CN105081715A - 用于在成形工具组件中精加工配合面的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于形成创建成形的组件的工具的方法，包含提供具有带型芯关闭带的型芯和带有型腔关闭带的型腔的成形工具。确定型芯和型腔精加工分型面，其中型芯和型腔精加工分型面的接合限定成形型腔。去除型芯和型腔关闭带的粗糙部分来限定各自的粗糙分型面。各自的粗糙分型面从各自的型芯和型腔精加工分型面中偏移约130微米。半精加工型芯和型腔来减轻型芯和型腔内的材料应力。精细切割型芯和型腔关闭带以便型芯和型腔关闭带的外表面等于各自的精加工分型面。型芯和型腔的外表面之间的接合实质上没有空隙。

Description

用于在成形工具组件中精加工配合面的方法

技术领域

本发明总体上涉及用于在车辆组件的创建中使用的成形工具的方法，并且更具体地，涉及一种用于精制工具的表面来创建用于成形工具的更精确的分型线表面的方法。

背景技术

许多车辆的组件通过注塑或压缩成型工艺创建，其中材料被置于设置在型腔内的成形工具内。材料可以以多种方法设置在型腔内，方法可以包括，在压缩形成的情况下，启动该形成并将材料置于成形工具的成形型腔内，其中压缩工具连接在一起来压缩材料成限定车辆组件的预定的形状。在注塑工具的情况下，成形工具被连接在一起并将材料注入到成形型腔中来限定车辆组件的形状。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于形成创建成形的组件的工具的方法，包括提供具有带型芯关闭带的型芯和带型腔关闭带的型腔的成形工具。型芯和型腔的精加工分型面被确定，其中型芯和型腔的精加工分型面的接合限定型芯和型腔内的成形型腔。型芯和型腔关闭带的粗糙部分被去除来各自地限定型芯粗糙分型面和型腔粗糙分型面。型芯和型腔粗糙分型面从各自的型芯和型腔的精加工分型面中偏移至多约130微米。型芯和型腔被半精加工，其中半精加工步骤减轻了型芯和型腔内的材料应力。型芯和型腔关闭带被精细切割，其中，型芯和型腔关闭带的型芯和型腔的外表面实质上等于各自的型芯和型腔的精加工分型面，并且其中型芯和型腔的外表面之间的接合实质上没有空隙。

根据本发明的另一个方面，一种工具成形的方法包括提供具有借此各自地延伸的型芯和型腔分型面的型芯和型腔的步骤。来自各自的型芯和型腔分型面的型芯和型腔远端的部分被去除。型芯和型腔被应力消除并且型芯和型腔被精制来限定各自的型芯和型腔关闭带，其实质上等于各自的型芯和型腔分型面。

根据本发明的另一个方面，一种工具成形的方法包括提供具有带借此各自地延伸的配合型芯和型腔分型面的型芯和型腔关闭带的成形工具的步骤。来自型芯和型腔分型面的型芯和型腔关闭带远端的部分被去并且成形工具被应力消除。型芯和型腔关闭带被精制为实质上等于型芯和型腔分型面。

通过本领域技术人员研究下面的说明书，权利要求书，和附图，本发明的这些和其它方面，目的，和特征将被理解和领会。

附图说明

在附图中：

图1是根据用于创建成形工具的方法的实施例成形的成形工具的型芯和型腔的顶部透视图；

图2是沿线II-II截取的图1的成形工具的剖视图；

图3是使用用于创建成形工具的方法的可选择的实施例创建的成形工具的型芯的剖视图；

图4是说明了用于形成创建车辆组件的工具的方法的实施例的示意流程图；

图5是在区域V处截取的图3的成形工具的型芯的详细剖视图；

图6是显示了根据方法的一个实施例去除型芯的粗糙部分的图5的详细剖视图；

图7是显示了根据一个实施例记录在精细切割的步骤中被去除的区域的扫描装置的图6的实施例的详细剖视图；

图8是显示了根据用于创建成形工具的方法的实施例精细切割激光去除型芯的一部分的图7的实施例的详细剖视图；以及

图9是在根据一个实施例，根据用于创建成形工具的方法已经创建的区域IX处截取的图2的成形工具的型芯的详细剖视图。

具体实施方式

为了在此进行说明，术语“上”，“下”，“右”，“左”，“后”，“前”，“垂直”，“水平”及其衍生词将如图1所示的取向与本发明相关联。然而，应当理解到的是，本发明可以采用各种可供选择的取向，除非有相反的明确说明。还应当理解到的是，附图所示及以下说明书所说明的具体设备和过程仅仅是权利要求限定的本发明构思的示例性实施例。因此，关于此处公开的实施例的具体的尺寸和其他物理特征不应被认为是限制性的，除非权利要求中另有明确声明。

如图1-9所示，附图标记10总体上指的是成形工具，其根据本文描述的各种实施例中的任何一个创建，用于形成成形工具10的型芯12和型腔14，其满足来限定成形型腔16，在成形型腔16内，各种组件——比如车辆组件26——被创建。这样成形的组件也可以用于各种物品的制成，各种物品包括，但不限制于，电气用具，玩具，设备，和其它物品。

再次参照图1-3，根据本文描述的方法创建的成形工具10包括成形工具10的型芯12和型腔14，其连接来形成成形工具10的成形型腔16。可以预期的是，成形型腔16受通过满足来进一步限定成形型腔16的型芯和型腔关闭带18，20区约束。型芯和型腔关闭带区18，20的接合配置为容纳成形型腔16内的可成形的材料，以便可成形的材料的最小量——，如果有的话——，在车辆组件26的形成过程的过程中在型芯和型腔关闭带区18，20之间延伸。在在那儿，可成形的材料不会在型芯和型腔关闭带区18，20之间延伸的情况下，这种材料被称为“闪亮物(flash)客”，其中在型芯12和型腔14之间的连接在前向车辆组件26的表面内是可见的。在成形的车辆组件26上的闪客闪亮物的存在可以导致不必要的费用，因为在制造过程中额外的步骤贡献剩余闪客闪亮物。因此，包括闪客闪亮物的车辆组件可以使用于形成车辆组件的过程更低效。超出型芯和型腔关闭带区18，20的延伸的是各自的型芯和型腔引出区流出带22，24，其配置为从型芯和型腔关闭带实质上延伸到各自的型芯12和型腔14的边缘。在各种实施例中，可以预期的是，型芯和型腔关闭带18，20可以具有约1英寸到约2英寸的宽度。还可以预期的是，更窄或更宽的型芯和型腔关闭带18，20可以用于成形工具10实施。

现在参照图4-9，根据用于创建车辆组件26的成形工具10的方法400的一个实施例，方法400包括提供具有带型芯关闭带18的型芯12和带型腔关闭带20的型腔14的成形工具10(步骤402)。各自的型芯和型腔的精加工分型面40，42的位置被确定，其中型芯和型腔的精加工分型面40，42的接合限定成形型腔16，其在型芯12和型腔14以及型芯和型腔关闭带18，20内限定(步骤404)。一旦型芯和型腔的精加工分型面40，42的位置被确定，型芯和型腔关闭带18，20的粗糙部分44就会被去除来在型芯12和型腔14内分别地限定型芯粗糙分型面46和型腔粗糙分型面48(步骤406)。型芯和型腔粗糙分型面46，48从各自的型芯和型腔的精加工分型面40，42中偏移至多约130微米。在去除型芯和型腔关闭带18，20的粗糙部分44之后，型芯12和型腔14被半精加工，其中，半精加工步骤减轻了型芯12和型腔14内的材料应力(步骤408)。半精加工步骤408可以包括适合加强和硬化型芯12和型腔14的材料的各种过程中的任何一个或多个。这种半精加工过程可以包括，但不限制于，退火，回火，和其它类似的过程。在半精加工步骤实质上完成后，型芯和型腔关闭带18，20被精细切割，其中，各自的型芯和型腔关闭带18，20的型芯和型腔外表面60，62被限定，以便型芯和型腔外表面60，62实质上等于各自的型芯和型腔的精加工分型面40，42(步骤412)。以这种方式，各自的型芯12和型腔14的型芯和型腔外表面60，62之间的接合实质上没有空隙。在各种实施例中，可以预期的是，成形工具10可以是任何型腔成形工具，包括但不限制于，根据各种实施例的注塑成形工具，压缩成形工具，吹塑成形工具，或其它。

在成形工具10的形成过程中，根据本文描述的实施例，在型芯和型腔关闭带18，20处限定型芯和型腔外表面60，62的精细切割步骤412可以通过切割激光器70来执行，其中切割激光器70适合于精制型芯和型腔外表面60，62到约10微米内或更小的设计的型芯和型腔的精加工分型面40，42内。以这种方式，型芯和型腔关闭带18，20的外表面，当接合时，形成实质上配合匹配，其没有空隙，空间，或其它缺陷，其可允许设置在成形型腔16内的可成形材料来自成形型腔16的流出并且在型芯和型腔关闭带18，20的外表面之间。可以通过本文描述的方法400实现的精密水平可以实质上以各种类型的型腔成形工具限制在成形工具10内形成的各种车辆组件26上的闪亮物的存在量。

再次参照图3-6，在成形工具10的型芯12和型腔14根据本文描述的方法400精制之前，型芯和型腔关闭带18，20延伸超出如在成形工具10的型芯12和型腔14的设计过程中确定的型芯和型腔的精加工分型面40，42。以这种方式，型芯和型腔的精加工分型面40，42在型芯12和型腔14的至少一部分内各自地被限定。在各种实施例中，型芯和型腔关闭带18，20的粗糙部分44的去除可以通过计算机数控(CNC)切割机80执行。CNC切割机80可以包括各种切割机构，其可以包括，但不限制于，高压水喷射器，锯子，研磨器，切割激光器，它们的组合，以及其它各种切割机，其可以配置为去除型芯和型腔关闭带18，20的粗糙部分44到各自的型芯和型腔的精加工分型面40，42的约130微米内。CNC切割机80可以被放置与处理器——其可以计算合适的切削参数并且也可以指导CNC切割机80的各种切割操作的性能——通信。可以预期的是，型芯和型腔的粗糙分型面46，48在去除型芯和型腔关闭带18，20的粗糙部分44之后，可以大于130微米。在额外的材料在精细切割步骤过程中被去除的情况下，更大功率的切割激光器70可以被实施来去除包括在型芯和型腔关闭带18，20的粗糙部分44内的额外的材料。相反地，在CNC切割机80可以创建型芯和型腔的粗糙分型面46，48——其小于来自各自的型芯和型腔精加工分型面40，42的130微米——的情况下，不那么大功率的切割激光器70可以被实施来去除型芯和型腔关闭带18，20的粗糙部分44。

在各种实施例中，通过CNC切割机80去除的型芯12和型腔14的粗糙部分44是来自各自的型芯和型腔的精加工分型面40，42的定位的远端。以这种方式，适当的公差可以在型芯和型腔的粗糙分型面46，48和型芯和型腔精加工分型面40，42之间来实现。

现在参照图3-6，一旦型芯和型腔关闭带18，20的粗糙部分44已经被去除，型芯12和型腔14就可以被半精加工，通过退火，回火或其它类似过程，来去除型芯12和型腔14内的应力，这些应力是由于型芯和型腔关闭带18，20的粗糙部分44的去除。在各个实施例中，半精加工步骤通过加热型芯12和型腔14到预定的温度来执行。减轻型芯12和型腔14内的应力必需的预定温度可以基于多个因素，包括，但不限制于，型芯12和型腔14的材料，型芯12和型腔14的尺寸和形状，以及其它因素。在各个实施例中，型芯12和型腔14可以由各种材料制成，其可以包括，但不限制于，钢，铝，铍，它们的组合和合金，以及可以用于压缩和注塑成形工具的其它实质上刚性的和坚固的材料。通过解释的方式，并且没有限制，钢的半精加工温度典型地是在约550℃-660℃之间。可以预期的是，这些材料可以具有不同的半精加工温度。在加热之后，型芯12和型腔14可以以实质上慢速率冷却来最小化可以通过材料内的温度差异引起的张力。冷却速率也可以通过材料，型芯12和型腔14的尺寸和形状，以及其它因素来确定。举例来说，并且没有限制，某些材料，比如铜，可以快速或慢速冷却来达到期望的加强和硬化，由于各种半精加工过程。相反地，其他材料，比如钢，典型地需要缓慢冷却过程来达到所需的加强和硬化特性。

在各种实施例中，方法的半精加工步骤可以是有益的，其中成形工具10的部分可以由不同等级的钢或其它材料制成。半精加工步骤可以考虑这些可以具有各种缺陷的不同等级的材料。这个步骤也考虑组成可以来自多个源的成形工具10的材料的条件。此外，通过去除成形型腔16的粗糙部分44引起的应力可以引起型芯12和型腔14内不希望的尺寸变化，其会在精细切割步骤完成之后影响型芯和型腔关闭带18，20的外表面的接合。通过执行方法400的半精加工步骤，由于去除型芯12和型腔14的粗糙部分14的材料内的缺陷和尺寸的变化可以实质上最小化来创建在型芯和型腔关闭带18，20的外表面之间的实质上连续的表面接合，其可以最小化在成形过程中的闪亮物。半精加工步骤可以创建成形工具10，其包括整个成形工具10的实质上一致的强度和完整性。

再次参照图3-8，在半精加工步骤完成之后，型芯和型腔粗糙分型面46，48——在去除型芯12和型腔14的粗糙部分44之后暴露——通过扫描装置90记录来确定型芯和型腔粗糙分型面46，48的表面尺寸(步骤410)。以这种方式，在型芯粗糙和型芯精加工分型面46，48和型腔粗糙和型腔精加工分型面48，42之间的差值被确定。这些差值被记录并编程到精细切割装置中，比如切割激光器70，以便精细切割装置可以被专门编程来实质上去除型芯和型腔关闭带18，20的精确的精加工部分92。因此，型芯和型腔关闭带18，20的外表面被精制到实质上与具有约10微米的精度的型芯和型腔精加工分型面40，42相同。在各种实施例中，扫描装置90可以包括三维扫描功能，其配置为形成型芯和型腔粗糙分型面46，48的三维虚拟模型，以便实质上的精密测量可以由在型芯和型腔粗糙分型面46，48和各自的型芯和型腔离精加工分型面40，42之间的约束造成。

在各种实施例中，可以预期的是，第二半精加工步骤可以通过切割激光器70在型芯和型腔关闭带18，20的精加工部分92被去除之后执行。以这种方式，由于精细切割过程(步骤412)的放置在型芯12和型腔14上的各种应力可以被最小化。第二半精加工步骤的使用会是更令人期望的，其中通过精加工部分92限定的区域更大，以便更多的材料通过切割激光器70被去除。

在各种实施例中，还可以预期的是，第二表面扫描步骤可以包括在去除型芯和型腔关闭带18，20的粗糙部分44之前的方法400内。以这种方式，CNC切割机80可以接收通过扫描装置90捕获的数据，以确定型芯和型腔关闭带18，20的适当量来去除是为了达到在型芯和型腔粗糙分型面46，48和型芯和型腔精加工分型面40，42之间的适当的距离。

再次参照图1和2，型芯12和型腔14可以包括各种配合接合部分100，其配置为使型芯12的成形型腔表面102和型腔14的成形型腔表面102对齐。在这样的实施例中，型芯和型腔关闭带18，20的外表面向着成形型腔16延伸和在型芯12和型腔14的成形型腔表面102处接合成形型腔16。在车辆组件26的形成过程中，闪亮物也可以在车辆组件26内被创建归因于在型芯12和型腔14之间缺乏横向的对齐。以这种方式，在型芯12内成形的车辆组件26的部分可以与在成形型腔16内成形的车辆组件26的部分不对齐。根据各种实施例，型芯12和型腔14的配合接合部分100可以横向地对齐型芯12和型腔14来实质上放置型芯12的成形型腔表面102与型腔14的成形型腔表面102对齐，以实质上最小化可以通过型芯12和型腔14的未对齐发生所得到的闪亮物。型芯12和型腔14的配合接合部分100可以包括配合突出部110和凹处112，企口缝接合机构，以及在型芯12和型腔14内限定的其它轮廓鲜明的配合表面。可以预期的是，型芯12和型腔14的配合接合部分100可以通过本文描述的相同过程成形，其中用于精制型芯和型腔关闭带18，20的本文描述的过程可以用来精确地限定型芯12和型腔14的配合接合部分100的参数。

尽管短语“分型面”在本文描述的方法400中使用，但是可以预期的是，型芯和型腔粗糙分型面46，48和型芯和型腔精加工分型面40，42可以实质上是平坦和平面的表面。在可选择的实施例中，可以预期的是，型芯和型腔粗糙分型面46，48和型芯和型腔精加工分型面40，42可以包括各种轮廓，其延伸超出通过型芯12和型腔14分别地限定的水平面。以这种方式，可以预期的是，型芯12和型腔14的配合接合部分100可以在型芯和型腔关闭带18，20中限定。因此，方法400内的各种步骤——包括但不限制于，去除型芯12和型腔14的粗糙部分44，各种扫描步骤，和精细切割步骤412——可以包括型芯12和型腔14的配合接合部分100的形成。

在各种实施例中，可以预期的是，成形工具10可以由一个或多个型芯12和/或一个或多个型腔14构成，以便成形工具10可以由三个或更多个限定其间成形型腔16的组件构成。进一步可以预期的是，在成形型腔16内设置的可成形的材料可以是实质上塑料材料，其可以被压缩来形成预定的形状或注塑，吹塑，或以其他方式投入到预定空间中来限定预定的形状。这样的材料可以包括，但不限制于，塑料，聚合物，复合材料，它们的组合，以及可以在压缩和注塑成形中使用来形成各种组件的其它实质上可成形的材料。

根据本文描述的各种实施例，方法可以用来形成各种车辆组件26中的任意一个，车辆组件26包括，但不限制于，内部饰件，内板，在发动机舱中的防护罩和防护装置，以及其它。如上所讨论的，方法的各种实施例也可以用来形成除了车辆以外的物品的组件。

可以预期的是，包括在上面所描述的方法400内的各种机构可以包含在单个装置内或可以包含在多个单独的装置内，其中各种步骤通过单独的机构被执行。

应当理解的是，在上述结构中可以做出变化和修改，而不脱离本发明的概念，并且进一步应该理解的是，这样的概念旨在通过下面的权利要求覆盖，除非这些权利要求通过它们的语言以其他方式清楚地声明。

Claims (20)

1.一种用于形成创建成形的组件的工具的方法，方法包含以下步骤：

提供具有带型芯关闭带的型芯和带型腔关闭带的型腔的成形工具；

确定型芯和型腔的精加工分型面，其中型芯和型腔的精加工分型面的接合限定型芯和型腔内的成形型腔；

去除型芯和型腔关闭带的粗糙部分来分别地限定型芯粗糙分型面和型腔粗糙分型面，其中型芯和型腔粗糙分型面从各自的型芯和型腔精加工分型面中偏移至多约130微米；

半精加工型芯和型腔，其中半精加工步骤减轻了型芯和型腔内的材料应力；以及

精细切割型芯和型腔关闭带，其中，型芯和型腔关闭带的型芯和型腔的外表面实质上等于各自的型芯和型腔精加工分型面，并且其中型芯和型腔的外表面之间的接合实质上没有空隙。

2.根据权利要求1所述的方法，其中成形工具是注塑成形工具，压制成形工具和吹塑成形工具中的一个。

3.根据权利要求1所述的方法，其中精细切割型芯和型腔关闭带的步骤包括在半精加工之后记录粗糙型芯和粗糙型腔分型面的表面尺寸来确定在粗糙和精加工型芯分型面和粗糙和精加工型腔分型面之间的差值，并且其中精细切割步骤去除在粗糙和精加工型芯分型面和粗糙和精加工型腔分型面之间过多的材料。

4.根据权利要求1所述的方法，其中型芯和型腔包括配置为使型芯成形型腔的表面与成形型腔的表面对齐的配合接合部分。

5.根据权利要求3所述的方法，其中型芯和型腔关闭带的精细切割的步骤通过激光器来执行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中半精加工型芯和型腔的步骤通过加热型芯和型腔到预定的温度来执行。

7.根据权利要求1所述的方法，其中成形工具由钢构成。

8.根据权利要求1所述的方法，其中去除型芯和型腔关闭带的粗糙部分的步骤通过磨削型芯和型腔关闭带来执行。

9.一种工具成形的方法，包含以下步骤：

提供具有借此各自地延伸的型芯和型腔分型面的型芯和型腔；

去除来自各自的型芯和型腔分型面的型芯和型腔远端的部分；

应力消除型芯和型腔；以及

精制型芯和型腔来限定各自的型芯和型腔关闭带，其实质上等于各自的型芯和型腔分型面。

10.根据权利要求9所述的方法，其中方法进一步包以下步骤：

在应力消除步骤完成以后记录接近型芯和型腔分型面的型芯和型腔的表面尺寸来确定粗糙型芯和粗糙型腔分型面；以及

将粗糙型芯和粗糙型腔分型面与型芯和型腔分型面的位置进行比较来确定型芯和型腔的待去除部分以使型芯和型腔关闭带实质上等于型芯和型腔分型面，其中在粗糙型芯和粗糙型腔分型面和各自的型芯和型腔分型面之间的差值至多是约130微米。

11.根据权利要求10所述的方法，其中精制型芯和型腔的步骤通过加热型芯和型腔到预定的温度来执行，并且其中型芯和型腔关闭带的精细切割步骤通过激光器来执行。

12.根据权利要求9所述的方法，其中型芯和型腔被用作注塑成形工具和压制成形工具的一部分。

13.一种工具成形的方法，包含以下步骤：

提供具有带借此各自地延伸的配合的型芯和型腔分型面的型芯和型腔关闭带的成形工具；

去除来自型芯和型腔分型面的型芯和型腔关闭带远端的部分；

应力消除成形工具；以及

精制型芯和型腔关闭带到实质上等于型芯和型腔分型面。

14.根据权利要求13所述的方法，其中成形工具是注塑成形工具和压制成形工具中的一个。

15.根据权利要求13所述的方法，其中提供成形工具的步骤包括相对于型芯和型腔关闭带，确定型芯和型腔分型面的位置。

16.根据权利要求15所述的方法，其中方法进一步包以下步骤：

在应力消除步骤完成以后记录型芯和型腔关闭带的表面尺寸来确定粗糙型芯和粗糙型腔关闭表面；以及

将粗糙型芯和粗糙型腔关闭表面与型芯和型腔分型面的位置进行比较来确定型芯和型腔关闭带需要被去除的部分以使型芯和型腔关闭带的外表面实质上等于型芯和型腔分型面。

17.根据权利要求13所述的方法，其中成型工具的型芯和型腔包括配置为使型芯形成表面与型腔形成表面对齐的配合接合部分。

18.根据权利要求13所述的方法，其中型芯和型腔关闭带的精细切割的步骤通过激光器来执行。

19.根据权利要求13所述的方法，其中精制型芯和型腔的步骤通过加热型芯和型腔到预定的温度来执行，并且其中型芯和型腔由钢构成。

20.根据权利要求16所述的方法，其中粗糙型芯和粗糙型腔关闭表面从各自的型芯和型腔分型面中偏移至多约130微米。