公开/公告号CN1139402A
专利类型发明专利
公开/公告日1997-01-01
原文格式PDF
申请/专利权人 旭化成工业株式会社;
申请/专利号CN94194686.X
申请日1994-12-28
分类号B29D31/00;B29C45/00;B29C49/06;
代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所;
代理人郑中军
地址 日本大阪府
入库时间 2023-12-17 12:48:12
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2008-02-27
专利权的终止(未缴年费专利权终止)
专利权的终止(未缴年费专利权终止)
2000-03-15
授权
授权
1997-01-15
实质审查请求的生效
实质审查请求的生效
1997-01-01
公开
公开
本发明背景技术
本发明的领域
本发明涉及空心树脂机械零件，该空心零件具有与其整体成型轴。特别是本发明涉及具有与其整体成型的轴的空心树脂机械零件，包括至少由一个功能树脂段组成的一个空心的、整体的、功能分段轴结构，和一个与功能段同轴整体成型的树脂轴，其中，在空心的、整体分段—轴结构的空心内相对于整体分段—轴结构的全长有相对大的长度比率。本发明的机械零件不仅有高的尺寸精确度和优良的材料回收特性，还能以高生产率被制造。本发明也涉及及用于生产这种机械零件的注射模塑方法。
现有技术讨论
具有与其整体成型的轴的机械零件在各种领域被广泛使用，例如汽车、普通机械、精密机械和电及电子设备。
一般，具有与其整体成型的轴的树脂机械零件的生产是(1)使用金属轴的插入模塑方法；(2)机械零件由树脂体中切割出来的方法，或(3)空心注射模塑方法。
首先，解释上述的方法(1)。熔融的树脂在冷却时立即收缩。因此，当用注射模塑方法生产无空心的具有与其整体成型的轴的树脂机械零件时，树脂厚度不可避免地变大并因此树脂收缩也变大，以致树脂机械零件的尺寸精确度变差。机械零件的尺寸精确度通常用同轴性和“偏心”度的术语表示。当机械零件是一种带齿的轮子(齿轮)时，尺寸的精确度也包括齿的尺寸精确度，和当机械零件是一种辊子时，尺寸精确度也包括柱面性。当用注射模塑方法生产具有与其整体成型的轴的无空心树脂机械零件时，也有由于树脂厚度大熔融树脂固化所需时间延长，以致模塑周期延长，导致低的生产效率这样的缺点。为解决上述问题，有人提议在上述方法(1)，即插入模塑法中使用金属轴，可以避免增加树脂的厚度。
在上述方法(2)中，由树脂棒或相似物切割出来与轴整体形成的机械零件的方法具有不存在树脂收缩的问题并可获得好的尺寸精确度这样的优点。
在上述方法(3)的例子中，通过空心注射模塑方法生产出具有与其整体成型的轴的机械零件，此例已在未经审查的日本专利申请公开说明书No.5-208460和DE出版物No.3835964中揭露。在每个这些出版物中，将熔融的树脂注入模腔形成熔融树脂体，熔融树脂未充满的空间保留在腔内，然后，将气体导入此熔融的树脂体中，在熔融树脂体内形成一个空腔，从而生成一个定形的空心的树脂制品。提出这个方法是为了简化生产具有与其整体成型的轴的辊子的过程并达到减轻机械零件的重量的目的(由于减少了所使用的树脂的量也降低了成本)。
然而，上述方法(1)由于需要包括将一个金属轴置入模腔以便使其埋入树脂内的附加步骤而不是有利的。因此，与不包括插入金属轴步骤的空心注射模塑法比较，有生产效率低的缺点。另外，涉及环境保护这是在最近引起关注的一个社会问题，由于用这种方法生产的机械零件是包括金属和树脂的一体结构，从金属中分开树脂很困难，因此不易回收这些材料。
包括切割操作的方法(2)是有缺点的，由于需要长时间和大的加工量，因此与注射模塑方法比较，生产率是低的。
在未经审查的日本专利申请公开说明书No.5-208460和DE出版物No.3835964中揭露的方法，即方法(3)是有缺点的，由于沿空心树脂结构的长轴测量的空心长度L(b)相对于空心树脂结构的全长L(a)很小，使得在模塑过程中有一部分熔融的树脂体不能被成孔气体的挤压作用影响，因此这部分在尺寸精度变差。尤其，在未经审查的日本专利申请公开说明书No.5-208460中揭露的空心树脂结构中，齿轮的一部分和轴的一部分(那些部分的每一个位于空心树脂结构的一个末端区，该末端区与具有对应于所用模的铸口的开口的另一个末端区相对)没有空腔在其中延伸，并且空心树脂结构的L(b)/L(a)仅约为0.8。同样，在DE出版物No.3835964中，位于空心树脂结构的两个纵向端的轴部分没有空腔在其中延伸，并且空心树脂结构的L(b)/L(a)仅约为0.67。这些出版物的技术有严重的缺点，由于在模制过程中，没有空腔在其中延伸的树脂部分，不大可能受到成孔流体的挤压作用，所以在所生产的空心树脂结构上的空腔壁的再处理变差并且尺寸精确度降低。当具有与其整体成型的轴的机械零件，即使在其局部尺寸精确度差时，例如齿轮、轴或类似物，此机械零件的功能从整体来看变坏。例如，对于具有与其整体成型的轴的机械零件，即使只在位于机械零件一端的轴的一部分上尺寸精确度差，也存在严重的问题，即当此机械元件沿轴的轴线旋转时，整个机械零件表现出大的，非同轴偏心运动。
另外，在两个出版物中，将熔融的树脂注入模腔形成熔融的树脂体，使得熔融树脂体未充满的空间保留在空腔内，然后，一种气体引入熔融的树脂体中，在熔融的树脂体内形成一个孔洞，从而生成一个定形的空心树脂制品。然而，用这种方法生产的定形的空心的树脂制品在其表面上很可能有细小凹面物和凸面物的环状延伸区，它被称作“暂停痕迹”，因此，在某些情况下，外貌和尺寸精确度变得不够满意。此暂停痕迹是一种局部缺陷并不构成依赖于空心树脂制品形态的问题。然而人们希望一种没有暂停痕迹的空心树脂制品。在本发明者知识的基础上，本发明者对于暂停痕迹发生的原因做了下述推测。引起暂停痕迹的原因归于当熔融的树脂注入模腔形成熔融树脂体使熔融树脂体未充满的空间保留在空腔内，然后流动和散开，接触模腔壁的整个区域被暂时停止，直至气体被引入熔融的树脂体内，在熔融的树脂体内形成孔洞时为止。尤其是，当熔融的树脂注入模腔时，熔融的树脂因冷却立即开始固化。然而，当熔融树脂在空腔内的流动和散开如上所述暂时被停止时，空腔壁的整个区域与熔融树脂的接触不能迅速达到，结果出现两部分树脂，一部分树脂在早期与空腔壁接触，一部分树脂在晚期与空腔壁接触。暂停痕迹发生在不同时间接触空腔壁的两部分树脂间的边界上。
从上面明显地看出，常规方法有各种问题，即，低的生产率，差的材料回收特性，低的尺寸精确度和暂停痕迹的发生。
本发明简述
本发明者为了解决以前工艺的上述困难问题完成了广泛深入的研究。结果，意外地发现一种具有与其整体成型的轴的空心树脂机械零件，此零件经树脂注射模塑法生产并包含一个适于被轴上的支承装置支承的空心树脂结构，并沿轴的轴线旋转从而发挥空心树脂结构的功能，当空心树脂结构的孔洞满足下面公式(1)确定的关系时：
0.9≤L(b)/L(a)≤1 (1)
式中L(a)表示沿空心树脂结构的轴线测量的空心树脂结构的全长，L(b)表示沿空心树脂结构的轴线测量的孔洞的长度，此空心树脂机械零件不仅有高的尺寸精确度，而且也能被高生产率生产。基于这个新奇的发现，完成了本发明。
本发明的一个目的是提供一种具有与其整体成型的轴的空心机械零件，此零件不仅有高的尺寸精确度而且也有优良的材料回收特性，并可高生产率生产。
本发明的另一个目的是为生产上述优良的具有与其整体成型的轴的空心树脂零件提供一个空心注射模塑方法。
本发明的再一个目的是为了生产上述优良的具有与整体成型的轴的空心树脂零件提供一个空心注射模塑方法，在此零件中空心树脂结构的孔洞基本上沿空心树脂结构的轴线连续地延伸，并且空心树脂结构没有暂停痕迹。
从下面结合有关附图的详细叙述和权利要求书，技术精通的人可以明显看出，前述的和另外的目的，特点和优点。
附图简要说明
附图中：
图1是由与本发明方法相似但在不方便性上与本发明不同的方法生产的与轴整体成型的一种样式辊子的侧视图；
图2是由与本发明方法相似但在不方便性上与上述本发明不同的方法生产的与轴整体成型的另一种样式辊子的示意侧视图；
图3是依照本发明生产的与轴整体成型的一种样式的辊子的示意侧视图，图中一并示出一个生产中用的用虚线表示的辅助小室；
图4是图1中与轴整体成型的辊子的沿包括辊子轴线的垂直平面所取的示意断面图；
图5是图2中与轴整体成型的辊子的沿包括辊子轴线的垂直平面所取的示意断面图；
图6(a)是图3中与轴整体成型的辊子的沿包括辊子轴线的垂直平面所取的示意断面图；
图6(b)是依照本发明的与轴整体成型的另一种样式辊子的沿包括辊子轴线的垂直平面所取的示意断面图；
图7是依照本发明与轴整体成型的再一种样式辊子的沿包括辊子轴线的垂直平面所取的示意断面图；
图8是依照本发明与轴整体成型的再一种样式辊子的示意侧视图，图中同时示出一个生产中用的用虚线表示的辅助小室；
图9是依照本发明与轴整体成型的辊子和齿轮一种样式组合体的侧视图，图中示出在一起的一个生产中用的以虚线表示的辅助小室；
图10(a)是依照本发明与轴整体成型的一种样式齿轮的沿包括齿轮轴线的垂直平面所取的示意断面图；
图10(b)是图10(a)中齿轮的沿x-x线所取的示意断面图，图中没有示出齿的部分；
图10(c)是图10(a)中齿的沿X′-X′线所取的示意断面图；
图11是依照本发明与轴整体成型的再—种辊子的沿包括辊子轴线的垂直平面所取的断面图，图中同时示出在生产中用的用虚线表示的辅助小室；
图12是依照本发明与轴整体成型的一种样式的开槽辊的示意侧视图；
图13是图12中开槽辊子沿XIII-XIII线所取的示意断面图，图中同时示出在生产中用的以虚线表示的辅助小室；
图14是一个示意图，说明如何测量与轴整体成型的辊子的偏转度；
图15是依照本发明与轴整体成型的再一种样式辊子的沿包括辊子轴线的垂直平面所取的示意断面图；
图16是依照本发明与轴整体成型的再一种样式辊子的沿包括辊子轴线的垂直平面所取的示意断面图；
图17是依照本发明与轴整体成型的再一种样式的辊子的示意侧视图，图中同时示出在生产中用的以虚线表示的辅助小室；
图18是依照本发明与轴整体成型的再一种样式机械零件的示意断面图，图中示出开口周围部分；
图19是依照本发明与轴整体成型的再一种样式机械零件的示意断面图，图中示出开口周围部分；
图20(a)是示意图，说明依照本发明空心注射模塑方法的一种模式是如何实施的，图中示出铸口周围部分；
图20(b)是一个显示图209(a)中模腔的凹槽的示意平面图，如从凹槽18的正上方向下看，图20(a)中的流道20被略去；
图21(a)是示意图，说明依照本发明空心注射模塑方法的另一种模式是如何实施的，图中示出铸口周围部分；
图21(b)是一个显示图21(a)中模腔的凹槽的示意平面图，当从凹槽18的正上方向下看，图21(a)中的流道20被略去；
图22是一个断面示意图，仍说明依照本发明空心注射模塑方法的另一个模式是如何被实施的，图中示出铸口周围部分；和
图23是一个断面示意图，说明依照本发明空心注射模塑法的再一个模式是如何被实施的，图中示出铸口周围部分。
在图1至图23中，相同的部件或部分用相同的数字和字符标记。在图1至图23中参考数标记下述部位和部分。
1：轴；
2：辊子；
3：在生产与轴整体成型的机械零件中使用的辅助小室；
4：相当于铸口的开口或相当于铸口的部分；
5：沟通空腔与辅助小室的路径或相当于路径的整体分段—轴
结构的开口；
6：端表面；
7：齿轮；
8：孔洞；
9：齿轮的齿顶；
10：齿轮的齿根；
11：齿；
12：齿顶圆周；
13：齿根圆周；
14：沟槽；
15：成孔流体的入口；
16：测微仪；
17：V形座；
18：凹槽；
19：空心的、整体的、功能分段—轴结构；
20：流道；
21：空心的、整体的、功能分段—轴结构的轴线；
对本发明的详细叙述
在本发明的一个方面，提供了一种与轴整体成型的空心树脂机械零件，此零件包括空心的、整体的、功能分段—轴结构。此空心的、整体的、功能分段—轴结构至少包括一个功能树脂段和与功能段整体成型的同轴线的树脂轴。
空心的、整体的、功能分段—轴结构有一个在从功能段和轴中选出的至少一个部件中大体上沿分段—轴结构的轴线连续地或不连续地延伸的孔洞。
空心的、整体的、功能分段—轴结构在其外表面上有一个或二个开口与孔洞沟通。
特征在于空心的、整体的、功能分段—轴结构满足由下式(1)确定的关系：
0.9≤L(b)/L(a)≤1 (1)
式中L(a)表示沿轴线测量的整体分段—轴结构的全长，和L(b)表示沿整体分段—轴结构的轴线测量的孔洞长度。
空心的、整体的、功能分段—轴结构适于用轴上的轴承装置支持并沿轴的轴线旋转从而发挥了功能段的作用。
在本发明的另一个方面，提供了一种用于注射模塑树脂同时形成孔洞生产出上述的与轴整体成型的空心树脂机械零件的方法，方法包括：
(1)提供一个包括固定半模和与固定半模配对的可移动半模，从而提供了由固定半模内壁和可移动半模内壁确定的模腔，模腔与铸口连通；
(2)经铸口将熔融态树脂注入腔内，在腔内形成熔融树脂体；和
(3)在压力下将成孔流体经铸口导入熔融树脂体内，结果在熔融树脂体内形成孔洞；
特征在于，铸口位于对准空腔末端区内的一个位置，该空腔末端区沿所生产的空心，整体功能分段—轴结构的轴线测量的长度是其全长的1/10，因此空心整体分段—轴结构满足由下述公式(1)所确定的关系：
0.9≤L(b)/L(a)≤1 (1)
式中L(a)代表沿整体分段—轴结构的轴线测量的整体分段—轴结构的全长，和L(b)代表沿整体分段—轴结构的轴线测量的孔洞的长度。
依照如上确定的本发明的方法的最优实施例，模子有一个与模腔相通的辅助小室，并在步骤(2)，将熔融的树脂注入以便充满空腔，并在步骤(3)，将成孔流体导入熔融树脂体内，同时在导入成孔流体的压力下使部分树脂被推出空腔进入辅助小室内。
为了易于理解本发明，下面列举出本发明的各种实施例。1.与轴整体成型的空心的树脂机械零件，包括一个空心的、整体的、功能分段—轴结构。
空心的、整体的、功能分段—轴结构至少包括一个功能树脂段，和一个与功能段同轴整体成型的树脂轴。
空心的、整体的、功能分段—轴结构在从功能段和轴中选出的至少一个部件中有一个基本上沿分段—轴结构的轴线连续或间断延伸的孔洞。
空心的、整体的、功能分段—轴结构在其外表面有一个或二个与孔洞连通的开口。
其特点在于空心的、整体的、功能分段—轴结构满足下面公式(1)确定的关系：
0.9≤L(b)/L(a)≤1 (1)
式中L(a)代表沿整体分段—轴结构的轴线测量的整体分段—轴结构的全长，和L(b)代表沿整体分段—轴结构的轴线测量的孔洞的长度。
空心的、整体的、功能分段—轴结构适于由轴上的轴承装置支持并沿轴的轴线旋转，从而发挥出功能段的作用。2.依照上述项1的机械零件，其中，整体分段—轴结构在其外表面上有二个与孔洞连通的开口，并且两个开口分别位于整体分段—轴结构的两个相对端面上，两个相对端面分开的距离等于整体分段—轴结构的轴线长度，并且，整体分段—轴结构满足公式L(b)/L(a)＝1确定的关系，式中L(a)和L(b)如公式(1)所定义。3.依照上述项1的机械零件，其中整体分段—轴结构在其外表面有二个与孔洞连通的开口，两个开口中的一个位于整体分段—轴结构两个相对端面中的一个端面上，两个相对端面分开的距离等于整体分段—轴结构的轴线的长度，另—个开口位于在外表面部分而不是在两个相对的端面上形成的凹槽内，凹槽从外表面部分向整体分段—轴结构轴线方式下凹。4.依照上述项1的机械零件，其中至少一部分功能段构成带齿的轮(齿轮)。5.依照上述项1的机械零件，其中至少一部分功能段与轴同轴构成带齿的轮(齿轮)，而且齿轮满足公式R1/r1＝1～5表达的关系，式中R1表示齿轮的齿根圆周的直径和r1表示轴的直径。6.依照上述项1的机械零件，其中至少一部分功能段构成辊子。7.依照上述项1的机械零件，其中至少一部分功能段与轴同轴构成辊子，而且辊子满足公式R2/r2＝1～4表达的关系，式中R2代表辊子的直径和r2代表轴的直径。8.依照上述项1的机械零件，其中至少一部分功能段与轴同轴构成辊子，而且在辊子的表面有沟槽，沟槽的深度不小于沟槽的宽度，辊子满足由公式r3/R3≥0.5表达的关系，式中r3表示沟槽内底与整体分段—轴结构的轴线间的距离，R3表示辊子在其无沟槽部分的圆形断面的半径。9.用于注射模塑树脂同时形成孔洞从而生产出一种依照上述项1与轴整体成型的空心的树脂机械零件的方法，它包括：
(1)提供一种模子，它包括一个固定半模和一个与固定半模配对的可移动半模，从而提供由固定半模的内壁表面和可移动半模的内壁表面确定的模腔，模腔与铸口连通；
(2)经铸口将熔融状态的树脂注入模腔内从而在腔内形成熔融树脂体；和
(3)经模腔的铸口在压力下将成孔流体导入熔融的树脂体中，从而在熔融树脂体内形成孔洞。
其中，铸口位于对准膜腔末端区的一个位置，膜腔末端区的长度沿所生产的空心的、整体的、功能分段—轴结构的轴线测量是其全长的1/10，因此空心的、整体分段—轴结构满足由下述公式(1)所确定的关系：
0.9≤L(b)/L(a)≤1 (1)
式中L(a)代表沿整体分段—轴结构的轴线测量的整体分段—轴结构的全长，和L(b)代表沿整体分段—轴结构的轴线测量的孔洞的长度。10.依照上述项9的方法，其特征是模子有一个与模腔连通的辅助小室，并在步骤(2)将熔融的树脂注入以便充满膜腔，并在步骤(3)将成洞流体导入熔融树脂体内，同时在导入成洞流体压力下将部分树脂推出空腔进入辅助小室内。11.依照上述项10的方法，其特征是经过在膜腔的两个相对端壁之一上形成的开口，辅助小室与模腔连通，两个相对端壁分开的距离等于空腔的轴线的长度，此轴线相当于所生产的整体的分段—轴结构的轴线，一个端壁位于远离铸口的一边。12.依照上述项9或10的方法，其特征是在确定膜腔的一个模壁上形成一个伸进物，此伸进物相当于一个凹槽，它是在整体分段—轴结构的外表面部分而不是在分开距离等于所生产的整体分段—轴结构轴长度的两个相对的端面上形成的，并且此伸进物是在从外表面部分向整体分段—轴结构轴线的方向凹进，并且铸口位于确定膜腔的壁上的伸进物内并被如此定向，使得熔融树脂可按垂直于膜腔轴线的方向注入膜腔，此膜腔轴线相当于所生产的整体分段—轴结构的轴线。13.依照上述项9或10的方法，其特征是模腔有适于生产空心的，整体的、功能分段—轴结构的内部形态，此结构中至少一部分功能段构成带齿的的轮子(齿轮)。14.依照上述项9或10的方法，其特征是模腔有适于生产空心的、整体的、功能分段—轴结构的内部形态，此结构中至少一部分功能段构成与轴同轴成型的带齿的轮子(齿轮)，而且，齿轮满足公式R1/r1＝1～5表达的关系，式中R1表示齿轮的齿根圆周的直径和r1表示轴的直径。15.依照上述项9或10的方法，其特征是空腔有适于生产空心的、整体的、功能分段—轴结构的内部形态，此结构中至少一部分功能段构成辊子。16.依照上述项9或10的方法，其特征是空腔有适于生产空心的、整体的、功能分段—轴结构的内部形态，此结构中至少一部分功能段构成与轴同轴成型的辊子，式中R2表示辊子的直径和r2表示轴的直径。17.依照上述项9或10的方法，其特征是空腔有适于生产空心的、整体的、功能分段—轴结构的内部形态，此结构中至少一部分功能段构成与轴同轴成型的辊子，并且，辊子在其表面上有深度不小于其宽度的沟槽，辊子满足由公式r3/R3≥0.5表达的关系，式r3表示沟槽内底和整体分段—轴结构轴线间的距离，和R3表示辊子在没沟槽部分的圆形横断面的半径。
下文，参看附图，将详细叙述本发明。
如上所述，依照本发明的与轴整体成型的空心树脂机械零件包括一个至少含有一个功能树脂段的空心的、整体的、功能分段—轴结构，和一个与功能段同轴地整体成型的树脂轴。整体的分段—轴结构至少在从功能段和轴中选出的一个部件中有一个基本上沿分段—轴结构的轴线连续或间断延伸的孔洞。整体的分段—轴结构在其外表面上有一个或二个与孔洞连通的开口。
在本发明中，术语“机械零件”意谓是一种通过绕轴线21旋转发挥作用以便传送力或运动或传送一个物体的零件。机械零件的代表性例子包括，齿轮装置，辊装置，滑行装置，圆盘装置，凸轮装置，滑轮装置和这些部件的组合。一般，将机械零件粗略地分为有孔用以接受轴的一类和有轴的一类。在前一类机械零件中，轴(例如金属轴)插入轴接受孔中，机械零件是在被轴支持的状态下旋转。在后一类机械零件中，机械零件在其轴上由轴承支持时候被旋转。本发明涉及后一类机械零件，特别是涉及通过模塑方法生产的具有整体成型的轴1的机械零件。
在本发明中，术语“轴”意指机械零件的一部分，在那部分机械零件被另一零件支持以便在机械零件操作时稳定地旋转。在附图中用参考数字1标示典型例子中的轴。
在本发明中，术语“功能段”意指与轴整体成型的段，该段通过由轴承支持的轴的旋转而绕轴的轴线旋转，从而发挥作用。功能段的例子包括辊子和齿轮。在附图中作为功能段的例子以参考数字2标明，和作为功能段的另一个例子的齿轮以参考数字7标明。
在本发明中，对用参考数字8标明的部分使用的术语“孔洞”意指在所生产的定形树脂制品中由形成孔洞的模塑方法造成的孔洞。此孔洞不同于由发泡剂生成的孔隙或微孔。对在所生产的定形的空心树脂制品中生成孔洞的模塑方法没有特别的限制。然而，空心注射模塑方法是最可取的，因为在这个方法中，通过简单喷射树脂便可生产定形的空心树脂制品而不需要连接分离的零件，并且形成的毛刺和翅片(缝脊)是很少的。
本发明的提到的术语“空心注射模塑法”意指一种注射模塑方法，在此法中熔融的树脂被注入模制使用的模子腔中(此模通常是金属模子，但也不限于金属模)，构成一个熔融的树脂体，然后，在压力下将成孔流体导入熔融树脂体内，并且使熔融树脂体被成孔流体挤压时被冷却，从而得到成形的、空心的树脂制品。在普通的注射模塑方法中，在封闭铸口后，树脂在铸口内固化，所以停止向空腔内供给树脂并且不能再向树脂施加压力。与之对照，在空心注射模塑方法中，甚至铸口封闭后，树脂用导入的成孔流体维持在受压状态。因此当与普通的注射模塑方法比较时，空心注射模塑方法的优点在于可确保受压状态，并且熔融树脂受冷收缩也可通过孔洞的扩张而被补偿，结果可容易生产出有好的空腔壁再现性和好的尺寸精确度的定形的树脂制品。空心注射模塑的典型方法在已审查的日本专利申请书出版物No.57-54968中被揭露。
可用于本发明的成孔流体是一种在室温和大气压下的气体或液体，并且在注射模塑的温度和压力条件下不与被制模的熔融树脂反应或可与之相容。这样流体的例子包括氮、二氧化碳、空气、氦、氖、氩、水蒸汽，甘油和液体石蜡。一般，使用气态流体并且惰性气体，如氮、氦、氖或氩是特别可取的。从经济观点，在商业上氮气是更可取的。
本发明的空心注射模塑方法用常规注射模塑机和在压力下供给成孔流体设备的联合装置加以实施。上述在压力下供给成孔流体的设备是这样的设备，它经供给线将在压力下的成孔流体导入已被注入模腔的熔融树脂体中，使得在模腔中的熔融树脂体被成孔流体挤压预定的时间。在压力下导入成孔流体方法的例子包括：一种方法是将已被压缩到一预定高压的储蓄器中储蓄的成孔流体经供给线导入空腔中熔融树脂体内，一种方法是预定量的成孔流体用泵或压气缸直接导入模腔内的熔融树脂体内，借此挤压熔融的树脂体。然而对于成孔流体的导入方法没有特别的限制，只要成孔流体在压力下能导入模腔内熔融树脂体的即可。在模子打开和定形的、空心树脂制品从模中脱开之前要释放成孔流体的压力。
如上所述，构成本发明的空心树脂机械零件的空心的、整体的、功能分段—轴结构中有孔洞。整体的分段—轴结构的空心率最好是从15％至50％。当空心率高于上述范围时，在成孔流体的压力作用下空心熔融树脂球体的壁可能破裂，所以模塑变得不稳定。另一方面，当空心率小于上述范围时，可能发生下沉痕迹或挠曲，所以改进整体分段—轴结构的尺寸精确度难以达到。由下式确定空心率：
空心率(％)由公式〔(V×P－M)/(V×P)×100确定。上式中，V代表定形的空心树脂制品(空心的、整体的、功能分段—轴结构)的表观体积，P表示所用树脂的比重，和M代表定形的空心树脂制品(空心的、整体的、功能分段—轴结构)的重量。
在本发明中，本发明的树脂机械零件的空心的、整体的、功能分段—轴结构有基本上沿整体分段—轴结构的轴线连续或间断延伸的孔洞8是必要的，和沿轴线21测量的整体分段—轴结构的全长L(a)和沿轴线21测量的孔洞的长度L(b)满足由下式确定的关系0.9≤L(b)/L(a)≤1是必要的。如图6(a)和6(b)，图15和图16中所示，沿轴21测量的整体分段—轴结构的全长L(a)意指沿定形的，空心制品的轴线测量的整体分段—轴结构的全长，并且如在同样图中所示，孔洞8的长度L(b)意指沿整体分段—轴结构轴线测量的孔洞8的长度，即，长度L(b)是轴线21的一段的长度，这一段是由孔洞8的相对的内端壁间的距离确定的。相应地，当多个孔洞部分8存在于整体分段—轴结构中时，L(b)确定为轴21的对应于全部孔洞部分8的部分的总长度。当L(a)和L(b)满足公式0.9≤L(b)/L(a)≤1确定的关系时，整体分段—轴结构表现出高的尺寸精确度。其原因在于模塑过程中成孔流体对熔融树脂体的整个区域施加了挤压作用，所以最后的定形树脂制品的尺寸精确度变高。相对照，当L(a)和L(b)有公式0.9＞L(b)/L(a)确定的关系时，孔洞8的长度变得太小，以致在模塑过程中，熔融树脂体有一部分没能受到成孔流体施加的挤压作用，因此这部分的尺寸精确度变差。在本发明中最优先采用的空心注射模塑方法中，用成孔流体挤压熔融树脂以便改进腔壁构型的可移动性。然而，当L(a)和L(b)有公式0.9＞L(b)/L(a)确定的关系时，孔洞8的长度变得太小，以致熔融树脂体有一部分没能受到成孔流体施加的挤压作用，因此腔壁的可移动性变差，导致最终定形的树脂制品的尺寸精确度变差。L(a)和L(b)最好满足公式0.95≤L(b)/L(a)≤1确定的关系。最可取的是L(b)/L(a)＝1。
对于用在日本专利申请公开说明书No.5-208460中揭露的方法生产的定形的空心树脂制品，此定形的空心树脂制品的L(b)/L(a)只有0.8。本发明按照日本专利申请公开说明书No.5-208460揭露的方法进行了实验并发现没有孔洞8在其内延伸的空心树脂制品部分的长度是大的，所以尺寸精确变得极低(特别是齿的尺寸精确度低和偏心度高)。
本发明的空心注射模塑方法也可用于模塑热固性树脂。可被用于本发明的热固性树脂的例子包括酚树脂、脲树脂、蜜胺树脂和环氧树脂。在本发明中，可用热固性树脂生产与轴整体成型的空心树脂机械零件。然而，一般是用热塑性树脂生产本发明的树脂机械零件的。对于可用于本发明的热塑性树脂没有特别的限制，只要树脂能在普通条件下被模制即可。可用在本发明的热塑性树脂的例子包括：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS树脂、聚氯乙烯、聚酰胺、缩醛聚合物、聚碳酸酯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸、聚乙烯、对苯二甲酸聚丁烯、硫化聚苯醚、聚酰亚胺、聚酰胺—酰亚胺、聚醚酰亚胺、多芳基化合物、聚砜、聚乙醚砜、聚乙醚酮醚、液体结晶树脂、聚四氟乙烯和热塑性弹性材料。尤其是，聚醛和聚酰胺树脂不仅在耐热和机械性能而且也在滑动性能上都是优良的，所以它们广泛用于生产与轴整体成型的机械零件，所以它们优先用于本发明。
因为组成本发明的机械零件的空心的、整体的、功能分段—轴结构在其中有孔洞，如果需要，有机的或无机的填料可与所用的树脂混合以便改善最终机械零件的耐热性、机械强度或类似性能。可用于本发明的增强填料的优选例子包括：玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、芳族聚酰胺纤维、钛酸钾、石棉、碳化硅、陶瓷、氮化硅、硫酸钡、硫酸钙、高岭土、粘土、叶蜡石、膨润土、绢云母、沸石、云母、霞石、滑石、硅镁土、硅灰石、炉渣纤维、铁氧体、硅酸钙、碳化钙、碳酸镁、白云石、氧化锌、氧化钛、氧化镁、氧化铁、二硫化钼、石墨、石膏、玻璃珠、玻璃粉、玻璃球、石英和石英玻璃。上述增强填料在它们内部可以有孔并可单独或联合使用。此外，如果需要，在使用前，这些填料可用例如硅烷或钛类连结剂进行预处理。
依照本发明的一个实施例(本发明上述列举实施例中的第二项实施例)，机械零件的空心的、整体的、功能分段—轴结构在其外表面上有二个与孔洞连通的开口，两个开口各自位于整体分段—轴结构的两个相对的端面上，两个相对端面的距离等于整体分段—轴结构的轴线的长度。因此，整体分段—轴结构满足公式L(b)/L(a)＝1确定的关系，这样可得到最佳的尺寸精确度。此外，因为两个开口是分别位于整体分段—轴结构的两个相对的端面6，6上，所以两个开口不大可能妨碍本发明的机械零件的功能。
在本发明中，如图1至图10(a)和图11至图13中所示，术语“端表面”意指横切整体分段—轴结构的轴线21伸展的端表面。在很多情况下，端表面是平面。然而端表面可以不是平的而是曲面，半球形面等。此外，当功能段例如是一个齿轮，如图9所示位于整体分段—轴结构的端部时，在功能段上出现的端表面6也属于在本发明确定的端表面的定义范围之内。
依照本发明的另一个实施例(本发明的上述列举实施例中的第三项实施例)如在图15，17和18中所示，机械零件的空心的、整体的、功能分段—轴结构在其外表面上有两个与孔洞连通的开口，两个开口中的一个位于整体分段—轴结构的两个相对端表面的一个端面上，两个相对端表面间的距离等于整体分段—轴结构的轴线长，另一个开口位于在外表面部分上而不是两个相对端表面上形成的凹槽18内，凹槽18从外表面向整体分段—轴结构的轴线的方向凹进去。当由于机械零件的设计或功能的原因，或模子构造的原因，两个开口不能两个都在整体段—轴结构的两个相对端表面上形成时，这个实施例是可取的。当开口(位于外表面部分上而不是两个相对端表面上)位于从外表面部分向整体分段—轴结构的轴线方向上凹进去的凹槽18内，与没使用这样凹槽的情况比较大大地降低了机械零件的偏心度。为什么能取得这样有利的效果的理由归因于此，如图18所示，孔洞8相对于轴线21变成对称的。
依照本发明的又一个实施例(本发明的上述列举的实施例中的第四项实施例)，如在图10(a)、10(b)和10(c)中所示，至少一部分功能段构成齿轮7。通常，与轴整体成型的齿轮广泛用于各种领域，例如汽车，普通机械，精密机械和电气及电子设备中。上面实施例的机械零件是有利，由于它不仅有高的尺寸精确度和优良的材料回收特性而且还能以高生产率生产。
依照本发明的又一个实施例(本发明的上述列举的实施例中的第五项实施例)，如在图10(a)、10(b)和10(c)中所示，至少一部分功能段构成与轴1同轴成型的齿轮7，并且齿轮7满足公式R1/r1＝1～5表达的关系，式中R1表示齿轮7的齿根圆周的直径和r1表示轴1的直径。这个实施例的机械零件特别优越，因为齿轮7的齿尺寸精确度很高。然而，当R1/r1比值超过5时，机械零件的尺寸精确度变差。对于这点的理由可归因于机械零件的外部形态与存在其内的孔洞的形态之间的差别变大，不同于10(a)、10(b)和10(c)实施例，因此，机械零件的壁厚在轴部分和齿轮部分间变化很大。在那样情况下，在壁厚大的部分树脂的收缩变大。这样，孔洞形成的效果变得不满意。在另一方面，R1/r1比率小于1的机械零件没有实际用途。在本发明中R1/r1比率最好是1至4。在这个实施例中，当机械零件有两个或更多齿轮和(或)有两个或更多不同直径的轴时，对齿根圆周的直径(R1)和轴的两个或更多不同直径(r1)的任何组合，R1/r1比率为1至5是必要的。
依照本发明的又一个实施例(本发明的上述列举的实施例中的第六项实施例)，如在图11中所示，至少一部分功能段构成辊子2。一般，与轴整体成型的辊子广泛用于各种领域，例如汽车，普通机械，精密机械和电气及电子设备中。上述实施例的机械零件是优越的，因为它不仅有高的尺寸精确度和优良的材料回收特性，而且还能以高生产率生产。
依照本发明的又一个实施例(本发明的上述列举的实施例中的第七项实施例)例如，如图11中所示，至少一部分功能段与轴1同轴构成辊2，并且辊2满足公式R2/r2＝1～4表达的关系，式中R2表示辊2的直径和r2表示轴1的直径(见图11)。这个实施例的机械零件特别优越是由于辊子的高的尺寸精确度。然而，当R2/r2比率超过4时，机械零件的尺寸精确度变差。对于这点的理由可归因于在机械零件的外部形态和存在其内的孔洞的形态之间的差别变大，不同于图11中的实施例，因此，机械零件的壁厚在轴部分和辊部分之间变化很大。在这样情况下，在壁厚大的那部分树脂的收缩变大。这样孔洞的形成效果变得不满意。在另一方面，R2/r2比率小于1的机械零件没有实际用途。在本发明中，R2/r2比率最好是1至3。在这个实施例中，当机械零件有两个或更多辊和(或)有两个或更多不同直径的轴时，对于辊2直径(R2)和轴1的两个或更多不同直径(r2)的任何组合，R2/r2比率为1至4是必要的。例如，在图8中所示的机械零件的情况下，此零件有带两个不同直径的轴1和辊2，在此实施例中对于辊2的直径(R2)和轴1的两个或更多不同直径(r2)的任何组合而言，R2/r2比率为1至4是必要的。
仍依照本发明的又一个实施例(本发明的上述列举的实施例中的第八项实施例)例如，如图12所示，至少一部分功能段与轴1同轴构成辊2，辊2在其表面上有深度不小于沟槽14宽度的沟槽14，并且辊2满足公式r3/R3≥0.5表达的关系，式中r3表示沟槽14的内底和整体分段—轴结构的轴线间的距离，和R3表示辊2在没沟槽部分的圆形横截面的半径。这个实施例中的机械零件因其高的尺寸精确度和高的运动准确性而是特别优越的。使用带沟槽辊的典型例子是一种应用，在此应用中有两个相对端部分的导向钉与辊分开提供，导向钉的一端部紧固一个不是辊的物体上，而导向钉的另一端部插入辊的沟槽中，使得带有插入沟槽中导向钉的物体按照辊的转动沿平行于辊的轴线往复地移动，借此将辊的运动传送给导向钉。这样的带沟槽的辊作为机械零件广泛用于各种类型打印机和各种类型设备的打印机部分。
在本发明的第八项实施例中，在辊表面上发现的沟槽的深度不小于沟槽的宽度。这是因为当槽的深度小于槽的宽度时，插入沟槽中的钉的端部在辊转动过程中很可能跑出沟槽。辊的沟槽由相应的模腔壁上生成的凸出物形成。沟槽一般在辊的表面上以螺旋状形成，但也可能依据插入沟槽中导向钉的往复运动的速率和周期从各种类型形态的沟槽中选出一种适宜的。另外，在这个实施例中，辊子满足公式r3/R3≥0.5表达的关系，式中r3表示沟槽内底与整体分段—轴结构的轴线间的距离和R3表示辊子在没有沟槽部分的圆形横断面的半径。当r3和R3具有公式r3/R3＜0.5表达的关系时，机械零件的尺寸精确度变差。对于这点的理由可归因于成孔流体没有充分进行挤压操作。
在上述第九项实施例中叙述了生产本发明机械零件的一个可取的方法。在这个基本的方法中，通过铸口将熔融态的树脂注入模制中所用的模腔内，在腔内形成熔融树脂体，然后经铸口将成孔流体在压力下导入熔融的树脂体内，在熔融树脂体内形成孔洞的办法来生产机械零件。在此方法中，铸口必需位于对准空腔末端区内的一个位置，此末端区的长度是沿所生产的空心的、整体的、功能分段—轴结构的轴线测量的全长1的1/10，这是必要的，以便空心的、整体的、功能分段—轴结构满足由下式(1)确定的关系：
0.9≤L(b)/L(a)≤1 (1)
式中L(a)表示沿整体分段—轴结构的轴线测量的整体分段—轴结构的全长，和L(b)代表沿整体分段—轴结构的轴线测量的孔洞的长度。
在上述的本发明的优选的方法中，如上所述，成孔流体在压力下经铸口导入熔融的树脂体内。因此，导入成孔流体的入口在位于模制机缸前端部分的喷嘴和铸口之间的位置形成。例如，导入成孔流体的入口在喷嘴，或在模子的浇口或流道或相当的位置上形成。(例如，当需要从模塑机的喷嘴导入成孔流体时，可以采用在未经审查的日本专利申请公开说明书No.4-90315中提出的喷嘴)。在本发明的方法中是经过铸口而不是经过不是铸口的腔壁部分将成孔流体导入熔融的树脂体内，由于在模制后不需要切掉树脂的其它部分，只需要切去相应于铸口树脂部分，因此，本发明的方法生产率是高的。相对比，在未经审查的日本专利申请公开说明书No.5-208460提出的方法中，是经与铸口不同的腔壁开口处将成孔流体导入熔融对脂体内，所以在模制后需要进行一个另外的步骤用于切掉为导入成孔流体而使用的腔壁开口的相应树脂部分，因此降低了生产率。本发明的方法与未经审查的日本专利申请公开说明书No.5-208460的方法在这方面比较生产率是优良的。
依照本发明的方法的另一个实施例(本发明的上述列举的实施例中的第十项实施例)，为防止暂停痕迹和增加空心率，使用了与模腔连通的辅助小室(辅助小室也叫“辅助腔”或“抛弃腔”)。辅助室用于接受在导入成孔流体时在压力下推出模腔的那部分熔融树脂体。辅助小室已在未经审查的日本专利申请公开说明书No.3-121820中揭示。当熔融的树脂注入模腔形成熔融树脂体，使得模腔用熔融的树脂体充满，并且成孔流体在压力下导入充满熔融树脂但没使用辅助小室的模腔时，没有暂停痕迹发生，但因成孔流体被导入的量仅相当于熔融树脂冷却和固化的收缩的量，所以空心率变得很低。由于挠曲或下沉痕迹使尺寸的精确度变差。另外，由于树脂厚度变大，模制的周期延长，从而生产率变低。在本发明的方法的这个实施例中，使用一个辅助小室并注入熔融的树脂充满模腔以便形成空心的、整体的、功能分段—轴结构。因为在完成树脂注入的时候空腔已被熔融的树脂体充满，熔融树脂的流动前沿出现在辅助小室内或在连通空腔与辅助小室的路径中，从而防止在整体分段—轴结构上发生暂停痕迹。在本发明中，用熔融树脂体以充满或几乎充满模腔的量将熔融树脂注入形成整体分段—轴结构的模腔中的方法称作“满载注射法”。(另一方面，以在空腔内留下一个未用熔融树脂体充满空间的量将熔融树脂注入形成整体段—轴结构的模腔中的方法称作“欠载注射法”)。此外，在未经审查的日本专利申请公开说明书No.3-121820揭示的一个方法中，辅助小室附加在模腔上使用，并且辅助小室在熔融树脂注入空腔时不与模腔连通，而辅助小室在成孔流体在压力下导入空腔内的熔融树脂体内时，才与空腔连通。这个方法适用于本发明。
此外，在上述实施例中(相当于上述第十项实施例)，辅助小室经过在空腔的两个相对端壁之一上形成的开口与模腔连通，两个相对端壁分开的距离等于空腔轴线的长度，空腔的轴线相当于所生产的整体分段—轴结构的轴线。图3示出连通空腔与辅助小室3的路径5的位置的典型例子，因为该整体分段—轴结构有两个辊。在用辅助小室实施空心注射模塑方法中，如图1和图2所示，那样设置连通空腔与辅助小室的路径5是可以想像的。然而，当连通路径5位于图1和图2所示位置时，则整体分段—轴结构有低的同轴性和高的偏心度，所以图1和图2中所示路径5的放置位置超出本发明的范围。(在路径5如图1和图2中所示位置情况下，整体分段—轴结构在其外表面上有三个与孔洞连通的的开口)。为什么在图1和图2中所示方法不能获得所希望的结果的理由可归因于孔洞的形态。连通模与辅助小室的路径5这样放置使整体分段—轴结构的孔洞的轴线穿过在空腔的一个端壁上形成的开口并连通模腔和辅助小室则是更可取的。靠这个更可取的方法，整体分段—轴结构有高的尺寸精确度。其理由可归因于采用了这个更可取的方法，孔洞变得近于对称于轴线。
在本发明的方法的上述实施例中，(相当于上述第十项实施例)，铸口安置在接近远离辅助小室的空腔的端壁是可取的。具体是铸口对准空腔末端区内的位置安置，末端区的长度沿所生产的空心的、整体的、功能分段—轴结构的轴线测量是其全长的1/10，末端区远离辅助小室。
在本发明的方法的上述实施例中(相当于上述第九项实施例)，需要将铸口对准在空腔末端区内的一个位置安置，末端区的长度沿所生产的空心的、整体的、功能分段—轴结构的轴线测量是其全长的1/10。结果，得到的整体分段—结构满足下式(1)确定的关系：
0.9≤L(b)/L(a)≤1.0 (1)此实施例(相当于上述第九项实施例)通过适当地调整注入空腔内熔融树脂的体积更容易被实施。例如，当注入空腔内的熔融树脂的体积增加时，则随后向空腔内的熔融树脂体内导入的成孔流体的体积减少，使得长度L(b)变小。另一方面，当注入空腔内的熔融树脂的体积减少时，向空腔内熔融树脂体内导入的成孔流体的体积增加，使得长度L(b)变大。所以，如果L(b)/L(a)比率小于0.9，可以通过减少注入空腔内的熔融树脂体积从而增加长度L(b)来满足公式0.9≤L(b)/L(a)≤1.0确定的关系。然而，当注入的熔融树脂的体积减少太多时，空心熔融树脂球的壁在成孔流体的压力下破裂，所以在熔融树脂固化之前，释放成孔流体的压力，因此不能实施满意的模塑。从而，依照实施例(相当于上述第九项实施例)，L(b)/L(a)比率很可能不变成1.0而变成小于1.0。
在实施例(相当于上述第十项实施例)以及实施例(相当于上述第九项实施例)中需要将铸口对准空腔末端区的一个位置安置，此末端区的长度沿所生产的空心的、整体的、功能分段—轴结构的轴线测量时是其全长的1/10。结果，整体分段—轴结构满足下面公式(1)确定的关系：
0.9≤L(b)/L(a)≤1.0 (1)实施例(相当于上述第十项实施例)可以通过调整注入模腔的熔融树脂的体积和，如果需要，调整辅助小室的体积很容易被实施。例如，当被注入模腔的熔融树脂的体积增加时，随后导入模腔内熔融树脂体内的成孔流体的体积减少，所以长度L(b)变小。另一方面，当注入空腔内的熔融树脂的体积减小时，导入空腔内熔融树脂体的成孔流体的体积增加，所以长度L(b)变大。此外，当辅助小室的内部体积减少时，导入模腔内熔融树脂体内的成孔流体的体积也减少，从而长度L(b)变小。在另一方面，当辅助小室的内部体积增加时，导入空腔内熔融树脂体内的成孔流体的体积也增加，从而长度L(b)变大。所以，如果L(b)/L(a)的比率小于0.9时，可以通过将注入空腔内熔融树脂体积减小或将辅助小室的内部体积增大从而使长度L(b)变大的办法，来满足公式0.9≤L(b)/L(a)≤1.0确定的关系。在最可取的实施例中，辅助小室经在空腔的两个相对端壁之一上形成的开口与模腔连通，两个相对端壁分开的距离等于模腔轴线的长度，此轴线相当于所生产的整体分段—轴结构的轴线，这一端壁位于远离铸口的一边，另外，熔融树脂的体积和辅助小室的内部体积被调整以使成孔流体进入辅助小室并使L(b)/L(a)比率变为1.0。
依照本发明的方法的另一个实施例(本发明的上述列举的实施例中的第十一项实施例)，例如如图3和图6(a)所示，辅助小室经在空腔的两个相对端壁之一上形成的开口与模腔连通，两个相对端壁分开的距离等于空腔轴线的长度，此轴线相当于所生产的整体分段—轴结构的轴线，这一端壁位于远离铸口的一边。依靠本发明方法的这个实施例，获得了本发明的上面列举的实施例中第二项实施例的整体分段—轴结构，此结构已改善了同轴性并降低了偏心度。对于为什么这个实施例中得到的整体分段—轴结构特别好的理由，可以做出各种推测。然而，这理由归因于熔融树脂和成孔流体在空腔内的流动模式变得对称于所生产的整体分段—轴结构的轴线，结果使整体分段—轴结构的壁厚均匀。这里使用的术语“壁厚”意指整体分段—轴结构的内外表面间的距离。
依照本发明的方法的又一个实施例(本发明的上面列举实施例中的第十二项实施例)，例如如图20(a)和20(b)所示，在由确定模腔的模壁上形成一个伸进物，此伸进物相当于在整体分段—轴结构的外面上形成一个凹槽，该凹槽不是在与分开距离等于所生产的整体分段—轴结构的轴线长度的两个端表面上形成的，它从外表面部分向整体分段—轴结构的轴线的方向上凹进去，其中的铸口位于确定膜腔的壁上的伸进物中，其方向使得以垂直于横腔轴线的方向将熔融的树脂注入模腔中，模腔的轴线相当于所生产的整体分段—轴结构的轴线。当两个开口由于机械零件的设计或功能，或模子构造等原因都不能在整体分段—结构的两个相对端面上形成时，这个实施例是可取的。如图22中所示，当相当于铸口的开口4(位于不同于两个相对端表面的外表面上)位于从外表面部分向整体段—轴结构的轴线方向凹进的凹槽18中时，机械零件的偏心度与没有使用这样凹槽的情况比较大大降低。为什么能取得这样良好效果的理由可归因于如图22所示，孔洞8变得对称于轴线21。此外，因为在这个实施例中，是沿垂直于模腔轴线的方向注入熔融树脂，此轴线相当于所生产的整体分段—轴结构的轴线21，此高速注入空腔的熔融树脂在腔中流动和扩散之前以直角与铸口的腔壁表面碰撞，使得由于所谓“喷射现象”(一种熔融树脂的散乱样式保留在定形制品表面的在现象)引起的定形的，它心的树脂制品的表面的光滑状态的变坏可被防止。在本发明的这个实施例的方法中凹槽18的形态例如可以是圆柱形(见图20(a)和图20(b))或棱柱形(见图21(a)和图21(b))。对于凹槽18的形态没有特殊的限制并且任何形态都可使用只要对应于铸口的开口位于凹槽18内，凹槽是在从外表面部分向所生产的整体分段—轴结构的轴线方向上凹进。然而，凹槽18的面积越大，如从正上方看(例如凹槽是圆柱形时，即为圆的面积)，降低偏心度的作用越小。所以可取的是当从正上方看凹槽18的面积尽可能小。然而，当从正上方看凹槽18的面积太小时，并因此相当于凹槽18的部分模子的壁厚也太小时，在注入的熔融树脂和导入的成孔流体的压力下模子可能会破裂。因此可取的是从正上方看凹槽18的面积尽可能小但不要小于一个水平，即在此水平相当于凹槽18的那部分模子具有足以承受上述压力的壁厚。此外，当凹槽18的深度太小或太大时，降低偏心度的作用变小。参看图22，凹槽18有1/2至3/2的t1/t2比率比较好，更好地是3/4至5/4，最好是大约1，式中t1表示凹槽18的深度和t2表示整体分段—轴结构在相对凹槽18那部分的壁厚。这里所用的术语“壁厚”意指整体分段—轴结构的内外表面间的距离。
依照本发明的方法的又一个实施例(本发明的上面列举实施例中的第十三实施例)例如，如图10(a)，10(b)和10(c)中所示，模腔有适于生产空心的、整体的、功能分段—轴结构的内部形态，此结构中至少一部分功能段构成齿轮7。一般，与轴整体成型的齿轮广泛用于各种领域，例如汽车、普通机械、精密机械和电气及电子设备。由上述实施例的方法得到的机械零件是有利的，因为它不仅有高的尺寸精确度和优良的材料回收特性，而且还能以高生产率生产。
依照本发明的方法的又一个实施例(本发明的上列举实施例的第十四项实施例)例如，在如图10(a)，10(b)和10(c)中所示，模腔有适于生产空心的、整体的、功能分段—轴结构的内部形态，在此结构中至少一部分功能段构成与轴1同轴成型的齿轮7，并且齿轮7满足公式R1/r1＝1～5表达的关系，式中R1表示齿轮7的齿根圆周13的直径和r1表示轴1的直径。由这个实施例的方法得到的机械零件是特别有利的，因为齿轮7的齿有高的尺寸精确度。然而，当R1/r1比率超过5时，机械零件的尺寸精确度变差。对于这点的理由可归因于机械零件的外部形态与零件内存在的孔洞的形态之间的差别变大，与图10(a)，10(b)和10(c)实施例不同，因此，机械零件的壁厚在轴和齿轮间的变化很大。在这种情况下，在壁厚大的那部分树脂的收缩变大。这样，孔洞的形成效果变得不满意。在另一方面，R1/r1比率小于1的机械零件没有实际用途。在本发明中R1/r1比率最好是1至4。在这个实施例中，当机械零件有两个或更多齿轮和(或)有带两个或更多不同直径的轴时，对于齿根圆周直径(R1)和轴的两个或更多不同直径(r1)的任何组合而言，R1/r1比率为1至5是必要的。
依照本发明的方法的又一个实施例(本发明的上述列举实施例中第十五项实施例)，例如，如图11中所示，空腔有适于生产空心的，整体的、功能分段—轴结构的内部形态，在此结构中至少一部分功能段构成辊2。一般，与轴整体成型的辊广泛地应用在各种领域中，例如汽车、普通机械、精密机械和电气及电子设备。由上述实施例的方法得到的机械零件是有利的，因为它不仅有高的尺寸精确度和优良的材料回收特性，而且还能以高生产率生产。
依照本发明的方法的又一个实施例(本发明的上述列举实施例中的第十六个实施例)，例如，如图11中所示，空腔有适于生产空心的、整体的、功能分段—轴结构的内部形态，在此结构中至少一部分功能段构成与轴1同轴成型的辊2，并且辊2满足公式R2/r2＝1～4表达的关系，式中R2表示辊2的直径和r2表示轴1的直径。用这个实施例的方法获得的机械零件是特别有利的，因为辊有高的尺寸精确度。然而，当R2/r2比率超过4时，机械零件的尺寸精确度变差。其理由可归因于机械零件的外部形态和存在其内的孔洞的形态之间的差别变大，与图11的实施例不同，因此机械零件的壁厚在轴和辊间变化很大。在这样情况下，在壁厚大的那部分的树脂收缩变大。这样，孔洞的形成效果变得不满意。另一方面，R2/r2比率小于1的机械零件没有实际的用途。在本发明中，R2/r2比率最好是1至3。在这个实施例中，当机械零件有两个或更多个辊和(或)有带两个或更多个不同直径的轴时，对于辊直径(R2)和轴的两个或更多个不同直径(r2)的任何组合而言，R2/r2比率是1至4是必要的。例如，在图8中所示机械零件的情况下，此零件具有带两个不同直径的轴1和辊2，在这个实施例中，对于辊2的直径(R2)与轴1的不同直径(r2)的任何组合而言，R2/r2比率是1至4是必要的。
依照本发明的方法的又一个实施例(本发明的上述列举实施例中的第十七项实施例)，例如，如图12所示，模腔有适于生产空心的、整体的、功能分段—轴结构的内部形态，在此结构中至少一部分功能段构成与轴1同轴成型的辊2，并且辊2在其外表面上有深度不小于沟槽14宽度的沟槽14，辊2满足公式r3/R3≥0.5表达的关系，式中r3表示沟槽14的内底与整体分段—轴的轴线间的距离，和R3表示辊2在没沟槽部分的圆形横断面的半径。用这个实施例的方法获得的机械零件是特别有利的，因为它的高的尺寸精确度和高的运动准确度。使用带沟槽辊子的典型例子是这样一种应用，在此应用中有两个相对端部分的导向钉与辊分开提供，导向钉的一个端部紧固到与辊子不同物体上而导向钉的另一个端部插入辊的沟槽内，使得带有插入沟槽的导向钉的物体沿平行于辊的轴线按照辊的转动而往复运动，借此将辊的运动传送给导向钉。这样带沟槽的辊广泛用于各种类型的打印机和各种类型设备的打印机部分。
在本发明的第十七项实施例中，在辊表面形成的沟槽的深度不小于沟槽的宽度。这是因为当沟槽的深度小于沟槽的宽度时，插入沟槽的导向钉的端部在辊的转动中很可能跑出沟槽。辊子的沟槽是通过在模子的腔壁上形成的相对应的凸出物而生成的。沟槽一般以螺旋状在辊的表面上形成，但可能依据插入沟槽中导向钉的往复运动的速率和周期从各种类型沟槽形态中选出一种合适的形态。此外，在这个实施例中，辊子满足公式r3/R3≥0.5表达的关系，式中r3表示沟槽内底与整体分段—轴结构的轴线间的距离，和R3表示在设沟槽部分的圆横断面的半径。当r3和R3有由公式r3/R3＜0.5表达的关系时，机械零件的尺寸精确度变差。对于这点的理由可归因于成孔流体没有被充分施加挤压作用。本发明的最佳实施例
本发明将用下面的例子更详细地加以说明，而不应把这些例子看作是限制本发明的范围。例1
生产如图3所示的具有与之整体成型的轴的辊。如图3所示，该整体辊—轴结构具有两个辊2、2并且整个长度为90mm(其中位于该结构两端的每个端轴部分1，1各长10mm，而每个辊2均长30mm)，并且每个端轴部分1具有6mm直径，而每个辊2直径为10mm。在图3中，还画出生产中所用的辅助室(该辅助室具有矩形的平行六面体形状，其内部容积约为所生产的整体辊/轴结构表观容积的40％)。
尤其是，在塑模温度为80℃和圆柱体温度为200℃下进行乙缩醛共聚物的空心注塑。应用氮气作为通入模具模腔内熔融树脂体中的成孔流体。气体入口装备在位于铸模机的圆柱体前端的喷咀中。如图3所示，铸口4，和用于连通模腔与辅助室3的通路5构成模腔的两个相对的端壁，在那里模腔的两个相对的端壁相应于整体辊轴结构的两个相对的端表面6、6。
树脂在铸模机的圆柱体中熔化，并通过该圆柱体的喷咀和铸口注入模腔中，以便用熔融树脂体充满模腔。随后，将通过圆柱体喷咀供给的氮气通进熔融树脂体中，以便在熔融树脂体内形成空心。所用的氮气预先在供给成孔流体的设备中加压到100kg/cm2的压力。氮气经过喷咀、浇口、流道和铸口进入熔融树脂体中，并且氮气穿过存在于喷咀、浇口、流道和铸口中的熔融树脂。
利用将作为成孔流体的氮气通进熔融树脂体以形成空心8，引起一部分熔融树脂体被推出模腔而进入辅助室3。成孔流体到达辅助室3的内部，以便所产生的整体辊—辊结构满足由公式L(a)/L(b)所表示的关系。整体辊—轴结构具有约35％的空心率。
在上述空心注塑法中，通进加过压的氮气是在这样的条件下进行，以便进气延迟时间(完成熔融树脂注射的气体通进熔融树脂体之间的时间)为0秒，进气时间(用于通进气体的时间)为5秒和压力保持时间(进气时间与在密封系统中使模腔内的气体保持压力的时间的总和，随后停止通气)为35秒。在压力保持时间结束之后5秒钟，打开模具，并从模具中取出所得到的制成一定形状的树脂制品。所得到的制成一定形状的树脂制品具有如图6(a)所示的截面。
所得到的具有与之整体成型的轴的辊按下面的方式来评估其有关偏心的程度。如图14所示，整体辊—轴结构在其两个端轴部分1，1处被V形座17，17支承住。测微仪16与图3所示的辊2，2的部分A，B，C中的每一部分以这种方式接触，以便在垂直于整体辊—轴结构的轴线21的方向上的任何位移都可检测出来。部分A和B各自被定位于辊2长度的中间，而部分C距部分B为4mm。一旦辊2，2在整体的辊—轴结构的轴线21上旋转，就得到在旋转期间由测微仪16测得的最大和最小位移值，取最大值与最小值之间的差作为偏心的程度。在一个辊中，偏心程度越小，则尺寸精度越高，因此可以保证改善操作的准确度。图14是用图解说明如何测量具有与之整体成型轴的辊子偏心程度的注释图(在图14中，测量地点是部分A)。
此外，还检验了这样生产的整体辊—轴结构，以查明是否观察到暂停痕迹。
结果列于表1(a)和1(b)中。
结果表明，在本例中所得到的整体辊—轴结构偏心程度是低的。结果还表明，整体辊—轴结构没有暂停痕迹，说明甚至局部偏转也不会发生，并且外观良好。这样，表明了所得到的整体辊—轴结构作为机械零件是极好的。例2
具有与之整体成型轴的辊基本上按与例1相同的方式得到并进行评估，不同的只是增加了熔融树脂的注射体积以免氮气进入辅助室，其中，L(a)/L(b)的比值变成0.97。所得到的整体辊—轴结构具有大约34％的空心率。
结果列于表1(a)中。
结果表明，在本例中所得到的整体辊—轴结构偏转的程度是低的。结果还表明，整体辊—轴结构没有暂停痕迹，说明甚至局部偏心也不会发生，它意味着整体辊—轴结构具有高的尺寸精度，并且外观良好。这样，表明了所得到的整体辊—轴结构作为机械零件是极好的。例3
具有与之整体成型轴的辊基本上按与例1相同的方式得到并加以评估，不同的只是增加了熔融树脂的注射体积以免氮气进入辅助室，其中，L(a)/L(b)的比值变成0.92。所得到的成形树脂制品具有如图6(b)所示的截面。所得到的整体辊—轴结构具有约32％的空心率。
结果列于表1(a)中。
结果表明，在本例中所得到的整体辊—轴结构偏转的程度是低的。结果还表明，整体辊—轴结构没有暂停痕迹，说明甚至局部偏心也不会发生，它意味着整体辊—轴结构具有高的尺寸精度，并且外观良好。这样，表明了所得到的整体辊—轴结构作为机械零件是极好的。比较例1
具有与之整体成型轴的辊基本上按与例1相同的方式得到并进行评估，不同的只是增加了熔融树脂的注射体积，以免氮气进入辅助室，其中，L(a)/L(b)的比值变成0.87。
结果列于表1(a)中。
结果表明，在本例中所得到的整体辊—轴结构没有暂停迹印，但偏心程度高。因此，表明所得到的整体辊—轴结构作为机械零件是令人不满意的。例4
具有与之整体成型轴的辊基本上按与例1相同的方式得到并加以评估，不同的只是气体入口装备在流道之中。氮气经过流道和铸口通入熔融树脂体中，并且氮气穿过存在于流道和铸口中的熔融树脂。成孔流体到达辅助室的内部，以便L(a)/L(b)的比值变成1.00。所得到的整体辊—轴结构具有约35％的空心率。所得到的成型树脂制品具有与例1中得到的空心相同。
结果列于表1(b)中。
结果表明，在本例中所得到的整体辊—轴结构偏转的程度是低的。结果还表明，该整体辊—轴结构没有暂停痕迹，说明甚至局部偏心也不会发生，它意味着整体辊—轴结构具有高的尺寸精度，并且外观良好。因此，表明所得到的整体辊—轴结构作为机械零件是极好的。比较例2
具有与之整体成型的轴的辊基本上按与例1相同的方式得到并进行评估，不同的只是如图1所示，在与模腔的中心对齐的部分处的模具壁中形成铸口，其中，模腔的中心相当于所生产的整体辊—轴结构的轴线的中心，并且与例1还有一个不同是用于连通模腔和辅助室3，3的通路5，5分别在模腔的两个相对的端壁中形成，其中，模腔的两个相对的端壁相当于整体辊—轴结构的两个相对的端表面6，6。图1中所示的辅助室3，3具有相同的尺寸和相同的形状。辅助室3，3之中每一个都具有矩形平行六面体形状，并且它们的总内部容积约为所生产的整体辊—轴结构表观容积的40％。其L(a)/L(b)的比值变成1.00。
所得到的整体辊—轴结构具有如图4所示的截面。正如在图4中所看到的，辊具有三个开口，亦即一个开口用于铸口4，而另两个开口用于分别连通空心8和辅助室3，3的通路5，5。
结果列于表1(b)中。
结果表明，在本例中所得到的整体辊—轴结构没有暂停良迹，但在位置A和B处偏心程度高。因此，表明了该整体辊—轴结构作为机械零件是令人不满意的。比较例3
具有与之整体成型轴的辊基本上按与例1相同的方式得到并进行评估，不同的只是如图2所示，铸口4，4分别在模腔的两个相对的端壁中形成，其中，模腔的两个相对的端壁相当于整体辊—轴结构的两个相对的端表面6，6，并且用于连通模腔和辅助室3的通路5在与模腔的中心对齐的位置处的模具壁中形成，其中，模腔的中心相当于所生产的整体辊—轴结构的轴线的中心。图2中所示的辅助室3具有矩形平行六面体的形状，并且其内部容积约为所生产的整体辊—轴结构表观容积的40％。其L(a)/L(b)的比值变成0.84。
所得到的整体辊—轴结构具有如图5所示的截面。如图5所示，辊有三个开口，亦即两个开口用作铸口4，4用，而一个开口供作用于连通空心8和辅助室3的通路5用。
结果列于表1(b)中。
结果表明，在本比较例中得到的整体辊—轴结构没有暂停痕迹，但在部分A和B处偏心程度高。因此，表明了该整体辊—轴结构作为机械零件是令人不满意的。例5
具有与之整体成型的轴的辊基本上按与例1相同的方式得到并进行评估，不同的只是未用辅助室3，并且熔融树脂的注射体积减少到约为例1中所用体积的65％。L(a)/L(b)的比值为0.92。
所得到的整体辊—轴结构具有如图3中标出的部分C的部分周围有暂停痕迹。
此外，按与例1所述相同的方式评估了整体辊—轴结构在部分A和B处的偏心程度。同样也评估了在其周围观察到暂停痕迹的部分C处的偏心程度。
结果列于表1(b)中。
结果表明，整体辊—轴结构在部分A和B处虽然由于暂停痕迹印而出现局部的轻微偏心，但偏转程度是低的。例6
具有与之整体成型的轴的辊基本上按与例1相同的方式得到并进行评估，不同的只是未用辅助室3，成孔流体入口15如图7所示构成，并且熔融树脂的注射体积减少到约为例1中所用体积的65％。L(a)/L(b)的比值为0.97。
沿图7所示的F—F线切开这样得到的模制产品，从而得到整体辊—轴结构。
所得到的整体辊—轴结构在相应于图7所指出的部分C的部分周围有暂停痕迹。
此外，按与例1所述相同的方式评估整体辊—轴结构在部分A和B处的偏心程度。同样也评估了在其周围观察到暂停痕迹的部分C处的偏心程度。
结果列于表1(b)中。
结果表明，整体辊—轴结构在部分A和B处虽然由于暂停痕迹而显示出局部的、轻微的偏心，但偏心程度是低的。比较例4
基本上重复与例1相同的步骤，不同的只是采用的熔融树脂注射体积与例5中所用的相同。将作为成孔流体用的氮气经过喷咀、浇口、流道和铸口通入熔融树脂体中，并穿过喷咀、浇口、流道和铸口中存在的熔融树脂，而到达辅助室的内部。然而，因为熔融树脂的注射体积小，所以从模腔输送到辅助室的熔融树脂不能装满辅助室，结果，在辅助室内形成具有可继续向其中供给氮气的空心熔融树脂气球，同时在辅助室中留下空隙。在氮气的压力下，树脂气球的壁破裂，以致在树脂冷却之前，通入的气体便从模腔内的熔融树脂体的空心中释放出来。因此，不能完成树脂的模塑。比较例5
基本上重复例5中相同的步骤，不同的只是增加了熔融树脂的注射体积，以便模腔被树脂装满。结果，空心率降低到10％或更低的水平，并且实际树脂厚度变大，以致模塑的循环时间延长到约为例14中循环时间的4倍，而导致生产率低。在本比较例中，L(a)/L(b)的比值为0.15。
例7
具有与之整体成型轴的辊基本上按与例1相同的方式得到并进行评估，不同的只是使用聚酰胺(耐纶66)作树脂和圆柱体温度调定到290℃。L(a)/L(b)的比值为1.00。所得到的整体辊—轴结构有35％的空心率。
在本例中，得到与例1中大体上相同的空心的树脂成型制品。结果列于表2中。
结果表明，在本例中得到的整体辊—轴结构偏心程度是低的。结果还表明，整体辊—轴结构没有暂停痕迹，说明甚至局部偏心也不会发生并且外观良好。因此，表明所得到的整体辊—轴结构作为机械零件是极好的。例8
具有与之整体成型轴的辊基本上按与例4相同的方式得到并进行评估，不同的只是使用聚酰胺(耐纶66)作树脂并且圆柱体温度调定到290℃，L(a)/L(b)的比值为1.00。所得到的整体辊—轴结构有35％的空心率。
在本例中，得到与例4中大体上相同的空心的树脂成型制品。结果列于表2中。
结果表明，在本例中得到的整体辊—轴结构偏心程度是低的。结果还表明，该整体辊—轴结构没有暂停痕迹，说明甚至局部偏心也不会发生并且外观良好。因此，表明所得到的整体辊—轴结构作为机械零件是极好的。比较例6
具有与之整体成型轴的辊基本上按与比较例2相同的方式得到并进行评估，不同的只是使用聚酰胺(耐纶66)作树脂并且圆柱体温度调定到290℃，L(a)/L(b)的比值为1.00。
在本比较例中，得到与比较例2中大体上相同的空心的树脂成型制品。结果列于表2中。
在本比较例中得到的整体辊—轴结构没有暂停痕迹，但在部分A和B处的偏心程度高。因此，表明该整体辊—轴结构作机械零件是令人不满意的。比较例7
具有与之整体成型轴的辊基本上按与比较例3相同的方式得到并进行评估，不同的只是使用聚酰胺(耐纶66)作树脂并且圆柱体温度调定到290℃，L(a)/L(b)的比值为0.84。
在本比较例中，得到与比较例3中大体上相同的空心的树脂成型制品。结果列于表2中。
在本比较例中得到的整体辊—轴结构没有暂停痕迹，但在部分A和B处的偏心程度高。因此，表明该整体辊—轴结构作机械零件是令人不满意的。例9
具有与之整体成型轴的辊基本上按与比较例3相同的方式得到并进行评估，不同的只是使用聚酰胺(耐纶66)作树脂并且圆柱体温度调定到290℃，L(a)/L(b)的比值为0.92。
在本例中，得到与例5中大体上相同的空心的树脂成型制品。结果列于表2中。
在本例中得到的整体辊—轴结构在部分A和B处虽然由于出现暂停痕迹而产生局部的、轻微的偏心，但其偏心程度是低的。比较例8
具有与之整体成型轴的辊基本上按与比较例4相同的方式得到并进行评估，不同的只是使用聚酰胺(耐纶66)作树脂并且圆柱体温度调定到290℃。
氮气通过喷咀、浇口、流道和铸口通入熔融树脂体中，并且氮气穿过存在于喷咀、浇口、流道和铸口中的熔融树脂，而到达辅助室的内部。
在辅助室中，因为熔融树脂的体积小，所以从模腔中通到辅助室的熔融树脂不能充满辅助室，结果形成可继续向其中供给氮气的空心熔融树脂气球，同时在辅助室中留下空隙。在氮气的压力下，树脂气球的壁破裂，以致在树脂冷却之前，通入的气体从模腔中的熔融树脂体的空心中释放出来。因此，不能完成树脂的模塑。例10和11
在例10和11中，均生产出如图17所示的具有与之整体成型的轴的辊。如图17所示，整体辊—轴结构全长为200mm(位于该结构两端的每个端部分1，1均长2cm)，并且每个端轴部分1具有10mm的直径和每个辊2具有12mm的直径。在图17中，还画出了生产中所用的辅助室(辅助室具有矩形的平行六面体形状，并且其内部容积约为所生产的整体辊—轴结构表观容积的40％)。
特别要说明的是，在例10中，是在模具温度为80℃和圆柱体温度为200℃下进行乙缩醛共聚物的空心注塑成型，而在例11中，是在模具温度为80℃和圆柱体温度为290℃下进行聚酰胺(耐纶66)的空心注塑成型。应用氮气作为通入模腔内熔融树脂体中的成孔流体。气体入口安装在位于铸模机圆柱体前端的喷咀中。如图15所示，凹槽18在端轴部分1，1的其中一个上形成，并且在凹槽18中设置了相当于铸口4的开口。凹槽18具有与图20(a)和20(b)中所示的凹槽形状相同的圆柱形状。上述圆柱形凹槽18具有2.5mm半径和2mm深度。
树脂在铸模机的圆柱体中熔融并通过圆柱体的喷咀和铸口注入模腔中，以便用熔融树脂体充满模腔(树脂的注射体积与模腔的内部容积近似相同)。随后，将通过圆柱体喷咀供给的氮气通入熔融树脂体中，以在熔融树脂体内形成空心。所用的氮气事先在用于供给成孔流体的设备中加压到压力为100kg/cm2。氮气经过喷咀、浇口、流道和铸口通入熔融树脂体中，并且氮气穿过存在于喷咀、浇口、流道和铸口中的熔融树脂。由于作为成孔流体的氮气通入熔融树脂体以形成空心8，引起一部分熔融树脂体被排出模腔而进入辅助室3中。成孔流体到达辅助室3的内部，因此所产生的整体辊—轴结构具有公式L(a)/L(b)＝0.98所表达的关系，并且空心率为35％。
在上述空心注塑法中，通进加压的氮气是在这样的条件下进行的，使得进气延迟时间(完成注射熔融树脂和将气体通入熔融树脂体之间的时间)为0.1秒，进气时间(用于通进气体的时间)为5秒，和压力保持时间(为进气时间和用于在密闭系统中使模腔内气体保持一定压力时间的总和，随后停止进气)为50秒。在压力保持时间结束之后5秒钟，打开模具并从模具中取出所得到的加工成型的树脂制品。所得到的加工成型的树脂制品具有如图15所示的截面。
按下述方式评估所得到的整体辊—轴结构的偏心程度。整体辊—轴结构在其两个端轴部分1，1处被V形座支承。辊2只要在整体辊—轴结构的轴线21上旋转，便用与例1中相同的方式在图15中的部分A处(部分A与辊2的中心对齐)垂直于整体辊—轴结构轴线21的方向上测量偏心的程度(转动期间测量的位移最大值与最小值之间的差值)。在辊中，偏心程度越小，尺寸的精度就越高，因此可以保证改善了的操作准确度。
此外，还检验了这样生产的整体辊—轴结构以便发现是否有暂停痕迹。
结果列于表3中。
结果表明，在例10和11中得到的整体辊—轴结构偏心程度都很低。结果还表明，整体辊—轴结构没有暂停痕迹。因此，可得出结论，即所得到的整体辊—轴结构作为机械零件是极好的。例12～例21
在例12至例21的每个例子中，生产出具有与之整体成型的轴的正齿轮，它们具有如下列项目所规定的形状。所得到的整体齿轮—轴结构具有如图10(a)、10(b)和10(c)所示的截面。
模数*：1.0
齿数：11～42
齿轮的齿根圆的直径：8.5～39.5mm
齿轮的齿尖圆的直径：13～44mm
齿的面宽：20mm
标准压力角度：20°
轴的直径：8mm
每个端轴部分的长度：在齿轮的两侧处20mm
(*模数是齿轮节圆的直径(mm)被齿数除所得到的值)
在例12到16中，是在模具温度为80℃和圆柱体温度为200℃下进行乙缩醛共聚物的空心注塑的，而在例17到21中，是在模具温度为80℃和圆柱体温度为290℃下进行聚酰胺(耐纶66)的空心注塑法的。应用氮气作为成孔流体通入模腔内的熔融树脂体中。气体入口配置在位于铸模机圆柱体前端处的喷咀中。如图10(a)所示，铸口4和用于连通模腔和辅助室的通路5在模腔的两个相对的端壁中形成，其中，模腔的这两个相对的端壁相当于整体齿轮—轴结构的两个相对的端表面6，6。
树脂在铸模机的圆柱体中熔融，并通过圆柱体的喷咀和铸口注入模腔中，以便用熔融树脂体充满模腔。随后，将通过圆柱体喷咀供给的氮气通入熔融树脂体中，以在熔融树脂体内形成空心。所用的氮气事先在用于供给成孔流体的设备中被加压到150kg/cm2的压力。氮气经过喷咀、浇口、流道和铸口通入熔融树脂体中，并且氮气穿过存在于喷咀、浇口、流道和铸口中的熔融树脂。
通过将作为成孔流体的氮气通入熔融树脂体以形成空心8，引起一部分熔融树脂体被排出模腔进入辅助室3。成孔流体到达辅助室3的内部，结果所产生的整体齿轮—轴结构具有由公式L(a)/L(b)＝1.00所表示的关系，并且空心率为25％。所形成的空心8具有如图10(a)、10(b)和10(c)所示的截面。
在上述空心注塑法中，通进加过压的氮气在这样的条件下进行，使得进气延迟时间(完成熔融树脂注射和将气体通进熔融树脂体之间的时间)为0.5秒，进气时间(用于通进气体的时间)为5秒，及压力保持时间(进气时间与使气体在密闭系统中的模腔内保持压力的时间总和，随后停止通气)为38秒。在压力保持时间结束之后5秒钟，打开模具并从模具中取出所得到的制成一定形状的树脂制品。
按照齿轮的日本工业标准(JLS B1702)，利用判据“齿形误差”和“螺距误差”来评估所得到的整体齿轮—轴结构的精密度。上述两个误差都是以所得到的齿轮与标准的渐开线齿轮之间的尺寸差来度量的。因此，误差值越小，则尺寸的精度越高，这样可以保证改善操作的准确度。上述评估是利用评估齿轮的设备(GC-1HP，日本大阪SEIMITSU KIKAI有限公司制造和销售)进行的。
结果列于表4和5中。在例12至21中每个例子所得到的整体齿轮—轴结构中均未观察到暂停痕迹。
结果还表明，在例12至21中所得到的每个整体齿轮—轴结构的齿形误差和螺距误差都很小，说明整体齿轮—轴结构作为机械零件具有极好的尺寸精度。尤其是具有R1/r1比值为1到4的整体齿轮—轴结构特别有用，因为其上述误差极小。比较例9和10
在比较例9和10中，基本上重复与例14和19相同的步骤，不同的只是熔融树脂的注射体积减少到约为例14和19中注射体积的75％。
作为成孔流体的氮气经过喷咀、浇口、流道和铸口通进熔融树脂体中，并穿过存在于喷咀、浇口、流道和铸口中的熔融树脂，而到达辅助室的内部。但是，因为熔融树脂的注射体积小，所以从模腔通到辅助室的熔融树脂不会充满辅助室，结果形成具有可继续向其中供给氮气的空心的熔融树脂气球、同时在辅助室中四周围留下空隙。树脂气球的壁在氮气压力的作用下破裂，结果在树脂冷却之前，通进的氮气从模腔内的熔融树脂体的空心中排出。因此，不能完成树脂的模塑。比较例11
基本上重复与例14中相同的步骤，不同的只是不用辅助室。结果，空心率下降到10％或更低的水平，并且实际树脂厚度变大，这样模塑的循环时间比例14中的循环时间延长了大约4倍，从而导致生产率变低。在本比较例中，L(a)/L(b)的比值为0.20。例22～31
在例22～31的每个例子中，都生产出具有与之整体成型的轴的辊。该整体辊—轴结构全长为200mm(位于该结构两端处的每个端轴部分1，1具有2cm的长度)，而每个端轴部分1具有10mm的直径和辊2具有10～40mm的直径。所得到的整体辊—轴结构具有如图11所示的截面。在图11中，还用虚线画出了生产中所用的辅助室3。
确切地说，在例22-26中，是在模具温度为80℃和圆柱体温度为200℃下进行乙缩醛共聚物的空心注塑的，而在例27～31中，是在模具温度为80℃和圆柱体温度为290℃下进行聚酰胺(耐纶66)的空心注塑的。应用氮气作为通进模腔内腔融树脂体的成孔流体。气体入口装备在位于铸模圆柱体的前端处的喷咀中。如图11所示，铸口4和用于连通模腔和辅助室3的通路5在模腔的两个相对的端壁中形成，模腔的两个相对的端壁相当于整体辊—轴结构的两个相对的端表面6，6。
树脂在铸模机的圆柱体中熔融，并经过圆柱体的喷咀和铸口注入模腔中，以便用熔融树脂体充满模腔。随后将经过圆柱体喷咀供给的氮气通入熔融树脂体中，以在熔融树脂体内形成空心。所用的氮气事先在供给成孔流体的设备中加压到100kg/cm2的压力。氮气经过喷咀、浇口、流道和铸口通进熔融树脂体中，并且氮气穿过存在于喷咀、浇口、流道和铸口中的熔融树脂。
通过将作为成孔流体的氮气通进熔融树脂体以形成空心8，引起一部分熔融树脂体从模腔中排出而进入辅助室3中，并且成孔流体到达辅助室3的内部。空心8具有如图11所示的截面。其L(a)/L(b)的比值为1.00。
在上述空心注塑法中，通进加压的氮气在这样的条件下进行，使得进气延迟时间(完成熔融树脂的注射与将气体通进熔融树脂之间的时间)为0秒，进气时间(用于通进气体的时间)为5秒，和压力保持时间(进气时间与使气体在密闭系统中的模腔内保持压力的时间的总和，随后停止进气)为40秒。在压力保持时间结束之后5秒钟，打开模具并从模具中取出制成一定形状的树脂制品。
按下述方式评估所得到的具有与之整体成型轴的辊的偏心程度。整体辊—轴结构在其两个端轴部分1，1处被V形座支承住。测微仪与图11所示的辊的部分D(与辊2的中心对齐)和部分E以这种方式接触，使得在垂直于整体辊—轴结构的轴线方向上的任何位移都能检测出来。部分D定位于辊2长度的中间，而部分R定位于距连通铸口4的端表面6为130mm处。该辊一在整体辊—轴结构的轴线上转动，就得到在转动期间由测微仪测得的位移最大值和最小值，并取最大值与最小值之间的差作为偏心程度。亦就是说，基本上按与例1相同的方式在部分D和E处评估整体辊—轴结构的偏心程度。在辊中，偏心程度越小，则尺寸精度越高，因此可保证改善操作的准确度。
此外，对辊2的中间部分和铸口4一侧其端部分测量辊2的平均直径。那些平均直径分别称作D1和D2，并且取从D1中减去D2所得到的差值作为用于评估尺寸精度的判据。使用上述差值(＝D1－D2)作为用于表明辊的柱面性的判据。亦就是说，辊的中间部分直径与其端部分(在铸口侧)的直径之间差别越小，则尺寸精度越高，因此可保证改善操作的准确度。
结果列于表6和7中。在例22～31的每一个例子中，整体辊—轴结构没有暂停痕迹。
结果表明，在例22～31之中每一例所得到的整体辊—轴结构偏心程度都很低。结果还表明，整体辊—轴结构没有暂停痕迹，说明甚至局部的偏心也没有发生。因此，表明所得到的辊具有很高的尺寸精度，并且作为机械零件是极好的。具有R2/r2比值1～3的辊特别有用，因为差值(＝D1－D2)很小。例32和33
在例32和33中，基本上重复与例23和28相同的步骤，不同的只是未用辅助室，并且各自的熔融树脂注射体积约为例23和28中所用注射体积的65％，以便所生产出的整体辊—轴结构具有与例23和28中相同的空心率。在例32和33中，它们的L(a)/L(b)的比值均为0.93。
对例32和33中每个得到的整体辊—轴结构，在距与铸口4连通的端表面6为130mm处的部分(相应于图11中所表示的部分E)观察了暂停痕迹。基本上按与例22～31中相同的方式在与其中心对齐的部分(相应于图11中所表示的部分D)处评估了辊的偏心程度。同样，在围绕着观察暂停迹印的部分E处测量了偏心程度。
结果列于表6主7中。
结果表明，所得到的整体辊—轴结构在部分D处虽然由于暂停痕迹而出现局部轻微的偏心，但其偏心的程度很低。比较例12和13
在比较例12和13中，基本上重复与例23和28中相同的步骤，不同的只是它们各自的熔融树脂注射体积与例32和33中所用的注射体积相同。
氮气经喷咀、浇口、流道和铸口通进熔融树脂体中，并且氮气穿过存在于喷咀、浇口、流道和铸口中的熔融树脂而到达辅助室的内部。但是，因为熔融树脂的注射体积小，从模腔通到辅助室的熔融树脂不能充满辅助室，结果，在辅助室中，形成了具有继续向其中供给的氮气的空心熔融树脂气球，同时在辅助室中留下空隙。树脂气球壁在氮气压力下破裂，以致在熔融树脂冷却之前，通进的气体便从模腔内熔融树脂体的空心中跑出。因此，不能完成树脂的模制。比较例14
基本上重复与例32中相同的步骤，不同的只是增加了熔融树脂的注射体积，以便模腔能用树脂充满。结果，空心率下降到10％或更低的水平，并且实际的树脂厚度变大，以致模塑的循环时间延长到约为例20中所用循环的时间的4倍，而导致生产率低。L(a)/L(b)的比值为0.26。例34～41
在例34～41的每一例中，生产出在其表面上具有沟槽的辊。所得到的整体带沟槽的辊—轴结构全长为160mm(位于该结构两端轴部分均长5mm)，并且每个端轴部分1有10mm的直径。没有沟槽14的辊部分有14mm的直径，并且沟槽14宽为2mm和深2～3.5mm。所得到的整体带沟槽的辊—轴结构示于图12。所得到的整体带沟槽的辊—轴结构的截面如图13所示，在图13中还画出了生产中所用的辅助室3。沟槽14以这种方式形成，使得两个与辊的轴线成60℃倾斜的螺旋形沟槽彼此交叉如图12所示。
在例34～41中，如表8和9中所示，使用乙缩醛均聚物、聚酰胺(耐纶66)、改性的聚亚苯基醚和ABS树脂作为树脂。在根据所用树脂种类选定的合适模具温度和圆柱体温度下进行空心注塑。
应用氮气作为通进模腔内的熔融树脂体中的成孔流体。气体入口装备在位于铸模机圆柱体前端的喷咀中。如图12和13所示，铸口4和用于连通模腔和辅助室3的通路5在模腔的两个相对的端壁中形成，模腔的两个相对的端壁相应于整体功能件—轴结构的两个相对的端表面6，6。
树脂在铸模机的圆柱体中熔融，并经过圆柱体的喷咀和铸口注入模腔中，以便用熔融树脂体充满模腔。接着，将经过圆柱体喷咀供给的氮气通进熔融树脂体中，以在熔融树脂体内形成空心。所用的氮气事先在供给成孔流体的设备中加压到100kg/cm2的压力。氮气经过喷咀、浇口、流道和铸口通进熔融树脂体中，并且氮气穿过存在于喷咀、浇口、流道和铸口中的熔融树脂。
由于将作为成孔流体的氮气通进熔融树脂体以形成空心8，引起一部分熔融树脂体从模腔中排出而进入辅助室3。空心8具有如图13所示的截面，其L(a)/L(b)为1.00。
在上述空心注塑法中，通进加压的氮气在这样的条件下进行，使得进气延迟时间(完成熔融树脂注射与将气体通进熔融树脂体之间的时间)为0.5秒，进气时间(用于通进气体的时间)为5秒，和压力保持时间(进气时间与使气体在密封系统中的模腔内保持压力的时间的总和，随后停止进气)为41秒。在压力保持时间结束之后5秒钟，打开模具并从模具中取出所得到的制成一定形状的树脂制品。
此外，对辊2测量了与辊中心对齐部分的直径和辊2在铸口4一侧的端部的直径。上述的部分和端部在其表面上没有沟槽。亦就是说，在图12所示的a，b点处测量了与辊的中心对齐部分的辊的直径，并且还在图12所示的c，d点处测量了辊2在铸口一侧端部处辊的直径。那些直径分别称作D3和D4，并取D3减去D4所得到的差值作为用于评估尺寸精度的判据。使用上述差值(＝D3－D4)作为判断辊的圆柱性的判据。当圆柱性差时，在辊的表面上的沟槽就不能正常地起作用，并且不能精确地将辊的运动传送到销钉上，该销钉被安排成沿着如在上面说明部分所述的沟槽往复运动。亦就是说，在与辊的中心对齐部分的辊直径与铸口一侧上辊的端部的直径之间的差值越小，则尺寸精度就越高，因此可保证改善操作的准确度。
然后，检验整体带沟槽的辊—轴结构，以看看是观察到暂停痕迹。
结果列于表8和9中。对在例34～41中每一例所得到的整体带沟槽的辊—轴结构未观察到暂停痕迹。
结果表明，在例34～41中每一例所得到的整体带沟槽的辊—轴结构中，直径的差值(＝D3－D4)很小，因此，带沟槽的辊能准确地将其运动传送到可沿沟槽往复运动的销钉上。另外，因为沟槽的深度不小于沟槽的宽度，所以在辊转动期间沟槽中的销钉几乎不会从沟槽中滑出来。因此，整体带沟槽的辊—轴结构作为机械零件是极好的。例42～45
在例42、43、44和45中，基本上重复与例34，36、38和40中相同的步骤，不同的只是未用辅助室，并且它们各自的熔融树注射体积约为例34、36、38和40中所用注射体积的65％，使得所生产的整体辊—轴结构与相应例子具有相同的空心率。在例42～45的每一例中，L(a)/L(b)比值为0.94。
在例34，36，38和40的每一例中，在距连通铸口的端表面约105mm的部分周围观察到暂停痕迹，并且在沟槽的内部出现具有深0.2mm的凹—凸位移。
按与例34～41相同的方式测量直径差(＝D3－D4)。
结果列于表8和9中。
结果表明，在例42～45每一例中所得到的整体带沟槽的辊—轴结构尽管在沟槽的内部由于暂停痕迹而出现比较小的凹—凸位移，但它具有很小的直径差(＝D3～D4)和很高的圆柱性。比较例15～18
在比较例15，16，17和18中，基本上重复与例34，36，38 40中相同的步骤，不同的只是它们各自的熔融树脂注射体积与例42，43，44和45中的注射体积相同。
将作为成孔流体的氮气经过喷咀、浇口、流道和铸口通进熔融树脂体中，并穿过存在于喷咀、浇口、流道和铸口中的熔融树脂，到达辅助室的内部。但是，因为熔融树脂的注射体积小，所以从模腔中通入辅助室内的熔融树脂不能充满辅助室，因此在辅助室内形成具有可继续向其中供给氮气的空心的熔融树脂气球，同时在辅助室的周围留下空隙。树脂气球壁在氮气压力下破裂，结果在树脂冷却之前，通进的氮气从模腔内的熔融树脂体的空心中排出。因此，不能完成树脂的模制。比较例19
基本上重复与例42中相同的步骤，不同的只是增加了熔融树脂的注射体积，以便充分注射树脂，使熔融树脂体充满模腔。结果，空心率下降到10％或更低的水平，并且实际的树脂厚度变大，以致模塑的循环时间延长到约为例29中模塑时间的4倍、导致生产率低。其L(a)/L(b)比值为0.20。
表1(a)
表1(b)
表2
表3
表4
表5
表6
表7
表8
表9
如上所述，本发明提供一种具有与之整体成型的轴的机械零件，该机械零件具有很高的尺寸精度。本发明的机械零件可用空心注塑法生产。因此，该机械零件可在很短的时间周期内生产并且有很高的生产率。另外，因为该机械零件具有与之整体成型的树脂轴，所以与用夹物模压法生产的具有与之形成一体的轴的机械零件相比，它有极好的材料回收利用特性，从而有助于环境保护。
根据本发明生产的机械零件具有如上所述的优良特性，它在各种不同的领域(如汽车、普通机械、精密机械及电气和电子设备)都是有用的，因此，在工业上很有利用价值。本发明的机械零件在家用电器和办公自动化机器例如传真机、打印机和复印机等中特别有用。
机译： 具有一体成型的轴的空心树脂机械零件以及用于制造该零件的注射成型方法。
机译： 具有一体成型的轴的空心树脂机械零件及其制造方法
机译： 具有一体成型的轴的空心树脂机械零件及其制造方法
