用于生產(chǎn)模制件的方法和裝置與流程
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)模制件的方法和裝置。這種模制件優(yōu)選地例如作為內飾件用于汽車制造中。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中已知用于生產(chǎn)模制件的裝置。已知的裝置包括具有底模和頂模的模具，其中在頂模處設置有切削邊。
為了生產(chǎn)模制件，將料坯放入模具的打開的型腔中。通過閉合模具使料坯成型，并且通過切削邊使料坯的邊緣部分分離。
然而由于料坯沿著相對較長的切割區(qū)域(該切割區(qū)域圍繞整個料坯延伸)成型，料坯朝模具中心的方向回縮。因此在現(xiàn)有技術中的目的在于，將切削邊構造得盡可能小，以防止料坯大范圍地回縮。此外，僅選擇較小的碾壓切口(überfahrschnitt)，使得在已經(jīng)在最大程度上完成成型時外緣被切割。在這種狀態(tài)下將料坯保持成使得最大程度地避免在切削邊區(qū)域中滑動。
技術實現(xiàn)要素：
因此，本發(fā)明的目的是提供用于生產(chǎn)模制件的方法和裝置，其可減小在高生產(chǎn)率下的尺寸不精確性并且可實現(xiàn)靈活地設計待構造的模制件的切割區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明，該目的通過具有獨立權利要求特征的用于生產(chǎn)模制件(特別是用于車輛內部空間的裝飾部件和/或內襯件)的方法和裝置實現(xiàn)。本發(fā)明的其他優(yōu)選的設計方案在從屬權利要求中說明。
根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)模制件(特別是用于車輛內部空間的裝飾部件和/或內襯件)的方法包括以下步驟：將料坯放入并定位在具有底模和頂模的模具的打開的型腔中，底模和頂模中的至少一個相對于另一個可動；閉合型腔并且通過底模和頂模中的一個向另一個運動使料坯成型；在閉合型腔期間使料坯的一個區(qū)域分離；通過底模和頂模中的一個向另一個的運動使料坯成型并且使型腔完全閉合；并且借助于注塑噴注切割棱。
將料坯放入底模中。在此優(yōu)選將料坯加熱并且其已經(jīng)具有待構造的模制件所需的壁厚，必要時附加約0.2-0.3mm的加工余量，以在模具中進一步產(chǎn)生壓力。然后將模具的型腔閉合并且由此料坯已經(jīng)部分成型。
在型腔完全閉合之前并且由此同樣在料坯成型結束之前，料坯的一個區(qū)域(切割區(qū)域)被分離。用于分離料坯的分離器優(yōu)選設置在頂模處。在此用于產(chǎn)生切割區(qū)域的切割厚度例如可調節(jié)或者是預調節(jié)的。
因為料坯由于待切割區(qū)域的成型而朝模具中心的方向回縮，在模具處的碾壓棱
在分離料坯的一個區(qū)域時，該切割過程不僅在邊緣區(qū)域中而且在內部區(qū)域中進行。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，閉合過程不中斷地進行，即使中斷同樣是可實現(xiàn)的。
此外，“料穴”的概念用作“型腔”的同義詞，其中“料穴端部”為料穴的在修剪邊附近周圍的區(qū)域。
然后，在修剪邊和料穴端部之間的區(qū)域仍然在同一模具中被注塑包封，即料坯的位于該區(qū)域中的切割區(qū)域、例如邊緣區(qū)域在另一加工步驟中以注塑材料被噴注。
作為注塑材料可考慮在注射成型工藝中可加工的所有熱塑性和熱固性材料。在特別優(yōu)選的實施方式中使用pp作為注塑材料。也可使用pu。還可一起處理輔助材料，例如玻璃纖維、滑石粉、用于發(fā)泡的氣體等。通過集成的注塑步驟“整齊地”噴注料坯的端部棱邊。由此獲得構件的所期望的端部棱邊。此外可補償隨著時間的推移而降低的切割棱修剪質量。由于不工整的修剪和毛刺的產(chǎn)生所造成的可能的尺寸不精確性可由此通過對料坯切割棱的注塑包封或噴注得以補償。由此省去原本必要的后處理步驟并且可降低工作量和制造成本。因此通過在一個模具中將料坯成型、修剪和噴注(注塑)的工序組合、即一次性地在一個或同一工位可進行特別高效且高產(chǎn)的加工。
省去了模制件在從模具中被取出之后的后處理，并且可遵守比在常規(guī)模具中更嚴格的尺寸公差。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法在待構造的模制件的邊緣區(qū)域的設計方面提供了更大的靈活性，因為該方法提供了噴注端部棱邊并且由此也構成不同幾何形狀的可能性。由此例如模制件在邊緣區(qū)域中的壁厚可變并且可噴注特殊的形狀，例如凹槽、凸緣、楔形或半圓形等。由此不僅可獲得整齊的、即例如無毛刺的端部棱邊，而且可獲得具有可變幾何形狀的不同的端部棱邊。此外，通過待構造模制件的端部棱邊的可變設計的可能性還實現(xiàn)了對進一步加工的優(yōu)點。因此端部棱邊的可變設計例如還可改善無粘結劑包邊的可能性。
根據(jù)優(yōu)選的實施方式，在模具型腔完全閉合之前根據(jù)料坯將產(chǎn)生的材料回彈實施料坯邊緣區(qū)域的分離。就此而言，至今一直試圖盡可能尺寸精確地分離邊緣區(qū)域，以避免可能的對所生產(chǎn)模制件的后處理。然而，因為由于邊緣區(qū)域的變形一定的材料回彈是不可避免的，至今僅略微提前地、即在模具型腔完全閉合之前不久才修剪料坯。因此嘗試了使材料回彈保持得盡可能微小，以由此達到所期望的尺寸精確度。
然而，本申請的發(fā)明者把迄今為止視為缺點的材料回彈變成了優(yōu)點。因此，相對于現(xiàn)有技術，根據(jù)本發(fā)明更加提前地進行料坯端部區(qū)域的分離，即相比于現(xiàn)有技術在模具型腔最終閉合之前以更大的間隔來實施。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明，有針對性地引入迄今為止一直視為要防止的材料回彈。通過更加提前地修剪料坯產(chǎn)生用于噴注的自由棱邊的效果。在此相應設置的提前量決定了回縮的料坯量或者說材料的回縮量。換句話說，噴注完成的棱邊的厚度或者說注塑區(qū)的大小取決于提前多久切割料坯以及料坯更進一步變形了多少。因此更加提前的修剪促使更大的材料回彈并且由此也促使在模具處的修剪邊和模具料穴端部之間有更大的環(huán)繞間隙。在這種情況下可在料坯處噴注出具有更大的厚度的邊緣。反之，提前較少的修剪導致較小的材料回彈并且由此也導致在模具處的修剪邊和模具料穴端部之間有較小的環(huán)繞間隙。在這種情況下可在料坯處噴注出具有較小的厚度的邊緣。在此所期望的提前量可固定地設置在模具中或者也可通過分離器(例如切割片)可變地調節(jié)。
根據(jù)優(yōu)選的實施方式，料坯的待切割區(qū)域的分離和模具型腔的完全閉合從而料坯的最終模壓在一個行程中實施。也就是說，分離過程和最終的壓模在一個連貫的行程中沒有其他相對運動地實施。在此無需停頓地但是減速地進給模具。由此簡化了對模制件的生產(chǎn)工藝的控制。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，料坯包括纖維半成品。如果料坯由纖維半成品構成，由于在生產(chǎn)模制件時邊緣區(qū)域的變形，料坯的纖維朝模具中心的方向回縮。特別是當比模具行程提前很多修剪纖維時會出現(xiàn)纖維的這種回縮。也就是說，在這種情況下可在料坯處噴注出具有較大厚度的棱邊，因為由于較大的纖維回縮在修剪邊和料穴端部之間產(chǎn)生較大的注塑區(qū)。如上所述，噴注完成的棱邊的厚度或者說注塑區(qū)的大小取決于提前多久切割纖維以及纖維更進一步地變形了多少。
料坯或者說纖維半成品優(yōu)選是預標定的，即纖維半成品預先已經(jīng)具有精確的尺寸。在預標定時優(yōu)選對料坯或者說纖維半成品附加地進行溫度輸入，該溫度輸入用于為之后的加工工藝使纖維半成品活化。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，纖維半成品由纖維復合材料構成。特別優(yōu)選地是，纖維半成品由纖維塑料復合物、即熱塑性結合的纖維構成。天然纖維/聚丙烯混合物(nfpp)是特別優(yōu)選的。然而可考慮所有的具有基質的纖維材料。在根據(jù)本發(fā)明的方法中可用作料坯的其他材料例如包括cfk、gfk、聚酰胺基復合材料或有機板材。使用有機板材的優(yōu)點在于，將有機板材在加熱的狀態(tài)下放入模具的相應模中，其中有機板材僅須再活化。另一方面，例如在加工nfpp料坯時通常還需要預標定，即，將其構造成精確的尺寸以及對其進行溫度輸入。用于構造棱邊的注塑材料優(yōu)選包括待加工的料坯的基質材料。由于具有低密度和高強度，纖維復合材料特別適用于車輛內部空間的裝飾件和/或內襯件。
根據(jù)本發(fā)明的特別的實施方式，以背面肋狀部或直接澆口注塑包封切割棱。肋狀部的設置例如往往在門飾板處是必要的，其中在此加強肋設置在凸出的半徑處。加強肋常常延伸至料坯的被修剪的端部棱邊。在這種情況下加強肋用作將注塑材料輸送到待注塑包封的棱邊的給料部并且與被注塑包封的棱邊連接。這種加強肋不是沿端部棱邊的排列方向延伸，而是以與端部棱邊的排列方向成90°角延伸。如果在模制件處須構造肋狀部，材料回彈量優(yōu)選調節(jié)為2-3mm，使得產(chǎn)生具有復制可能性的足夠大的注塑型腔。
通過上述方法獲得的模制件之后還可進行層壓。在此優(yōu)選無粘結劑地進行層壓，如在同一申請人的文獻ep2457706a中所述。層壓優(yōu)選可作為組合方法進行，即在一個模具中成型、層壓和噴注。在這種情況下優(yōu)選將裝飾材料輸送到模具，然后該裝飾材料被一起層壓和粘合(以及成型)。
用于生產(chǎn)模制件(特別是車輛內部空間的裝飾件和/或內襯件)的裝置具有獨立權利要求7的特征。
通過根據(jù)本發(fā)明的裝置獲得與通過上述根據(jù)本發(fā)明的方法相同的優(yōu)點。
該裝置特別是包括注塑型腔或者說澆道，其設置在在料坯處產(chǎn)生的切割棱的區(qū)域中，即在模具中留出自由空間用于噴料輸送。注塑型腔設置成使得料坯的位于修剪邊和料穴端部之間的待切割區(qū)域可被注塑包封。由此可獲得模制件的“整齊的”端部棱邊，因此補償了由于分離器磨損而降低的修剪質量。此外，通過對料坯的在裝置中可行的組合加工，即在一個模具中成型、修剪和噴注的組合可進行特別高效且高產(chǎn)的加工。
由此取消了模制件在從模具中取出之后的后處理并且可遵守比在常規(guī)模具中更嚴格的尺寸公差。也不必儲備其他模具或裝置，并且減少了工藝步驟的數(shù)量。
此外，根據(jù)本發(fā)明的裝置在待構造的模制件的邊緣區(qū)域的設計方面可實現(xiàn)更大的靈活性，因為噴注料坯的端部棱邊并且由此可構成不同幾何形狀的端部棱邊。由此注塑型腔的形狀決定了被噴注的棱邊的后來的形狀。在此，注塑型腔具有注塑模具的結構，其具有料穴、頂出板/推出板、帶有針閥式噴嘴的熱流道系統(tǒng)和底板。根據(jù)機器，澆道襯套或者可向下或者可側向引出。料穴包含所有圍繞料坯的幾何形狀，或者說要壓平的氈墊和肋狀部/流道和/或與固定相關的結構，注塑材料可分布在其中。在此通過已經(jīng)述及的肋狀部與端部棱邊的連接并非一定要將澆注點設置在端部棱邊上。
作為分離器，根據(jù)本發(fā)明的裝置例如還可具有切割片。這在生產(chǎn)用于汽車制造的內飾件中是特別有利的。因此例如在門飾板中外部幾何形狀大部分在一個平面上。在此可設置可加工的面，在此處可以螺釘固定“2d切割片”或“3d切割片”。此外，該切割片可具有不同的厚度。切割片優(yōu)選以如下方式固定，即其構成切割棱的延長部。由此在增大厚度時模具預先切割料坯。通過在分離時仍然開放的變形行程不再有料坯滑入模具中，而是用于注塑材料的間隙變大。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，底模和/或頂模、即相應的模具料穴是溫度可調的。優(yōu)選的是不僅底模而且頂模溫度可調，其中兩個模還可彼此獨立地調節(jié)溫度。在特別優(yōu)選的實施方式中，頂模和底模的獨立的溫度調節(jié)分別還劃分成若干區(qū)域地進行。除了模具料穴的溫度調節(jié)，同樣還可考慮模具的其他可能的組成部分(例如頂出板和熱流道板)的溫度調節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的改進方案設置有張緊架以對料坯定位。為了生產(chǎn)模制件，將料坯放入打開的模具型腔中，使得料坯平放在底模和張緊架上。如果裝置以及模具型腔閉合，則通過頂模和底模進行料坯的成型并且通過分離器進行料坯的邊緣部分的分離。特別有利的是將張緊架設計成組合的張緊和卸料架。該組合的張緊和卸料架在制成件脫模時特別是用作廢料區(qū)和/或制成件的卸料架。
附圖說明
以下參考附圖借助于實施例詳細說明本發(fā)明。
圖1示出了用于生產(chǎn)模制件的裝置的第一實施方式的示意性的側面截面圖，其中模具以打開的狀態(tài)示出。
圖1a示出了圖1的細節(jié)視圖。
圖2示出了根據(jù)第一實施方式的裝置的示意性的側面截面圖，其中模具以幾乎閉合的狀態(tài)示出。
圖2a示出了圖2的細節(jié)視圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)第一實施方式的裝置的示意性的側面截面圖，其中模具以完全閉合的狀態(tài)示出。
圖3a示出了圖3的細節(jié)視圖。
圖4示出了用于生產(chǎn)模制件的裝置的第二實施方式的示意性的側面截面圖，其中模具以打開的狀態(tài)示出。
圖4a示出了圖4的詳細視圖。
圖5示出了根據(jù)第一實施方式的裝置的示意性的側面截面圖，其中模具以幾乎閉合的狀態(tài)示出。
圖5a示出了圖5的細節(jié)視圖。
圖6示出了根據(jù)第一實施方式的裝置的示意性的側面截面圖，其中模具以完全閉合的狀態(tài)示出。
圖6a示出了圖6的細節(jié)視圖。
圖7示出了根據(jù)第一或第二實施方式的、具有澆注和排出系統(tǒng)的裝置的橫截面視圖。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)模制件的裝置的底模的俯視圖。
具體實施方式
下面參考附圖說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。實施方式的各個特征以及變型可分別與其他實施方式組合，以構成本發(fā)明的其他變型方案。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)模制件的裝置10的示意性的側面截面圖。裝置10包括底?；蛘哒f下模12和頂模或者說上模11以用于料坯5的成型。
在圖1所示的裝置10中，該裝置以打開的狀態(tài)示出。料坯5優(yōu)選為纖維半成品，例如預標定的nfpp氈墊。在所示的實施方式中，頂模11可相對于底模12移動。此外，裝置10包括支座或者說底座30以及定位器或者說執(zhí)行單元20。在定位器20處設置有張緊架21以用于固定料坯5，該張緊架設計成組合的張緊和卸料架21。
如在圖1a中的細節(jié)所示，料坯5被放入底模12中并且布置在張緊架21上。此外，裝置10包括設置在頂模11處的分離器15以用于分離料坯5的邊緣區(qū)域。
分離器15構造為切割工具，例如切割環(huán)或切割片(在此未示出)，并且分離器15具有碾壓棱15a。因為切割片15在本實施方式中可拆卸地固定在上模處，切割片的厚度能可變地調節(jié)，其中切割片15在料坯5的待切割區(qū)域(在此為邊緣區(qū)域)處作用的時間點取決于切割片15的厚度。也就是說，相比于在切割片15厚度較小的情況下，在切割片15厚度較大的情況下切割片(分離器)15在頂模11和底模12閉合過程期間在更早的時間點切割料坯。
在將料坯5放入底模12之后，頂模11向底模12移動，并且由此模具10的型腔部分閉合(見圖2)。根據(jù)本實施方式，閉合過程連續(xù)地進行，然而從技術角度也可逐步進行。
在閉合過程期間料坯5已經(jīng)部分成型。在型腔完全閉合之前從而也在料坯5成型結束之前，料坯5的邊緣區(qū)域被分離。
在圖2a中以幾乎閉合的狀態(tài)示出裝置(模具)10。在此可清楚地看出，裝置10的型腔尚未完全閉合，即頂模11尚未完全向下進給到底模12上。同樣可從圖2a看出，當裝置10還繼續(xù)閉合并且碾壓棱15a通過下模12的修剪邊12a時，料坯5在碾壓棱15a處被分離。切割過程由圖2/圖2a以及下面的圖3/圖3a的總覽得出。
在圖3中以完全閉合的狀態(tài)示出裝置10。在此狀態(tài)下料坯5的需切割區(qū)域已經(jīng)被分離。特別如從圖3a可看出，料坯5朝模具中心的方向回縮。通過材料回彈在料坯5的棱邊和底模12之間產(chǎn)生額外的空間，使得可在設置在底模處的注塑型腔或注塑空隙17中圍繞切割棱5a注塑包封料坯5的整個邊緣區(qū)域。
在圖4、4a、5、5a、6以及6a中示出了本發(fā)明的第二實施方式。如在第一實施方式中的相應或相似的構件通過相同的附圖標記表示，并且關于這些構件的更詳細的說明請參考上述實施方式。
第二實施方式與第一實施方式的區(qū)別主要在于，頂模11的相應區(qū)域代替切割片15構造為分離器15’，使得如在第一實施方式的切割片中那樣構成碾壓棱15a’。在此情況下減少了在生產(chǎn)裝置時的裝配工作量，因為在第一實施方式中所示的單獨的分離器已經(jīng)集成在頂模11中。在使用第二實施方式的裝置10’時其余的方法流程與第一實施方式的相同。
圖7是根據(jù)第一實施方式或第二實施方式的裝置10/10’的剖視圖。在所示的狀態(tài)中模具是閉合的。此外注塑材料s已經(jīng)通過澆道18噴注到料坯5的后面。在后續(xù)方法步驟中，這樣產(chǎn)生的構件借助于一個或多個頂桿40從底模12壓出，從而可取出該構件。
最后，圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)模制件的裝置10的底模12的示意性俯視圖。如從圖8可看出，張緊架21設置在底模12處。待加工的料坯5的大小優(yōu)選地大約相當于張緊架21的大小。
在底模12中構造有多個澆道18，其中僅其中的一些配有附圖標記。利用澆道18使得多個澆道肋狀部18a分別連接，這些澆道肋狀部沿與碾壓棱15a、15a’作用的修剪邊12a的方向延伸，由此注塑材料被輸送到注塑型腔17(例如見圖3)。
為了生產(chǎn)模制件，將料坯5放入底模12中。然后將裝置10的型腔閉合從而料坯5已經(jīng)部分成型。在型腔完全閉合之前從而也在料坯5成型結束之前，通過分離器15、15’使料坯5的(邊緣)區(qū)域分離。根據(jù)料坯5將產(chǎn)生的材料回彈在裝置10的型腔完全閉合之前實施料坯5的(邊緣)區(qū)域的分離。
因為料坯5由于(邊緣)區(qū)域的變形朝模具中心的方向回縮，在底模12的修剪邊12a和料穴端部之間產(chǎn)生環(huán)繞的間隙。然后料坯5的被切割區(qū)的區(qū)域在注塑型腔17中利用注塑材料被注塑包封。
附圖標記列表
10、10’用于生產(chǎn)模制件的裝置(模具)
5料坯
11頂模
12底模
12a修剪邊
15、15’分離器
15a、15a’碾壓棱
17注塑型腔
18用于注塑的澆道
18a澆道肋狀部
20定位器
21張緊和排出器
30支座
40頂桿
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