[發明專利]設計模具、擠壓模和型芯的方法和裝置

無效

• 申請號: 01110957.2
• 申請日: 2001-03-07
• 公開（公告）號: CN1312153A
• 公開（公告）日: 2001-09-12
• 發明（設計）人: 成島毅;木村毅;西峰尚秀
• 申請（專利權）人: 花王株式會社
• 主分類號: B29C45/26
• 分類號: B29C45/26
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王茂華

本發明涉及對用于塑料產品的模具、擠壓模和型芯的設計。

一種廣泛應用的模制塑料的方法是：擠壓管狀高溫熔化塑料；把熔化塑料密封在模具中；并且往里吹入空氣使管子膨脹。在此常規方法中，在把管狀熔化塑料即型坯布置在組合模各部分之間之后，封閉模具。當接著往熔化塑料里吹入空氣時，該塑料緊緊地粘附到模具內壁并呈現與此內壁相同的形狀。然后通過繼續吹入高壓空氣同時在模具中保留塑料，使塑料冷卻并固化。這產生與模具形狀相同的模制產品。在模具冷卻并固化之后，打開模具并移出模制產品。

例如，當模制產品是裝入液體后可進行銷售的容器(例如瓶)時，打開模具時的樹脂溫度通常為大約50℃，并且需要12秒左右的時間把樹脂冷卻到此溫度。降低產品成本的一種途徑就是縮短此冷卻時間。

然而，如果縮短冷卻時間但模具仍然在高溫下打開時，高溫熔化塑料顯著收縮并且經歷非線性變形。結果是無法獲得目標模制產品形狀。因此以前不可能縮短冷卻時間。

為此，本發明人發明一種用于模具設計的方法及裝置，通過本發明，即使模制產品在高溫下從模具中移出時也能得到目標模制產品形狀。這可通過使用有限元方法模擬變形過程然后在設計模具形狀時考慮此變形來實現(參見日本注冊專利號2955509和2957503)。

此模具設計方法重復進行以下步驟：對模制產品從模具中移出之后該產品初始形狀(即該產品剛從模具中移出后的形狀)發生的熱變形進行模擬；根據此模擬計算模制產品的變形形狀和目標形狀之間的差別；把此差別與極限值進行比較；以及如果此差別超過極限值，則根據此差別改變前述初始形狀。

在此模具設計方法中，用于獲得模制產品所需形狀的最佳模具形狀可通過模擬已得到的初始形狀如何因熱收縮而變化來找到。然而，為了得到產品厚度分布，實際上還不得不制作模制產品并對其進行測量，因此仍然有必要重復試制試驗模具并使用該模具制作模制產品，直到獲得所需要的厚度分布，這在成本和時間上都是不利的。為了得到所需要的模制產品厚度分布，還有必要進行大量的型坯擠壓模和型芯的試制。

鑒于此背景，本發明的目的在于提供設計模具、擠壓模和型芯但不需要試制的方法和裝置。

根據本發明第一方面，本發明提供一種設計模具、擠壓模和型芯的方法，所述方法包括：第一步驟，模擬熔化樹脂的形狀在通過從擠壓模和型芯之間間隙擠壓所述樹脂而形成型坯時的變化；第二步驟，模擬熔化樹脂的形狀因夾緊圍繞擠壓型坯的模具和往型坯里吹入壓縮空氣而引起的變化；第三步驟，模擬發生在模制產品里的因模制產品在高溫狀態下從模具中移出之后冷卻而引起的熱變形，該模制產品是當熔化樹脂在模具里已經固化時而獲得的；以及第四步驟，從前述三個步驟模擬的結果確定可得到模制產品所需形狀的模具、擠壓模和型芯的形狀。

第一步驟可包括通過給擠壓模和型芯之間間隙的形狀和給樹脂的物理特性賦值而得到型坯形狀和型坯厚度分布的步驟；第二步驟可包括預測型坯因被夾緊和吹氣而引起的變形以及獲得樹脂在被吹向模具空腔壁之后的厚度分布的步驟；第三步驟可包括預測收縮的步驟，該收縮作為在前面步驟中所得到的厚度分布的函數；以及第四步驟可包括從此收縮預測的結果獲得可得到模制產品所需形狀的模具形狀的步驟。

作為替代方案，第一步驟可通過給擠壓模和型芯之間間隙的形狀和給樹脂的物理特性賦值而得到型坯形狀和厚度分布的步驟；第二步驟可包括預測型坯因被夾緊和吹氣而引起的變形以及獲得樹脂在被吹向模具空腔壁之后的厚度分布的步驟；以及第四步驟可包括在模制產品強度和熱變形穩定性方面評價樹脂在被吹向模具空腔壁之后的厚度分布以及根據此評價獲得可得到最佳厚度分布的擠壓模和型芯的形狀的步驟。

用于獲得型坯形狀和厚度分布的步驟優選包括：利用非線性粘彈性流體的完全展開流的公式計算流經擠壓模和型芯之問間隙的熔化樹脂流的步驟；以及通過給熔化樹脂在已流過此間隙后的應變賦值并利用拉伸后彈性復原中所用的公式計算熔化樹脂在已流過間隙后的特征的步驟。