制造多部件塑性外壳的方法技术

本发明专利技术公开了一种制造多部件空心外壳(100)的方法，该方法包括将第一塑性材料注入第一模腔中并使其凝固以形成第一部件(41)，由此第一塑性材料纵向收缩；将第二塑性材料注入具有转移到其上的第一部件的第二模腔中并使第二塑性部件凝固以形成第二部件(42)，该第二部件包括公差消除元件(50)，该公差消除元件在第一部件的一端处纵向附接至第一部件(41)，其中已收缩的第一部件的长度比公差消除元件的长度大至少十倍，并且其中形成公差消除元件的第二塑性材料的绝对纵向收缩量比第一塑性材料的纵向收缩量小至少十倍；使用第三塑性材料在第三模腔中至少部分地重叠模塑包括第一部件和第二部件的中间部分，由此形成多部件外壳，在该多部件外壳中，公差消除元件至少部分地由第三塑性材料(43a)重叠模塑，并且其中第三塑性材料形成多部件外壳(100)的外表面的至少一部分；以及从芯移除多部件(100)外壳。

A method of making plastic shell of multiple parts

The invention discloses a method for manufacturing hollow shell parts (100) method, the method includes a first plastic material is injected to form a first component of the solidification of a first mold cavity (41), and the first plastic material longitudinal shrinkage; second plastic material is injected with a transfer to the first part of the second mock exam cavity the article and make The two plastic part solidifies to form a second component (42), which includes a tolerance elimination element (50), which is attached to the first part (41) longitudinally at one end of the first part, in which the length of the first part of the contraction is at least ten times larger than the length of the tolerance element, and the tolerance elimination element is formed. The absolute longitudinal contraction of the second plastic material is at least ten times smaller than the longitudinal shrinkage of the first plastic material, and at least partially overlapped molding of the third plastic material in the third die cavity includes the middle part of the first and the second parts, thereby forming a multi-component shell, and the tolerance elimination element in the multi-component shell. The part is at least partially molded by third plastic material (43A), and third of the plastic material forms at least part of the outer surface of the multi part shell (100), and the outer shell of a multiple component (100) is removed from the core.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造多部件塑性外壳的方法
本公开涉及通过注塑制造的多部件塑性物品(诸如用作各种动力/电动工具、牙刷等部件的那些物品)的批量制造。
技术介绍
多部件塑性物品(诸如通常为管状牙刷柄部和其它类似的多部件塑性元件)的批量生产通常是通过多步注塑方法制造，其中多个模塑步骤在多个注塑工位处执行。在相同物品的批量生产的背景下，后续将成为成品的部分或多个部分的那些多部件塑性元件需要具有一定的尺寸和形状均匀性。这种均匀性可通过被连续注塑的相同部分之间的对应形状和尺寸的微小变化可能被容忍的程度来限定。当制造方法需要涉及各种模具时，对均匀性的关注尤其重要-并且当要求几乎相同的多部件部分在多个位置处制造时变得更加明显，这可能具有稍微不同的制造条件以及各塑性材料的设备和供应商。几乎所有的塑性材料在被加热到液化-然后冷却和凝固之后通常会收缩，由此降低了它们的物理尺寸。这种现象通常被称为“模塑收缩”。因为预计相同或类似的塑性材料以相同或类似程度按比例收缩，所以具有相对较大尺寸的塑性部分绝大部分相对于具有相对较小尺寸的部分收缩的程度更大。同时，虽然通常可知道诸如聚丙烯(PP)或聚丙烯(PE)等某种材料的收缩率或收缩百分比，但是可能难以准确地预测超过这些材料中已知的“典型”收缩率的确切模塑收缩量。而且受到的收缩的塑性材料的尺寸越大，越难以精确预测确切的收缩量。这种困难可归因于以下因素。通过模塑制造的塑性部分的收缩量被认为与线性热收缩或膨胀有关。当大量熔融聚合物受冷时，其随着温度的下降而收缩。保持压力可用于使收缩量最小化-但是这只有在浇口保持打开的情况下才能有效。如果聚合物是均匀的，则即使在压力被除去或浇口被冻结之后，所有部分预计也会按比例收缩。这是无定形聚合物(诸如聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS等等)通常发生的情况。但是PP和PE通常表现不同。与无定形聚合物不同，PP和PE不是均质材料-而是半结晶材料，具有包含无定形组分和结晶组分的结构。晶体通常以比无定形组分收缩的速率更高的速率收缩。因此，由于包含无定形和结晶组分两者的这些半结晶材料冷却并凝固，它们以不同的速率收缩。这种不平衡通常导致收缩的净增加，并引入可能对收缩量具有附加影响的模塑参数的敏感性。影响收缩量的另一个因素被认为与模具中高分子量聚合物熔体的粘弹性特性有关。长分子量链在模具中被拉伸-且因此在其中经历应力。在随后的冷却期间，这种应力得到缓解，并且链趋于松弛。这种松弛尤其是在不同的流动方向上影响收缩量。平均分子量和分子量分布这两者均会影响模塑收缩量的这个方面。可能影响收缩量的其它可变因素包括模塑的热历史，例如熔融温度和冷却速率以及正模塑的部分的厚度、浇口尺寸和其它相关因素。另外，具有复杂几何形状的塑性部分、尤其是包括多层不同塑性材料的那些部分趋于在该部分的不同区段中具有不同的收缩率。虽然这种现象在模塑具有不同壁厚的部分期间在很大程度上是显著的，但是即使在具有相对均匀的壁厚的部分中也可能发生这种现象。尤其是后者可归因于不均匀的冷却和/或不均匀的填充模式。在多部件部分(诸如涉及不同模具的牙刷柄部外壳或电动工具外壳)的模塑方法期间，可能需要将正制造的部分放置在不同的固定几何体处，即，模腔和/或模芯。自然而然地需要具有各芯的模具用于生产具有大致管状几何形状的模塑部分。通常需要更换模腔以形成具有多层的管状部分或由多种塑性材料制成的部件。如果希望将一个或多个特性、几何形状或部件添加到正制造的管状部分的内表面(即，与芯接触的区域)，则也可要求更换芯。在一些情况下，更换芯的另一个原因可由如下要求来决定：在包含另一个芯的附加模塑设备上进行下一个模塑步骤。如果在第一模塑工具上模塑的部分需要被转移到第二模塑工具以进一步模塑/重叠模塑，则该部分需要在第二模塑工具中精确定位，从而允许非常小的公差。如本文所使用，术语“公差”是指规定的可测量尺寸、具体是多部件外壳或其任何部分的长度尺寸的可允许的变化量。由于没有任何物品或其任何部分的尺寸可精确地按照确切的标称值来生产，公差通常被分配给用于制造目的的部分，作为可接受构造的边界。因此，与确切的标称值存在适用于具体机器、方法或部分的可接受的偏差程度。尺寸超出公差的制造部分将不太可能用于预期目的的可用部分。公差可应用于任何维度。在当前背景下，通过注塑方法制造的各部分中的塑性部分的纵向公差是特别有意义的。塑性部分在模具内需要确切定位以能够实现可靠稳定的方法以及各种模塑部件之间的准确修整线。后者可能会极大地影响成品的功能和美学方面。当将在一个模腔中模塑的塑性部分转移到另一个模腔中以进一步由另一种塑性材料重叠模塑时，需要考虑如下事实：熔融塑性部分的长度在该部分冷却和凝固之后将有可能会改变-这是因为冷却导致塑性材料收缩。如果收缩量显著，导致凝固的部分对于具体模腔而言太短，则意图与部分表面接触的模具部分可能无法到达那些表面来在它们之间提供安全接触。模具部分与部分表面之间的所得非期望的空白空间将有可能导致随后被模塑在太短的部分上的塑性材料出现“闪蒸”。相反，如果正在模塑的部分对于后续的模腔而言太长，则由与模腔表面接触部分引起的压缩可能会压碎正在制造的部分的边缘。另外，如果设置在模具中的部分对于该模具而言太长，则模具可能无法完全且安全地封闭。后者也可能导致模塑工具本身出现问题，包括其过早磨损和损坏。日益复杂的模塑部分(诸如电动牙刷的多部件柄部部分)的批量生产需要连续更换模具和/或模芯。例如，当包括第一塑性材料的前一模塑部分需要至少部分地用至少第二塑性材料重叠模塑时，需要这样的更换；然后包括第一塑性材料和第二塑性材料的复合部分需要进一步至少部分地由至少第三塑性材料和可能的第四塑性材料重叠模塑，以此类推。这些多个连续的模塑步骤需要在需要在该方法中使用的每个模腔和/或模芯中逐步确切地定位正制造(即，模塑/重叠模塑)的部分。为了完成这样的确切定位，制造商需要确保所有元件(包括正制造的部件和所使用的模具部件)的尺寸和几何形状以高水平的精度彼此匹配，从而允许非常小的公差。如本文所解释的，尤其对于受收缩影响的塑性部分，这些公差通常难以实现。正制造的部分的确切定位在可能发生在不同位置处的批量生产的背景下特别重要。这种批量生产需要多个相同的模塑工具，这些模塑工具通常安装在不同的模塑机器上-所有这些模塑工具均意图用于制造相同的部分。例如，对于被设计用于容纳马达、电池和电子设备、以及具有其它功能属性的电动牙刷的柄部的注塑，不同模具之间的可靠的均匀性和精度、以及正在这些模具上制造的柄部部分是非常重要的。因此，要求正制造的部分或各部分的尺寸高度精确的目前的模塑方法在正制造的部分之间仅容忍有限的尺寸和形状变化。例如，用于生产电动牙刷柄部的典型的当前注塑方法对塑性部件的长度变化特别敏感。在冷却期间，这些部件绝大部分在其纵向尺寸方面比在其垂直于纵向尺寸延伸的尺寸上更大程度地收缩-这是由于如下事实：其纵向尺寸比其垂直于其纵向尺寸的最大尺寸大几倍。例如，对于牙刷柄部(例如，具有在约120-200mm范围内、并且更具体地在约140-180mm范围内的总长度的那些牙刷柄部)的一些典型实施方案，目前的模塑方法允许纵向公差在大多数连续模塑操作中不大于±0.2mm。尤其考虑到上述所有因素和关注的组合，这可能难以保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由可收缩塑性材料制造多部件空心外壳的方法，所述外壳具有纵向轴线、顶端、底端、在所述顶端和所述底端之间平行于所述外壳的长度延伸的长度，所述方法包括：将第一塑性材料注入具有至少部分地设置在其中的芯的第一模腔中，所述第一模腔具有第一腔长度；使所述第一塑性材料凝固，由此所述第一塑性材料纵向收缩第一绝对纵向收缩量，并且由此形成第一部件，所述第一部件包括大致管状结构，所述大致管状结构具有第一端和与所述第一端相对的第二端以及介于所述第一端和所述第二端之间的第一凝固长度，其中所述第一凝固长度小于所述第一腔长度；将所述芯与设置在其上的所述第一部件一起定位在具有第二腔长度的第二模腔中，所述第二腔长度比所述第一腔长度大一定距离，该距离大于所述第一塑性材料在凝固期间的所述第一绝对纵向收缩量；将第二塑性材料注入所述第二模腔中并使所述第二塑性部件凝固以形成附接至所述第一部件的第二部件，所述第二部件包括在所述第一部件的所述第一端和所述第二端之一处与所述第一部件纵向相邻的公差消除元件，其中所述公差消除元件具有与所述第一部件相邻的近端、与所述近端相对的远端、以及作为所述公差消除元件的最大长度和最小长度的算术平均值的平均长度，所述最大长度和所述最小长度平行于所述纵向轴线且在所述公差消除元件的所述近端和所述远端之间延伸，其中所述第一部件的所述第一凝固长度比所述公差消除元件的所述最大长度大至少十倍，并且其中形成所述公差消除元件的所述第二塑性材料的所述绝对纵向收缩量比所述第一塑性材料的所述第一绝对纵向收缩量小至少十倍；使用第三塑性材料在第三模腔中至少部分地重叠模塑包括所述公差消除元件的所述中间部分，并使所述第三塑性材料凝固以形成附接至所述第一部件和所述第二部件至少之一的第三部件，由此形成所述多部件外壳，在该多部件外壳中，所述公差消除元件至少部分地由所述第三塑性材料重叠模塑，并且其中所述第三部件形成所述多部件外壳的外表面的至少一部分；以及从所述芯移除所述多部件外壳。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.30 US 14/755,1281.一种由可收缩塑性材料制造多部件空心外壳的方法，所述外壳具有纵向轴线、顶端、底端、在所述顶端和所述底端之间平行于所述外壳的长度延伸的长度，所述方法包括：将第一塑性材料注入具有至少部分地设置在其中的芯的第一模腔中，所述第一模腔具有第一腔长度；使所述第一塑性材料凝固，由此所述第一塑性材料纵向收缩第一绝对纵向收缩量，并且由此形成第一部件，所述第一部件包括大致管状结构，所述大致管状结构具有第一端和与所述第一端相对的第二端以及介于所述第一端和所述第二端之间的第一凝固长度，其中所述第一凝固长度小于所述第一腔长度；将所述芯与设置在其上的所述第一部件一起定位在具有第二腔长度的第二模腔中，所述第二腔长度比所述第一腔长度大一定距离，该距离大于所述第一塑性材料在凝固期间的所述第一绝对纵向收缩量；将第二塑性材料注入所述第二模腔中并使所述第二塑性部件凝固以形成附接至所述第一部件的第二部件，所述第二部件包括在所述第一部件的所述第一端和所述第二端之一处与所述第一部件纵向相邻的公差消除元件，其中所述公差消除元件具有与所述第一部件相邻的近端、与所述近端相对的远端、以及作为所述公差消除元件的最大长度和最小长度的算术平均值的平均长度，所述最大长度和所述最小长度平行于所述纵向轴线且在所述公差消除元件的所述近端和所述远端之间延伸，其中所述第一部件的所述第一凝固长度比所述公差消除元件的所述最大长度大至少十倍，并且其中形成所述公差消除元件的所述第二塑性材料的所述绝对纵向收缩量比所述第一塑性材料的所述第一绝对纵向收缩量小至少十倍；使用第三塑性材料在第三模腔中至少部分地重叠模塑包括所述公差消除元件的所述中间部分，并使所述第三塑性材料凝固以形成附接至所述第一部件和所述第二部件至少之一的第三部件，由此形成所述多部件外壳，在该多部件外壳中，所述公差消除元件至少部分地由所述第三塑性材料重叠模塑，并且其中所述第三部件形成所述多部件外壳的外表面的至少一部分；以及从所述芯移除所述多部件外壳。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述使用第三塑性材料至少部分地重叠模塑中间部分的步骤致使所述公差消除元件由所述第三塑性材料完全重叠模塑。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中在所述注入第二塑性材料的步骤中，所注入的第二塑性材料包括第一部分和第二部分，其中所述第二塑性材料的所述第一部分至少部分地重叠模塑所述第一部件，并且所述第二塑性材料的所述第二部分形成所述公差消除元件，特别地，其中所述第二塑性材料的所述第一部分和所述第二部分均是使用单次注射形成的。4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其中在所述第二塑性材料已凝固之后，所述公差消除元件具有约5mm至约10mm的平均长度。5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其中所述公差消除元件使所述多部件外壳具有0.01mm至0.05mm的纵向公差，并且/或者其中所述公差消除元件使所述多部件外壳具有相对于所述多部件外壳的所述长度约0.006％至约0.03％的纵向公差。6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，还包括在所述芯上定位至少一个可移动剥离器，使得所述至少一个剥离器形成所述第二模腔和所述第三模腔至少之一的一部分，由此所述至少一个剥离器接触正在被注入的所述第二塑性材料和所述第三塑性材料至少之一，特别地，其中所述第三塑性材料在所述第三模腔中延伸超出所述公差消除元件的所述远端，并且其中所述剥离器在与所述公差消除元件的所述远端相距约0.5mm至约3mm的距离处接触所述第三塑性材料，并且更特别地，其中所述公差消除元件的所述远端的正交表面至少部分地由所述第三塑性材料重叠模塑以形成修整区域，并且/或者其中所述从芯移除多部件外壳的步骤是通过将所述剥离器移动成与所述多部...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·昆兹，W·许布舍尔，K·卢克尔，S·沙费尔，S·特瑞比格，
申请(专利权)人：博朗公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE