CN111319200A - 一种医用器件易脱模模具及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种医用器件易脱模模具及其制备工艺，包括凹模、凸模，凹模和凸模合模后形成的空腔为型腔，型腔的全部或部分内腔壁上镀有陶瓷层，陶瓷层的表面设有槽体，槽体内设有金属件，型腔的内腔表面形成了陶瓷和金属交替排布的镀层，即型腔表面形成了陶瓷区和金属区，凹模和凸模外侧设有循环冷却装置，陶瓷的热胀冷缩系数小于金属的热胀冷缩系数；当型腔注入熔融的注塑材料时，型腔表面温度与注塑材料熔融温度一致，金属区由于热胀，体积变大，金属区表面与型腔内表面平齐；当型腔未注入熔融的注塑材料时，型腔表面温度为低于注塑材料熔融温度的常温状态，金属区由于冷缩，体积变小，凹入型腔内表面。

Description

一种医用器件易脱模模具及其制作工艺

技术领域

本发明涉及一种注塑模具医用器件注塑模具，尤其涉及一种医用器件易脱模模具及其制作工艺。

背景技术

注塑是一种工业产品生产造型的方法。产品通常使用橡胶注塑和塑料注塑。注塑还可分注塑成型模压法和压铸法。注射成型机(简称注射机或注塑机)是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备，注射成型是通过注塑机和模具来实现的。通常在模具型腔中注塑，待注塑件的冷却定型后，通常会存在由于注塑件与型腔表面摩擦系数较大或者部分粘结现象，导致注塑件的后期修复步骤过多甚至判定为注塑失败的情况。

医用注塑件对于材质的要求极高，而注塑模具为了应对脱模问题，往往会对注塑件材质有限制，有些医用注塑件不易脱模，即使添加了脱模剂等化学手段也难以奏效。为此需要一种能够减少注塑件和模具型腔粘连的模具。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种医用器件易脱模模具及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案为：一种医用器件易脱模模具，包括凹模、凸模，所述凹模和凸模合模后形成的空腔为型腔，所述型腔的全部或部分内腔壁上镀有陶瓷层，所述陶瓷层的表面设有槽体，所述槽体内设有金属件，所述型腔的内腔表面形成了陶瓷和金属交替排布的镀层，即所述型腔表面形成了陶瓷区和金属区，所述凹模和所述凸模外侧设有循环冷却装置，所述陶瓷的热胀冷缩系数小于所述金属的热胀冷缩系数；

当所述型腔注入熔融的注塑材料时，所述型腔表面温度与所述注塑材料熔融温度一致，所述金属区由于热胀，体积变大，所述金属区表面与所述型腔内表面平齐；

当所述型腔未注入熔融的注塑材料时，所述型腔表面温度为低于所述注塑材料熔融温度的常温状态，所述金属区由于冷缩，体积变小，凹入所述型腔内表面。

本发明一个较佳实施例中，所述金属件的材料为铜或者钢。

本发明一个较佳实施例中，所述陶瓷层和所述金属件的排布方式为：在型腔的内腔表面，所述陶瓷层和所述金属件以平行线条的形式交替排布。

本发明一个较佳实施例中，所述金属件的横截面中，所属金属件两侧的厚度大于所述金属件中部的厚度。

本发明一个较佳实施例中，当注塑件的材料以熔融状态注入所述型腔中时，所述金属件能够结构吻合的嵌入所述槽体中。

本发明一个较佳实施例中，所述槽体的宽度依据注塑件的大小分为：1-5mm、5-10mm、10-15mm。

本发明一个较佳实施例中，当所述槽体的宽度大于5mm时，所述槽体的底部区域沿自身长度方向间隔设有球形嵌槽。

本发明一个较佳实施例中，所述注塑件在脱模的过程中，所述凹模或者所述凸模接触低频振动器。

本发明一个较佳实施例中，所述型腔的内腔表面中高度起伏落差越大的区域，所述金属件和所述陶瓷层交替的程度就越高。

本发明一个较佳实施例中，所述陶瓷层和金属件的排布方式为：在型腔的内腔表面，陶瓷层和金属件以方格的形式交错排列。

本发明一个较佳实施例中，所述型腔内设有型芯，所述型芯的外表面与所述型腔内腔表面作相同设置。

为达到上述目的，本发明采用的另一种技术方案为：一种医用器件易脱模模具的制作工艺，包括如下制作步骤：

S1.根据注塑件的结构，对模具表面的不同起伏区域，选择特定的排列密度，完成模具的初步制作，并在模具型腔的内腔侧壁上镀上一层陶瓷；

S2.提升模具的温度、压力，模拟注塑时的环境温度和压力并加以保持，开始进行金属件的填充，将金属件填充到槽体，并依次进行打磨和抛光，抛光结束后进行降温；

S3.待模具降温至室温以下后，对型腔内腔表面进行敲击或者辊压，以确保金属件能够顺利的凹入型腔表面；

S4.重复S2-S3的操作至少两次后，进行模具的验收。

本发明一个较佳实施例中，所述陶瓷层表面设有槽体，所述槽体在陶瓷层镀上的同时同步成型或者由后期对陶瓷层的刻蚀形成。

本发明一个较佳实施例中，所述槽体的排布方式由所述排列密度确定。

本发明一个较佳实施例中，所述金属件通过直接嵌入或者以熔融金属凝固的形式固定在所述槽体内。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明所提及的一种医用器件易脱模模具，通过交替设置的陶瓷和金属镀层，使得注塑件在脱离的模具的过程中发生微观结构的相错，能够减少注塑件脱模时的粘连或者断裂的情况发生，在注塑件冷却的过程中，金属区由于受冷而不再与型腔表面的陶瓷区相齐平，所以注塑件在脱模时与模具的接触面积大大缩小，即脱模时的用力也随之减小。

(2)利用金属件和陶瓷层膨胀系数差距较大的缘故，在制作初期，以注塑材料的熔融状态的温度作为加工模具的温度，确保了注塑件在注入并冷却的过程中，表面相对光滑，即对应的金属件的所处的槽体的深度特性对应的两侧深中部浅，以及金属件自身的两侧厚，中间薄的结构属性，待模具冷却后反复的敲击或者辊压，确保金属件的凹凸过程能够顺利的进行。

(3)模具脱模时，模具接触并传导低频振动，从而加剧微观上的模具和注塑件两者表面的相错的程度，减少脱模时的注塑件表面的粘连和脱模时的用力。

(4)以平行线交替或者方块交错排列等，使得金属区和陶瓷区的分布相对匀称，对应每个区域的微观结构上的粘附率有所下降，且对应复杂的区域或者模具表面起伏落差大的区域，还增加了变化交替的密度，使得模具脱模的难易程度有所下降。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种医用器件易脱模模具的制作工艺流程图；

图2是本发明的优选实施例的型腔内腔表面的变化对比图；

图3是本发明的优选实施例的陶瓷层示意图。

图中：1、金属件；2、陶瓷层；3、嵌槽；4、模具。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明提供了一种医用器件易脱模模具，包括凹模、凸模，所述凹模和凸模合模后形成的空腔为型腔，所述型腔的全部或部分内腔壁上镀有陶瓷层2，所述陶瓷层2的表面设有槽体，所述槽体内设有金属件1，所述型腔的内腔表面形成了陶瓷和金属交替排布的镀层，即所述型腔表面形成了陶瓷区和金属区，所述凹模和所述凸模外侧设有循环冷却装置，所述陶瓷的热胀冷缩系数小于所述金属的热胀冷缩系数；

当所述型腔注入熔融的注塑材料时，所述型腔表面温度与所述注塑材料熔融温度一致，所述金属区由于热胀，体积变大，所述金属区表面与所述型腔内表面平齐；

当所述型腔未注入熔融的注塑材料时，所述型腔表面温度为低于所述注塑材料熔融温度的常温状态，所述金属区由于冷缩，体积变小，凹入所述型腔内表面。

需要说明的是，本发明的凸模和凹模为合模的主要构件，其两者的具体形状等需要根据实际加工的产品而定，故此对其具体的形状和合模后的型腔或者要生产的注塑件的具体形状不做特殊的说明。凹模和凸模合模后形成的内部空腔为型腔，型腔的内腔侧壁上设有陶瓷层2，在此需要说明的是，模具表面镀上的陶瓷层2和随后填充的金属件1都是在确定模具的尺寸后对模具进行一定的空间预留，预留的空间用于陶瓷层2和金属件1的占位。陶瓷层2镀在模具表面，而陶瓷层2的表面并非与目标注塑件的形状像匹配，仍留有部分的空间用于金属件1的填充，陶瓷层2表面预留的空间即陶瓷层2表面设置的槽体，型腔的内腔表面形成了陶瓷和金属交替排布的镀层，在型腔的表面形成了陶瓷区和金属区，模具的外侧设有循环冷却装置。需要注意的是陶瓷层2的材料主要为玻璃陶瓷，其线性膨胀系数α<0.1*10^-6/℃，金属件1的材料为铜或者钢，铜的线性膨胀系数α＝17.5*10^-6/℃，钢的线性膨胀系数α＝1.2*10^-5/℃。陶瓷的热胀冷缩系数小于金属的热胀冷缩系数，即相同的温度变化过程中，金属的体积变化幅度远大于陶瓷的体积变化幅度。

在合模后，对模具的型腔中注入熔融的注塑材料时，型腔的表面温度会提升至与注塑材料熔融的温度相一致，金属区从常温状态升温后必然会热胀，体积变大。而金属件1在模具制备的过程中，就已经是在等同于当前的注塑材料熔融的温度下进行被加工，在当时模具制备的过程中就已经确保了金属件1与型腔的内表面平齐，所以此时所有的金属件1的表面均接触注塑件的表面且不发生明显的相互作用(一般不会出现金属件1抵压在注塑件表面的情况)。

在型腔未注入熔融状态的注塑材料时，型腔表面的温度为低于注塑材料熔融温度的常温状态，金属区由于冷缩，体积变小，凹入型腔内表面。即未注入熔融状态的注塑材料的情况下的型腔表面形状为坑洼状。

上述两种情况的可参考图2，图2示出了本发明的优选实施例的型腔内腔表面的变化对比图，图中左边的金属件1与陶瓷层2的表面相持平，即当前温度为注塑材料熔融状态时的温度，图中右边的金属件1凹陷于陶瓷层2(此处陶瓷层2的表面可看做整个型腔内腔表面)，图2中的金属件1的变化，是建立在金属件1和嵌槽的形状为线条状所获得的横截面截图。图中所述金属件1的横截面中，所属金属件1两侧的厚度大于所述金属件1中部的厚度，即此时的金属件1中部的体积变化虽然总量小于两侧的变化总量，但是金属件1两侧位于所述槽体中的深度也有所提升，致使金属件1在形变的过程中，中部的移动幅度要大于两侧移动幅度，且金属件1自身能够相对牢固的嵌设在当前的槽体中。当注塑件的材料以熔融状态注入所述型腔中时，所述金属件1能够结构吻合的嵌入所述槽体中，即当金属件1的温度提升至注塑件熔融状态下的温度时，金属件1膨胀，且其表面与陶瓷层2持平，金属件1能够能够吻合的嵌设并完整的填充满槽体区域，金属件1在注塑的过程中相对牢固，不易从陶瓷层2脱离。需要说明的是图2中仅表示金属件1的形状变化和位置关系，并不涉及金属件1和陶瓷层2的对应的厚度关系和排布关系。实际形变中，虽然陶瓷层2也会发生向型腔内部形变同时对金属层存在一定的相对挤压，但是由于当前的金属层和陶瓷层2的热膨胀系数差距较大，所以图中的陶瓷层2幅度变化几乎可以忽略。

陶瓷层2和金属件1的排布方式为，在型腔的内腔表面，所述陶瓷层2和所述金属件1以平行线条的形式交替排布，或者陶瓷层2和金属件1以方格的形式交错排列。无论是平行线条排布还是方块交错排布，陶瓷层2和金属件1在型腔表面的分布相对均匀，确保注塑件整体表面所有区域的微观结构上的脱模过程中，破除了注塑件与模具的整片接触，将粘连在一起的几率大大缩小。至于选择线条还是方格，可以依据具体加工的注塑件的表面结构特性来确定。所述型腔的内腔表面中高度起伏落差越大的区域，所述金属件1和所述陶瓷层2交替的程度就越高，即上述两种排布的方式相应的变动为：平行线条间的距离增大或者减小，方块的表面积增大或者减小。对应落差大的区域，金属件1和陶瓷层2的交替程度越高，则对应区域的注塑件粘连在模具上的几率就越小，对于该区域的注塑件脱模后的表面修复打磨的工序也由此得以减小。

对应不同体积的注塑件，对应的模具制作的精度也有所不同，为此，所述槽体的宽度依据注塑件的大小分为：1-5mm、5-10mm、10-15mm。当所述槽体的宽度大于5mm时，所述槽体的底部区域沿自身长度方向间隔设有球形嵌槽，即由于加工的注塑件的体积相对较大时，对应设置的金属件1的体积相对也较大，单纯的嵌设可能无法对体积和质量明显上升的金属件1起到良好的固定作用，所以追加球形嵌槽，具体如图3所示，即在对陶瓷层镀设的过程中，预先在槽体中预留球形嵌槽，金属件1由于是通过直接嵌入或者以熔融金属凝固的形式固定在所述槽体内，即对应嵌槽，金属件1嵌入的部分对应设有球形凸起与之匹配或者在熔融金属导入槽体并进入嵌槽内冷却形成球形凸起。

所述型腔内还可设有型芯，所述型芯的外表面与所述型腔内腔表面作相同设置。由于很多时候注塑件上需要孔洞设置，为此在注塑的过程中，需要在型腔内放置型芯，可在型芯外表面作与所述型腔内腔表面相同的设置，即金属-陶瓷镀层。

为了降低脱模的用力，在注塑件脱模的过程中，即在注塑件自冷却循环开启后，金属件1受冷开始凹于型腔内表面时，为了阻断此时的粘连，自脱模过程中的冷却开始阶段起，使所述凸模或者所述凹模接触低频振动器，冷却的过程中，注塑件表面与模具的金属件1接触区域发生相错，低频振动器所引入的振动，能够在微观上加剧相错的程度，在最容易粘连的阶段起到粘连的抑制，从而确保金属件1表面和注塑件表面的良好分离。

图1示出了本发明一种医用器件易脱模模具的制作工艺的流程图，包括如下制作步骤：

S1.根据注塑件的结构，对模具表面的不同起伏区域，选择特定的排列密度，完成模具的初步制作，并在模具型腔的内腔侧壁上镀上一层陶瓷；

S2.提升模具的温度、压力，模拟注塑时的环境温度和压力并加以保持，开始进行金属件1的填充，将金属件1填充陶瓷层2表面，并依次进行打磨和抛光，抛光结束后进行降温；

S3.待模具降温至室温以下后，对型腔内腔表面进行敲击或者辊压，以确保金属件1能够顺利的凹入型腔表面；

S4.重复S2-S3的操作至少两次后，进行模具的验收。

需要说明的是，对当前模具所要处理的注塑件的熔融温度进行记录，根据注塑件形状，选择模具的初始结构，并根据模具表面的不同起伏区域，选择特定的排列密度，根据陶瓷层2和金属层的材料的热膨胀系数以及注塑件的实际外形等，初步制作出模具的雏形。

此时对模拟注塑材料熔融状态下的温度，即提升模具的温度、压力等，模拟注塑时的环境温度并加以保持，开始进行金属件1的填充，金属件1填充到陶瓷层2表面。金属件1的填充除了上述的嵌入和凝固外，金属件1也可以是双层材质，所述陶瓷层2表面设有槽体，所述槽体在陶瓷层2镀上的同时同步成型或者由后期对陶瓷层2的刻蚀形成，槽体的排布方式由排列密度确定，位于陶瓷层2的槽体底部的金属件1底层的金属材质硬度较小，相对较软，容易与槽体的内腔的底部表面相结合，使金属件1不易从槽体中脱落，位于金属件1表面的上层金属材质硬度较大，相对较硬，表面不易划伤磨损，使用寿命更长，即同一金属件1是由两种材质叠合而成。填充金属件1结束后，对型腔表面进行打磨，此时的型腔的内腔形状与目标的注塑件的形状相吻合，打磨后的型腔表面的各处相对平滑，此时开始进行温度的下降，并将至室温以下，在下降的过程中，对型腔的内腔侧壁进行敲击或者辊压，防止金属件1由于阻力(阻力来自自身内部或者与陶瓷层2嵌设过于紧密)过大而无法凹陷，此处需要对金属件1自身所在的宽度和槽体的深度进行一定的统计和计算，确定当前的排列交替形式下的金属件1能够在相应的温度变化下做到较大概率的形变。将步骤2-步骤3反复操作两次后，检查模具的型腔的内腔侧壁的升温后的平滑度，若平滑度对应的后期修复率较高且需要修复区域面积占比和修复成功率等多项指数达标的话，即可判定当前的模具完成。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种医用器件易脱模模具，包括凹模、凸模，所述凹模和凸模合模后形成的空腔为型腔，其特征在于，所述型腔的全部或部分内腔壁上镀有陶瓷层，所述陶瓷层的表面设有槽体，所述槽体内设有金属件，所述型腔的内腔表面形成了陶瓷和金属交替排布的镀层，即所述型腔表面形成了陶瓷区和金属区，所述凹模和所述凸模外侧设有循环冷却装置，所述陶瓷的热胀冷缩系数小于所述金属的热胀冷缩系数；

当所述型腔注入熔融的注塑材料时，所述型腔表面温度与所述注塑材料熔融温度一致，所述金属区由于热胀，体积变大，所述金属区表面与所述型腔内表面平齐；

当所述型腔未注入熔融的注塑材料时，所述型腔表面温度为低于所述注塑材料熔融温度的常温状态，所述金属区由于冷缩，体积变小，凹入所述型腔内表面。

2.根据权利要求1所述的一种医用器件易脱模模具，其特征在于：所述金属件的材料为铜或者钢。

3.根据权利要求1所述的一种医用器件易脱模模具，其特征在于：所述陶瓷层和所述金属件的排布方式为：在型腔的内腔表面，所述陶瓷层和所述金属件以平行线条的形式交替排布。

4.根据权利要求3所述的一种医用器件易脱模模具，其特征在于：所述金属件的横截面中，所属金属件两侧的厚度大于所述金属件中部的厚度。

5.根据权利要求4所述的一种医用器件易脱模模具，其特征在于：当注塑件的材料以熔融状态注入所述型腔中时，所述金属件能够结构吻合的嵌入所述槽体中。

6.根据权利要求1所述的一种医用器件易脱模模具，其特征在于：所述槽体的宽度依据注塑件的大小分为：1-5mm、5-10mm、10-15mm。

7.根据权利要求1所述的一种医用器件易脱模模具，其特征在于：所述注塑件在脱模的过程中，所述凹模或者所述凸模接触低频振动器。

8.根据权利要求1所述的一种医用器件易脱模模具，其特征在于：所述型腔的内腔表面中高度起伏落差越大的区域，所述金属件和所述陶瓷层交替的程度就越高。

9.根据权利要求1所述的一种医用器件易脱模模具，其特征在于：所述陶瓷层和金属件的排布方式为：在型腔的内腔表面，陶瓷层和金属件以方格的形式交错排列。

10.根据权利要求1-9所述的任一一种医用器件易脱模模具的制作工艺，其特征在于：包括如下制作步骤：

S1.根据注塑件的结构，对模具表面的不同起伏区域，选择特定的排列密度，完成模具的初步制作，并在模具型腔的内腔侧壁上镀上一层陶瓷；

S2.提升模具的温度、压力，模拟注塑时的环境温度和压力并加以保持，开始进行金属件的填充，将金属件填充陶瓷层表面，并依次进行打磨和抛光，抛光结束后进行降温；

S3.待模具降温至室温以下后，对型腔内腔表面进行敲击或者辊压，以确保金属件能够顺利的凹入型腔表面；

S4.重复S2-S3的操作至少两次后，进行模具的验收。

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