模芯及模具的制作方法

1.本发明涉及注塑成型技术领域，特别是涉及一种模芯及模具。


背景技术：

2.橡胶注射模具是用于制作橡胶制品的常用设备，将橡胶原料注射至模具内，通过高温硫化，根据模具内型腔的形状，使之制成橡胶制品。轮胎是一种圆环形弹性橡胶制品，大致可分为充气式轮胎和免充气式轮胎，一般采用注塑成型工艺制成，免充气轮胎是不用充气的轮胎，不借助空气，仅利用轮胎自身的材料和结构实现支撑和缓冲的性能，在免充气轮胎的制造过程中，会用到模芯，模芯的主要作用是从轮胎内侧抽空轮胎内部，同时需要在内部增加加强筋和筋条，使轮胎具有更好的避震性能和结构强度。
3.在注塑成型过程结束后，模芯外周缘嵌入于轮胎产品的内部空间，但现有的模芯大部分为一个整体的环形结构，且由于轮胎产品内部具有加强筋和筋条，并且由于橡胶物性材质的原因，使产品在脱模时从模芯脱离较为困难，通常采用的改进方法是利用组件进行拼装，拼装后进行注胶到硫化出模，最后再拆分之前组装的组件实现脱模，但在拆分时敲打模具和拉扯产品脱落时还是容易使产品发生变形，使该种脱模方法的效率依然较低，容易对已加工完成的产品造成损坏，从而造成极大的浪费，难以保证产品的质量。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对在脱模过程中使用现有模芯难于脱模的问题，提供一种便于脱模的模芯及模具。
5.根据本技术的一个方面，提供一种模芯，包括：
6.固定座；
7.脱模组件，沿周向环绕地安装于所述固定座；
8.所述脱模组件被构造为能够在外力作用下展开或闭合以改变所述模芯的外径大小。
9.在其中一个实施例中，当所述脱模组件处于展开状态时，所述脱模组件具有第一外径；当所述脱模组件处于闭合状态时，所述脱模组件具有第二外径；
10.所述第一外径大于所述第二外径，所述第二外径大于所述固定座的外径。
11.在其中一个实施例中，所述脱模组件包括多个叶片，所述多个叶片安装于所述固定座，所有所述叶片能够在外力作用下相对于所述固定座同步转动以使所述脱模组件展开或闭合。
12.在其中一个实施例中，所述固定座具有多个安装槽，所述多个安装槽沿所述固定座的周向间隔分布；每个所述叶片可转动地安装于一个所述安装槽中。
13.在其中一个实施例中，所述固定座包括：
14.底盘，一端开设有多个第一凹槽，所述第一凹槽沿所述底盘的周向间隔分布；
15.盖体，安装于所述底盘开设有所述第一凹槽的一侧，具有多个贯通所述盖体的轴
向上的相对两端的第二凹槽；
16.每个所述第一凹槽与一个所述第二凹槽相对设置且相互连通以共同界定形成一个所述安装槽。
17.在其中一个实施例中，所述脱模组件还包括多个连接轴，每根所述连接轴的相对两端分别限位于所述底盘和所述盖体之间，每个所述叶片套设于一根所述连接轴并以所述连接轴为转动中心相对所述固定座转动。
18.在其中一个实施例中，所述叶片包括连接部与成型部，所述连接部可活动地安装于所述安装槽中，所述成型部外露于所述固定座并用于支撑工件。
19.根据本技术的另一方面，提供一种利用上述模芯的模具，所述模具还包括上模组件和下模组件，所述上模组件具有上模型腔，所述下模组件具有下模型腔，所述上模型腔和所述下模型腔共同界定形成一个模腔，用于容纳待注入材料以成型工件。
20.在其中一些实施例中，所述上模组件包括上模和上中模，所述上中模的相对两端相互连通，所述上中模远离所述下模组件的一端抵持安装于所述上模的一端，所述上模与所述上中模共同界定形成所述上模型腔；
21.所述上模组件还包括可发生弹性形变的弹性元件，安装于所述上模和上中模之间，所述上模与所述上中模能够借助所述弹性元件的弹性变形相互脱离。
22.在其中一些实施例中，所述下模组件包括下中模和下模，所述下中模的相对两端相互连通，所述下中模远离所述上模组件的一端抵持安装于所述下模，所述下中模与所述下模共同界定形成所述下模型腔；
23.所述下模组件还包括连接件，所述下中模通过所述连接件安装于所述下模，所述模芯固设于所述下模，所述下模能够相对于所述下中模移动以使所述模芯与所述工件脱离。
24.上述模具，通过在模芯设置固定座和脱模组件，并且在固定座设置安装槽，使脱模组件可活动地安装于安装槽中，当需要进行脱模时，在模具中设置上中模及下中模，利用下模相对于下中模向下移动，并且利用脱模组件与工件之间的抵持力使脱模组件和固定座之间产生相对运动以改变模芯的外径，以及利用工件的弹性性能，使脱模组件能够自动从工件脱离，无需人为手动拉扯工件以及将工件从模芯撬开即可实现自动脱模，有效地减少了因为人为因素使工件变形或破损的概率，提高了生产效率和产品的质量。
附图说明
25.图1为本发明提供的第一实施例的模具的爆炸图；
26.图2为本发明提供的第一实施例的模具的内部结构剖视图；
27.图3为本发明提供的第二实施例的模具的爆炸图；
28.图4为本发明提供的第二实施例的模具的内部结构剖视图；
29.图5为本发明提供的模芯中的叶片处于水平状态时的示意图；
30.图6为本发明提供的模芯中的叶片处于翻起状态时的示意图；
31.图7为本发明提供的固定座的示意图；
32.图8为本发明提供的模芯的爆炸图；
33.图9为本发明提供的模芯中的固定座的内部结构放大示意图；
34.图10为本发明提供的叶片的示意图。
具体实施方式
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。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。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
36.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
37.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
38.本发明提供了一种模具10，包括模芯300，用于在注射成型工艺中使材料注入模具10的空腔中，待材料凝固后成型为外部和内部都具有一定形状的产品，其中模芯300用于对产品的内部结构进行成型。
39.下面以轮胎注射成型模具10为例，对本技术中模具10的结构进行说明，包括对模具10中模芯300的结构进行说明。本实施例仅用以作为范例说明，并不会限制本技术的技术范围。可以理解，在其它实施例中，该模芯300也可用于其它产品的成型，在此不作限定。
40.如图1至图2所示的第一实施例的模具10，包括上模组件100、下模组件500和模芯300，上模组件100和下模组件500均为整体的一体结构，上模组件100具有与轮胎的一部分外形相同的上模型腔101，下模500具有与轮胎的另一部分外形相同的下模型腔501，上模组件100的一端与下模组件500的一端相互抵靠，使模具10的内部形成一个密闭空间，该密闭空间为上模型腔101与下模型腔501共同界定形成的模具型腔，模芯300同轴地安装于下模组件500且收容于模具型腔中。
41.在另一实施例中，如图3和图4所示，与模具10的第一实施例不同的是，模具10中的上模组件100和下模组件500为分体结构，上模组件100包括上模110和上中模120，下模组件500也为分体结构，下模组件500包括下模510和下中模520。
42.上中模120具有与轮胎的一部分外形相同的腔体，并且上中模120的相对两端相互连通，上中模120远离下模组件500一端的开口小于上中模120靠近下模组件500一端的开口，上中模120远离下模组件500的一端抵持安装于上模110的一端，上模110与上中模120共同界定形成上模型腔101。
43.上模110和上中模120之间优选地通过多个螺钉连接，并且每个螺钉外套设有弹性元件130，，在一实施例中，弹性元件130优选为大号弹簧。在通常状态下，上模110与上中模120抵持在一起，弹性元件130处于压缩状态。在成型工作完成后进行脱模时，借助弹性元件130发生回弹而使上模110和上中模120相互脱离。上模110与上中模120之间设置弹性元件130的目的是为了在脱模过程中使上模110与上中模120之间的距离保持一致，以使在成型完毕后脱模时使轮胎的上下表面的花纹保持一致。
44.下中模520也具有与轮胎一部分外形相同的腔体，并且下中模520的相对两端相互连通，下中模520远离上模组件100一端的开口小于下中模520靠近上模组件100一端的开口，且下中模520远离上模组件100的一端抵持安装于下模510，下中模520与下模510共同界定形成下模型腔501。下模510与下中模520之间通过若干固定件530连接，固定件530优选为丝杆螺丝和丝杆螺母，丝杆螺丝穿过下中模520和下模510的四个角的安装孔使下模510和下中模520连接在一起，丝杆螺丝还通过丝杆螺母固定锁紧于下中模520，但丝杆螺丝不锁紧下模510，使下模510可以相对于下中模520朝靠近下中模520或远离下中模520的方向移动；同时，模芯300固设于下模510，并与下模510同轴。如此，在脱模时，轮胎位于下模型腔501中，将下模510朝远离下中模520的方向移动，模芯300跟随下模510一起朝远离下中模520的方向移动使模芯300与轮胎之间发生相对运动从而完成脱模。
45.上述两个实施例的模具10，上模组件100的顶部还开设有若干注射孔和排气孔(图中未示出)，用于将液态或半固态的橡胶材料注射进入模具型腔中，上模型腔101和下模型腔501用于成型轮胎的外部结构，模芯300用于成型轮胎的内部结构，排气孔用于排出模具型腔内的气体，使橡胶材料能够紧密地压入模具型腔内。
46.在轮胎的制作过程中，需要合理地控制模具型腔的空间大小，使得模具型腔的空间按照轮胎的体积以一定比例进行缩小，这样使模具型腔中的轮胎的尺寸小于所需尺寸，当轮胎脱模时，轮胎利用橡胶材料本身膨胀性能，自动补充尺寸差，使脱模后的轮胎的尺寸符合所需的尺寸范围。在一些实施例中，模具型腔的空间大小为轮胎的体积大小的0.5
‑
0.99。
47.需要说明的是，模具型腔的空间大小与轮胎的体积大小按照0.5
‑
0.99的比例进行等比例缩小，其中0.5
‑
0.99的缩小比例参数主要根据注入的橡胶材料的膨胀系数而定。
48.在一些实施例中，如图5至图8所示，模芯300包括固定座310和脱模组件320，脱模组件320沿固定座310的周向安装于固定座310，用于支撑轮胎的内表面，并用于成型轮胎的内部结构，脱模组件320能够在外力的作用下展开或闭合以改变模芯300的外径大小。当脱模组件320处于展开状态时，脱模组件320具有第一外径；当脱模组件320处于闭合状态时，脱模组件320具有第二外径；其中第一外径大于第二外径，第二外径大于固定座310的外径，从而在脱模时使脱模组件320与工件产生相对运动以使工件从模芯300脱离。
49.在一优选实施方式中，固定座310为圆柱形结构，固定座310的一端沿圆周方向开设有多个间隔分布的安装槽313，每个安装槽313自固定座310的外周面沿固定座310的径向朝固定座310的中心轴线方向延伸。在其中一些实施例中，固定座310还包括多个安装孔314，多个安装孔314沿固定座310的圆周方向间隔分布，每个安装孔314的相对两端连通相邻的两个安装槽313。
50.在一些实施例中，脱模组件320包括多个叶片321和多根连接轴322，多个叶片321分别沿固定座310的圆周方向部分嵌入安装于多个安装槽313中，其余部分外露于固定座310并支撑轮胎的内表面，多根连接轴322沿固定座310的圆周方向间隔分布，每根连接轴322沿长度方向的相对两端分别限位于相邻的两个安装孔314，每个叶片321对应地套设于一根连接轴322，从而使每个叶片321可以绕一根连接轴322相对于固定座310旋转。
51.如此，多个叶片321便可以在重力作用下同时绕多根连接轴322同时旋转，从而在向下移动模芯300进行脱模时，所有叶片321能够在外力作用下相对于固定座310同步转动
以使脱模组件320展开或闭合，从而使模芯300的外径发生改变，并利用轮胎发生了可恢复的弹性形变，使多个叶片321相对于固定座310同步转动的同时也相对于轮胎运动，促使轮胎自动脱离模芯300，从而实现自动脱模。
52.具体地，在一些实施例中，如图7和图8所示，固定座310包括底盘311和盖体312，底盘311优选为圆盘形，底盘311朝向盖体312的一端沿底盘311的周向间隔地开设有多个具有一定深度的第一凹槽3111，每个第一凹槽3111的长度方向与底盘311的径向一致，并且每个第一凹槽3111自底盘311的圆周面沿底盘311的径向朝底盘311的中心轴线方向延伸。
53.盖体312优选为圆盘形，其直径与底盘311直径相等，盖体312开设有多个贯通盖体312的轴向上的相对两端的第二凹槽3121，多个第二凹槽3121沿盖体312的圆周方向间隔分布，每个第二凹槽3121的长度方向平行于其中一个第一凹槽3111，且每个第二凹槽3121自盖体312的圆周面沿盖体312的径向朝盖体312的中心轴线方向延伸。
54.盖体312固接于底盘311的轴线上的一侧，具体地在一优选实施方式中，盖体312的一端贴合于底盘311开设有第一凹槽3111的一端，并使盖体312的每个第二凹槽3121与底盘311的一个第一凹槽3111相对设置，使一个第一凹槽3111和一个第二凹槽3121相互连通，同时盖体312和底盘311通过螺钉固接并且两者之间不会发生相对运动。
55.如此，每个第一凹槽3111和一个第二凹槽3121共同界定形成了一个安装槽313，使固定座310沿圆周方向具有多个间隔分布的安装槽313，同时安装槽313具有一定深度和长度，安装槽313沿深度方向的一端连通靠近于下模500的一个端面，安装槽313沿长度方向的一端连通固定座310的圆周面。
56.具体地，在其中一些实施例中，底盘311在开设有第一凹槽3111的端面还具有多个沿圆周方向间隔分布的第三凹槽3112，每个第三凹槽3112沿长度方向的相对两端连通两个相邻的第一凹槽3111。盖体312在与底盘311贴合的端面开设有多个沿圆周方向间隔分布的第四凹槽3122，每个第四凹槽3122沿长度方向的相对两端连通两个相邻的第二凹槽3121，每个第四凹槽3122的长度方向平行于一个第三凹槽3112。当盖体312固接于底盘311时，盖体312开设有第四凹槽3122的一个端面贴合于底盘311开设有第三凹槽3112的端面，由于盖体312固接于底盘311之后两者不会发生相对运动，每个第三凹槽3112与一个第四凹槽3122共同界定形成了一个安装孔314。
57.如此，如图9所示，将叶片321套设于连接轴322的外部，再将连接轴322的相对两端分别限位于两个相邻的安装孔314的一个端部，叶片321便可以以连接轴322为转动轴相对于固定座310旋转。
58.在其中一些实施例中，如图5和图6所示，叶片321为具有一定厚度的板状结构，叶片321厚度略小于安装槽313的宽度，其目的是为了使叶片321与安装槽313之间具有一定的间隙，以使叶片321能够在安装槽313之中灵活运动，便于脱模的时候模芯300能够脱离轮胎。
59.在一优选实施例中，如图10所示，叶片321为一体加工成型结构，包括一体成型的连接部3211和成型部3212，其中连接部3211用于与固定座310连接，成型部3212用于成型轮胎内表面的加强筋和筋条，且叶片321长度大于安装槽313的长度，连接部3211的长度略等于安装槽313的长度。当叶片321置于安装槽313中与固定座310安装时，叶片321的连接部3211完整地嵌入于安装槽313中，由于叶片321长度大于安装槽313的长度，因此成型部3212
便外露于固定座310。相邻的两个叶片321与固定座310的圆周面共同界定形成了一个成型间隙，每个成型间隙连通模芯300的两个相对的端面，从而使模芯300沿圆周方向形成了多个成型间隙，该间隙用于成型轮胎内部的加强筋。
60.具体地，在一些实施例中，每个叶片321在连接部3211的端面开设有一个通孔3213，该通孔3213连通叶片321沿厚度方向的两个端面，固定座310的连接轴322穿过该通孔3213，使叶片321套设于连接轴322外，从而能够绕连接轴322旋转。每个叶片321的成型部3212沿长度方向远离固定座310的一端还具有一个第五凹槽3214，第五凹槽3214贯穿于成型部3212沿厚度方向上的相对两端，用于成型轮胎内部的筋条，第五凹槽3214的形状根据轮胎内部筋条的形状而定，可以是圆弧形、方形、三角形或其它不规则形状。
61.上述模芯300在具体安装时，首先将底盘311放置于平面；再将连接轴322穿过叶片321的通孔3213，使叶片321套设于连接轴322；然后将叶片321的连接部3211部分嵌入于第一凹槽3111中，并将多个连接轴322放置于底盘311的第三凹槽3112中，每个连接轴322沿长度方向的相对两端分别放置于相邻的两个第三凹槽3112的其中一端，使每个连接轴322的两端搭接于两个相邻的第三凹槽3112，此时叶片321的连接部3211的一部分以及成型部3212外露于底盘311；最后将盖体312放置于底盘311开设有第一凹槽3111和第三凹槽3112的端面，使盖体312的第二凹槽3121与底盘311的第一凹槽3111相对放置，同时使盖体312的第四凹槽3122与底盘311的第三凹槽3112相对放置，使连接部3211外露于底盘311的部分嵌入于盖体312的第二凹槽3121中，并使连接轴322的相对两端被盖体312的第四凹槽3122覆盖，再用螺钉使盖体312和底盘311固接，以使盖体312和底盘311之间不会发生相对运动。如此，连接轴322的相对两端被收容于第三凹槽3112和第四凹槽3122形成的安装孔314中，叶片321的成型部3212外露于固定座310，并能够绕连接轴322旋转相对于固定座310上翻。
62.在模具10的安装时，首先将下模组件500固设于一平面；然后将模芯300放入下模组件500的下模型腔501中，模芯300的底盘311具有安装孔，将模芯300与下模组件500安装，使模芯300的中心轴与下模型腔501的中心轴同轴设置；再将上模组件100抵靠于下模组件500靠近上模100的一个端面，使上模型腔101，模芯300和下模型腔501均为同轴设置，如此，模具10安装完成。
63.在进行轮胎生产时，首先将橡胶材料从上模组件100的注射孔中注射进入模具型腔中，同时利用排气孔排出模具型腔内的气体，使橡胶材料充满并紧密压入模具型腔，具体地，注射的橡胶材料为橡胶发泡材料，由于型腔的结构设计与轮胎的外形一致，且模芯300的结构也是根据轮胎内部的加强筋和筋条的形状而设计的，在将橡胶材料注入模具型腔之后，模具型腔内形成的轮胎的内部会相应形成内部镂空的结构，在橡胶材料凝固冷却后，橡胶材料便凝固成型为一具有内部加强筋和筋条的轮胎。
64.接下来开始进行脱模，脱模的目的是为了使轮胎从模具10的型腔中取出并与模芯300脱离。脱模过程以使用第二实施例的结构的模具10为例进行说明，如图3所示，图中箭头方向为脱模方向。
65.脱模时，上模组件100在初始状态下静止固定；首先将下模组件500中的下模510朝远离上模组件100的方向向下移动，在移动一定距离之后，上中模120与下中模520之间在脱模力的作用下产生了一定的间隙，此时上模组件100中的上中模120在脱模力的作用下与上模110之间也产生了间隙，安装在上模110和上中模120之间的弹性元件130借助弹力从压缩
状态回到正常状态，使上模110与上中模120弹开，并且上模组件100相对于下模组件500向上翻起，与下模组件500之间的角度从0度变为90度，此时轮胎与上模组件100脱离，轮胎的上半部分外露。
66.然后继续将下模110向下移动，使轮胎的下半部分和模芯300外露，此时模芯300的成型部3212支撑着轮胎的内表面，由于模芯300固设于下模510，模芯300也跟着下模510向下移动，通常情况下，模芯300的叶片321相对于固定部不能活动，此时如要脱模则需要人工沿着轮胎的圆周方向将轮胎的内周缘从模芯300撬开以使轮胎脱离模芯300，再将模芯300拿走以完成脱模。而本技术的模芯300中的叶片321可以相对于固定座310旋转，由于轮胎位于下模型腔501中，且下中模520远离上模组件100一端的开口小于下中模520靠近上模组件100一端的开口，在模芯300跟随下模510一起向下移动时，轮胎被抵持住无法向下移动，因此在脱模时，在轮胎对叶片321的抵持力的作用下，多个叶片321会绕连接轴322相对于固定座310同时旋转上翻，由于轮胎的橡胶材料具有一定的弹性，因此能够在外力的作用下发生可恢复的形变，轮胎在叶片321的作用下，轮胎的内周缘能够被叶片321撬开，使叶片321与轮胎之间发生相对活动从而使模芯300与轮胎脱离，轮胎在与模芯300脱离后，受叶片321的作用而发生的弹性形变也立即恢复。轮胎此时位于下模型腔501中且无其它约束，此时由人工将轮胎取走即可得到最终的成品。
67.如使用第一实施例的模具10进行脱模，在成型过程结束后，取出上模组件110，下模组件510将模芯300和轮胎向上弹起，此时仍需人工借助其它工具将模芯300和轮胎一同提起，再借助叶片321和固定座310之间产生相对运动使叶片321与轮胎之间发生相对活动来进行脱模，相较于使用第一实施例的模具10，使用第二实施例的模具10在进行脱模时，全程无需人工干预即可完成自动脱模。
68.另外，如前所述，本技术中的模具型腔的大小以轮胎的体积按照预设比例进行等比例缩小设定，使得模具型腔中橡胶材料的体积小于轮胎的实际体积，当轮胎脱离型腔时，利用橡胶材料自身的膨胀性能，扩大自身体积，使最终的轮胎成品的体积能够达到用户所需的尺寸大小，同时膨胀后的轮胎也在一定程度上会与模芯发生脱离，使得轮胎的脱模更加具有效率和便捷。
69.上述模具10，通过在模芯300设计成固定座310和脱模组件320两部分，并且在固定座310设置安装槽313，使脱模组件320可活动地安装于安装槽313中，当需要进行脱模时，在模具中设置上中模120及下中模520，模芯300固定于下模510，利用下模510和模芯300相对于下中模520向下移动，并且利用脱模组件320和工件的抵持力使脱模组件320和固定座310之间产生相对运动改变模芯300的外径，以及利用工件的弹性性能，使脱模组件320能够自动从轮胎脱离，无需人为手动拉扯轮胎以及将轮胎从模芯300撬开，有效地减少了因为人为因素使轮胎变形或破损的概率，提高了生产效率和产品的质量。
70.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
71.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。