專利名稱：模具嵌件裝置及其使用方法
技術領域：
技術領域主要涉及模塑成型，并且更具體地涉及一種模具嵌件裝置及其使用方法。
背景技術：
通過使用不同的模塑技術例如壓模鑄造和砂模鑄造來加工模塑制品是公知的。這些技術通常需要將金屬材料加熱至等于或超過其熔點的溫度，以允許金屬材料熔化為液體材料，并隨后將液體材料注入具有所需形狀的金屬或砂制模具內以形成加工制品。一旦液體材料位于模具內，就允許將其冷卻和固化。一旦固化，就將金屬材料從模具中取出。常見的做法是在模塑成型過程期間將砂模鑄造中被稱作型芯的嵌件定位到模具內以隨著金屬材料的固化而在其中形成空腔。例如，在成型用于汽車發動機的發動機氣缸體時，通常是將嵌件定位在模具內要設置發動機氣缸的位置。這樣就避免了要從否則為實心的發動機氣缸體中鉆出材料的需求。在以上述方式模塑某些金屬合金時，有時需要加速冷卻過程。例如，在用鋁合金成型發動機氣缸體時，可能需要盡量快速地冷卻緊鄰氣缸空腔附近的熔融鋁合金。這種加速冷卻可以得到的氣缸孔具有比冷卻較慢的鋁合金發動機氣缸體的氣缸孔更好的耐磨性質。為了加速金屬合金在空腔附近的冷卻，被用于成形空腔的嵌件通常由金屬制成。 因為金屬的傳熱能力，熔融金屬材料內金屬嵌件的存在即可從熔融材料中帶走熱量以促使其更加快速地冷卻。這樣的金屬嵌件通常被稱為“冷硬鑄模(chill)”。隨著熔融金屬材料的冷卻和固化，它會圍繞冷硬鑄模收縮，使得難以將冷硬鑄模從固體金屬材料中取出。經常地需要很大力度的作用力才能將冷硬鑄模從固化的金屬材料中抽出。因此，在重復使用之后，冷硬鑄模可能就會被刮傷或者以其他方式被損壞并且可能就需要更換。而且可能會由于該作用力而導致氣缸孔的刮傷或機體的變形。在壓模鑄造的過程中，金屬工具用作冷硬鑄模。但是因為鑄造金屬在模制工具上的收縮，機體會變得難以從模具中取出，從而造成工具磨損、機體變形以及對鑄造氣缸孔表面的損壞。向工具施加額外的拉伸以幫助移除，但是這通常都需要在鑄件已經硬化之后進行另外的機械加工以補償該拉伸。這就相應地增加了成本并且可能會對最終的氣缸孔表面結構的性質帶來不利影響。

發明內容
本文中公開了模具嵌件裝置的不同實施例以及使用具有多個分段元件的模具嵌件裝置的方法，多個分段元件被設置為協作以構成基本上不透液體的外周邊并且進一步被設置用于選擇性地塌陷。在一個實施例中，模具嵌件裝置包括但不限于被設置為在收縮位置和伸展位置之間移動的第一驅動元件。模具嵌件裝置進一步包括多個第一分段元件，定位成嚙合第一驅動元件并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間移動時分別在第一收回
4位置和第一展開位置之間移動。模具嵌件裝置進一步包括多個第二分段元件，靠近多個第一分段元件設置并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間移動時分別在第二收回位置和第二展開位置之間移動。多個第一分段元件和多個第二分段元件協作以在第一驅動元件處于伸展位置時構成基本上不透液體的周邊。多個第一分段元件和多個第二分段元件被設置為在第一驅動元件向收縮位置移動時分別向第一收回位置和第二收回位置移動。在另一個實施例中，所述模具嵌件裝置包括但不限于被設置為在收縮位置和伸展位置之間旋轉的第一驅動元件。模具嵌件裝置進一步包括多個第一分段元件，嚙合第一驅動元件并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間旋轉時分別在第一收回位置和第一展開位置之間移動。模具嵌件裝置進一步包括多個第二分段元件，嚙合第一驅動元件并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間旋轉時分別在第二收回位置和第二展開位置之間移動。多個第一分段元件和多個第二分段元件協作以在第一驅動元件處于伸展位置時構成基本上不透液體的周邊。多個第一分段元件和多個第二分段元件被設置為在第一驅動元件向收縮位置旋轉時分別向第一收回位置和第二收回位置移動。在另一個實施例中，所述方法包括但不限于將模具嵌件裝置插入模具內，定位多個分段元件以構成基本上不透液體的外周邊，向模具內引入液體材料，冷卻液體材料直到液體材料變為固體材料為止，使多個分段元件塌陷，并將模具嵌件裝置從固體材料中取出。方案1: 一種模具嵌件裝置，包括
被設置為在收縮位置和伸展位置之間移動的第一驅動元件；
多個第一分段元件，定位成嚙合第一驅動元件并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間移動時分別在第一收回位置和第一展開位置之間移動；以及
多個第二分段元件，靠近多個第一分段元件設置并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間移動時分別在第二收回位置和第二展開位置之間移動，
其中多個第一分段元件和多個第二分段元件協作以在第一驅動元件處于伸展位置時構成基本上不透液體的周邊，并且其中多個第一分段元件和多個第二分段元件被設置為在第一驅動元件向收縮位置移動時分別向第一收回位置和第二收回位置移動。方案2 如方案1所述的模具嵌件裝置，其中第一驅動元件以線性方式在收縮位置和伸展位置之間移動。方案3 :如方案2所述的模具嵌件裝置，其中第一驅動元件包括驅動元件凸輪面， 其中多個第一分段元件被設置為鄰接驅動元件凸輪面并且其中多個第二分段元件被設置為鄰接多個第一分段元件。方案4 如方案2所述的模具嵌件裝置，其中多個第一分段元件和多個第二分段元件被設置為交替模式。方案5 如方案2所述的模具嵌件裝置，其中多個第一分段元件包括不多于兩個第一分段元件并且其中多個第二分段元件包括不多于兩個第二分段元件。方案6 如方案2所述的模具嵌件裝置，其中多個第一分段元件被設置為在多個第一分段元件從第一收回位置向第一展開位置移動時將多個第二分段元件從第二收回位置向第二展開位置移動。方案7 如方案2所述的模具嵌件裝置，其中每一個第一分段元件都具有具備第一結構的第一縱向端，其中每一個第二分段元件都具有具備第二結構的第二縱向端，第二結構以在由每一個第二分段元件向第二收回位置移動之前促使每一個第一分段元件向第一收回位置移動的方式不同于第一結構。方案8 如方案2所述的模具嵌件裝置，進一步包括通過連接件連接至第一驅動元件的第二驅動元件，其中第一驅動元件和第二驅動元件被設置在連接件的相對端并且其中第一驅動元件和第二驅動元件被設置為在第一驅動元件從收縮位置向伸展位置移動時朝向彼此移動。方案9 如方案2所述的模具嵌件裝置，其中每一個第一分段元件和每一個第二分段元件都被設置為嚙合墊圈元件以使墊圈元件阻止每一個第一分段元件移動超出第一展開位置以及阻止每一個第二分段元件移動超出第二展開位置。方案10 如方案2所述的模具嵌件裝置，其中第一驅動元件具有多個第一斜面和多個第二斜面，其中多個第一斜面比多個第二斜面更陡地傾斜，其中多個第一斜面在第一驅動元件從收縮位置向伸展位置移動時嚙合多個第一分段元件并且其中多個第二斜面在第一驅動元件從收縮位置向伸展位置移動時嚙合多個第二分段元件，由此第一斜面促使第一分段元件在第一收回位置和第一展開位置之間的移動比第二斜面促使第二分段元件在第二收回位置和第二展開位置之間的移動更快。方案11 如方案10所述的模具嵌件裝置，進一步包括至少部分地圍繞多個第一分段元件和多個第二分段元件設置的墊圈元件，墊圈元件被設置用于分別阻止多個第一分段元件和多個第二分段元件移動超出第一展開位置和第二展開位置。方案12 如方案11所述的模具嵌件裝置，其中墊圈元件被設置用于將多個第一分段元件向第一收回位置移動。方案13 如方案12所述的模具嵌件裝置，其中墊圈元件包括墊圈元件凸輪面。方案14 如方案13所述的模具嵌件裝置，進一步包括被設置用于偏置墊圈元件以向多個第一分段元件和第二分段元件移動的彈簧元件，由此墊圈元件凸輪面將多個第一分段元件和多個第二分段元件分別向第一收回位置和第二收回位置移動。方案15: —種模具嵌件裝置，包括
被設置為在收縮位置和伸展位置之間旋轉的第一驅動元件；
多個第一分段元件，嚙合第一驅動元件并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間旋轉時分別在第一收回位置和第一展開位置之間移動；以及
多個第二分段元件，嚙合第一驅動元件并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間旋轉時分別在第二收回位置和第二展開位置之間移動，
其中多個第一分段元件和多個第二分段元件協作以在第一驅動元件處于伸展位置時構成基本上不透液體的周邊，并且其中多個第一分段元件和多個第二分段元件被設置為在第一驅動元件向收縮位置旋轉時分別向第一收回位置和第二收回位置移動。方案16 如方案15所述的模具嵌件裝置，其中第一驅動元件包括第一組粗螺紋和第一組細螺紋，第一組粗螺紋嚙合多個第一分段元件且第一組細螺紋嚙合多個第二分段元件。方案17 如方案16所述的模具嵌件裝置，其中第一組粗螺紋被設置為與第一組細螺紋同心。
方案18 如方案15所述的模具嵌件裝置，進一步包括連接至第一驅動元件的第二驅動元件，第二驅動元件被設置為在收縮位置和伸展位置之間旋轉并且在第一驅動元件和第二驅動元件從收縮位置向伸展位置移動時與第一驅動元件協作以將多個第一分段元件和多個第二分段元件分別向第一展開位置和第二展開位置移動。方案19 如方案18所述的模具嵌件裝置，其中第一驅動元件包括第一組粗螺紋和第一組細螺紋，其中第二驅動元件包括第二組粗螺紋和第二組細螺紋，其中第一組粗螺紋和第二組粗螺紋嚙合多個第一分段元件并且其中第一組細螺紋和第二組細螺紋嚙合多個第二分段元件。方案20 一種使用模具嵌件裝置的方法，模具嵌件裝置包括多個分段元件，多個分段元件被設置為協作以構成基本上不透液體的外周邊并且進一步被設置為選擇性地塌陷，所述方法包括以下步驟
將模具嵌件裝置插入模具內；
定位多個分段元件以構成基本上不透液體的外周邊；
向模具內引入液體材料；
冷卻液體材料直到液體材料變為固體材料為止；
使多個分段元件塌陷；然后
將模具嵌件裝置從固體材料中取出。


以下將結合所附的附圖介紹一個或多個實施例，其中相似的附圖標記表示相似的元件，并且
圖1是根據本公開的教導制成的模具嵌件裝置的一個實施例在模具嵌件裝置處于塌陷狀態時的透視圖2是圖1中的模具嵌件裝置在處于膨脹狀態時的透視圖； 圖3是圖1中的模具嵌件裝置在處于塌陷狀態時的軸向視圖； 圖4是圖2中的模具嵌件裝置在處于膨脹狀態時的軸向視圖； 圖5是圖1中的模具嵌件裝置在模具嵌件裝置處于塌陷狀態時沿5-5線截取的截面
圖6是圖2中的模具嵌件裝置在模具嵌件裝置處于膨脹狀態時沿6-6線截取的截面
圖7是根據本公開的教導制成的模具嵌件裝置的一個可選實施例在模具嵌件裝置處于塌陷狀態時的軸向視圖8是圖7中的模具嵌件裝置在模具嵌件裝置處于膨脹狀態時的軸向視圖； 圖9是根據本公開的教導制成的模具嵌件裝置的另一個實施例的截面圖； 圖10是用于和圖9中的模具嵌件裝置一起使用的驅動元件的軸向視圖； 圖11是圖9中的模具嵌件裝置在模具嵌件裝置處于塌陷狀態時的軸向視圖； 圖12是圖9中的模具嵌件裝置在模具嵌件裝置處于膨脹狀態時的軸向視圖； 圖13是根據本公開的教導制成的模具嵌件裝置的又一個實施例的透視圖； 圖14是圖13中的模具嵌件裝置在模具嵌件裝置處于塌陷狀態時的軸向視圖；圖15是圖13中的模具嵌件裝置在模具嵌件裝置處于膨脹狀態時的軸向視圖； 圖16是示出了使用可塌陷的模具嵌件裝置的方法的流程圖。
具體實施例方式以下的詳細說明在本質上僅僅是示意性的而并不是為了限制應用和用途。而且， 不應該受到先前的技術領域、背景技術、簡要發明內容和以下的具體實施方式
中給出的任何明確或隱含的理論的限制。本文中公開了一種改進的模具嵌件裝置以及使用模具嵌件裝置的方法。所述模具嵌件裝置包括被設計為在收回位置和展開位置之間移動的多個分段元件。當多個分段元件處于其收回位置時，它們形成的周邊比它們處于其展開位置時形成的周邊更小。當多個分段元件處于其收回位置時，模具嵌件裝置可以被稱為處于塌陷狀態。當多個分段元件處于其展開位置時，模具嵌件裝置可以被稱為處于膨脹狀態。當多個分段元件處于其展開位置時，它們被設置和彼此對齊為使得它們協作以構成構成基本上不透液體的周邊。這樣就阻止有任何的液體材料滲透模具嵌件裝置。驅動元件被設置為在收縮位置和伸展位置之間移動。驅動元件嚙合多個分段元件中的部分或全部并在驅動元件從收縮位置向伸展位置移動時將它們從其收回位置向其展開位置移動。這可以用多種方式實現，包括但不限于通過凸輪面之間的線性動作和嚙合和 /或通過螺紋面之間的旋轉動作和嚙合。在驅動元件從伸展位置移回至收縮位置時，多個分段元件即可自由移回至它們的收回位置。在某些實施例中，驅動元件從伸展位置向收縮位置的移動可以促使多個分段元件移動返回其收回位置。在其他的實施例中，可能需要附加機構以移動多個分段元件返回其收回位置。通過在多個分段元件處于其展開位置時構成基本上不透液體的周邊，就可以將模具嵌件裝置用作冷硬鑄模以從液體材料例如注入模具的熔融金屬中帶走熱量。通過將多個分段元件從其展開位置移動至其收回位置，就可以減小模具嵌件裝置周邊的尺寸并且能夠因此輕易地將其從固化的金屬材料中取出而無需過于費力并且不會損壞模具嵌件裝置或固化的金屬材料。通過審閱本申請的附圖與審閱以下的詳細說明內容相結合就可以獲得對模具嵌件裝置和模具嵌件裝置使用方法的進一步理解。圖1是模具嵌件裝置20的一個實施例在處于塌陷狀態時的透視圖。模具嵌件裝置20通常為柱狀并且通常具有圓形截面，使其可有效用于在金屬鑄件中形成圓柱形的空腔。模具嵌件裝置20的一種潛在用途是成型發動機氣缸體內的孔，這樣的孔可以被設置用于容納汽缸。模具嵌件裝置20也可以在需要在金屬鑄件中成型通常為圓柱形的空腔的任意其他應用中使用。所有的嵌件裝置20都被示出為具有圓形截面的柱體，但是應該理解也可以采用任意所需或適合的幾何結構。例如，模具嵌件裝置20可以具有正方形截面、矩形截面、六邊形截面、橢圓形截面等。圖2是模具嵌件裝置20在處于膨脹狀態時的透視圖。繼續參照圖1和圖2，模具嵌件裝置20包括多個第一分段元件22和多個第二分段元件24。第一分段元件22均被設置為在第一收回位置(如圖1所示)和第一展開位置(如圖2所示)之間移動。類似地，
8第二分段元件24均被設置為在第二收回位置(如圖1所示)和第二展開位置(如圖2所示)之間移動。在模具嵌件裝置20處于塌陷狀態時，如圖1所示，其周邊具有直徑28。在模具嵌件裝置20處于膨脹狀態時，如圖2所示，其周邊具有直徑30。直徑30大于直徑28，這就使得可以輕易地將模具嵌件裝置20從已冷卻之后的固體金屬鑄件中取出。墊圈元件32和墊圈元件34被設置在模具嵌件裝置20相對的縱向端。墊圈元件 32和34被設置用于約束第一分段元件22和第二分段元件24向外移動超出其各自的伸展位置。每一個第一分段元件22都包括位于其縱向端被設置用于嚙合墊圈元件32并且與墊圈元件32協作以阻止第一分段元件移動超出其伸展位置的第一翼片36。在某些實施例中， 第一分段元件22可以在其相對的縱向端包括附加的一組第一翼片以嚙合墊圈元件34并且與墊圈元件34協作從而阻止第一分段元件22向外移動超出伸展位置。盡管圖1和圖2中示出的模具嵌件裝置20實施例包括墊圈元件32和34，但是應該理解墊圈元件32和34不必是模具嵌件裝置20的一部分。相反，墊圈元件32和34或其他類似部件可以是在模塑成型過程期間定位、致動、控制和/或移除模具嵌件裝置20的工具的一部分。每一個第二分段元件24都在其縱向端包括第二翼片38。第二翼片38被設置用于嚙合墊圈元件32并且與墊圈元件32協作以阻止第二分段元件24向外移動超出其伸展位置。在某些實施例中，第二分段元件24可以在其相對的縱向端包括附加的一組第二翼片 38以嚙合墊圈元件34并且與墊圈元件34協作從而阻止第二分段元件24向外移動超出其伸展位置。驅動元件40被定位成靠近第一分段元件22和第二分段元件24的縱向端。在圖示的實施例中，驅動元件40通常具有截椎體的形狀。也可以使用其他的結構。驅動元件40 的側面42相對于其朝著第一分段元件22的移動方向以一定的斜角傾斜。在圖示的示例中， 第二驅動元件、驅動元件44被設置在模具嵌件裝置20的相對端。驅動元件44類似地被設置為截椎體并且側面46相對于其朝著第一分段元件的移動方向相對于第一分段元件22以一定的斜角傾斜。驅動元件40和驅動元件44被設置為從收縮位置(如圖1所示)向伸展位置(如圖2所示)朝向彼此向內移動。在某些實施例中，這樣的移動可以通過使用螺桿實現，螺桿在桿的相對端具有取向相反的螺紋。桿上的螺紋可以與驅動元件40和44內界定的內部孔上限定的螺紋相嚙合。桿的旋轉可以促使驅動元件40和44根據旋轉方向以線性方式向內或向外移動。在圖2所示的實施例中，連接件49與驅動元件44整體形成并且與驅動元件 40螺紋嚙合。在驅動元件44旋轉時，驅動元件44和驅動元件40就根據旋轉方向而一起移動得更加靠近或者進一步遠離。在驅動元件40和驅動元件44處于其收縮位置時，第一分段元件22和第二分段元件24可自由占據它們各自的收回位置。在驅動元件40和驅動元件44朝向彼此移動時，側面42和46嚙合第一分段元件22并用作將第一分段元件沿向外的方向從其收回位置向其展開位置驅動的凸輪面。如下所述，第一分段元件22的向外移動促使第二分段元件24也沿著向外的方向朝向其展開位置移動。這樣的向外移動隨著驅動元件40和44繼續朝向彼此移動而繼續，直到第一翼片36和第二翼片38受到墊圈元件32阻擋不能進一步向外移動為止。
圖3是模具嵌件裝置20在處于塌陷狀態時的軸向視圖，而圖4是模具嵌件裝置20 在處于膨脹狀態時的軸向視圖。繼續參照圖1-4，圖3和圖4給出了沿從驅動元件40向驅動元件44看模具嵌件裝置20的軸向視圖，其中為了簡單起見而省略了驅動元件40、墊圈元件32、第一翼片36和第二翼片38。圖3和圖4示出了在驅動元件40和44朝向彼此移動時發生在第一分段元件22 和第二分段元件24之間的嚙合。在圖3中，第一分段元件22和第二分段元件24處于其各自的收回位置。驅動元件40和44處于其各自的收縮位置并且被設置為鄰接第一分段元件 22。在驅動元件40和44朝向彼此移動時，它們會沿著向外的方向推動第一分段元件22。 在第一分段元件22向外移動時，它們的側面48即可用作推動第二分段元件24也沿著向外的方向移動的凸輪面。圖4示出了處于膨脹狀態的模具嵌件裝置20，其中第一分段元件22和第二分段元件24構成了基本上不透液體的周邊。如本文中所用，術語“不透液體”的含義是指禁止液體滲透。每一個第一分段元件22的每一個側面48的傾斜角度與每一個第二分段元件24 側面的角度相對應。因此，在圖示的實施例中，當模具嵌件裝置20從塌陷狀態轉化為膨脹狀態時，每一個第一分段元件22的主要部分都保持為與每一個第二分段元件24的主要部分直接接觸。這種直接接觸有助于當模具嵌件裝置20處于膨脹狀態時在第一分段元件22 和第二分段元件24之間形成不透液體的設置。圖5是模具嵌件裝置20在模具嵌件裝置處于塌陷狀態時沿圖1中的5-5線截取的截面圖，而圖6是模具嵌件裝置20在模具嵌件裝置處于膨脹狀態時沿圖2中的6-6線截取的截面圖。圖5和圖6均示出了將驅動元件40連接至驅動元件44的連接件49。如上所述，在某些實施例中，連接件49可以包括螺桿，螺桿在連接件49的相對端設有取向相反的螺紋以使連接件49的旋轉可以造成驅動元件40和44朝向彼此和遠離彼此的線性移動。圖5和圖6還示出了驅動元件40和44朝向彼此的線性移動并且還示出了驅動元件40和44如何用作沿向外的方向驅動第一分段元件22的楔。驅動元件40和44 一旦收回，模具嵌件裝置20就能夠由于被金屬鑄件的收縮作用力以及優先作用于第一分段元件的附加作用力所施加的推動而返回到塌陷狀態。模具嵌件裝置20被設置用于造成這樣的塌陷。圖6中示出了這種結構。在圖示的實施例中，第一分段元件22比第二分段元件24更長。因此，被設置在每一個第一分段元件22的每一個相對縱向端的第一分段元件凸輪面50延伸超出第二分段元件24的縱向端，正如圖6中清楚示出的那樣。因為它們突出超過第二分段元件24的縱向端，所以每一個第一分段元件凸輪面50都被設置為靠近墊圈元件32和34并且每一個都被設置用于與墊圈元件32和34相嚙合。當墊圈元件32和34朝向彼此移動時，墊圈元件32 就會與第一分段元件凸輪面50嚙合以將第一分段元件22朝向其收回位置推動(這就是上一段中介紹的附加作用力的示例)。第一分段元件22通過墊圈元件32和34的這種推動就促使模具嵌件裝置20塌陷，從而允許將模具嵌件裝置20從金屬鑄件中取出。一旦第一分段元件朝向其收回位置移動，就會在第一分段元件22和第二分段元件24之間形成間隙并且鑄件的收縮應力就會將第二分段元件24向內移動。圖7是模具嵌件裝置52的一個可選實施例在處于塌陷狀態時的軸向視圖，而圖8 是模具嵌件裝置52在處于膨脹狀態時的軸向視圖。繼續參照圖1-8，模具嵌件裝置52包括
10一對第一分段元件54和一對第二分段元件56。第一分段元件54和第二分段元件56類似于上述的第一分段元件22和第二分段元件24。模具嵌件裝置52以與前文關于模具嵌件裝置20所述基本相同的方式工作。在此提供圖7和圖8是為了示出允許模具嵌件裝置在每一組分段元件中只有兩個分段元件時塌陷和膨脹的結構。應該理解每一組中的分段數量可以從最少兩個變化到符合需要的任意多個。但是，每一組分段元件都應具有相同數量的分段元件。組內的分段元件無需相同并且它們各自邊緣的角度也無需對稱。但是，當采用不同的角度時，相鄰分段的角度需要互補以保持分段之間基本上橫跨它們各自邊緣的整個表面的直接接觸，并由此保持液體密封性。另外，分段元件無需同心地圍繞軸線設置。非對稱的設置方式也是可行的，并且根據應用可能是符合需要的。圖9是根據本公開的教導制成的模具嵌件裝置58的另一個實施例的截面圖。圖 10是用于和模具嵌件裝置58 —起使用的驅動元件64的軸向視圖。圖10可能看起來更像是具有少量齒的長錐齒輪。但是，根據哪一個分段元件是快速移動件以及哪一個分段元件是慢速移動件，齒根角度可以比齒頂角度更大或更小。在某些實施例中，齒距可以不相等。圖11是模具嵌件裝置58在處于塌陷狀態時的軸向視圖，而圖12是模具嵌件裝置 59在處于膨脹狀態時的軸向視圖。繼續參照圖9-12，模具嵌件裝置58包括多個第一分段元件60、多個第二分段元件62和驅動元件64。驅動元件64具有多個第一斜面66和多個第二斜面68并且被設置用于在伸展位置(如實線所示)和收縮位置(如虛線所示)之間移動。正如圖9中清楚示出的那樣，第一斜面66和第二斜面68以不同的角度傾斜，其中第一斜面66具有比第二斜面68更陡的梯度。這種不同斜面之間的梯度差異導致了第一分段元件60和第二分段元件62當它們在其相應的收回和展開位置之間移動時不同的移動速率和移動距離。驅動元件64被設置用于以線性方式在收縮位置和伸展位置之間移動。第一斜面 66和第二斜面68被設置用于在驅動元件64從收縮位置向伸展位置移動時分別嚙合第一分段元件60和第二分段元件62。第一斜面66和第二斜面68用作沿向外的方向驅動第一分段元件60和第二分段元件62的凸輪面。在圖9中，示出的驅動元件64處于伸展位置，而多個第一分段元件60和多個第二分段元件62處于其各自的展開位置，正如如12中可以清楚看到的那樣構成基本上不透液體的周邊。圖9中示出了第一墊圈元件70和第二墊圈元件72。第一墊圈元件70和第二墊圈元件72分別具有第一凸輪面74和第二凸輪面76，被設置用于在其各自的縱向端附近嚙合多個第一分段元件60和多個第二分段元件62。在驅動元件64移動至伸展位置時，多個第一分段元件60和多個第二分段元件62通過與第一凸輪面74和第二凸輪面76相嚙合而被阻止繼續向外膨脹。一旦驅動元件64被拉回其收縮位置，多個第一分段元件60和多個第二分段元件 62即可自由塌陷返回其相應的收回位置。在某些實施例中，為了確保這樣的塌陷發生，可以提供彈簧元件78以在第二墊圈元件72上施加偏置力。這樣的偏置力將第二墊圈元件72朝向第一墊圈元件70推動。在第二墊圈元件72被推向第一墊圈元件70時，第一凸輪面74和第二凸輪面76就與多個第一分段元件60和第二分段元件62相嚙合，推動它們向內塌陷。
圖11和12分別是模具嵌件裝置58在處于塌陷狀態和膨脹狀態時的軸向視圖。這些視圖是沿從第二墊圈元件72向第一墊圈元件70的方向看的透視圖，其中為了簡單起見而省略了第一墊圈元件70和第二墊圈元件72以及驅動元件64。在塌陷狀態下，模具嵌件裝置58具有周邊直徑80。在膨脹狀態下，模具嵌件裝置58具有周邊直徑82。直徑82大于直徑80。這種各自直徑上的尺寸差異就使得可以允許將模具嵌件裝置58輕易地從已冷卻之后的固體金屬鑄件中取出。圖13是根據本公開的教導制成的模具嵌件裝置84的又一個實施例的透視圖。模具嵌件裝置84包括多個第一分段元件86、多個第二分段元件88、第一驅動元件90和第二驅動元件92。第一驅動元件90和第二驅動元件92被彼此連接并且被設置用于一致地在收縮位置(以虛線示出)和伸展位置(以實線示出)之間旋轉。第一驅動元件90和第二驅動元件92與多個第一分段元件86和第二分段元件88螺紋嚙合。第一分段元件86和第二分段元件88被設置用于當第一驅動元件90和第二驅動元件92在其收縮位置和其伸展位置之間移動時在收回位置和展開位置之間移動。在處于其相應的展開位置時，第一分段元件86和第二分段元件88協作以構成基本上不透液體的周邊。在圖示的實施例中，因為它們各自的形狀，所以第一分段元件86 —定會比第二分段元件88更加快速地從其展開位置收回，目的是為了提供用于第二分段元件88收縮的間隙。要實現不同的移動速率，不同的螺紋被用于控制第一分段元件86和第二分段元件88 的移動。設置在第一驅動元件90和第二驅動元件92內向表面上的第一組螺紋94被用于控制第一分段元件86的移動。與第一組螺紋94同心設置的第二組螺紋96被用于控制第二分段元件88。第一分段元件86具有位于其縱向端的螺紋，被設置用于嚙合第一組螺紋 94 ；而第二分段元件88具有位于其縱向端的螺紋，被設置用于嚙合第二組螺紋96。為了確保第一分段元件86和第二分段元件88以不同的速率移動，第一組螺紋94具有比第二組螺紋96更寬的螺距。這種更寬的螺距使得當第一驅動元件90和第二驅動元件92在其收縮和伸展位置之間轉動時第一分段元件86比第二分段元件88移動得更加快速。圖14是模具嵌件裝置84在模具嵌件裝置處于塌陷狀態時的軸向視圖。在該視圖中，第一分段元件86和第二分段元件88被設置在其相應的收回位置。在該視圖中，設置在第一分段元件86和第二分段元件88的縱向端上的螺紋之間的螺距差異清晰可見(為了圖示清楚已放大了螺距差異)。圖15是圖13中的模具嵌件裝置在模具嵌件裝置處于膨脹狀態時的軸向視圖。在該視圖中，第一分段元件86和第二分段元件88處于其相應的展開位置。如該圖中所示，第一分段元件86和第二分段元件88協作以構成基本上不透液體的周邊。圖16是示出了用于使用可塌陷的模具嵌件裝置的方法98的流程圖。可塌陷的模具嵌件裝置的組件包括多個被設置為在收回位置和展開位置之間移動的分段元件以及被設置用于將分段元件在其收回位置和展開位置之間移動的驅動元件。多個分段元件被設置為協作以在處于其展開位置時構成基本上不透液體的外周邊，并且模具嵌件裝置被設置用于選擇性的塌陷。在模塊100，將模具嵌件裝置插入模具空腔內。模具嵌件裝置應該被設置在與成品金屬鑄件上需要形成空腔的位置相對應的位置。在某些實施例中，模具嵌件裝置可以被連接至加工面并且在模具關閉時位于模具空腔內。在這樣的實施例中，模具嵌件裝置會由于模具的關閉而膨脹。相反地，模具的打開會造成模具嵌件裝置的塌陷。在模塊102，將多個分段元件定位在其展開位置以構成基本上不透液體的外周邊。 不透液體周邊的存在即可在模塑成型過程期間禁止任何液體材料進入模具嵌件裝置。當多個分段元件被設置在其展開位置時，模具嵌件裝置就處于其膨脹狀態并且具有的外周邊與其處于塌陷狀態時的周邊相比更大。在模塊104，向模具內引入液體材料。液體材料充滿模具內的空的空間并且不會滲入由模具嵌件裝置占據的區域。在模塊106，允許液體材料冷卻。模具嵌件裝置通過用作散熱件從液體材料中帶走熱量而有助于冷卻。在某些示例中，模具嵌件裝置可以在其中具有水冷或油冷管線以進一步加速冷卻過程。材料一旦被冷卻就會固化。在模塊108，使多個分段元件塌陷。這可以通過收縮驅動元件而實現。在某些實施例中，要使多個分段元件塌陷，除了收縮驅動元件以外，可能還需要進一步的致動。在模塊110，將模具嵌件裝置從固化材料中取出，從而在固化材料中留出與模具嵌件裝置的形狀相對應的空腔。盡管已經在金屬鑄造的背景下給出了上述討論內容，但是應該理解以上介紹的原理以及可塌陷模具嵌件裝置和可塌陷模具嵌件裝置使用方法的不同實施例均可等價地應用于包括但不限于塑料的其他材料的模塑成型并且可以與之結合使用。例如，上述的裝置和方法可以用于熱塑性材料注模成型加工中，其中熱塑性材料被熔化并注入模具內并允許冷卻。注入的作用力和冷卻期間的收縮會促使塑料緊貼在心軸上，并且因此在熱塑性材料注模成型加工中使用可塌陷的模具嵌件裝置將會是有利的。而且，可塌陷的模具嵌件裝置和使用方法可以應用于熱固性材料模塑成型。在熱固性材料模塑成型過程中，熱固性材料在硫化之前仍為液體材料。但是，隨著時間的流逝，熱固性材料會硫化并變為固體。在硫化過程期間，熱固性材料會圍繞心軸緊貼，并且因此將可塌陷的模具嵌件裝置與熱固性材料模塑成型過程一起使用將會是有利的。盡管已經在以上的具體實施方式
中給出了至少一個示范性實施例，但是應該意識到還存在大量的變形。應該意識到一個或多個示范性實施例僅僅是示例而并不是為了以任何方式限制保護范圍、適用性或結構。而且，以上的具體實施方式
可以為本領域技術人員提供用于實現一個或多個示范性實施例的便捷路線圖。應該理解可以在功能和元件設置上進行各種修改而并不會背離由所附權利要求及其法律意義上的等價形式所述的保護范圍。
權利要求
1.一種模具嵌件裝置，包括被設置為在收縮位置和伸展位置之間移動的第一驅動元件；多個第一分段元件，定位成嚙合第一驅動元件并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間移動時分別在第一收回位置和第一展開位置之間移動；以及多個第二分段元件，靠近多個第一分段元件設置并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間移動時分別在第二收回位置和第二展開位置之間移動，其中多個第一分段元件和多個第二分段元件協作以在第一驅動元件處于伸展位置時構成基本上不透液體的周邊，并且其中多個第一分段元件和多個第二分段元件被設置為在第一驅動元件向收縮位置移動時分別向第一收回位置和第二收回位置移動。
2.如權利要求1所述的模具嵌件裝置，其中第一驅動元件以線性方式在收縮位置和伸展位置之間移動。
3.如權利要求2所述的模具嵌件裝置，其中第一驅動元件包括驅動元件凸輪面，其中多個第一分段元件被設置為鄰接驅動元件凸輪面并且其中多個第二分段元件被設置為鄰接多個第一分段元件。
4.如權利要求2所述的模具嵌件裝置，其中多個第一分段元件和多個第二分段元件被設置為交替模式。
5.如權利要求2所述的模具嵌件裝置，其中多個第一分段元件包括不多于兩個第一分段元件并且其中多個第二分段元件包括不多于兩個第二分段元件。
6.如權利要求2所述的模具嵌件裝置，其中多個第一分段元件被設置為在多個第一分段元件從第一收回位置向第一展開位置移動時將多個第二分段元件從第二收回位置向第二展開位置移動。
7.如權利要求2所述的模具嵌件裝置，其中每一個第一分段元件都具有具備第一結構的第一縱向端，其中每一個第二分段元件都具有具備第二結構的第二縱向端，第二結構以在由每一個第二分段元件向第二收回位置移動之前促使每一個第一分段元件向第一收回位置移動的方式不同于第一結構。
8.如權利要求2所述的模具嵌件裝置，進一步包括通過連接件連接至第一驅動元件的第二驅動元件，其中第一驅動元件和第二驅動元件被設置在連接件的相對端并且其中第一驅動元件和第二驅動元件被設置為在第一驅動元件從收縮位置向伸展位置移動時朝向彼此移動。
9.一種模具嵌件裝置，包括被設置為在收縮位置和伸展位置之間旋轉的第一驅動元件；多個第一分段元件，嚙合第一驅動元件并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間旋轉時分別在第一收回位置和第一展開位置之間移動；以及多個第二分段元件，嚙合第一驅動元件并且被設置為當第一驅動元件在收縮位置和伸展位置之間旋轉時分別在第二收回位置和第二展開位置之間移動，其中多個第一分段元件和多個第二分段元件協作以在第一驅動元件處于伸展位置時構成基本上不透液體的周邊，并且其中多個第一分段元件和多個第二分段元件被設置為在第一驅動元件向收縮位置旋轉時分別向第一收回位置和第二收回位置移動。
10.一種使用模具嵌件裝置的方法，模具嵌件裝置包括多個分段元件，多個分段元件被設置為協作以構成基本上不透液體的外周邊并且進一步被設置為選擇性地塌陷，所述方法包括以下步驟將模具嵌件裝置插入模具內；定位多個分段元件以構成基本上不透液體的外周邊；向模具內引入液體材料；冷卻液體材料直到液體材料變為固體材料為止；使多個分段元件塌陷；然后將模具嵌件裝置從固體材料中取出。
全文摘要
本文中公開了模具嵌件裝置及其使用方法。所述模具嵌件裝置包括但不限于在收縮位置和伸展位置之間移動的驅動元件、嚙合驅動元件并在第一收回位置和第一展開位置之間移動的多個第一分段元件以及靠近多個第一分段元件并且被設置為當驅動元件向伸展位置移動時在第二收回位置和第二展開位置之間移動的多個第二分段元件。多個第一分段元件和多個第二分段元件協作以在驅動元件處于伸展位置時構成基本上不透液體的周邊。多個第一分段元件和多個第二分段元件被設置為在驅動元件向收縮位置移動時分別向第一收回位置和第二收回位置移動。
文檔編號B22D17/24GK102441638SQ20111029260
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月30日 優先權日2010年10月7日
發明者A. 克拉馬茨克 M., J. 沃克 M. 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司