CN111941021A - 一种搪塑成型模具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种搪塑成型模具及其制造方法，所述方法包括如下步骤，1)采用机械加工减料方式或者3D打印增材方式制造模具壳体坯料；2)对步骤1)得到的所述模具壳体坯料进行CNC加工，并调整模具壳体坯料的厚度和粗糙度，获得模具的壳体层；3)按照以下步骤3.1)或步骤3.2)进行加工：步骤3.1)：在位于模具的型腔一侧的所述壳体层的表面上加工以形成纹理；步骤3.2)：在位于模具的型腔一侧的所述壳体层的表面上制造面层，然后对所述面层进行CNC加工，再对面层进行加工以形成纹理；4)调整形成有纹理的表面的光泽度。基于该方法，通过各步骤的巧妙组合，可以突破传统的搪塑成型模具加工方式，更易于广泛实施和推广。

Description

一种搪塑成型模具及其制造方法

技术领域

本发明涉及表皮成型领域，具体而言，涉及一种用于搪塑成型的模具的制造方法。

背景技术

随着人们对汽车内饰品质需求的不断提升，技术工艺简单且具有高品质外观的搪塑成型是目前应用较广泛、较成熟的汽车内饰件覆皮工艺技术。搪塑工艺是对带皮纹的搪塑模具整体进行加热，搪塑模具和搪塑粉末的粉箱对接后旋转，粉箱中的塑料粉末自然落入模具中融化，热的模具表面上就会形成一个形状与模具一致的带皮纹的表皮，然后取下粉箱，对模具进行冷却后人工取下表皮。

搪塑成型技术作为较先进的工艺，其成型技术并不复杂，但其设备昂贵、技术壁垒很高。搪塑成型所用的模具多采用电铸模具。当前主流的电铸搪塑模具制造工艺是以国外为代表的电铸工艺，该传统工艺的主要工艺流程为：CNC木模——手工包覆——翻制硅胶模1——翻制环氧主模型——环氧主模型修整——翻制硅胶模2——翻制环氧入槽模——入槽模电铸前预处理——电铸完成后处理——组装合模。

总之，现有的搪塑模具制造工艺工序繁多，且技术基本被国外公司垄断，导致模具成本高、开发周期长等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种不同于传统电铸工艺的搪塑成型模具制造方法。

本发明提供的搪塑成型模具的制造方法，包括如下步骤，

1)采用机械加工减料方式或者3D打印增材方式制造模具壳体坯料；

2)对步骤1)得到的所述模具壳体坯料进行CNC加工(即数控加工)，并调整模具壳体坯料的厚度和粗糙度，获得模具的壳体层；

3)按照以下步骤3.1)或步骤3.2)进行加工：

步骤3.1)：在位于模具的型腔一侧的所述壳体层的表面上加工以形成纹理；

步骤3.2)：采用金属离子附着方式或者3D打印增材方式在位于模具的型腔一侧的所述壳体层的表面上制造面层，然后对所述面层进行CNC加工并调整所述面层的厚度和粗糙度，再对所述面层进行加工以形成纹理；

4)调整步骤3.1)或步骤3.2)形成有所述纹理的表面的光泽度。

一些实施方式中，所述壳体层的材质为钢材、镍合金、钨合金或陶瓷；

所述面层的材质为钢材、镍合金、钨合金或陶瓷；

所述壳体层和所述面层的材质相同或不同。

一些实施方式中，步骤3.1)或步骤3.2)中，采用激光雕刻或化学腐蚀加工形成所述纹理。

一些实施方式中，所述搪塑成型模具的总厚度为2-6mm，且公差不超过0.5mm。

一些实施方式中，所述面层的厚度为：0.01mm<厚度<1mm。

一些实施方式中，所述纹理包括几何纹、科技纹、假缝线中的一种或多种的组合。

一些实施方式中，步骤3.2)中所述金属离子附着方式为电铸或电镀。

一些实施方式中，步骤2)中，调整所述模具壳体坯料的粗糙度为Ra12.5μm-Ra15μm；

步骤3.2中，调整所述面层的粗糙度为Ra0.3μm-Ra0.8μm。

一些实施方式中，所述搪塑成型模具设有加强筋，在步骤1)制造模具壳体坯料时形成该加强筋结构。

本发明还提供了一种采用上文所述的制造方法制得的搪塑成型模具。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

采用和现有的电铸工艺不同的搪塑成型模具制造方法，基于该方法，采用机械加工减料或3D打印增材方式制备模具，通过各步骤的巧妙组合，可以突破传统的搪塑成型模具加工方式，更易于广泛实施和推广，且加工更为便捷实用。此外，基于本发明的制造方法，和现有通过包覆反制来制造的工艺相比，能提高圆角的设计自由度，可以形成的圆角更小，利于提高面层的设计自由度。

此外，基于本发明的方法，其模具成型工艺设计的加工成本比传统电铸工艺更低，从而能够节省生产成本。

附图说明

图1为一种实施方式中的搪塑成型模具结构示意图；

图2为另一种实施方式中的搪塑成型模具结构示意图。

图中，1-壳体层；2-面层；3-加强筋；4、模具型腔；5、粉盒。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。

本发明提供的搪塑成型模具的制造方法，主要包括如下步骤，

1)采用机械加工减料方式(即减料加工成型)或者3D打印增材方式制造模具壳体坯料；

2)对步骤1)得到的模具壳体坯料进行CNC加工(即数控加工)，并调整模具壳体坯料的厚度和粗糙度，获得模具的壳体层1；

3)按照以下步骤3.1)或步骤3.2)进行加工：

步骤3.1)：在位于模具的型腔4一侧的壳体层1的表面(或称为A面)上加工以形成纹理；

步骤3.2)：采用金属离子附着方式或者3D打印增材方式在位于模具的型腔4一侧的壳体层1的表面(或称为A面)上制造面层2，然后对面层2进行CNC加工并调整面层2的厚度和粗糙度，再对面层2进行加工以形成纹理；

4)调整形成有纹理的表面的光泽度。

其中若步骤3)中按照步骤3.1)进行加工，之后进行步骤4)，所得搪塑成型模具的结构示意图参见图2所示，即只有壳体层1，而无面层。而若步骤3)中按照步骤3.2)进行加工，之后进行步骤4)，所得搪塑成型模具的结构示意图参见图1所示，即包括壳体层1和面层2。本领域技术人员可以根据强度和/或耐磨等特性的需要而选择是否增加面层2，例如，若单独的壳体层无法满足特定的强度或耐磨等特性需要时，可以通过增加面层来提高模具性能。另外壳体层也可以采用较便宜的材料，降低模具费用。

其中，壳体层1的材质可以是金属材质或非金属材质，优选耐高温和易导热的材质，适合于通过机械加工减料方式或者3D打印增材方式进行加工的相应材质均可以采用，对此没有特别限制。例如一些实施方式中，壳体层的材质为钢材、镍合金、钨合金或陶瓷等。

面层2的材质可以是金属材质或非金属材质，只要适合于通过金属离子附着方式或者3D打印增材方式进行加工的相应材质均可以采用，对此没有特别限制。面层2的材质优选耐高温和易导热的材质，一些实施方式中，面层的材质可以为钢材、镍合金、钨合金或陶瓷等。进一步的，壳体层1和面层2的材质可相同或不同。

步骤3.1)或步骤3.2)中，具体可以采用激光雕刻或化学腐蚀加工形成纹理。激光雕刻或化学腐蚀加工为本领域技术人员公知的加工手段，对此不作赘述。在步骤3)中，形成的纹理没有特别限制，可以根据产品需求而形成所需的纹理图案，例如形成几何纹、科技纹、假缝线中的一种或多种的组合的纹理图案。

所述“位于模具的型腔一侧”是指和模具型腔4的外部空间相比，位于模具型腔4同侧。

在步骤4)中，对形成了纹理的表面进行光泽度调整，对于光泽度的具体值可以根据产品目标需求而进行确定，通过该调整主要是为了满足零件光泽度需求。光泽度例如可以为1-3.5°。光泽度的调整方式是本领域公知的，例如在纹理上进行喷砂进行光泽调整。

基于本发明的方法，可以获得厚度较薄或厚度较厚的搪塑成型模具，可以根据模具需要而灵活进行。然而现有技术中采用包覆反制再电铸技术，由于电铸技术限制无法获得很厚/很薄的模具。而本发明的新工艺采用增材或者减材的方式，所能获得的厚度带宽范围很大。一些实施方式中，搪塑成型模具的总厚度为2-6mm。采用本发明的制造方法，能够得到比传统工艺公差值更小的产品，能得到厚度公差不超过0.5mm的搪塑成型模具，公差更小意味着更均匀，可以在成型时受热更均匀，成型出来的表皮质量更优。然而现有技术由于依赖电铸工艺，然而电铸过程的限制会导致无法获得公差较小产品，因为在零件形状尖角区域等或者电流集中区域，电铸时电流的不均匀性导致电铸出来的模具厚度就会有较大差异；而且模具厚度越厚，电铸越不均匀。而本发明提供的新工艺可以克服这些不足。

一些实施方式中，所述面层2的厚度可以根据实际产品需求而进行确定，本发明引入了机械加工减料方式或者3D打印增材方式等加工方式，厚度可以为：0.01mm<厚度<1mm。

一些实施方式中，步骤3.2)中所述金属离子附着方式为常规的电铸或电镀。

一些实施方式中，步骤2)中，调整模具壳体坯料的粗糙度为Ra12.5μm-Ra15μm。粗糙度例如通过打磨进行调整。

步骤3.2中，调整所述面层2的粗糙度为Ra0.3μm-Ra0.8μm，可以通过打磨调整相应的粗糙度。

一些实施方式中，所述搪塑成型模具设有加强筋3，即增强部；具体的，在步骤1)制造模具壳体坯料时形成该加强筋结构，即在通过机械加工减料方式或者3D打印增材方式制造模具壳体坯料时一并形成该加强筋。

一些实施方式中，在完成模具壳体坯料加工后，例如进行CNC加工后，还包括热处理、去应力和打磨等处理。这些处理方式均为本领域公知的，热处理的目的是调整模具硬度，去应力在于控制模具的变形；进行打磨可以调整粗糙度，这些具体的处理手段均为制造领域常规技术手段，对此不作赘述。一些实施方式中，在步骤3.2)进行面层的CNC加工后，还可以包括抛光、壁厚测量和壁厚调整等处理，通过抛光可以控制粗糙度；这些具体处理手段也都为制造领域常规的技术手段，对此不作赘述。

本发明提供的制造方法中，涉及的“机械加工减料方式”、“3D打印增材方式”、“CNC加工”等具体的单一加工手段均为机械制造领域常规的加工技术。本发明并不在于对制造工艺中所使用的具体加工手段的改进，本发明的关键之一在于巧妙的利用现有的常规加工手段按照特定的步骤顺序组合形成一套不同于现有的搪塑成型模具的电铸制造工艺的搪塑模具制造方法，从而突破电铸工艺技术壁垒，提供更易于实施和推广应用的搪塑成型模具制造工艺，而且还能提高模具制造的自由度。

本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种搪塑成型模具的制造方法，其特征在于，包括如下步骤，

1)采用机械加工减料方式或者3D打印增材方式制造模具壳体坯料；

2)对步骤1)得到的所述模具壳体坯料进行CNC加工，并调整模具壳体坯料的厚度和粗糙度，获得模具的壳体层；

3)然后按照以下步骤3.1)或步骤3.2)进行加工：

步骤3.1)：在位于模具的型腔一侧的所述壳体层的表面上加工以形成纹理；

步骤3.2)：采用金属离子附着方式或者3D打印增材方式在位于模具的型腔一侧的所述壳体层的表面上制造面层，然后对所述面层进行CNC加工并调整所述面层的厚度和粗糙度，再对所述面层进行加工以形成纹理；

4)调整步骤3.1)或步骤3.2)形成有所述纹理的表面的光泽度。

2.根据权利要求1所述的搪塑成型模具的制造方法，其特征在于，所述壳体层的材质为钢材、镍合金、钨合金或陶瓷；

所述面层的材质为钢材、镍合金、钨合金或陶瓷；

所述壳体层和所述面层的材质相同或不同。

3.根据权利要求1或2所述的搪塑成型模具的制造方法，其特征在于，步骤3.1)或步骤3.2)中，采用激光雕刻或化学腐蚀加工形成所述纹理。

4.根据权利要求1-3任一项所述的搪塑成型模具的制造方法，其特征在于，所述搪塑成型模具的总厚度为2-6mm，且公差不超过0.5mm。

5.根据权利要求4所述的搪塑成型模具的制造方法，其特征在于，所述面层的厚度为：0.01mm<厚度<1mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的搪塑成型模具的制造方法，其特征在于，所述纹理包括几何纹、科技纹、假缝线中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求1-6任一项所述的搪塑成型模具的制造方法，其特征在于，步骤3.2)中所述金属离子附着方式为电铸或电镀。

8.根据权利要求1-7任一项所述的搪塑成型模具的制造方法，其特征在于，步骤2)中，调整所述模具壳体坯料的粗糙度为Ra12.5μm-Ra15μm；

步骤3.2中，调整所述面层的粗糙度为Ra0.3μm-Ra0.8μm。

9.根据权利要求1-8任一项所述的搪塑成型模具的制造方法，其特征在于，所述搪塑成型模具设有加强筋，在步骤1)制造模具壳体坯料时形成该加强筋结构。

10.一种采用权利要求1-9任一项所述的制造方法制得的搪塑成型模具。

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