本發(fā)明涉及一種包括注射壓力機的注射裝置（用于模制微部件），注射壓力機中設(shè)有模具載體以及反模具（contre-moule），其中模具載體支撐可移除的模具，模具中設(shè)有用于模制的至少一個模腔，反模具設(shè)置成以便在模具上施加模制壓力。本發(fā)明還涉及一種相對應(yīng)的模制方法。

背景技術(shù)：

專利申請EP0272138描述了一種通過在高壓下向模具中注射熔融樹脂所進行的塑料模制方法。模具的可相對于彼此移動的兩個部分放置在固定在模具的四個角處的四個緊固桿上。這些桿具有長度為ΔL的彈性伸長特性，以便補償模具的兩個相鄰的面之間的可能的平行度缺陷。由于模具應(yīng)當安置在四個桿的中心處，因此該布置僅可用于較少數(shù)量的待模制的部件。此外，具有應(yīng)當以嚴格平行的方式安裝的四個桿的構(gòu)造需要非常高的精度，使得該裝置復(fù)雜且實施成本昂貴。

文獻US7763191描述了一種用于實現(xiàn)模壓類型的注射-壓縮操作的方法和裝置。該裝置包括將間隔柱限制為兩部分的模具。該裝置被設(shè)計用于在高壓下的注射期間產(chǎn)生輕微的軸向壓縮。與傳統(tǒng)的注射模制相比，通過注射-壓縮進行的模制具有較低的壓實壓力、均勻的部件品質(zhì)、較低的剩余應(yīng)力和較大的尺寸精度的優(yōu)點，并且其非常適于制造極薄的部件或具有復(fù)雜形狀的部件，對于這類部件，傳統(tǒng)的注射模制不能滿足品質(zhì)要求或需要非常高的緊固噸位。然而，所描述的該解決方案涉及借助于以下注射步驟進行方法的控制：在每個循環(huán)之間的計算進行調(diào)整的同時，執(zhí)行重復(fù)的模制循環(huán)，直到腔體的力與緊固力收斂，以便實現(xiàn)待模制的部件的正確厚度。

FR1414485總體上描述了熱塑性樹脂的模制，并且更具體地描述了一種用于從粘性物質(zhì)快速加壓模制不同的熱塑性樹脂以獲得具有相對薄的形狀或者其厚度能夠顯著變化而不發(fā)生形變的制品的方法。所描述的解決方案涉及根據(jù)腔體體積向模具的腔體中引入所測量的量的加熱材料。

還已知一種微部件的模制裝置，其中用于模制多個部件的模具容納在模具載體和反模具之間，其中，與所存在的待注射的部件一樣多的注射噴嘴橫穿反模具。這種類型的裝置產(chǎn)生良好的結(jié)果，其中當模具包括有限數(shù)量的腔體，例如單、雙或四腔體時，部件的品質(zhì)是令人滿意的。然而，一旦腔體的數(shù)量增加，則所制造的部件的品質(zhì)變得隨機的，導(dǎo)致不可接受地大范圍的部件必須被放棄。

為了克服這些不同的缺點，本發(fā)明提供了不同的技術(shù)手段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

首先，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種沒有上述缺點的模制裝置和方法。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于模制微部件的裝置和方法，其允許生產(chǎn)大量的部件，同時保持微部件的品質(zhì)水平符合通常非常嚴格的要求，這些微部件用于高精度的機構(gòu)，例如光學元件或鐘表機芯的部件。

本發(fā)明的再另一個目的在于提供一種模制裝置和方法，其允許以高度可靠性和有利的成本來制造具有非常小尺寸和非常低公差的部件。

為此目的，本發(fā)明提供了一種包括注射壓力機的注射裝置（用于微部件的模制），其包括：模具載體，其支撐可移除的模具，在模具中設(shè)有用于模制的至少一個模腔；以及反模具，其設(shè)置成以此方式抵靠模具被閉合，以便在通過向模具的模腔中注射材料的模制操作期間，當反模具抵靠模具被閉合時，反模具在模具上施加模制壓力；其中，該裝置還包括平衡補償裝置，在由反模具施加壓力時，平衡補償裝置適于在以不均勻的方式施加在模具的表面上的力的影響下發(fā)生形變，以便確保模具的表面上的壓力的大致均勻的分布。

由于這種結(jié)構(gòu)，根據(jù)外形和尺寸，根據(jù)本發(fā)明的裝置允許實現(xiàn)具有包括多個部件（例如8、12、16、24、32個或甚至更多個部件）的多個批次的大批量的模制品。

在一個實施例中，平衡補償裝置包括支承區(qū)域和彈性區(qū)域，其中所述支承區(qū)域鄰接抵靠模具載體，且所述彈性區(qū)域包括可彈性形變區(qū)域以便在所施加的力的影響下發(fā)生形變。

平衡補償裝置有利地包括單個部件，因此有助于其以合理的成本集成到已有的模制設(shè)備中。

同樣有利的是，可彈性形變區(qū)域的尺寸被設(shè)計成，在由反模具施加壓力以及向模具的模腔中注射材料時，其支撐超過注射力的至少接近10％至20％。

本發(fā)明還提供了一種通過向設(shè)有待模制部件的多個模腔的模具中注射材料來模制部件的方法，其包括以下步驟：

將設(shè)有多個模腔的模具定位成抵靠模具載體；

通過應(yīng)用反模具使其抵靠模腔的開口部分來閉合模具；

對模具施加壓力，其中所述壓力至少部分地再傳輸至平衡補償裝置處；以及

通過平衡補償裝置作為對不平衡的反應(yīng)所產(chǎn)生的形變來校正模具的對準中的任何可能的不平衡和/或所述模具的表面上所施加的壓力的任何可能的不平衡。

有利地，在模具打開階段之后，部件的提取器施加力以使模制部件從其相應(yīng)的模腔中排出。

附圖說明

在下面的描述中，通過圖1至圖4的補充，僅通過非限制性示例的方式給出了實施例的所有細節(jié)，并且在附圖中：

- 圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的模制裝置的示例處于閉合位置的正視圖；

- 圖1b示出圖1a的示例的正視圖，其中模具處于打開位置；

- 圖2是圖1的模制裝置的透視的示意性示圖，其中模具處于打開位置；

- 圖3是從模具的實施例的前部的示意性示圖；以及

- 圖4示出根據(jù)一個實施例的模具框架的透視圖。

具體實施方式

圖1a示出其中模具10包括模制插件的實施例，其中在待制造的部件的倒像處形成多個模腔11（或凹部或型面）。在所示的示例中，插件包括單個模腔，其允許模制具有小齒輪的帶齒的輪。

盤形的模具支撐件或模具載體13允許模具10被定位并被保持在模具載體的多個面中的一個上。在所示的示例中，模具支撐件的兩個法蘭保持套筒12（在圖2中可見）設(shè)置在模具支撐件的每一側(cè)上，以確保其保持抵靠模具載體13。反模具14設(shè)置成與模具10和模具載體13相對。在所示的實施例中，反模具14也是盤形的，其一側(cè)被設(shè)置成與模具10接合，以便于形成模腔11的最后的壁。

如圖1a所示，由進給隧道17供給待注射材料的多個噴嘴16允許實現(xiàn)所需的注射材料的供應(yīng)。優(yōu)選地，每個模腔使用一個噴嘴。

作為變型，還可能為每個模腔設(shè)置多于一個的噴嘴或者為多個模腔設(shè)置一個噴嘴。圖3示出從模具10的示例的前部的示意圖，其中模具包括表示齒輪機構(gòu)形式的四個模腔11。圖3中示出由本發(fā)明的注射裝置所制造的部件111（具有小齒輪的輪）的示例。不言而喻，模腔11的形狀可以采取與待制造的部件相對應(yīng)的任何其它形狀，例如微透鏡。

上文所描述的所有元件有利地放置在包括多個可移除塊的模制外殼40中，該可移除塊成形來以小心、精確和可靠的調(diào)節(jié)的方式容納模制元件。圖4示出模具框架100的透視圖，該模具框架包括接收板130，該接收板包括多個腔體131（在圖4的示例中為八個）。每個腔體131配置為用于接收模具載體13并且使其相對于反模具14進行預(yù)定位。模具框架100還包括反模具板140，在其中容納一個反模具14（或多個反模具14）。反模具板140還可以包括注射通道160，其將通過進給隧道17所供應(yīng)的待注射的材料分配到每個噴嘴16。

由于該裝置旨在用于模制微部件，不同的構(gòu)成元件的尺寸具有高水平的精度。這同樣適于模制外殼40的元件，它們必須允許模具10、模腔和反模具14能夠以非常精確的方式進行定位或定心。模具的一部分相對于另一部分的定心精度通過定心銷15實現(xiàn)。用螺釘保持的兩個套筒12略微長于模具載體13的厚度。通過在法蘭保持套筒12的外直徑和模具載體13的鉸孔之間留有徑向間隙，模具載體13將通過兩個銷15在XY上定心。這不再需要接收板130的腔體131的鉸孔之間的較大的對準精度。定心與模腔11的數(shù)量無關(guān)，因為每個模腔以單獨的方式進行定心。

根據(jù)本發(fā)明，如圖1a、圖1b和圖2所示，模具載體13定位成抵靠平衡補償裝置（compensateur d'assiette）20，其特性將在下文中進行描述。

平衡補償裝置20是可彈性形變的元件，由于其形變，因此允許保持模具元件的最佳對準。平衡補償裝置20的形變是由于其結(jié)構(gòu)和構(gòu)成它的材料。在圖中所示的實施例中，平衡補償裝置20包括三個區(qū)域：抵靠模具載體13的支承區(qū)域21；與支承區(qū)域21相對的彈性區(qū)域23；以及在兩個其它區(qū)域21和23之間形成周向空隙的接合區(qū)域22。

接合區(qū)域22的直徑小于兩個鄰接區(qū)域的直徑，因此在這兩個區(qū)域之間形成自由區(qū)域。彈性區(qū)域23還包括在彈性區(qū)域23上周向延伸的可彈性形變區(qū)域24。該區(qū)域的尺寸設(shè)置成允許平衡補償裝置20對模具10的表面上的壓力變化作出反應(yīng)，以便通過在可彈性形變區(qū)域24處發(fā)生形變來補償這些壓力變化。在模制之后，當不再施加壓力并且拆卸模具10時，平衡補償裝置20由于其彈性性質(zhì)而恢復(fù)到其初始形狀。平衡補償裝置20的可彈性形變區(qū)域24是自由的，并且區(qū)域23中的剛性的增強的厚度（surépaisseur）231抵靠在包括在模具框架100中的支撐板120上。

在一個實施例中，可彈性形變區(qū)域24包括諸如馬氏體時效鋼之類的材料。馬氏體時效鋼由于其直到450℃的溫度下仍穩(wěn)定的彈性性能因此是有利的。例如，能夠使用X2NiCoMo18-9-5至X3NiCoMoTi18-9-5型的馬氏體時效鋼，例如由B?hler-Stahl所生產(chǎn)的馬氏體時效鋼W720。根據(jù)與部件的幾何形狀相關(guān)的負載情況和與待注射的聚合物的類型相關(guān)的溫度，可彈性形變區(qū)域24還可包括具有適當彈性性能的其它材料。

在所示的注射模制裝置的示例中，模制外殼40還容納用于模制部件的提取器30，這有助于在每個模制階段之后將模制部件從模具中取出。在圖2和圖3所示的示例中，提取器30包括四個提取桿31，其推動模制部件的端部32在圖3中可見。提取器30能夠支承抵靠模具框架100的提取器推動板300。

能夠有利地使用脫模帶50，以便有助于在模制之后取出模制部件。優(yōu)選地使用具有防粘性質(zhì)的帶，例如基于PTFE（特氟?。┑膸?。

在圖1和圖2所示的示例中，模制外殼40包括第一半部41和第二半部42，其中第一半部41包括反模具14和一個或多個噴嘴16，以及第二半部42包括模具10、模具載體13和提取器30。當模制外殼40的兩個半部41、42閉合時，放置、對準并且精確地調(diào)節(jié)裝置的部件，特別是設(shè)有用于模制的多個模腔11的模具10。

如圖1a所示，在合適地布置和固定了所有構(gòu)成元件時，則通過將外殼的兩個半部41、42彼此抵靠放置使模具再次閉合。

在外殼40閉合并因此使反模具14抵靠模具10的閉合期間，反模具14與模具10一起進行定心動作（如上文所討論的），并且產(chǎn)生作用來抵抗模具10的壓力。在一些情況下，特別是如果模腔占據(jù)較大的表面時，如正在模制大量微部件時的情況下，平衡補償裝置20確保元件的對準，特別是模具10與反模具14的對準，且特別是軸向?qū)省＿@種對準允許確保壓力在模制表面上的基本均勻的分布，這允許在有利的條件下制造部件，以便實現(xiàn)相當高的生產(chǎn)水平。因此，平衡補償裝置20允許保持模具載體13和反模具14的鄰接面恰當?shù)乇舜似叫?，使得施加在模具上的壓力在模具的整個表面上是均勻的。在非均勻壓力的情況下，例如在上述兩個面的欠佳對準之后，平衡補償裝置發(fā)生形變以便于吸收過壓，從而在模具的整個表面上重新建立均勻的壓力。

保持在整個模具表面上的此均勻壓力允許優(yōu)化在其中實施多個部件的注射和模制的條件。

能夠根據(jù)在嵌在兩個端部處的梁的樣式實現(xiàn)對所施加的抵抗模具10的壓力的計算，嵌入的梁是具有梯形形狀，其幾何展開對于側(cè)面是彈性區(qū)域的外直徑和內(nèi)直徑；對于長度是半徑之差，以及對于梁的高度是可彈性形變區(qū)域24的厚度。可彈性形變區(qū)域24的尺寸實現(xiàn)為使得，在通過反模具14施加壓力以及向模具10的模腔11中注射材料時，可彈性形變區(qū)域24支撐超過注射壓力乘以部件的表面的至少接近10％至20％（即，超過注射力至少接近10％至20％）。用于壓縮可彈性形變區(qū)域24所需的力以及額外的力（超過注射力的10％至20％）由壓力機的閉合力施加。該尺寸實現(xiàn)為使得系統(tǒng)在可彈性形變區(qū)域24的材料（例如，鋼）的彈性限制以下進行操作。使用FAO（英文中稱作CAM）的有限元計算模塊能夠突出最大應(yīng)力區(qū)域，以便改善可彈性形變區(qū)域24的幾何形狀。經(jīng)驗表明，此處上述簡化方法對于此應(yīng)用而言是足夠的。

在模制之后，模制外殼的兩個半部再次分離。在包覆模制的情況下，平衡補償裝置20能夠發(fā)生形變并且允許模具10適應(yīng)脫模帶50或任何其它插件的厚度變化。事實上，厚度變化將通過可彈性形變區(qū)域24的柔性得到恢復(fù)。脫模帶50允許有助于所生產(chǎn)的部件的脫模。

有利地使用提取器30以向模制部件的自由面施加力，以便從模具中提取它們。同樣地，脫模帶50的使用有助于模制部件的提取，同時降低粘附的風險并且產(chǎn)生額外的提取力。在每次模制之間，帶50被移位，以便為隨后的模制提供既不會由于先前執(zhí)行的模制而形變也不會改變的新的材料區(qū)域。

本文所述的注射裝置允許注射多種聚合物材料。例如，該裝置適用于注射技術(shù)性材料，諸如聚甲醛（POM）、聚苯硫醚（PPS）、液晶聚合物（LPC），聚酰亞胺（PI）、聚酰胺（PA，PA6）等，其中這些材料能夠強烈地填充有玻璃纖維或礦物填充物。然而，適合于注射的各種其它材料能夠用于本發(fā)明的具有平衡補償裝置20的注射裝置。一個約束會由于用于模腔11的材料而產(chǎn)生，其經(jīng)受與轉(zhuǎn)化的聚合物相關(guān)的磨損和/或腐蝕。

本發(fā)明的注射裝置允許模制不同類型的微部件，尤其是具有齒的輪和小齒輪、殼體、（手表的）盤、用于便攜式裝置的光學部件，諸如便攜式電話、微開關(guān)、插件等。

由于本發(fā)明的方法，能夠獲得明顯更高的生產(chǎn)率水平，因為模腔的數(shù)量能夠顯著增加。此外，在所示的示例中，能夠?qū)⒛Ｇ坏臄?shù)量從四個增加到八個或十六個，且甚至三十二個，而沒有品質(zhì)的任何損失。

附圖中使用的附圖標記

10 模具

11 模腔

12 法蘭保持套筒

13 模具載體

14 反模具

16 噴嘴

17 進給隧道

20 平衡補償裝置

21 支承區(qū)域

22 接合區(qū)域

23 彈性區(qū)域

231增強的厚度，剛性支承區(qū)域

24 可彈性形變區(qū)域

30 提取器

31 提取桿

32 模腔的提取器孔

40 模制外殼

41 模制外殼的第一半部

42 模制外殼的第二半部

50 脫模帶

100 模具框架

111 部件

120 支撐板

130 接收板

131 腔體

140 反模具板

160 注射通道

300 提取器推板