CN110712443B - 一种凹凸纹理模具及其制作方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凹凸纹理模具及其制作方法、应用，所述凹凸纹理模具的型面上设置有凹凸纹理，所述型面为平整面或规则曲面或凹凸的浮雕面；所述凹凸纹理由若干长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构不完全相同的刻痕按设定的形位关系组成；所述凹凸纹理模具的制作方法包括以下步骤：步骤S1：设计点线图纹并进行三维浮雕建模；步骤S2：根据三维浮雕模型在模具上加工出型面；步骤S3：由机械雕刻机根据点线图纹遴选雕刻刀、设置参数，在型面上机械雕刻出长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构不完全相同的若干刻痕；得到凹凸纹理模具。本发明结合浮雕建模和雕刻凹版，使金属制品表面压印形成的浮雕点线图案更精细、更立体。

Description

一种凹凸纹理模具及其制作方法、应用

技术领域

本发明涉及凹印模具技术领域，具体的说，是一种凹凸纹理模具及其制作方法、应用。

背景技术

传统钞券上，常常采用凹版印刷形成的凹印图纹来表现人物、风景、建筑等主景形象，凹印图纹是钞券中重要的组成部分与防伪手段。

凹版印刷，先雕刻凹版，然后在凹版表面涂满油墨，再将凹版其凹纹中的油墨转移至承载物上，使承载物上的油墨形成凹版图案以再现凹版上的图纹。凹版印刷实质上是一种平面印刷方法，印刷的凹版图案仅通过点、线的粗细与形位关系来表现三维空间。

压印，先制作具有三维浮雕图案的模具，然后在高压下用压缩的方法来处理对象，将模具成型面上的三维浮雕图案转移至承压物上。压印实质上是一种立体造型方法，利用凹、凸起伏的型面形成浮雕形象，并依靠透视来表现三维空间关系。

压印得到的浮雕图案相对于凹版印刷得到的凹版图案具有明显的浮雕感，而凹版印刷得到的凹版图案相对于压印得到的浮雕图案更精细且可以隐藏防伪信息。

为了更好的提升金属箔材、币、章等金属制品的艺术表现力，需要将雕刻凹版设计和浮雕模具制作两大技术融合。通过具有凹凸纹理的模具，在金属制品（箔材、币、章）的平整面或规则曲面或浮雕表面，压印出呈现点、线组成的凹凸纹理。此方法将点、线的粗细与形位关系与点、线的深浅以及承压物的浮雕造型三方面相结合，使金属制品表面的浮雕点线图案图纹精细、三维立体效果明显。

但是，压印过程中通过模压转移方式制作金属制品时，常常存在图纹压印不饱满、图纹还原度不够高等问题。

发明内容

针对现有技术中凹版图案精细但立体效果欠佳、浮雕图案立体效果好但不够精细、压印图纹不饱满的缺陷，本发明的目的在于提供一种凹凸纹理模具、该凹凸纹理模具的制作方法以及凹凸纹理模具的应用，结合雕刻凹版设计和浮雕模具制作两大技术，通过压印在金属制品表面转移形成精细的、三维立体效果明显的、图纹饱满的浮雕点线图案，极大的提升了金属箔材、币、章等金属制品的艺术表现力。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种凹凸纹理模具，模具的型面上设置有凹凸纹理，所述型面为平整面或规则曲面或凹凸的浮雕面；所述凹凸纹理由若干长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构不完全相同的刻痕按设定的形位关系组成；所述刻痕按长度和宽度的比例分为点、线：长度与宽度之比不大于1的刻痕为点；长度与宽度之比大于1的刻痕为线。

发明的核心是一种借鉴了凹版点线画这种艺术形式的贵金属压印产品；重点更是贵金属压印产品。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述过渡结构为斜坡或弧面。

为了更好的实现本发明，进一步地，当相邻两条刻痕之间的距离小于50μm时，采用弧面的过渡结构。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述底部结构为尖角或圆弧。

本发明提供了一种凹凸纹理模具的制作方法，包括图案设计、型面加工、机械雕刻，所述凹凸纹理模具的制作方法包括以下步骤：

步骤S1：先根据待呈现的图案设计由点、线组成的点线图纹，再使用三维设计软件对点线图纹进行三维浮雕建模生成三维浮雕模型；

步骤S2：根据三维浮雕模型在模具上加工出型面；所述型面为平整面或规则曲面或凹凸的浮雕面；

步骤S3：由机械雕刻机根据点线图纹遴选雕刻刀、设置雕刻刀运行参数，再根据点线图纹在型面上机械雕刻出长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构不完全相同的若干刻痕；得到凹凸纹理模具。

本发明结合浮雕建模和雕刻凹版两大技术，设计层面上，通过三维设计软件，实现了在浮雕凹、凸起伏的型面上分布点、线纹理，即在三维型面上通过点、线关系表现空间关系；制作层面上，对于点、线的形位关系、长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构等参数，采用机械雕刻量化加工方式。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述雕刻刀包括在刻痕底部形成小弧度尖角的四棱刀、在刻痕底部形成大圆弧的球头刀。

为了更好的实现本发明，进一步地，机械雕刻时首选四棱刀，当脱模困难时换用球头刀。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述刻痕与模具雕刻面的过渡结构为斜角或圆弧。

为了更好的实现本发明，进一步地，机械雕刻时首选斜角过渡结构，当刻痕宽度小于50μm时换用圆弧过渡结构。

为了更好的实现本发明，进一步地，在所述机械雕刻之后增加激光喷砂。

为了更好的实现本发明，进一步地，在所述激光喷砂之后增加手工修研磨。

本发明还提供了一种凹凸纹理模具的应用方法，使用所述的凹凸纹理模具对待加工的金属件进行压印；即金属件待压印的一侧直接与凹凸纹理模具的型面接触，金属件与待压印一侧相对的另一侧设置红钢纸，对依次设置的凹凸纹理模具、金属件、红钢纸整体施压，使金属件的压印面被挤压后完全与设置凹凸纹理的模具型面贴合，形成具有浮雕点线图案的金属制件；

所述浮雕点线图案的基面是与模具的型面相同的平整面或规则曲面或凹凸的浮雕面；所述浮雕点线图案的点线纹理是由若干长度、深度、宽度、条样、过渡结构、顶部结构不完全相同的凸部按设定的形位关系组成。

本发明所述的凹凸纹理模具应用在压印制造金属制品。在高压力下，将模具型面上的凹凸纹理转移至金属件这类承压物上，形成具有浮雕点线图案的金属制品。极大的提升了金属制品的立体呈像效果。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述金属制品为金属箔、金属币、金属章中的一种或多种。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述金属制品的材质为金、银、铂金。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过机械雕刻在模具凹凸起伏的型面上雕刻出由点、线组成的浮雕造型，尤其是可以在原本凹凸的浮雕面上进一步形成点线图案，更加凸显浮雕点线图案的立体效果。

（2）本发明采用机械雕刻法制作的凹凸纹理模具，相对于晒版腐蚀法制作的印版，可以对点、线的形位关系、长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构等参数进行量化控制的加工方式；其凹部深浅不一而突显浮雕效果，其凹部尺寸可以更小而体现更细腻的图纹，使最终加工出的金属制品上图纹更精细。

（3）本发明制作凹凸纹理模具时将雕刻凹版设计与币章浮雕制作相结合，形成的凹凸纹理模具用于金属制品压印生产后能在金属产品表面呈现更为立体的凹凸纹理，在保留了币章浮雕造型的同时，又完整展现了钞券雕刻凹版画的艺术之美，极大地提升了金属文创产品的艺术表现力。

（4）本发明通过三维设计软件进行浮雕纹理的设计，实现在浮雕凹、凸起伏的三维型面上分布表现空间关系的点、线组合的效果。

附图说明

图1为一款金属箔上通过凹凸纹理模具压印的具有熊猫图案的产品。

图2为图1中熊猫眼部凹凸纹理的放大图。

图3为机械雕刻浮雕纹理后模具一个横向剖面的示意图。

图4为刻痕深度、宽度、坡度、尖角弧度的示意图。

图5为几种典型刻痕的横截面示意图。

图6为采用四棱刀雕刻时几种典型刻痕的横截面示意图。

图7为采用球头刀雕刻时几种典型刻痕的横截面示意图。

图8为四棱刀刀刃结构示意图。

图9为采用本发明所述的凹凸纹理模具的制作方法进行金属制品加工的工艺流程示意图。

图10为激光喷砂的凹凸纹理效果图。

图11为激光喷砂后再手工修研磨的凹凸纹理效果图。

图12为机械雕刻、激光雕刻、手工修研磨结合的凹凸纹理效果图。

图13为电脑软件设计的熊猫图案对应的点线平面画。

图14为图1中局部放大图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、优点更加清楚，下面将结合附图对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例1：

如图3、图4所示，本实施例中凹凸纹理模具的一个重要创新点在于：在模具凹凸起伏的型面上分布凹凸纹理。图3为一个具有凹凸型面的模具的横截面剖视图，图中凹凸型面上分布多条长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构不完全相同的刻痕。图4为图3中局部的放大示意图，图中具体标注出刻痕的深度、宽度、坡度、尖角弧度。

具体是指，一种凹凸纹理模具，模具的型面上设置有凹凸纹理，所述型面为凹凸的浮雕面，即凹凸型面；所述凹凸纹理由若干长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构不完全相同的刻痕按设定的形位关系组成；所述刻痕按长度和宽度的比例分为点、线：长度与宽度之比不大于1的刻痕为点；长度与宽度之比大于1的刻痕为线。

所述形位关系是指多条刻痕之间的相对形状、位置关系；

所述长度是指一条刻痕相对于模具雕刻面长方向的尺寸；

所述深度是指一条刻痕相对于模具雕刻面向下凹陷的最大尺寸；

所述宽度是指一条刻痕相对于长方向的横截面开口处的最大尺寸；

所述条样是指一条刻痕对应的线条样式；

所述过渡结构是指刻痕与型面或者相邻两条刻痕间过渡的方式；

所述底部结构是指一条刻痕横截面最底端的结构。

常见的过渡结构有斜坡、弧面。一般斜坡的坡度为40°-70°，斜坡的坡度是指一条刻痕在雕刻面开口处相对于基准水平面的倾斜角度。一般过渡结构的弧面为圆弧面，圆弧面的直径为80±5μm。一般过渡结构首选斜坡；但是当相邻两条刻痕之间的距离50μm时，通常采用弧面的过渡结构。

常见的底部结构有尖角、圆弧。底部结构的尖角是左右两个斜面组成的横截面。底部结构的圆弧是一个光滑的圆弧面的横截面。一般底部结构首选尖角。

图5展示了几种典型的刻痕横截面，从左向右：

第一条刻痕的底部结构为尖角，左侧与型面的过渡结构为坡度为53°的斜坡、右侧与型面的过渡结构为弧面；

第二条刻痕的底部结构为圆弧，两侧与型面的过渡结构均为弧面；

第三条刻痕的底部结构为尖角，左侧与型面的过渡结构为弧面、右侧与型面的过渡结构为坡度为90°的特殊斜坡；

第四条刻痕的底部结构为尖角，两侧与型面的过渡结构为斜坡。

具体制作上述凹凸纹理模具的方法，包括图案设计、型面加工、机械雕刻，所述凹凸纹理模具的制作方法包括以下步骤：

步骤S1：先根据待呈现的图案设计由点、线组成的点线图纹，再使用三维设计软件对点线图纹进行三维浮雕建模生成三维浮雕模型；

步骤S2：根据三维浮雕模型在模具上加工出型面；所述型面为平整面或规则曲面或凹凸的浮雕面；

步骤S3：由机械雕刻机根据点线图纹遴选雕刻刀、设置雕刻刀运行参数，再根据点线图纹在型面上机械雕刻出长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构不完全相同的若干刻痕；得到凹凸纹理模具。

本发明结合浮雕建模和雕刻凹版两大技术，设计层面上，通过三维设计软件，实现了在浮雕凹、凸起伏的型面上分布点、线纹理，即在三维型面上通过点、线关系表现空间关系；制作层面上，对于点、线的形位关系、长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构等参数，采用机械雕刻量化加工方式。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述雕刻刀包括在刻痕底部形成小弧度尖角的四棱刀、在刻痕底部形成大圆弧的球头刀。

通常采用精密加工雕刻用雕刻刀刀刃的方式，获得需要的尖角弧度。如图6-图8所示，为了达到高浮雕效果，同时避免并线，采用两种刀型：一是四棱刀；二是球头刀。使用如图6所示的四棱刀进行雕刻时，刻痕底部结构为尖角。使用如图7所示的球头刀进行雕刻时，刻痕底部结构为圆弧。

图8中对四棱刀的刀刃进行了放大示意，左侧刀刃较尖，右侧刀刃较圆滑，刀刃较尖的雕刻刀可以用来加工更细的线条。四棱刀最小加工线条宽度可以达到0.03mm，实现了超精细线条的加工。

另外，为了方便脱模，在不同深度采用不同刀型。优先选用四棱刀加工，如果脱模困难，则选用球头刀。因此，实现了超精细线条不同深度、不同密度的加工，使得模压金属产品线条精细、层次丰富。

因此，本实施例的第二个主要创新点在于：机械雕刻造型设计中的创新。

区别于传统机械雕刻工艺设计的型面造型，本实施例通过三维设计软件，实现了在模具凹、凸起伏的浮雕型面上分布点、线纹理，即在三维型面上通过点、线关系表现空间关系。而且，加工凹凸纹理模具的过程中，采用机械雕刻可以对于点和线的深度、宽度、坡度、尖角弧度等参数，实现量化控制加工方式。

将上述的凹凸纹理模具用于压印。金属件待压印的一侧直接与凹凸纹理模具的型面接触，金属件与待压印一侧相对的另一侧设置红钢纸，对依次设置的凹凸纹理模具、金属件、红钢纸整体施压，使金属件的压印面被挤压后完全与设置凹凸纹理的模具型面贴合，形成具有浮雕点线图案的金属制件；所述浮雕点线图案的基面是与模具的型面相同的平整面或规则曲面或凹凸的浮雕面；所述浮雕点线图案的点线纹理是由若干长度、深度、宽度、条样、过渡结构、顶部结构不完全相同的凸部按设定的形位关系组成。

如图1、图2所示，图1为一款通过凹凸纹理模具压印形成熊猫图案的金属箔产品，熊猫鼻子处向上凸起、眼睛处向下凹陷，呈现凹凸的浮雕面。如图2所示，将图1熊猫眼睛处放大又可以清晰的看到若干点线形成的纹理。

由此可以看出，本实施例的第三个主要创新点在于：首创性的探索出雕刻凹版设计与币章浮雕制作相结合的新方法，实现了在金属制品尤其是贵金属制品（如：金属箔材、金属币章等）表面呈现凹凸纹理，在保留了金属币章浮雕造型的同时，又完整展现了钞券雕刻凹版画的艺术之美，极大地提升了贵金属文创产品的艺术表现力。

本实施例采用机械雕刻法制作的凹凸纹理模具，相对于晒版腐蚀法制作的印版，其凹部深浅不一而凸显浮雕效果，其凹部尺寸可以更小而体现更细腻的图纹。

与传统的晒版腐蚀工艺制作凹版技术相比，本发明具有下列特点：

⑴在金属产品表面实现了三维浮雕点、线图纹，极大增强了产品的艺术表现力。

⑵图纹坡度、图纹深度、尖角弧度等关键参数可量化可调整。

⑶加工过程精确度高，产品一致性好。

⑷不但适用于凹纹制作，同样适用于凸纹制作，甚至凹、凸纹理相结合的制作。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上进一步优化，如图9所示的一种金属制品压制加工的工艺流程为：金银坯饼准备、采用凹凸纹理模具进行压印、对压印后的金属制品检验包装、成品入库。

其中，如图9所示，凹凸纹理模具的制作方法，包括图案设计、机械雕刻、激光喷砂、手工修研磨，所述凹凸纹理模具的制作方法包括以下步骤：

步骤S1：先根据待呈现的图案设计由点、线组成的点线图纹，再使用三维设计软件对点线图纹进行三维浮雕建模生成三维浮雕模型；

步骤S2：根据三维浮雕模型在模具上加工出型面；所述型面为平整面或规则曲面或凹凸的浮雕面；

步骤S3：由机械雕刻机根据点线图纹遴选雕刻刀、设置雕刻刀运行参数，再根据点线图纹在型面上机械雕刻出长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构不完全相同的若干刻痕；得到凹凸纹理模具。

其中，本实施例中激光喷砂的凹凸纹理效果图如图10所示，再进行手工修研磨的凹凸纹理效果图如图11所示。综合机械雕刻、激光雕刻、手工修研磨结合的凹凸纹理效果图如图12所示。

采用本实施例加工的一款金属箔上通过凹凸纹理模板印出的熊猫图案效果图如图13所示。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种凹凸纹理模具，模具的型面上设置有凹凸纹理，其特征在于：所述型面为凹凸的浮雕面；所述凹凸纹理由若干长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构不完全相同的刻痕按设定的形位关系组成，通过凹凸纹理在凹凸的浮雕面上形成点线图案；所述刻痕按长度和宽度的比例分为点、线：长度与宽度之比不大于1的刻痕为点；长度与宽度之比大于1的刻痕为线；所述过渡结构为斜坡或弧面；所述底部结构为尖角或圆弧。

2.根据权利要求1所述的一种凹凸纹理模具，其特征在于：当相邻两条刻痕之间的距离小于50μm时，采用弧面的过渡结构。

3.一种凹凸纹理模具的制作方法，包括图案设计、型面加工、机械雕刻，其特征在于：所述凹凸纹理模具的制作方法包括以下步骤：

步骤S1：先根据待呈现的图案设计由点、线组成的点线图纹，再使用三维设计软件对点线图纹进行三维浮雕建模生成三维浮雕模型；

步骤S2：根据三维浮雕模型在模具上加工出型面；所述型面为凹凸的浮雕面；

步骤S3：由机械雕刻机根据点线图纹遴选雕刻刀、设置雕刻刀运行参数，再根据点线图纹在型面上机械雕刻出长度、深度、宽度、条样、过渡结构、底部结构不完全相同的若干刻痕；得到凹凸纹理模具；

其中，所述过渡结构为斜坡或弧面；所述底部结构为尖角或圆弧。

4.根据权利要求3所述的一种凹凸纹理模具的制作方法，其特征在于：所述雕刻刀包括在刻痕底部形成小弧度尖角的四棱刀、在刻痕底部形成大圆弧的球头刀；机械雕刻时首选四棱刀，当脱模困难时换用球头刀。

5.根据权利要求3所述的一种凹凸纹理模具的制作方法，其特征在于：在所述机械雕刻之后增加激光喷砂。

6.根据权利要求5所述的一种凹凸纹理模具的制作方法，其特征在于：在所述激光喷砂之后增加手工修研磨。

7.一种凹凸纹理模具的应用，其特征在于：使用权利要求1或2所述的凹凸纹理模具对待加工的金属件进行压印；即金属件待压印的一侧直接与凹凸纹理模具的型面接触，金属件与待压印一侧相对的另一侧设置红钢纸，对依次设置的凹凸纹理模具、金属件、红钢纸整体施压，使金属件的压印面被挤压后完全与设置凹凸纹理的模具型面贴合，形成具有浮雕点线图案的金属制件；

所述浮雕点线图案的基面是与模具的型面相同的凹凸的浮雕面；所述浮雕点线图案的点线纹理是由若干长度、深度、宽度、条样、过渡结构、顶部结构不完全相同的凸部按设定的形位关系组成。

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