成形品制造方法及阀浇口式金属模装置 技术领域
本发明涉及具有孔部的成形品的制造方法及用于该方法的阀浇口式金属模装置，特别用于热塑性树脂的注塑成形。
背景技术
图6A及图6B是利用作为成形材料的热塑性树脂整体成形的制品的成形品1的一个例子。该成形品1基本上为旋转体形状，但在中央部具有作为凸起部的圆筒状的筒状部2，在该筒状部2内具有孔部3。圆盘部4位于筒状部2的外周侧，而该圆盘部4的连接筒状部2的内周部形成薄壁部5。
一般地，为了成形这种成形品1，如图7所示，利用配备有为相互开闭模具的固定模11和可动模12的金属模装置。在这种装置中，将固定模11和可动模12合模，在所述固定模11和可动模12之间形成制品模腔13，从设置在固定模11上的浇口14将熔融的树脂注入到制品模腔13内，使之固化。
在如前面所述基本上形成旋转体形状地成形品1的场合，为了将树脂均匀地填充到制品模腔13内，优选地，在相当于成形品1，即制品模腔13的中心轴上的位置处设置浇口。但是，在前述成形制品1中，由于在其中心轴上具有孔部3，所以在制品模腔13的中心轴上设置浇口14是困难的。
因此，在现有技术中，如图7所示，在相当于圆盘部4的位置或者相当于筒状部2的位置上设置浇口14，但是由于在任何一种情况下，孔部3都会妨碍树脂流，所以相对于制品模腔13上的孔部3，在与浇口14相反侧的位置上容易造成填充不足，很难在整个制品模腔13内均匀地填充树脂。
当不能均匀地填充树脂时，会引起正圆度等尺寸精度降低及密度波动等问题。
例如，在像转盘这种制品的情况下，在不能确保足够的精度时，会引起旋转不稳等问题。特别是，在浇口14设置在相当于圆盘部4的位置上的情况下，当如前面所述的成形品1那样在圆盘部4和筒状部2之间具有薄壁部5时，很容易产生向筒状部2的填充不良。
因此，如图8所示，设置多个均匀地包围成形品1、即制品模腔13的中心轴的多个浇口14。
但是，即使形成多个这种浇口14，向整个制品模腔13内十分均匀地填充树脂也是很困难的。而且，在设置多个浇口14的情况下，容易造成在从这些浇口14注入的树脂的汇流部上生成焊接线6的问题。在这些焊接线6上，会引起该部位处会使成形品1的强度部分地变弱的问题。
代替图7及图8所示的针孔浇口14，也有人如图9所示，将浇口15制成薄膜状的圆盘浇口。该圆盘浇口15，以位于制品模腔13的中心轴上的针孔部15a为中心，在相当于制品模腔13中的筒状部2的一端的内周部的位置上开口。
如果采用这种圆盘浇口15的话，能够均匀地将树脂填充到制品模腔13内，但是，圆盘浇口5必须制成所谓冷型的，在成形品1的筒状部2的一个端部上残留堵塞其开口的薄的膜状的浇口残迹。必须通过后处理将这种膜状的浇口残迹除去，增加工时数。
本发明的目的是，为了解决这些问题，提供一种在制造具有孔部的成形品时，可以均匀地将成形材料填充到制品模腔内，借此，可以获得高精度的、高质量的成形品，而且，不必进行浇口部分的后处理的成形品的制造方法，以及阀浇口式金属模装置。
发明的概述
本发明的第一种形式，是一种具有孔部的成形品的制造方法。在这种方法中，将能够相互开闭的多个模具合模，在这些模具之间形成制品模腔的同时，在前述多个模具中的设于具有向相当于制品模腔中前述孔部的位置开口的浇口形成孔的的模具上的筒状的阀体的内周面上，配合有设于与具有前述浇口形成孔的模具对向的模具上的型芯体，在前述浇口形成孔的内周面与前述型芯体的外周面之间形成筒状的浇口，使关闭该浇口的前述阀体向前述浇口的轴向方向移动，打开该浇口，在原封不动保持前述型芯体配合到前述阀体内的状态下，从打开的前述浇口将成形材料注入到前述制品模腔内。
这样，由于将浇口制成筒状，该筒状的浇口相对于制品模腔在相当于成形品的孔部的周围的位置上开口，所以，从浇口注入到制品模腔内的成形材料，从相当于孔部的周围的位置向外侧呈放射状扩展。因此，孔部不会妨碍，均匀地填充到制品模腔内。
进而，由于在从浇口把成形材料填充到制品模腔内时，与设有阀体的模具对向的模具上设置的型芯体配合到筒状的阀体的内周面上，所以，可以防止形成浇口的阀体因成形材料的压力等引起的型芯的偏移。借此，在其整个外周上稳定地保持筒状浇口的厚度，从而，可以更进一步均匀地将成形材料填充到制品模腔内的各部上。
进而，在将成形材料填充到制品模腔内之后，使阀体移动，关闭浇口，借此，将制品模腔内的成形材料、即作为制品的成形品与到达浇口的材料通路内的成形材料相互切断。从而，在成形品的浇口部分无需进行后处理。
在具有前述浇口形成孔的模具上，设置连通前述浇口形成孔的材料通路，可以利用设置在该材料通路上的阀销支承部可自由滑动地支承前述阀体的浇口侧的外周面。
在这种情况下，即使由材料通路内的成形材料将压力加在阀体上，仍然能够可靠地使阀体相对于型芯体及浇口对准。从而，与阀体可靠地动作的同时，可以抑制阀体、型芯体以及浇口的磨损。
本发明的第二种形式，是一种成形具有孔部的成形品的阀浇口式金属模装置。该装置包括：在相互开闭合模时相互之间形成制品模腔的多个模具；在这些模具中，设置在具有向相当于制品模腔的前述孔部的位置开口的浇口形成孔的模具上，沿前述浇口形成孔的轴向方向移动，可自由插拔地配合到该浇口形成孔内的筒状阀体；设置在与具有前述浇口形成孔的模具对向的模具上，在合模时总是可自由滑动的配合到前述筒状的阀体的内周面上的型芯体。在前述浇口形成孔的内周面与前述型芯体的外周面之间，形成向前述制品模腔内注入成形材料的筒状浇口。根据该阀浇口式金属模装置，可以实施前述制造方法。
在具有前述浇口形成孔的模具上，设置连通前述浇口形成孔的材料通路，在材料通路内配置前述阀体，前述材料通路具有可以自由滑动地支承前述阀体的进口侧的外周面的阀销支承部。
在这种情况下，即使由材料通路内的成形材料将压力加到阀体上，也能够将阀体可靠地相对于型芯体和浇口对准。从而，在阀体可靠地动作的同时，抑制阀体、型芯体以及浇口的磨损。
具有前述型芯体的模具，可以配备有：形成前述制品模腔的模腔形成构件，安装板，设置在该安装板和前述制品模腔形成构件之间的突出板。在前述孔部的周围推压成形品使之从模具上脱模的突出套筒固定在该突出板上，前述型芯体一个端部固定到前述安装板上，并且，该型芯体可以自由滑动地贯通前述突出板和突出的套筒的内部向前述制品模腔突出。
填充到制品模腔内的成形材料即成形品固化后，进行开模，取出成形品，这时，使与突出板一起移动的突出套筒从在孔部周围压紧成形品的模具脱模。这样，由于突出套筒在孔部的周围压成形品，型芯体位于突出套筒内，但是，通过将型芯体贯通固定突出套筒的突出板、夹持该突出板、固定在位于模腔形成构件相反侧的安装板上，可以使突出套筒与型芯体独立地动作。这样，由于可以使突出的套筒与型芯体独立地动作，在成形品脱模时，没有必要将型芯体从成形品中拔出。
附图的简单说明
图1是表示本发明的法啊浇口式金属模装置的一个实施例的剖视图，表示浇口关闭的状态。
图2是表示浇口打开状态的同一个实施例的剖视图。
图3是表示阀体支承部的周围的放大剖视图。
图4是图3的AA线的剖视图。
图5是表示成形品脱模时的状态的剖视图。
图6A及图6B是表示脱模时的状态的剖视图。
图7是表示现有技术的金属模装置的一个例子的剖视图。
图8是表示现有技术的金属模装置的另外一个类似的平面图。
图9是表示现有技术的金属模装置的进一步的一个例子的剖视图。
实施发明的最佳形式
下面，参照附图说明本发明的优选实施形式。但本发明并不局限于下面的实施例，也可以和现有技术中公知的结构组合。
图1～图5表示本发明的成形品的制造方法以及用于该方法的阀浇口式金属模装置的一个实施例。利用该实施例制造的成形品，例如是前面说明的图6所示的成形品1。
图中的21是固定模，22是可动模，是相互对向的模具。所述固定模21和可动模22，相互沿图示的上下方向(开模合模方向)移动，进行开闭。在闭模时，在相互之间形成一个或多个形成前述成形品1的形状的制品模腔23。前述固定模21包括安装到图中未示出的注塑成形机的固定侧台板上的固定侧安装板26，经由垫块(图中未示出)固定到该安装板26的图下侧、即可动模22侧的面上的固定侧型板27。在前述固定侧安装板26和固定侧型板27之间设置集合管28。在该集合管28上形成作为材料通路的流道29。该流道29与连接注塑成形机的喷嘴的浇道套(图中未示出)内的浇道连通。在集合管28上设置图中未示出的加热用的加热器。进而，在前述固定侧型板27的可动模22侧的面上埋设固定阴模块30。
将浇口套32配合固定到形成于前述固定侧型板27至阴模块30的可动模22侧的面上的浇口套装入孔31内。装入孔33贯通形成在该浇口套32上，该装入孔33在可动模22侧的前端部构成向制品模腔23的相当于成形品1的孔部3的位置开口的圆柱形的浇口形成孔34。该浇口形成孔34的轴向方向与前述模具的开闭方向一致。
在固定模21上，装入开闭由前述浇口形成孔34形成的浇口35的阀装置41。
下面，说明该阀装置的结构。在前述固定侧型板27上，贯通前述模具开闭方向，形成通过前述浇口套32内的装入孔33的装入孔42。将基本上为筒状的阀主体43装入到所述装入孔33、42内。该阀主体43的一个端部构成凸缘部，被夹持固定在前述集合管28和固定侧型板27之间。
阀主体43的内部，构成将集合管28内的流道29和前述浇口35连通的材料通路45。该材料通路45在集合管28侧的一部分之外，形成沿前述模具开闭方向的大致的直线状，在材料通路45的图中所示的下端，即浇口35侧的前端部上，形成比材料通路45的其它部分直径小的、作为阀体支承部的阀套筒支承部46。进而，在该阀套筒支承46的周边部的内表面上，贯通前述模具的开闭方向，形成多个以相互相等的间隔隔开的多个凹槽47。这些凹槽47将阀主体43内的材料通路45与浇口35连通。加热材料通路45的带状加热器和覆盖该加热器48的基本上为圆筒状的加热器罩49配合到前述阀主体43的外周面上。
进而，在比加热器罩49更靠近浇 35侧，将短的圆筒状的隔热密封环51配合到阀主体43的外周侧。该隔热密封环51的外周面，配合到形成在前述浇口套32的装入孔33内的同一直径的圆柱面状的配合面52上。借此，阀主体43在该浇口35侧的前端部被支承在浇口套32上。此外，在隔热密封环51与浇口套32的配合面52之外，为了隔热，在装入孔33，42的内表面与阀主体43或者加热器罩40的外表面之间形成间隙。
设置贯通前述阀主体43的材料通路45内的中心轴部并沿前述模具开闭方向移动且可自由插拔地配合到前述浇口形成孔34内的作为阀体的圆筒状的阀套筒56。该阀套筒56在浇口35侧的前端部，总是可自由滑动地配合到前述阀套筒支承部46上。另一方面，在阀主体43的集合管28侧的端部，由固定到阀主体43内的导向套57支承阀套筒56。即，阀套筒56可自由滑动地贯通导向套57的内部。
进而，前述阀套筒56贯通集合管28，被作为设于固定侧安装板26上的驱动源的油压缸等流体缸58驱动，沿轴向方向移动。该方向与前述模具的开闭方向一致。
前述可动模22包括安装在图中未示出的注塑成形机的可动侧的台板上的可动侧安装板61，以及经由垫块(图中未示出)固定到该可动侧安装板61在图中的上侧、即固定模21侧的面上的作为模腔形成构件的可动侧型板62。在该可动侧型板62上的固定模21侧的面上固定埋入型芯模块63，进而，在该型芯模块63上的固定模21侧的面上，固定埋入作为形成制品模腔23的模腔形成构件的型芯衬套64。在前述可动侧安装板61与可动侧型板62之间，可沿前述模具开闭方向自由移动地支承相互固定的一对突出板66，67。相互固定的一对突出构件固定板68，69被夹持固定在突出板66，67之间。在突出构件固定板68，69上，固定有将成形品1推压到固定模21侧使之从可动模22脱模的圆筒状的突出套筒71及突出销72的一个端部。
更详细地说，形成在所述突出套筒71和突出销72的一个端部上的凸缘部73，74被前述一对突出构件固定板68，69夹持固定。突出套筒71及突出销72，可自由滑动地贯通可动侧型板62、型芯模块63以及型芯衬套64，前端处于面对制品模腔23的位置上。突出套筒71在孔部3周围的筒状部2的一个端面推压成形品1，突出销72在圆盘部4推压成形品1。
进而，在前述可动模22上，设置作为可自由插拔地配合到前述固定模21侧的筒状的阀套筒56内的孔部56a上的型芯体的型芯销81。该型芯销81呈以前述模开闭方向作为轴向方向的细长的圆柱状。形成在型芯销81的一个端部的凸缘部82被前述可动侧安装板61及利用螺栓83固定到该可动侧安装板61上的压板84夹持，型芯销81固定在可动侧安装板61上。型芯销81可自由滑动地贯通形成于突出板66及突出构件固定板68上的通孔85和筒状的前述突出套筒71内的通孔71a，其前端部突出到制品模腔23内。
进而，在固定模21和可动模22闭模时，型芯销81的前端部可自由滑动地恒定配合到前述固定模21侧的筒状的阀套筒56内的孔部56a的内周面上。即，型芯销81形成成形品1的孔部3。在型芯销81配合到阀套筒56内的状态下，在固定模21侧的浇口形成孔34的内周面与型芯销81的外周面之间，形成向前述制品模腔23装入成形材料的筒状的前述浇口35。此外，型芯销81的前端面81a，形成圆滑地插入阀套筒56内的半球面。
下面参照图3及图4详细说明前述阀套筒支承部46。阀套筒支承部46，在前述浇口35侧在前述材料通路45的内周面上，成一整体的形成沿模开闭方向延伸的三个支承叶片101，在这些支承叶片101之间构成前述凹槽47。前述支承叶片101位于相对于材料通路25的中心轴相隔120°的放射状的位置上。支承叶片101的内侧缘，其作为与浇口25对向部分的基端侧构成凸状弯曲缘102，另一个边缘构成与前述模具开闭方向平行的在前述阀套筒56的外周面56b上滑动的滑动缘103，借助所述多个支承叶片101可自由滑动地支承阀套筒56的外周面56b。此外，成一整体地具有前述支承叶片101的阀主体43，例如可以利用电火花加工制造。如图2及图3所示，在前述阀套筒56的浇口35侧的前端部上，设置可插拔地配合到前述浇口35上，进行浇口35的开闭的浇口闭塞部111，该浇口闭塞部111的直径小于阀套筒56的基端侧，前端外周侧拐角部112形成弯曲状。
如图2所示，比前述隔热密封环51更靠前端侧，在前述浇口套32的装入孔33的内表面与阀主体43的前端侧外表面之间，形成间隙121，该间隙通过与前述材料通路45及浇口35连通，作为成形材料的树脂进入其中，形成树脂隔热层。
下面，对采用前述阀浇口式金属模装置的成形品1的制造方法进行说明。在进行成形品1的成形时，首先，将固定模21与可动模22合模。在这种状态下，在固定模21与可动模22之间形成制品模腔23的同时，可动模22侧的型芯销81配合到固定模21侧的阀套筒56内，在固定模21侧的浇口形成孔34的内周面与型芯销81的外周面之间，形成筒状的浇口35。进而，如图2所示，借助流体压力缸58的驱动使阀套筒56向可动模22的相反侧移动，打开浇口35。在这种状态下，仍然保持型芯销81配合到阀套筒56内。
从注塑成形机的图中未示出的喷嘴，将作为成形材料的熔融的尼龙等热塑性树脂喷射到浇道内。该树脂通过集合管28的流道29，阀主体43内的材料通路45及阀套筒支承部46的凹槽47，从浇口35被注入到制品模腔23内。这样，在将树脂填充到制品模腔23内之后，经过保压，如图1所示，借助流体压力缸58的驱动使阀套筒56向可动模22侧移动，配合到浇口35上，将该浇口35闭塞。借此，制品模腔23内的树脂，即作为制品的成形品1与直到浇口35的材料通路45内的树脂相互被切断。
进而，在制品模腔23内的树脂冷却固化后，打开固定模21与可动模22，取出成形的成形品1。这时，伴随着固定模21与可动模22的开模，由于固定模21侧的脱模阻力与可动模侧的脱模阻力的不同，成形品1首先脱离固定模21。接着，利用设置在注塑成形机上的图中未示出的突出杆将突出板66，67向固定模21侧推压。借此，如图3所示，突出套筒71及突出销72向固定模侧移动，在突出套筒71推压到成形品1的筒状部2的一个端面上的同时，突出销72推压成形品1的圆盘部4，成形品1从可动模21上脱离。突出套筒71，其前端一直移动到比型芯销81更突出到固定模212侧的位置处，借此，型芯销81从成形品1的孔部3中拔出。此外，在固定模21和可动模22开模的状态下，型芯销81从阀套筒56中拔出。
然后，再关闭固定模21和可动模22，重复以上的成形过程。在全部成形过程中，用加热器48加热浇道、集合管28的流道29以及阀主体43的材料通路45内的树脂，一直保持其处于熔融状态。
根据前述实施例的结构，将浇口35制成筒状，使该浇口35相对于制品模腔23在相当于成形品1的孔部3的周围的位置上开口，所以，从浇口35注入到制品模腔23内的树脂从相当于孔部3的周围的位置向外侧呈放射状的扩展，形成孔部3的型芯销81不会成为障碍，可以均匀地填充到制品模腔23内，也不会发生焊缝。与此同时，由于可动模22侧的型芯销81配合到固定模21侧的阀套筒56内，所以，当从浇口35向制品模腔35内填充树脂时，可以防止形成浇口35的阀套筒56及型芯销81因树脂的压力等产生型芯偏移。借此，对抗树脂的压力等在其整个圆周上稳定地保持筒状浇口35的厚度，从而，可以更均匀地将树脂填充到制品模腔23内的各个部分内。结果，可以获得正圆度等精度高，质量高的成形品1。例如在成形品1为转盘的情况下，可以防止旋转的偏差。
在金属模装置内，由于将成形品1与直到浇口35的材料通路45中的树脂相互切断，所以在成形品1的浇口35的部分无需后处理。
进而，由于突出套筒71孔部3的周围推压成形品1，所以，型芯销81位于突出套筒71内，但是，使型芯销81贯通突出套筒71固定的突出板66，67，夹持所示突出板66，67，固定在位于可动模侧板62的相反侧的安装板上，从而，可以使突出套筒71与型芯销81独立地动作。这种突出套筒71能够与型芯销81独立地动作的可能性，对于在脱模时将型芯销81从成形品1上拔出是必要的。
由于阀套筒56其前端部的浇口闭塞部111可自由插拔地配合到浇口35上，所以，为了减少因插拔造成的磨损，有必要将阀套筒56与浇口35进行正确的对准。
在本实施形式中，由于利用设置在材料通路45上的阀套筒支承部47可自由滑动地支承阀套筒56的浇口35侧的外周面56b，所以，能够正确地将阀套筒56与浇口35对准。
另一方面，型芯销81可自由滑动地贯通形成在突出板66和突出构件固定板68上的通孔85及筒状的前述突出套筒71内的通孔71a，其前端部向制品模腔23突出，通过相对于型芯销81移动突出套筒71，可以推压成形品1。利用该突出套筒71将型芯销81定位，型芯销81的前端部突出到制品模腔23，成为自由端。
与此相对，在具有成形孔34的固定模21侧的材料通路45上，设置阀套筒支承部46，通过利用阀套筒支承部46支承阀套筒56，可以将配合到该阀套筒56的内周面上的型芯销81正确地与浇口35对准，借此，正确地将阀套筒56和型芯销81及浇口35三者对准。由于型芯销35的外周面直接嵌入到阀套筒56的孔部56a的内周面内，很容易地将阀套筒56和型芯销35对准。
由于浇口闭塞部111的前端外侧拐角部112形成弯曲状，所以，浇口闭塞部111相对于浇口35的外周面圆滑地配合插入。
由于在制品模腔23与阀本体43之间形成作为隔热层的树脂隔热层122，可以提高制品模腔23与作为加热机构的带状加热器48之间的隔热性。
此外，本发明并不局限于前述实施例，可进行各种变形加以实施。例如，成形品的形状并不限于图4所示，可以将本发明应用于具有孔部的齿轮等任意形状的成形品。此外，本发明并不局限于热塑性树脂的注塑成形，可以应用于一般热塑性成形材料的注塑成形。进而，虽然在前述实施形式中阀体支承部的支承叶片111为三个，但支承叶片的个数并不限于三个，也可以四个以上。
工业上的可利用性
在根据本发明的成形品的制造方法中，把设置在另外一个模具上的型芯体配合到设置于具有向相当于制品模腔中成形品的孔部的位置开口的浇口形成孔的模具上的筒状阀体的内周面上，在浇口形成孔的内周面与型芯体的外周面之间形成筒状的浇口，使关闭该浇口的阀体移动，打开浇口，从在恒定保持型芯体配合到前述阀体内的状态下打开的浇口，将成形材料注入到制品模腔内。
从而，孔部不会成为障碍，可以将成形材料均匀地填充到制品模腔内，而且，这时通过将型芯体配合到阀体内，对抗成形材料的压力等，可以在整个周边稳定地保持筒状的浇口的厚度，更均匀地将成形材料填充到制品模腔内的各个部分。从而能够以高的精度获得高质量的成形品。
此外，通过用阀体关闭浇口将制品模腔内的成形材料即成形品与直到浇口的材料通路内的成形材料相互切断，所以，在成形品的浇口部分不必进行后加工。