一种用于鞋类的直接注射制造的模制系统

文档序号:156924 发布日期:2021-10-26 浏览:44次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于鞋类的直接注射制造的模制系统 (Molding system for direct injection manufacturing of footwear ) 是由 J·M·汉森 J·S·莫滕森 于 2020-03-12 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种用于鞋类的直接注射制造(DIP)的模制系统(10),所述模制系统包括用于容纳模制所述鞋类的鞋底部件的注射材料的模腔,所述模制系统(10)包括-多个基础直接注射模具(40;40’,40”,40”’,40””),其中的每个可附接到注射模制设备(11),以及-多套(50)直接注射模具嵌件(52、54、56),每套(50)直接注射模具嵌件配置为当嵌入到所述多个基础直接注射模具(40)中的一个时定义所述模腔(80)的内表面(53、55、56)的至少一部分,其中,所述多个基础直接注射模具(40)中的至少两个在尺寸上彼此不同,对应于鞋底部件尺寸的不同范围。(The present invention relates to a molding system (10) for direct injection manufacturing (DIP) of footwear, the molding system includes a mold cavity for receiving an injection material for molding a sole component of the footwear, the molding system (10) includes-a plurality of basic direct injection molds (40; 40 &#39;, 40 &#34;, 40&#34;&#39;, 40 &#34;&#34;), each of which is attachable to an injection molding apparatus (11), and-a plurality of sets (50) of direct injection mold inserts (52, 54, 56), each set (50) of direct injection mold inserts being configured to define at least a portion of an inner surface (53, 55, 56) of the mold cavity (80) when inserted into one of the plurality of base direct injection molds (40), wherein at least two of the plurality of base direct injection molds (40) differ from each other in size, corresponding to different ranges of sole component sizes.)

一种用于鞋类的直接注射制造的模制系统

技术领域

本发明涉及一种模制系统及直接注射生产方法。

背景技术

众所周知,借助于将鞋底直接注射模制到鞋面来制造鞋类。

直接注射工艺(direct injection process,DIP)在许多方面具有优势,因为制成的鞋类可以同时具有柔性和强度。

关于这种直接注射工艺的一个挑战是制造方法相对昂贵并且不适用于小批量生产。

发明内容

本发明涉及一种用于鞋类的直接注射生产的模制系统,所述模制系统包括用于容纳模制所述鞋类的鞋底部件的注射材料的模腔,所述模制系统包括:

-多个基础直接注射模具,其中的每个可附接到注射模制设备,以及

-多套直接注射模具嵌件,每套直接注射模具嵌件配置为当嵌入到所述多个基础直接注射模具中的一个时定义所述模腔的内表面的至少一部分,

其中,所述多个基础直接注射模具中的至少两个在尺寸上彼此不同,对应于鞋底部件尺寸的不同范围。

因此,一系列鞋类的生产,例如不同的尺寸、不同的类型(例如男/女、左/右等),其中鞋底是通过直接注射生产(direct injection process,DIP)工艺生产的,可以以改进的、稳定的质量执行,并且由此可以以具有成本效益的方式执行生产。在直接注射生产方面,鞋底直接模制在鞋类上,可以使用由例如铝块制成的模具,并且其中模具由对应于所讨论的特定尺寸鞋类的模腔制成。然而,这需要存在相对大量的独立模具,并因此会受到与生产设备相关的相对高成本的阻碍。因此,已经设计出可以使用基础直接注射模具,其中安装直接注射模具嵌件以便定义模腔的所需形状和尺寸。为了覆盖一系列范围,例如鞋尺码等,直接注射模具嵌件制成不同尺寸,例如成套的。根据本发明,多个基础直接注射模具包括在模制系统中,其中这些中的至少两个在尺寸上彼此不同,例如,在内腔的尺寸上不同,其中可以安装一套直接注射模具嵌件。因此,当例如要生产美国尺码6至7.5的鞋底时,可以使用基础直接注射模具中的一个,并且可以安装一套特定的直接注射模具嵌件,例如,为了生产美国尺码7。当例如要生产美国尺码8至10的鞋底时,可以使用至少两个不同的基础直接注射模具中的另一个,其中可以安装另一套特定的直接注射模具嵌件,例如,为了生产美国尺码9.5的鞋底。

通过本发明,通过模制系统可以生产大范围的鞋码,由此可以避免因使用相对薄的模具嵌件或相对厚的模具嵌件的缺点。如果尝试使用单个基础直接注射模具来生产相对宽范围的鞋码,这将要求在该范围的一端,模具嵌件将相对较大,例如厚的,而在该范围的另一端,模具嵌件将相对较小,例如薄的且可能脆弱、易碎的等。这两种情况都可能在执行注射模制时引起如关于温度和/或温度控制方面的问题,因为注射模制设备将模具加热到预定的温度,其中温度影响形成鞋底的注入材料的固化。太低的温度可能会导致鞋底的瑕疵,而太高的温度可能会增加生产时间,例如,由于可能延长固化时间,并可能导致其他问题。根据模具嵌件的材料,例如当试图达到期望的模具温度和温度曲线(例如,模腔内表面的温度)时,这些嵌件的厚度可能会引起问题。例如,厚嵌件(具有例如比基础直接注射模具材料更低的热导率)可能会导致热导率减少,从而降低生产速度,例如,与使用一套新(“冷”)嵌件启动、延长固化时间、鞋底瑕疵等有关。对此应该牢记的是,在将生产从一种尺寸的鞋类改为另一种尺寸的鞋类时,这种薄和厚的嵌件之间的转换将需要调整生产设备以抵消热导率和热容量特性的变化。此外,薄嵌件可能更难以以令人满意的方式安装在模腔内,因为例如它们可能会弯曲并可能滑出,例如,与耦接装置的抓握等。当使用根据本发明的模制系统时,可以避免这些和其他问题和缺点。

术语“成套直接注射模具嵌件”-包括低至一个嵌件。本发明的不同实施例主要在本申请中示出具有三个模具嵌件,这是优选的。但同样清楚的是,其他数量,低至一个,可以应用在本发明的范围内。

在本发明的一实施例中,所述多个基础直接注射模具在2-40,诸如2-30或诸如2-20,的区间内。

用于给定鞋类的基础注射模具的数量应与期望的尺寸相匹配,并且在一些实施例中,确保嵌件的尺寸/体积足够小以使模制系统与直接注射工艺设备一起正常工作。一个可行的方法可能是确定设计的尺寸数量,然后使用相同数量的基模,当然乘以二以获得左脚和右脚的鞋类产品。对于鞋系列,例如3到16(男式美国尺码),即2*14=28个不同的基模,然后将相应的模具嵌件3D打印到每个应用的基模或基模组。

另一种方法是使用相同的基模用于两种不同的尺寸,例如尺寸11和12,然后打印对应的不同嵌件,装配在相同的基模中,但在内腔中分别定义尺寸11和12的鞋底。

因此,如果需要的话,可以减少基模的数量。然而,应当注意的是,基模可以仅与其他嵌件在不同鞋系列之间重复使用,因此在许多应用中,简单地决定每个期望的尺寸(例如相同尺寸的左右鞋类产品的不同形状)的最佳形状是非常有意义的,然后在生产新设计时重复使用这些,只需修改嵌件即可。

在替代设置中,一个系列将包括18或24个基础模具组,每组中一个用于左脚,一个用于右脚。

在另一种替代设置中,一个系列将包括9或12个基础模具组,每套中一个用于左脚,一个用于右脚,然后通过为每个模具提供两个不同的嵌件来获得完整的制造系列-从而将必要的基本模具的总数量减少50%。其他系列和策略可以应用在本发明的范围内。

在本发明的一实施例中,所述多套直接注射模具嵌件的数量在2-40,诸如2-30或诸如2-20,的区间内。

在本发明的一实施例中,所述多套直接注射模具嵌件中的一套包括多个模具嵌件部件,诸如2、3、4、5个或更多个。

在本发明的一实施例中,所述多套(50)直接注射模具嵌件与所述多个基础直接注射模具(40)一起提供。

因此,所述成套直接注射模具嵌件可以与相应基础直接注射模具一起提供在组件中,由此可以以相对不复杂的方式设置模制系统,例如,在制作美国尺码11.5的鞋底时,可以选择这样标记的一套直接注射模具嵌件并将其安装在特定的基础直接注射模具中,例如指定用于在例如美国尺码10.5至12范围的鞋底的生产相关的基础直接注射模具。模具嵌件可以因此关于例如材料、热导率特性、热容量特性等,与特定的基础直接注射模具相结合,配置为最优化。

在本发明的一实施例中,所述多套直接注射模具嵌件通过增材制造工艺,例如通过3D打印,制造的。

因此,可以在生产现场处或附近和/或当需要一套特定的模具嵌件或模具嵌件的更换时,提供例如局部地制造成套直接注射模具嵌件。因此,模制系统甚至可能不用实际的、物理的成套直接注射模具嵌件运送到生产现场,而是可以提供制造模具嵌件的必要手段,例如,用于3D打印设备等的材料数据、输入数据等,以便根据本发明的特定实施例制造所需规格的模具嵌件。因此,可以实现优势,因为多套直接注射模具嵌件的实际存放可以最小化,而且由于仅需要提供实际使用的成套直接注射模具嵌件,因此可以降低生产设备成本。

应当注意的是,在这方面,当使用系统中包括多套直接注射模具嵌件的术语时,应当理解的是,这可能不一定需要模具嵌件的物理存在,但这意味着,例如用于3D打印设备等的材料数据、规格、输入数据等可用于相同目的。

在本发明的一实施例中,所述多套直接注射模具嵌件是按要求(例如,本地和/或按需)制造的。

因此,本地制造,例如在生产现场或附近和/或当需要一套特定的模具嵌件或更换模具嵌件时,这可能是一种有利的可能性。因此,可以避免存放相对大量的实际、物理的成套直接注射模具嵌件。相反,该系统可以提供有必要的手段来按需并且按照例如用于3D打印设备等的材料数据、输入数据等所要求的制造模具嵌件,以便根据本发明的特定实施例制造所需规格的模具嵌件。此外,由于仅需要提供实际将使用的成套直接注射模具嵌件,因此可以降低生产设备成本。

在本发明的一实施例中,所述多套(50)直接注射模具嵌件包括与多个基础直接注射模具中的每一个关联使用的一套或多套,并且其中与同一个基础直接注射模具关联可用的两套或多套直接注射嵌件至少在由所述模腔的内表面的所述至少一部分定义的底部部分尺寸方面彼此不同。

因此,可以优化生产系统,即可以配置合适数量的基础直接注射模具,这些基础直接注射模具中的每一个可以与对应配置的直接注射模具嵌件配对,使得这些部件一起形成直接注射模具,以实现提供所需特性的目的,例如,例如从注射模制设备到已安装的直接注射模具嵌件的内表面的合适的热导率,例如模腔和用于形成鞋底的实际注射材料。在这方面,应当注意的是,根据该实施例,单个模具嵌件可以设计为具有合适的尺寸,例如,厚度,确保一方面热导率不会太小,另一方面实际嵌件在一个或多个位置不会太薄,从而不会有较差的强度。

例如,模制系统可以包括:

-用于美国尺码6至7.5的鞋底的基础直接注射模具,

-用于美国尺码8至10的鞋底的基础直接注射模具,

-用于美国尺码10.5至12的鞋底的基础直接注射模具,以及

-用于美国尺码13至15的鞋底的基础直接注射模具。

与此相关,各套直接注射模具嵌件可包括:

-4套用于美国尺码6、6.5、7和7.5的鞋底,

-5套用于美国尺码8、8.5、9、9.5和10的鞋底,

-4套用于美国尺码10.5、11、11.5和12的鞋底,以及

-3套用于美国尺码13、14和15的鞋底。

应当注意的是,范围有可能重叠,例如上述直接注射模具嵌件范围中的第一个也可以包括美国尺码8。这可以增加灵活性,因为例如,当美国尺码7.5鞋的生产正在进行并且需要小批量生产美国尺码8鞋时,无需从一个基础直接注射模具更改为下一个模具,此后将继续生产美国尺码7.5鞋。在这种情况下,只需更换直接注射模具嵌件。

在本发明的一实施例中,所述多个基础直接注射模具配置为至少部分地将注射材料引导至所述模腔(80)。

在本发明的一实施例中,所述基础直接注射模具至少部分地由金属(例如,铝)制造。

在本发明的一实施例中,所述成套的所述直接注射模具嵌件至少部分地由金属(例如,铝)制成。

在本发明的一实施例中,所述成套的所述直接注射模具嵌件至少部分地使用增材制造材料来制造,所述增材制造材料包括一种或多种聚合物、包括一种或多种光聚合物和/或包括选自聚合物、树脂光聚合物、ABS、PLA、ASA、尼龙/尼龙粉末、PETG、金属/金属粉末、石膏粉末、HIPS、PET、PEEK、PVA、ULTEM、polyjet树脂和/或陶瓷及其任意组合的列表中的至少一种。

在本发明的一实施例中,基础方向模具包括第一基础侧模、第二基础侧模和基础底模的模具套装。

在本发明的一实施例中,在室温下的所述基础直接注射模具的热导率高于50W/(m*K),优选高于100W/(m*K),最优选高于150W/(m*K)。

在本发明的一实施例中,在室温下的所述直接注射模具嵌件的热导率低于5W/(m*K),诸如低于2W/(m*K),诸如低于1W/(m*K),诸如低于0.5W/(m*K)。

在本发明的一实施例中,所述多个基础直接注射模具的模腔在附接到所述注射模制设备时,在长度(MCL)上不同。

在本发明的一实施例中,多个基础直接注射模具的模腔在附接到所述注射模制设备时,在宽度(MCW)上不同。

在本发明的一实施例中,所述多个基础直接注射模具的模腔在附接到所述注射模制设备时,在长度(MCL)和宽度(MCW)上不同。

在本发明的一实施例中,所述直接注射模具嵌件可以包括具有嵌件凸缘(lip)的侧嵌件,其中所述嵌件凸缘包括用于接触鞋面的外表面的上接触表面和连接到相应侧嵌件的连接端。

嵌件凸缘可以与相应的侧嵌件成一体。

相对于上接触表面的法线A,凸缘在凸缘的连接端处的高度h2大于在凸缘的上接触表面处的高度h1。上接触表面的法线A配置为与在高度方向上看的上接触表面中心点相交。

凸缘可以具有由沿着上接触表面的法线A从上接触表面到连接端的距离定义的长度l1。

在一示例性实施例中,凸缘11的长度可以具有至少大于高度h2的尺寸,即凸缘的长度与高度h2之间的长度比至少为1:1。在另一实施例中,凸缘的长度可以具有小于高度h2的尺寸,即l1<h2。因此,高度h2为凸缘的长度提供支撑,其中当长度11增加时凸缘的高度h2可能必须增加。

在本发明的一实施例中,所述上接触表面可以具有在2-6mm范围内的高度h1,和/或其中所述连接端可以具有在6-15mm范围内的高度h2。

更具体地,高度h1可以在3和5mm之间,或者甚至更具体地大约4mm。优选地,高度h1可以在2mm以上,因为更低的厚度可能会引起材料在注射期间弯曲、变形或翘曲。这可能特别是在模具嵌件是由例如聚合物材料3D打印而成的情况下。

更具体地,高度h2可以在7和12mm之间,其中高度可以更具体地在5-8和10mm之间。增加的高度h2提供对凸缘的支撑,尤其是当材料是从例如聚合物材料3D打印而成的时候。

在一个实施例中,高度h1和h2之间的尺寸比可以是大约1:2,其中h2可以是高度h1的两倍。在一个实施例中,尺寸比可以约为1:1.5,其中高度h2比h1大50%。

本发明还涉及一种鞋类的直接注射生产方法,所述方法包括以下步骤:

-对于指定的鞋类设计,

-定义要生产的至少两种不同的预定义鞋码(FS),

-提供至少两个基础直接注射模具,其中每个都与注射模制设备可附接并且可一起操作,

-对于多个基础直接注射模具中的每一个,提供至少一套对应的直接注射模具嵌件,

-其中用于至少两个基础直接注射模具中的每一个的至少一套对应的直接注射模具嵌件定义至少两种不同的预定义鞋码。

通过提供定义不同内部体积的两个不同的注射模具,可以选择具有相对较小/尽可能小的内部体积的注射模具,从而使基础注射模具的体积和尺寸尽可能小。这很重要,因为如果嵌件的体积和/尺寸变得太大,则该方法在可行的制造环境中可能变得非常难以实施。这可能会发生,因为注入的鞋底材料很难通过冷却/加热或甚至被动地保持在期望的温度下,这是由于如果在典型3D打印材料中应用例如嵌件,嵌件模具通常具有非常低的热导率,并有效地用作注射材料和周围基础模具之间的隔热体。如果发生这种情况,就很难通过基础模具可操作地附接的直接注射生产设备的加热/冷却装置来控制温度。

这可能导致鞋底出现空腔,或者甚至导致系统完全故障,因为在某些情况下,注入的材料可能会在均匀分布到模具中之前就已经硬化。

在本发明的一实施例中,在室温下的所述基础直接注射模具的热导率高于50W/(m*K),优选高于100W/(m*K),最优选高于150W/(m*K)。

在本发明的一实施例中,在室温下的所述直接注射模具嵌件的热导率低于5W/(m*K),例如低于2W/(m*K),例如低于1W/(m*K),例如低于0.5W/(m*K)。

在本发明的一实施例中,所述多个基础直接注射模具的模腔在附接到所述注射模制设备时,在长度(MCL)上不同。

在本发明的一实施例中,所述多个基础直接注射模具的模腔在附接到所述注射模制设备时,在宽度(MCW)上不同。

在本发明的一实施例中,所述多个基础直接注射模具的模腔在附接到所述注射模制设备时,在长度(MCL)和宽度(MCW)上不同。

在本发明的一实施例中,所述直接注射模具嵌件适于配合具有不同基模腔宽度(MCW)的相应基础注射模具。

在本发明的一实施例中,所述直接注射模具嵌件适于配合具有不同基模腔长度(MCL)的相应基础注射模具。

在本发明的一实施例中,对于预定义的鞋码,提供所述基础注射模具和所述一套对应的直接注射模具嵌件,以便保持直接注射模具嵌件的体积或尺寸尽可能小。

在本发明的一实施例中,所述至少两个基础模具和对应的基础注射模具的热导率不同。

在本发明的一实施例中,所述至少两个基础直接注射模具均可借助于可拆卸的固定装置附接到注射模制设备。

在本发明的一实施例中,用于所述多个基础直接注射模具中的每一个的所述至少一套直接注射模具嵌件定义所述预定义鞋码的不同的相应尺寸。

在本发明的一实施例中,基础直接注射模具可用于涉及一种鞋类设计的制造,并且可以重新用于涉及另一种鞋类设计的制造。

在本发明的一实施例中,所述基础注射模具选自多个可用的基础模具。

在本发明的一实施例中,根据权利要求21-34中任一项所述的直接注射生产方法制造鞋类,并且在根据权利要求1-20中任一项所述的模具系统中执行所述方法。

在本发明的一实施例中,模具嵌件材料具有小于2或1W/(m*K)的传导率。

在本发明的一实施例中,直接热传输路径HTPI的最大长度应低于12cm,优选低于10cm。

在本发明的一实施例中,直接热传输路径HTPI的最大长度至少为0.5cm。

附图说明

下面将参照附图更详细地解释本发明。

图1示出了根据现有技术用于鞋类的直接注射模制的横截面图中所见的示意性图示的鞋楦和模具;

图2示出了可结合根据本申请的鞋类的直接注射模制使用的示意性图示的基础注射模具;

图3示出了根据本申请的鞋类注射模具的横截面示意图;

图4-7示出了鞋类注射模具从其打开位置到闭合位置的截面示意图;

图8图示了根据本发明实施例的一系统;

图9A-C图示了本发明范围内的一套基模;

图10图示了根据本发明实施例的鞋类的直接注射工艺的设置方法;

图11A和11B图示了本发明实施例的有利特征;

图12a图示了直接注射模具嵌件的另一实施例;

图12b示出了鞋类注射模制系统的横截面图的实施例;以及

图12c是涉及直接注射模具嵌件的凸缘区域的图12b的切口部的放大图。

具体实施方式

参照图1,将阐明现有技术的模制系统。该图示意性地示出了模具2和鞋楦20,两者均以剖视图看到,鞋楦20和模具2可用于根据现有技术的鞋类的直接注射模制。模具2可以如上所述已经由金属制成,例如通过例如CNC机械制造的铝制成,并且可以如图1所示包括第一侧模4、第二侧模6和底模8,它们以模具2可以打开和闭合的方式布置,例如通过第一侧模4和第二侧模6能够在如箭头A、B所示的水平方向上移动并且通过底模8布置为在如箭头C所示的竖直方向上移动。如图1所示,第一侧模4和第二侧模6可分别设有第一侧表面5和第二侧表面7,它们是在例如CNC铣削期间制成的,并且其通常定义待模制的鞋底的侧部的期望样式。此外,底模8可以相应地设置有底部内表面8,底部内表面8在例如8CNC铣削期间已经制成,并且通常具有与待模制的鞋底的下侧的期望样式相对应的形状。

此外,在图1中示出了鞋面30可以放在鞋楦20上,并且鞋楦20连同鞋面30可以在各个方向上移动,包括如箭头D所示相对于模具2向下移动。应当理解,当执行这种步骤时,需要模具2处于打开状态以允许鞋楦20移动到模具2中。此后模具2可以闭合,从而在鞋面30、第一侧模4、第二侧模6和底模8之间形成模腔80。模具2附接到注射模制设备(图中未示出,但在例如图8中作为注射设备11图示出),借助于该注射模制设备将注射材料注入模腔,在那里它与第一侧面5、第二侧面7、底部内表面9和鞋面30的底部部分接触。当注入的材料具有模腔的形状时,它被固化。

模具和模制过程的进一步细节将从下文中理解,其中将结合附图2-7阐明模具和模制过程,图2-7图示了结合本申请使用的直接注射设备和直接注射过程。

图2示出了在横截面侧视图中看到的示意性图示的基础直接注射模具40,其可以与根据本申请的鞋类的直接注射模制结合使用。基础直接注射模具40可以包括第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46。应当注意的是,可以使用多于这三个基础部件来形成基础直接注射模具40,例如,在一侧或两侧处的两个或多个基础侧模等。

一般地,应当注意的是,这些基础部件相对于彼此是可移动的,例如,通过第一基础侧模42和第二基础侧模44能够例如以箭头所示的水平方向移动,并且通过基础底模46能够例如以箭头所示的竖直方向移动,由此基础直接注射模具40可以布置成围绕鞋楦打开和闭合。

此外,应当注意的是,基础部件布置成与嵌件部件(此处未示出)耦接,例如,借助于由第一基础侧模42和第二基础侧模44构成的基础侧耦接元件62,例如在例如这些的内表面上或这些的内表面中。对应地,基础底模46包括基础底部耦接元件66,例如在例如基础底模46的内表面上或内表面中。

更进一步,应当注意的是,基础直接注射模具40可以配置为附接到注射模制设备(未示出)。

图3示出了根据本申请的鞋类注射模具10的横截面侧视图,其中横截面平面可以是被视为垂直于鞋类注射模具的纵轴的竖直平面。鞋类注射模具包括如上所述的基础直接注射模具40和嵌件部件,其示例将在下文描述。

因此,鞋类注射模具10包括具有第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46的基础直接注射模具40。图3中的鞋类注射模具10处于打开状态,其中第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46彼此间隔开,允许从一个或多个位置进入内部空间,例如以便安装嵌件。第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46设置有允许基础直接注射模具42、44、46附接到注射模制设备(未示出)的附接部件(未示出),并且其中注射模制设备的附接可以适于将热量从注射模制设备传递到基础直接注射模具42、44、46,使得鞋类注射模具可以加热到预定温度,以优化在模腔80中鞋类零件的注射模制(参见例如图6)。

第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46可分别设置有第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56,其中第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56可以分别耦接到第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46。第一基础侧模42和第二基础侧模44可设有基础侧耦接元件62,其适于与嵌件侧耦接元件64相配合,以允许第一侧嵌件52和第二侧嵌件54分别与第一基础侧模42和第二基础侧模44耦接。耦接元件62、64可适于在注射模制过程中,分别相对于第一基础侧模42和第二基础侧模44保持第一侧嵌件52和第二侧嵌件54。以类似的方式,基础底模46可设置有基础底部耦接元件66,其适于与底部嵌件耦接元件68配合,以允许底部嵌件56耦接到基础底模46。耦接元件66、68可适于在注射模制过程中相对于基础底模46保持底部嵌件56。因此,可以确保在鞋类注射模具10从其如图4所示的打开位置移向其如图6所示的闭合位置的同时,以及在在如图7所示的注射模制过程中,第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56保持在位置上。

如图3进一步所示,当基础直接注射模具40处于打开状态,例如通过如图3中虚线箭头所示接合相应的耦接元件62、64、66、68时,第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56可以分别耦接到第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46。这些耦接元件可以以各种方式设计,例如作为卡锁装置、自锁装置、压力联轴器(press couplings)、配合联轴器(mating couplings)等。应当注意的是,为了清楚起见,在图3中示出的第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46在彼此分开的位置上,从而进一步可以清楚地观察到与嵌件部件(例如,52、54和56)耦接。

图4示出了对应于图3的鞋类注射模具10的横截面图,其中第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56已经分别耦接到第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46。此外,鞋类注射模具10已经布置为打开状态,鞋楦20承载鞋面30,放置在靠近鞋类注射模具10的开口的位置。

第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56可适于通过提供第一侧嵌件表面53、第二侧嵌件表面55和底部嵌件表面57提供模腔80,第一侧嵌件表面53、第二侧嵌件表面55和底部嵌件表面57提供在模腔80内待模制的元件的外表面。模腔80的上部可由鞋面30界定,鞋面30可安装在鞋楦20上,其中鞋楦将鞋面30相对于模腔80固定。此外,第一侧嵌件52和第二侧嵌件54设有凸缘70,其中凸缘具有适于遵循鞋面60的外表面32的样式和形状。当凸缘70被推入与鞋面30的外表面32接触时,例如,如图5所示,凸缘可以与鞋面30的底部34一起封闭模腔,并有助于防止引入到模腔80的注射模制材料会经由模腔80的上部开口离开模腔80。

第一侧嵌件52和第二侧嵌件54可分别设置有位于第一侧嵌件52和第二侧嵌件54的底部的第一接触表面72和第二接触表面74,其可适于邻接底部嵌件表面57的上接触表面76。这些接触表面可适于封闭在第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56之间的模腔80。接触表面可以从第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56的前端(趾端)朝向相应的后端(跟端)延伸。

此外,第一侧嵌件52和第二侧嵌件54可以在模具之间具有第三和/或第四接触表面(未示出),其中这些接触表面可以定位在第一侧嵌件52和第二侧嵌件54将它们之间的模腔的两侧分隔开的区域中。图4示出鞋楦20已被引入模腔,允许鞋面30的底部暴露于模腔80的上部。鞋楦20可以在竖直方向上可移动地进出模腔80,使得当鞋类部件已经模制成鞋面时,鞋楦20、鞋面30和鞋类部件可以从模腔移开以用于移除,并且可以将下一个鞋楦和鞋面引入模腔中。

图5示出了鞋类注射模具的中间状态,其中第一基础侧模42、第二基础侧模44、第一侧嵌件52和第二侧嵌件54已经在方向E、F上朝向鞋面30向内移动,其中凸缘70移动到与鞋面30接触,并且第一侧嵌件52和第二侧嵌件54在它们的趾端和跟端(未示出)处彼此接触以封闭鞋帮模腔80的上部。凸缘70和接触表面受迫接触,使得注射材料流不能经由接触表面和凸缘70流出模腔。

在该移动之前,注射材料82可以被引入到模腔中,例如,通过在鞋类注射模具10闭合之前将其引入底部嵌件56的上表面57,其中模具10可以闭合,以允许注射材料膨胀以填充模腔80并结合到鞋面30的下部34。

图6示出了基础底模46和底部嵌件56已经在竖直方向G上向上移动的情况,其中底部嵌件56邻接第一侧嵌件52和第二侧嵌件54,从而闭合模腔80。当鞋类注射模具10闭合时,模腔80与周围环境封闭,以确保注射材料82呈模腔80的形状。

图7示出了注入材料82已经膨胀以填充模腔80的整个体积的情况,其中注入材料82与第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56的内表面接触,使注入材料82的外表面呈模腔的形状,以及第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56的内表面形成鞋底100。

当注入的材料82已经固化时,第一基础侧模42和第二基础侧模44分别连同第一侧嵌件52和第二侧嵌件54可以以与图5所示的方向E、F相反的水平移动中移动,并且基础底模46与底部嵌件56一起可沿与图6所示方向G相反的方向移动,从而打开鞋类注射模具。第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46的移动允许第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56从注射材料82移出,以及鞋楦20、鞋面30和鞋底100可以从模具10中移出。

如果注射模制设备用于不同类型的鞋或不同尺寸的鞋,则第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件56可以例如从第一基础侧模42和第二基础侧模44以及从基础底模46与基础直接注射模具40分离,并用另一套第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件57替换,它们定义了一个替代的模腔,并且交换鞋楦和鞋面以封闭模腔的上部,其中这套附加的第一侧嵌件、第二侧嵌件和底部嵌件可以耦接到基础直接注射模具40,例如分别耦接到第一基础侧模42和第二基础侧模44以及基础底模46。因此,基础直接注射模具40可用于多个(多于一个)嵌件,例如,第一侧嵌件、第二侧嵌件和底部嵌件,并且注射模制设备可以快速准备好用于不同类型的鞋类物品的注射。

图8图示了在本发明范围内的实施例的系统和一些基本原理。

提供了多个基础注射模具400。有利地,基模的总数中的一个或多个基模可以在另一种设计的鞋类的先前制造中重复使用。基模的尺寸可以不同,例如与侧壁的厚度有关。替换地,相同的尺寸可以是在一个批次中生产,然后另一种尺寸或另一种设计在另一批次中用其他模具嵌件生产。

提供了多个模具嵌件500。提供模具嵌件,使得它们与对应的基模一起定义期望的尺寸,以在期望的设计中注射模制。

然后将具有对应嵌件500的一个或多个模具400附接到直接注射设备11以用于多个鞋类物品1000的制造,其中鞋底被提供并模制到鞋面300。

根据本发明的优选实施例,制造系统应包括至少两个不同的基模和对应的模具嵌件。

通常,在本发明的范围内,在一优选实施例中,可以例如在例如铸造或铣削的金属中提供基模和/或形成基模的组件。

在本发明的范围内,嵌件可以通过不同的技术制作。一种有吸引力的技术可以是例如3D打印。通过这种方式,可以将相同的基模用于不同的设计或批次,然后简单地3D打印模具嵌件,并将其与通用基模结合使用。

应当注意的是,事实表明,即使是由聚合物或树脂的3D打印提供的嵌件模具也可以很容易地用于例如5000或10000件鞋类物品(诸如鞋)的生产系列。在制造诸如100000件的更多的鞋类系列时,可能需要重新打印模具嵌件。然而,应当注意的是,这种进一步的模具嵌件的制造可以例如通过3D打印相对快速快地制造。这也意味着这种打印可以推迟到检测到需要时。

因此,根据本发明的方法和系统是非常动态的,并且可以以较少的成本构建较少系列的鞋,因为常规模具极其昂贵并且需要大量的设置时间。

图9A图示了本发明的一个有利实施例和特征。图示的实施例包括多个基模,即基础注射模具40’、40”、40”’、和40””。这些模具由它们各自的横截面示出。

在图示的实施例中,基模,例如基模40’,包括由第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46组成的模具套装。基模和对应的嵌件设计用于不同尺寸和/或鞋类设计的鞋类的制造。图示的实施例示出了相同设计的四种不同尺寸。

这些模具40’、40”、40”’和40””中的每一个形成单独的基模套装,其可以与鞋类注射模具设备(11)一起安装和操作。该机器可以例如是DESMA的连帮注射机(direct-solingmachine),诸如DESMA D522/24。为了优化过程,只要应用模具嵌件,就可以进行微小的修改。

基模套装可以可互换地装配到注射模具设备上,从而有助于每套模具在装配到设备上后,可以通过直接注塑来制造鞋类,几乎不需要人工调整。

基模通常可以提供在金属(例如,铝)中,以便在模制期间在模具中提供期望的温度条件。这种材料在本领域内是已知的,并且操作这种模具的特性和注射模具设备在本领域内也是已知的。无论手动还是自动,注射模具设备的调整当然可能是必要的或实用的,以促进注射模具设备的最佳运行。然而,优选的是,注射模具设备本身可以像应用常规注塑模具时在加工参数、材料使用等方面的操作。

图示的模具40’、40”、40”’和40””,在本实施例中,每个都由三个不同的部件形成,由于几何布局,可以有利地应用于制造,例如同一鞋类设计的不同尺码。

应当注意的是,40’、40”、40”’和40””优选地应该设计成具有相同或几乎相同的外周,使得模具可以安装到注射模制设备11,而不使用适配器或对注塑模制设备11进行调整。

在本发明的一些实施例中,当然可以应用这种修改或使用适配器。

图9B图示了直接注射模具嵌件(52、54、56)已经嵌入相应的基模中,即模具40’、40”、40”’和40””。该系统以横截面示出。

图示系统包括四个基模,每个具有不同的对应模具嵌件。根据制造设置,该系统当然可以设计和应用其他数量的基模。

在本上下文中,四个基模以四种不同的基准尺寸提供,并且每个对应的模具嵌件被设计成提供相同鞋类设计的不同尺寸。

图9C图示了具有嵌入的模具嵌件52、54、56的图9B的直接注射模具40’、40”、40”’和40””。这些模具从上方和横截面示出。因此模具嵌件56是不可见的,但可以在对应的图9B中看到。

当然,在本发明的范围内,这种制造设置可以显著地变化。本文中的主要特征是基模可以用作通用模具,而嵌件可以定义独特的鞋类设计,例如,在相同鞋类设计中只是在尺码上不同。

用于图示基模中的每个的模具嵌件是不同的,从而提供不同的模腔。根据本发明,如上所示,因此可以提供具有尽可能薄的模具嵌件、甚至在一个给定的鞋类设计的若干鞋类尺寸范围内的模具。

这是有利的,因为直接注射模具方法需要模具的一定程度的加热。如果嵌件的厚度太高,这种加热在制造期间实际上难以持续。因此,本方法和系统能够制造不同尺寸的鞋类嵌件。

图9C图示了在模制期间其闭合位置上,安装在相关联的直接注射工艺设备(未示出)中并与其功能性地工作时的基模内部宽度MCW和基模内部长度MCL的名称。显然,图示系统包括适用于不同鞋码91-94的不同基模,并且图示基模具有不同的基模内部长度MCL和不同的基模内部宽度MCW。在本实施例中,这样做是为了保持模具嵌件52和54的厚度尽可能小。

图10图示了本发明的实施例的另一有利特征。

图示系统包括一套可用的基础模具400。这些模具当然可以为此目的而制造,但可以有利地包括可用于要生产的任何鞋类系列的多个基模。原始图示出共有八个基础模具400可用。不言而喻,一些基础模具可能有相同的尺寸,但就可用模具而言,至少应有两个基础模具是可用的。这将从以下说明中将进行说明。

在图示实施例中,从可用的基础模具的总数中选择尺寸不同的三个基础模具400。同样,为了符合本发明的规定,选择的数量和尺寸不同的模具的数量可以是任何合适的数量,只要二者数量都至少为两个,并且所选的基础模具的数量至少是以不同尺寸选择的模具的数量。

还提供了3D打印设备700,并将其应用于与所选基础模具400配合的模具嵌件500的3D打印图2-6中以不同的方面图示出组合基础模具的一个示例性用途。

应该强调的是,在目前的工业背景下,基础模具通常是具有一个底部支撑件和两个侧部这三个部分的模具。同样,这在图2-6中进行了说明。当然,在本发明的范围内可以提供其他数量,只要可以将鞋底模制到鞋面并再次从模具中取出模制的鞋类即可。同样的事情适用于模具嵌件500,这里的描述举例说明了使用三个共同工作的嵌件模具部件来建立一个有效的工作模具。在上述给定限制的情况下,形成嵌件模具的其他数量的子部件可以应用在本发明的范围内。

然后将三个所选的基础模具400和三个对应生产的不同嵌件模具500彼此装配,并装配到直接注射制造设备,以用于制造多个鞋类物品1000和直接注射材料的基础,诸如送入设备11的聚氨酯和预制鞋面300。在本说明性实施例中,提供了三个不同的系列,例如三种不同的尺寸或三种不同的设计。

与图示方法和系统相关的许多优点之一是,可以将多个基模(尺寸不同)应用于右/左鞋、不同尺寸的鞋和/或不同的鞋类/鞋底设计,而无需昂贵的常规模具的铣削。这种系统需要为每种尺寸和设计生产单独的金属模具,并且制造这种模具的工艺非常耗时且昂贵。

通过应用不同尺寸的模具,可以进一步确保嵌件可以用最小的厚度/体积的3D打印材料来应用。这很重要,因为通常理解的是,直接注射模制要求模具具有合理的高传热能力,以便能够在整个制造过程期间将模具保持在期望的温度。该过程包括制造期间的冷却和初始启动期间的加热。

尽管典型的嵌件模具材料可以是聚合物或树脂、天然的或合成的,但本发明的系统使得进行制造成为可能。在上下文中应当注意的是,与诸如铝的金属相比,这种聚合物通常具有相对较低的热传输。

因此,尽管所应用的嵌件模具材料和基础模具材料的热传输特性不同,但许多不同尺寸的基础模具可以具有相对“薄”的嵌件模具并由此制造鞋类。

图11A和11B图示了在应用根据本发明实施例的方法和系统时的考量。该图示当然是简化的,但有助于定义和解释根据本发明的有利实施例的关键设计特性。

图11A和1IB对应于图9B和9C,但现在对基础直接注射模具和模具镶件的导热率进行了一些解释。

如前所述,基模,例如基模40’,包括由第一基础侧模42、第二基础侧模44和基础底模46组成的模具套装。

基础模具和基础模具部件由诸如铝的材料制成,优选具有诸如高于150W/(m*K)的高导热率的材料。

基础模具还装配有模具嵌件52、54、56。模具嵌件适合于与基模40’、40”、40”’和40””的相应的不同尺寸的内腔配合。

模具嵌件的一个典型挑战是,使用例如常规铣削的铝块制造具有高导热率的模具嵌件,模具嵌件可能很昂贵。

根据本发明的一优选实施例,制造嵌件的替代方式是借助于3D打印。最流行的3D打印材料相对便宜,但热导率通常低于1.0W/(m*K)。

现在将参考热特性来解释所示实施例。对于要生产的尺码91至94中的每一个,图示了嵌件52、54、56的示例性热传输路径HTPI,从而突出一套基模40’、40”、40”’、和40””的设计有利于嵌件的导热性能基本相同,即使在生产不同尺寸的鞋类时,即使基础模具HTPBM的热传输路径是变化的。至少,令人惊讶的是,所应用的系统和方法通过使用一套基础的具有高导热率的不同内部尺寸的基模以及设计为尽可能小的具有相对低导热率的模具嵌件,可以有利地提供以下系统和方法,该系统和方法既可以提供高质量的DIP鞋类,又可以作为系统和方法的一部分,可以在不同的鞋类设计和/或尺寸之间轻松切换,并且还可以降低制造成本,因为与本领域已知的任何方法和系统相比,诸如光聚合物的传统3D材料提供的模具嵌件可以相对便宜且快速地制造。

为了改善模具嵌件和基模之间的热导率,可以将导热浆料施加到基础模具部件和模具嵌件之间的表面上。

很难提供关于应该如何设计精确的尺寸/体积限制以优化的具体指南,因为这些值取决于应用的模具嵌件材料。对于电导率小于2或1W/(m*K)的模具嵌件材料,直接热传输路径HTPI的最大长度应低于12cm,优选低于10cm。然而应当注意的是,最小长度例如大约1厘米。

图12a-12c图示了直接注射模具嵌件的另一个实施例,特别是第一侧嵌件52和第二侧嵌件54。因此,图12a示出了一对第一侧嵌件52和第二侧嵌件54的横截面图的实施例,对应于例如图3-7中所示的示例。然而,图12a-12c所示的侧嵌件的嵌件凸缘70以如下将解释的特定方式配置。

图12b对应于图7并因此示出鞋类注射模制系统10的横截面图的实施例,其中鞋类部件被模制并且如图12a所示的侧部嵌件被应用。因此,示出了注射材料已经膨胀以填充模腔从而形成鞋底100,正如结合例如图3-7所解释的。

图12b示出了注射材料已经膨胀以填充注射室的整个体积并且因此已经分别与第一侧嵌件52、第二侧嵌件54和底部嵌件的内表面53、55、57,以及鞋面30的外表面32接触,从而使注射材料呈对应的形状以形成鞋底100。

当注射材料已经固化时,第一基础侧模42和第二基础侧模44分别连同第一侧嵌件52和第二侧嵌件54可以在例如水平运动中移动,并且基础底模46与底部嵌件56一起可以例如下移动,从而打开鞋类注射模具,由此可以从模具10中移出鞋楦20、鞋面30和鞋底100。

在图12b中,凸缘70被推入与鞋面30的外表面32接触。由此,凸缘70与鞋面30的底部一起封闭(密封)注射室,并且协助防止被引入注射室的注射材料经由注射室的上部离开注射室。凸缘70可具有适于遵循鞋面30的外表面32的形状。

第一侧嵌件52和第二侧嵌件54特别是凸缘70的特征将在下文中参照图12c进一步详细解释,其是图12b中所示的切口部110的放大图,其中圆形切口部110与第一侧嵌件52的凸缘区域相关。然而,将理解的是,以下所解释的同样适用于第二侧嵌件54、其凸缘70等。

在图12c中,切口部110示出了鞋面30的外表面32接触的凸缘70,其中凸缘70可以具有适于跟随鞋面30的外表面32的形状。凸缘70可以是脊的样式。

凸缘70和所述外表面32的形状示为平坦的并且在平面(例如竖直平面)中延伸。显然,凸缘70和外表面32可以具有各种其他形状,诸如粗糙的、弯曲的、曲线的。

凸缘70可包括用于接触鞋面30的外表面32的上接触表面112、连接到第一侧嵌件52的连接端114、背离注射室的上表面116以及面向注射室的下表面118,如图12c所示。

凸缘70在凸缘70的连接端114处可以具有高度h2,相对于上接触表面112的法线A,高度h2大于凸缘70的上接触表面112处的高度h1。上接触表面112的法线A配置为与在高度方向上看的上接触表面112的中心点相交,如图12c所示。凸缘平面由上接触表面112的法线A沿凸缘70的宽度定义,所述凸缘平面配置为定义凸缘70的上半部120和下半部122之间的边界,上半部120布置在凸缘平面和上表面116之间,下半部122布置在凸缘平面和下表面118之间。

凸缘70具有长度11(如图12c所示),其由沿上接触表面112的法线A从上接触表面112到连接端114的距离定义。

在一个示例中,高度h1可以在2到6mm之间的区域中,其中高度h1可以更具体地在3到5mm之间,或者甚至更具体地大约4mm。上接触表面112的高度h1已经示为大于2mm,因为更低的厚度可能引起材料在注射期间中弯曲、变形或翘曲。这可能特别是在模具嵌件是由例如聚合物材料3D打印的情况下。

相比之下,由铝或其他金属物质制成的传统模具可具有大约1.5毫米的上接触表面高度h1。

在一个示例中,高度h2可以在6和15mm之间,其中高度h2可以更具体地在7和12mm之间,其中高度可以更具体地在5-8和10mm之间。增加的高度h2为凸缘提供支撑,尤其是当材料是由例如聚合物材料3D打印而成的时候。相比之下,由铝或其他金属材料制成的传统模具可具有接近2-3毫米的高度h2。

在一个实施例中,高度h1和h2之间的尺寸比可以是大约1:2,其中h2可以是高度h1的两倍。在一个实施例中,尺寸比可以是大约1:1.5,其中高度h2比h1大50%。

在一个示例性实施例中,凸缘11的长度可以具有至少大于高度h2的尺寸,即凸缘的长度与高度h2之间的长度比至少为1:1。在另一个实施例中,凸缘的长度可以具有小于高度h2的尺寸,即l1<h2。因此,高度h2为凸缘的长度提供支撑,其中当长度11增加时凸缘的高度h2可能必须增加。

附图标记列表

2 模具

4 第一侧模

5 第一侧面

6 第二侧模

7 第二侧面

8 底模

9 底部内表面

10 模制系统

11 注射模制设备

20 鞋楦

30 鞋面

32 鞋面外表面

34 鞋面底部

40 基础直接注射模具

42 第一基础侧模

44 第二基础侧模

45 第二侧嵌件表面

46 基础底模

50 成套直接注射模具嵌件

52 第一侧嵌件

53 第一侧嵌件表面

54 第二侧嵌件

55 第二侧嵌件表面

56 底部嵌件

57 底部嵌件表面

62 基础侧耦接元件

64 嵌件侧耦接元件

66 基础底部耦接元件

68 底部嵌件耦接元件

70 嵌件凸缘

72 第一接触表面

74 第二接触表面

76 上接触表面

80 模腔

82 注射材料

91-93 用于例如不同尺寸的不同模具

100 鞋底

110 切口部

112 上接触表面

114 连接端

116 上表面

118 下表面

120 上半部

122 下半部

300 鞋面

400 基础模具

500 嵌件模具

700 3D打印设备

1000 鞋类物品

FS 鞋尺码

HTPI 注射模具的传热路径

HTPBM 基础模具的传热路径

MCW 基模腔宽度

MCL 基模腔长度

A 垂直于上接触表面112(在中心点)

h1 上接触表面处凸缘的高度

h2 连接端处凸缘的高度

l1 凸缘的长度

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