触表面磨损和撕裂，模具和剥离元件之间的相对运动范围的再设定困难。

上面所列的所有专利都具有自身的局限性而不能满足改进热成型操作的***的需要，特别是从成型的制件上模内剪裁板片以改进产品质量和获得较高的生产速度的需要。

发明内容

本发明的目的之一是，提供一种确保机器运行平稳以及无振动的热成型机。

本发明的另一个目的是，提供一种用于热成型机的机构，该机构克服了导引元件(例如凸轮等)的磨损和撕裂问题。

本发明的另一个目的是，提供一种用于热成型机的、实现高速操作的机构。

本发明的另一个目的是，提供一种用于热成型机的、提供可变夹紧定位的机构。

本发明的另一个目的是，提供一种用于热成型机的、允许快速简易地进行设定以适应不同板材厚度的机构。

本发明的另一个目的是，提供一种用于热成型机的、控制柱塞速度以获得一致的产品质量的机构。

根据本发明提供了一种热成型机，该热成型机包括：

机架；相互间隔地安装在所述机架上的可动的第一和第二压板；分别安装于所述各压板上的阳模和互补的阴模；设置于所述模具内具有互补廓形的模内切割元件；分别与所述各压板协同操作的两个驱动装置以将所述压板移动到

(i)第一移动位置，在该位置处所述第二压板运动到相对更靠近所述第一压板，从而夹紧运送到所述模具之间的、被加热的、可变形的、可热成型的板材；

(ii)第二移动位置，在该位置处所述第一压板朝向第二压板运动，从而在形成于所述模具之间的模腔内使所述板材拉伸并成型成连带有板片的至少一个制件；

(iii)第三移动位置，在该位置处所述第二压板进一步朝向第一压板运动，从而使所述模内切割元件接合以剪裁所述板片；和

(iv)第四移动位置，在该位置处所述压板相互移开以形成开模构型，所述构型适于顶出所述制件、板片以及在所述模具之间接收被加热的、可变形的、可热成型的板材；

用于在开模构型中从所述模腔顶出成型的制件和被剪裁的板片的顶出装置；

所述各驱动装置分别包括：原动机；连接到所述原动机的花键单元；和安装在所述花键单元与所述各压板之间以致动上述移动的连杆。

特别地，所述压板安装在竖直的机架上，并沿竖直轴线运动。

特别地，所述阴模安装在第二压板上，所述阳模安装在第一压板上。

特别地，该顶出装置包括至少一个适用于将所述制件和板片从所述阴模中顶出的空气射流喷嘴。

特别地，所述原动机是电机。

根据本发明，提供了一种由可热成型板材热成型多个制件的方法，该方法包括下列步骤：

a.将可热成型板材加热到可热成型的状态；

b.将被加热的板材供给到热成型机的安装有模具的压板之间；

c.在热成型机中通过携带有模具的压板朝向彼此的相对移动将被加热的可热成型板材拉伸到模具的轮廓上，从而模制制件；

d.在模具中进行冷却以使成型的制件热固化；

e.通过所述模具中的至少一个的相对移动，从成型的制件上模内切割下连接板片；模具的所述相对移动由原动机通过花键单元和连杆机构实现；

f.从模具中顶出成型的制件和被剪裁的板片。

在本发明的热成型机中，卷状材料由链式运送***运载，在标记(indexing)装置中被标记以允许预定行程长度的被预加热的板材在打开的半模之间进入到机器中。

本发明的热成型机具有压入式阳模和成型阴模。具有腔室组件的成型阴模被安装于下压板，该下压板被安装于连杆机构上。具有冲头组件的压入式阳模被安装于柱塞助推的上压板上，该上压板又被连接到用于压入式阳模和压板的上/向下运动动的第二连杆机构上。

热成型板材被标记，并被允许进入两个半模之间。在连杆机构的驱动下，具有成型模具组件的下压板朝向上压板向上运动，该运动将板材夹紧在夹紧位置。在该阶段中，压入式阳模组件朝向下压板下降并拉伸被预加热的板材。一旦该上压板到达预定的位置，便允许处于压力下的空气进入到腔室中从而使正被模制的制件成型和冷却。

在该阶段中，下压板进一步朝向上压板向上运动到切割位置以从连接板片上切下成型的制件。上、下压板的所有上述运动都通过由本发明的连杆机构给与的驱动实现。

在切割操作之后，下压板朝向开模位置向下运动，通过空气射流将成型和硬化的制件从腔室中顶出。在该阶段中，该机器为下一个热成型操作循环做好准备。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行描述，其中：

图1是在成型循环开始时的、用于本发明热成型机的合模和剪裁机构的局部侧视图；

图2是图1所示的用于热成型机的合模和剪裁机构的局部前视图；

图3是图1所示的用于热成型机的合模和剪裁机构的局部前视图，其中下压板已经朝向上压板向上运动；

图4是图1所示的用于热成型机的合模和剪裁机构的局部侧视图，其中下压板已经朝向上压板向上运动；

图5是图1所示的用于热成型机的合模和剪裁机构的局部前视图，其中下压板和上压板处于剪裁啮合中；

图6是图1所示的用于热成型机的合模和剪裁机构的局部侧视图，其中下压板和上压板处于剪裁啮合中；

图7是图1所示的用于热成型机的合模和剪裁机构的局部前视图，其中下压板和上压板处于打开位置，剪裁后的模制件正在被顶出；

图8是图1所示的用于热成型机的合模和剪裁机构的局部侧视图，其中下压板和上压板处于打开位置，剪裁后的模制件正在被顶出；

具体实施方式

参照附图，根据本发明的热成型机总体上由附图标记100表示。

该机器包括机架(未示出)，该机架内设置有上压板24和下压板30。用作压入式阳模的半模26被安装于上压板24上。用作阴模部件的另一半模28被安装于下压板30上。上压板24设置有驱动单元42，下压板设置有驱动单元40。在驱动单元42和上压板24之间设置有形式为花键单元20和连杆22的连接机构。在驱动单元40和下压板30之间设置有形式为花键单元34和连杆32的另一连接机构。由位于压入式阳模26上的36A和位于阴模部件28上的36B两个部件组成的模内切割工具被设置于机器100中。

在本发明的热成型机中，卷状板材12由链式运送***14运载，在标记装置16中被标记以允许预定行程长度的被预加热的板材在打开的半模26和28之间进入到机器100中。

具有腔室组件的成型阴模28被安装于下压板30上，该下压板被安装于连杆机构32上。具有冲头组件的压入式阳模26被安装于柱塞助推的上压板24上，该上压板又连接到用来使压入式阳模和压板24上/向下运动动的连杆22上。

一旦热成型板材被标记，并被允许进入半模之间，则下压板30连同成型模具组件在连杆机构32的驱动下朝向上压板24向上运动，并在夹紧位置处夹紧该板材。在该阶段中，阳模柱塞组件朝向下压板30下降并拉伸被预加热的板材12。一旦柱塞组件该到达预定的位置，处于压力下的气体即可进入腔室中以使被模制的零件成型并冷却。

在该阶段中，下压板30朝向上压板24向上运动到切割位置以从连接板片上切下成型的制件。上压板24和下压板30的上述所有运动都通过由本发明的连杆机构22和32给与的驱动实现。在切割操作之后，下压板向向下运动动到开模位置，通过空气射流将成型和硬化的制件从腔室中顶出。在该阶段机器已经为下一个热成型操作循环做好准备。

虽然在这里已经对“用于热成型机的合模和剪裁机构”的具体特征及与之相关的改进给予重点强调，但是应该认识到可以进行各种不同的修改，可以在不偏离本发明原理的情况下对优选技术方案进行诸多修改。根据本文所公开的内容，具有本发明或优选技术方案的特点的这些和其它修改对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，因而应该清楚地理解上述描述仅作为对本发明的说明而并非一种限制。

Claims (7)

1.一种热成型机，包括：

机架；相互间隔地安装在所述机架上的可动的第一和第二压板；分别安装于所述各压板上的阳模和互补的阴模；设置于所述模具内具有互补廓形的模内切割元件；分别与所述各压板协同操作的两个驱动装置以将所述压板移动到

(i)第一移动位置，在该位置处所述第二压板运动到相对更靠近所述第一压板，从而夹紧运送到所述模具之间的、被加热的、可变形的、可热成型的板材；

(ii)第二移动位置，在该位置处所述第一压板朝向第二压板运动，从而在形成于所述模具之间的模腔内使所述板材拉伸并成型成连带有板片的至少一个制件；

(iii)第三移动位置，在该位置处所述第二压板进一步朝向第一压板运动，从而使所述模内切割元件接合以剪裁所述板片；和

(iv)第四移动位置，其中所述压板相互移开以形成开模构型，所述构型适于顶出所述制件、板片以及在所述模具之间接收被加热的、可变形的、可热成型的板材；

用于在开模构型中从所述模腔顶出成型的制件和被剪裁的板片的顶出装置；

所述各驱动装置分别包括：原动机；连接到所述原动机的花键单元；和安装在所述花键单元与所述各压板之间以致动上述移动的连杆。

2.根据权利要求1所述的热成型机，其特征在于，所述压板安装在竖直的机架上，并沿竖直轴线运动。

3.根据权利要求1所述的热成型机，其特征在于，所述阴模安装在第二压板上，所述阳模安装在第一压板上。

4.根据权利要求1所述的热成型机，其特征在于，该顶出装置包括至少一个适用于将所述制件和板片从所述阴模顶出的空气射流喷嘴。

5.根据权利要求1所述的热成型机，其特征在于，所述原动机是电机。

6.一种由可热成型板材热成型多个制件的方法，该方法包括下列步骤：

a.将可热成型板材加热到可热成型的状态；

b.将被加热的板材供给到热成型机的安装有模具的压板之间；

c.在热成型机中通过携带有模具的压板朝向彼此的相对移动将被加热的可热成型板材拉伸到模具的轮廓上，从而模制制件；

d.在模具中进行冷却以使成型的制件热固化；

e.通过所述模具中的至少一个的相对移动，从成型的制件上模内切割下连接板片；模具的所述相对移动由原动机通过花键单元和连杆机构实现；

f.从模具中顶出成型的制件和被剪裁的板片。

7.一种热成型机，该热成型机基本上如本文中参照附图所描述的。

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