CN1822915A - 制作用于压机中的薄型模具的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种适用于压机的薄型模具。所揭示的模具包括对模具组件提供刚度的一底板或背衬部分。该底板包括一围绕底板边缘形成一边界的凹部。该薄型模具被容纳在底板的该凹部内，且薄型模具通过粘结剂粘结到底板的凹部内，薄型模具定位在底板的凹部内，以使薄型模具的凸起部分背离底板内的凹部，从而允许薄型模具切割入板材内。弹出泡沫通过粘结剂粘结到薄型模具的凸起部分侧，以使弹出泡沫保护薄型模具的凸起部分，并为切割形状脱出板材提供一切割形状的弹出装置。本文还揭示了一模具和利用薄型模具的压机***。该***包括一模具压机，它可以是一台板压模压机或一辊子压模压机。模具压机包括一切割垫，如果使用台板压模压机的话，则该切割垫允许模具切穿板材并进入到切割垫内。该***还包括一适用于模具压机的薄型模具。该薄型模具包括一底板、一薄型模具部分以及一弹出泡沫部分，其中，底板和弹出泡沫部分将薄型模具部分夹在中间，以使薄型模具位于底板的凹部内，并用一粘结剂粘结于底板。此外，弹出泡沫部分粘结于薄型模具部分以保护薄型模具部分的凸起部分。该弹出泡沫保护薄型模具部分的凸起部分，并用作一弹出装置以将切割的形状从板材中弹出。

Description

制作用于压机中的薄型模具的方法
相关申请的交叉参考
本申请要求对2003年7月17日提交的美国临时申请60/488,570(代理人登记号021919-001700US)的优先权，本文援引了其内容以供参考。
技术领域
本发明揭示的是一种适用于一压机的薄型模具，具体来说，揭示了一种适用于一压机的薄型模具、一包括一薄型模具和一压机的***，以及一用来制造适用于一压机的一薄型模具的方法。
背景技术
模具和冲切金属板的压机被用来从金属板中冲切出各种图形。压机可呈一台板台板压模压机或一辊子压模压机的形式。压机设计成将均匀的压力施加到一模具上，以便切割一板片或同时切割多层板片。模具也可用来将图像压花到板片材料上。通常地，使用钢尺，将板片放置在模具和一切割垫之间，当压力施加到模具上时，使模具延伸通过板片并略微地进入切割垫内。该压机可商业上使用，也可由消费者使用。通常地，可供的各种模具提供了各种形状。例如，典型的模具包括的形状范围是字母表中的各种字母、数字以及诸如月亮、星、动物、树之类的各种其它形状。
通常地，模具包括一诸如夹板或塑料之类的基材，它容纳一形成为要求的切割形状的钢尺。然后，一橡胶材料胶合到夹板或塑料基材上，以使橡胶在弯折的钢尺形状的锋利边缘的高度上方延伸，这样，橡胶保护钢尺并起作一弹出装置，以便在切割过程之后从钢尺弹出切割的板片材料。
发明内容
所揭示的薄型模具适用于一压机中。本文所揭示的模具包括为模具组件提供刚度的一底板或背衬部分。该底板包括围绕底板周缘形成一边界的一凹部。一薄型模具容纳在底板的该凹部内，该薄型模具用粘结剂粘结到底板的凹部内。薄型模具定位在底板的凹部内，以使薄型模具的凸起部分背离底板内的凹部而允许薄型模具切割入和压花到一板材上。弹出泡沫(ejection foam)用一粘结剂粘结到薄型模具的凸起部分侧，这样，弹出泡沫保护薄型模具的凸起部分并对板材的切割出的形状提供一弹出装置。
本文还揭示了一模具和利用该薄型模具的压机***。该***包括一模具压机，该模具压机可以是一台板压模压机(platen die press)或辊子压模压机(roller diepress)。模具压机包括一切割垫，如果使用台板压模压机的话，则该切割垫允许模具切穿板材并进入到切割垫内。该***还包括一适用于模具压机的薄型模具。该薄型模具包括一底板、一薄型模具部分以及一弹出泡沫部分，其中，底板和弹出泡沫部分将薄型模具部分夹在中间，以使薄型模具位于底板的凹部内，并用一粘结剂粘结于底板。此外，弹出泡沫部分粘结到薄型模具部分以保护薄型模具的凸起部分。该弹出泡沫保护薄型模具的凸起部分，并被用作一弹出装置以将切割的形状从板材中弹出。
本文还揭示一制作薄型模具的方法，其中，该方法包括以下步骤：提供一钢材，化学蚀刻去掉该钢材的一部分以在钢材的一个表面上留下至少一个凸起部分，从而在钢材内形成一形状。该方法还包括将钢材粘结于一底板，使钢材的凸起部分暴露在一侧上。此外，一弹出泡沫粘结到钢材的切割侧以保护钢模具的凸起部分，并被用作一弹出装置以将切割的形状从在一切割过程中使用的板材中弹出。
在本发明的另一方面，揭示了制作一薄型模具的方法，其中，在从模具的凸起或切割部分剥去叠合膜(laminating film)之后纳入一第二蚀刻过程。该第二蚀刻步骤通常持续10至25秒，较佳地为15至20秒，视化学蚀刻的钢材和化学蚀刻溶液的强度和成分而定。该第二次蚀刻步骤从切割表面去除锋利的毛刺边缘，以在该薄型模具使用时提供一更加锋利的刃口。
附图说明
现将参照附图中所示的实施例详细地本发明，在附图中相同的元件具有相同的标号，其中：
图1示出根据本发明一薄型模具的立体图；
图2示出根据本发明的、从图1中的线“2-2”截取的截面图；
图3示出根据本发明的薄型模具的仰视图；
图4示出使用一台板或辊子压机和根据本发明的薄型模具的一***；
图5示出制造一根据本发明的薄型模具的方法；
图6示出薄型模具的俯视图，其中弹出泡沫已被移去；
图7示出模具部分的凸起的或切割的边缘的侧视外形图，使叠合膜留在凸起的切割部分上，这是蚀刻步骤之后但在剥去叠合膜之前所看到的模具部分的情形；以及
图8示出叠合膜已被移去之后且模具部分已被暴露于一第二次蚀刻过程以便从模具凸起的切割部分去除锋利边缘之后完成的模具部分。
具体实施方式
所揭示的薄型模具适用于一诸如一台板压模压机或一辊子压模压机那样的模具压机中。如图1所示，所揭示的是一诸如化学蚀刻的模具组件100那样的薄型模具。该模具组件100包括一底板102和一弹出泡沫部分104。如下文中将进一步描述的，该弹出泡沫部分104具有遵循于组件的薄型模具部分的一凸起部分的轮廓的一形状106。诸形状106由其诸边界108形成。诸形状边界108形成弹出泡沫104上的诸形状106，并在化学蚀刻的模具组件100首次使用过程中形成，该首次使用可在工厂里实施以便测试模具，或可由模具组件100的使用者自己完成。弹出泡沫部分104包括一弹出泡沫边界(ejection foam border)110，该边界遵循于底板的一边界112。
图2是从图1中的线“2-2”截取的侧视截面图。图2示出各部分如何进行组装而包括模具组件100的最终组装的结构。底板102包括一底板凹部202以形成底板的周缘边界112。化学蚀刻的模具206包括一较扁平的部分207和一与该扁平部分207相对的凸起部分208和比该凸起部分靠下的诸下部210。化学蚀刻的模具206的扁平部分207粘结到底板凹部202，以使化学蚀刻的模具206位于底板周缘边界112内并被其包围。一粘结剂层204将化学蚀刻的模具的扁平部分207粘结于底板凹部202。该粘结剂204可以是一泡沫粘结剂、一喷射粘结剂或任何其它装置，以便将化学蚀刻的模具的扁平部分207粘结于底板凹部202。
弹出泡沫部分104粘结到化学蚀刻的模具206的诸下部210。弹出泡沫部分104通过一粘结剂212粘结到化学蚀刻的模具206的诸下部210。该粘结剂212可以是一泡沫粘结剂、一喷射粘结剂或任何其它装置，以便将弹出泡沫部分104粘结到化学蚀刻的模具206的诸下部210。显示于图2A中的详图示出一示范的实施例，其中，弹出泡沫粘结剂212限制在化学蚀刻的模具206的诸下部210。在此实施例中，该结构防止弹出泡沫部分104粘结或干扰于凸起部分或化学蚀刻的模具206的切割表面208。在该变体中，粘结剂粘结于诸下部210以及诸凸起的切割部分208。在此实施例中，当模具发生第一次使用或切割时，模具的凸起部分208简单地切割通过粘结剂和弹出泡沫。模具部分的凸起或切割部分的高度为0.021英寸，而模具部分的底板为0.010英寸高。模具部分的凸起或切割部分的底板的底部处近似为0.021英寸宽，其顶部近似为0.004英寸寛，而一切割的平表面近似为0.002英寸宽。当然，这些尺寸只是示范的并无意图限制附后的权利要求书。例如，凸起的切割部分的顶部可以是0.001英寸至0.005英寸的范围，例如没有压碎待切割的材料。
图3示出化学蚀刻的模具组件100的底部，其中，只有底板102可见。底板102包括一背侧面300。该背侧面300包括一背侧凹部302。该背侧凹部302允许一带有识别标记306的一标签304定位在背侧凹部302内。如图3A所示，该图是从图3中的线“3A-3A”截取的截面图。背侧凹部302的深度大于标签304的高度，这样，当模具组件100用于一压机时，通过模具组件100传递的力横贯模具组件100是均匀的。这已表示在图3A中，其中，背侧凹部302的深度用d表示，而标签304的高度用h表示，其中，d＞h。
如图4所示，本文中揭示的薄型模具可用于具有一切割垫404和一供选择的适配器406的一台板压模压机402中。在该变体中，本文中揭示的薄型模具100可用于一辊子压模压机406。包括纸张、塑料、皮革，或各种其它的材料的板材408被放置在薄型模具100和切割垫404之间。通过台板压机402将压力施加于薄型模具100，这样，化学蚀刻的模具206的切割部分208的凸起部分被强制进入和通过板材408并进入到切割垫404内，以从板材408中切割出理想的形状。在该变体中，化学蚀刻的模具将模具的凸起部分的形状压花到板材408内。在此实施例中，凸起部分208不是锋利到压机将压力施加到模具上时会切穿板材的程度。
如果一辊子压机406用于本文所揭示的薄型模具100，则板材408和薄型模具被馈送并通过辊子压机406的辊子，以使压力作用在薄型模具100和板材408上，这样，从板材408中切割出理想的形状。如果利用辊子压机406，则辊子可包括一橡胶或其它弹性层，这样，当被馈送通过辊子压机406的辊子时化学蚀刻的模具206的凸起部分或切割部分208不会变得受损坏。
本文还揭示了一制作一薄型模具组件100的方法。图5示出制作薄型模具的方法，它包括以下步骤：提供一平的原材料钢板，它可以是具有45高硬度或HRC额定值的弹簧钢。该钢材被清洗以从钢表面去除脏物和油腻。对该钢材还进行脱脂处理，以从原材料钢板中去除油脂。然后，用水冲洗原材料钢板以去除钢表面上任何脱脂下来的材料。然后对钢材进行酸洗以进一步去除钢材表面上的任何油脂或其它颗粒。然后，再次用水冲洗钢材以去除任何残留在钢表面上的酸化学品。然后，用擦洗辊擦洗钢材。擦洗辊可用尼龙材料制成。然后再次冲洗钢材并使钢材干燥。然后对钢材进行除尘处理以去除钢表面上任何的灰尘。接下来，不准备被化学蚀刻掉的钢表面用干的膜叠合。干的膜可以是YQ-30SD规格的干膜。干膜在115℃温度和70磅/英寸2的压力下粘附在钢表面上。叠合的膜被曝光，使图像和/或词在钢表面上形成负像，导致钢表面上的负像是用强光曝光形成。显影过程在12℃温度和-720mmHg压力下完成。叠合膜显影通过以下步骤进行：不曝光的情况下移去干膜，使图形和词定位在钢材的表面上。一显影溶液包括公知的1％化学品NaCO3的溶液，以及，在30℃温度和1.5kg/cm2压力下，并使显影溶液与叠合钢材保持50秒的接触时间。然后，用水冲洗钢材并进行吹干。
接下来，没有干膜情况下用FeCL3化学溶液蚀刻钢材，以在钢材上获得图像和/或词。正是该步骤才形成凸起或切割部分208和下部210。正是该下部210被蚀刻掉，才使凸起或切割部分208保持在钢材的原始厚度上。该蚀刻过程包括一公知的化学品FeCL341％，其比重为1.41，HCL31％，其比重为1.151，以及PC-420，其比重为1.288。此外，这过程在48℃温度和3.0kg/cm2压力下实施，使钢材暴露在该化学溶液中大约15至30分钟之久，较佳地是持续15至25分钟。
接下来，造成化学蚀刻掉表面的钢材用水进行冲洗并吹干。下面，用公知的化学品NaOH5％，在48℃温度和2.0kg/cm2压力下，并持续60秒接触时间，从凸起或切割部分208中剥去叠合的膜。叠合膜从切割部分208中剥离之前，钢材具有的纯粹形状如图7所示。此时，在一实施例中，在干叠合膜从凸起或切割部分208中剥去之后，钢材然后经历到二次蚀刻的步骤中。该二次蚀刻过程可以持续10至30秒，较佳地是持续15至20秒之久，视被蚀刻金属的成分和化学蚀刻溶液的成分而定。图8示出干叠合膜从凸起或切割部分208中剥去之后，以及已经经历在二次蚀刻过程中之后的钢材。具体来说，二次蚀刻过程去除如图7所示的边缘501和503。生成的形状是具有凸起的切割部分208的一模具，该部分近似为0.021英寸宽和近似为0.031英寸总高，但高度不局限于该尺寸。凸起部分208的顶部的宽度近似为0.004英寸，具体来说，在凸起或切割部分208的顶部处，平的切割表面近似为0.002英寸宽，但可以是0.001至0.005英寸宽。
接下来，具有蚀刻的最后形状(net shape)的钢材再次进入到化学蚀刻过程中，没有任何干叠合膜位于凸起或切割部分208上。这可从凸起或切割部分208去除任何尖刺的边缘，进一步形成凸起或切割部分208。该步骤称之为第二蚀刻步骤。在此步骤中，具有接近最后形状(near net shape)的钢材暴露在蚀刻化学品中的时间持续近似20至25秒；然而，该时间长度只是示范而已，它是被化学蚀刻的模具的厚度和化学蚀刻材料的强度和成分的函数。
接下来，钢材接受压力冲洗并吹干，然后，可用抗氧化剂涂敷在钢材上。该抗氧化剂必须不与弹出泡沫和钢材的粘结或钢材和底板102的粘结相干扰。接下来，生成的钢材(也可称之为化学蚀刻的模具部分206)粘贴到底板102上，然后，弹出泡沫材料104粘贴到化学蚀刻的模具部分206的切割侧上。所采用的海绵材料可以是已知的PORON、多孔的聚氨酯泡沫，零件号为470130-25025-04，可从CT的Woodstock市的Roger Corporation公司购得。在该变体中，该海绵材料可以是氯丁橡胶族的材料，具体来说，是诸如氯丁二烯橡胶之类的合成氯丁橡胶，或其它称之为CR泡沫的材料，该CR泡沫经久耐用，且由于其是合成材料所以较为廉价。
所提供的原材料钢板可允许从一块原材料钢板中蚀刻出多个化学蚀刻的模具206。因此，多个化学蚀刻的模具206可从一块原材料钢板中加工，在蚀刻步骤中完成个别的模具从原材料钢板中分离。
尽管本发明已经参照详细的实施例进行了图示和描述，但本技术领域内的技术人员将会理解到，在不脱离本发明的范围的前提下实施例的形式和细节可作出各种变化，例如，在一实施例中，为方便运输，钢材是以卷筒进行运输的。钢材卷开后，根据待蚀刻模具的大小从钢板中切割下规定的尺寸，以使板材的出料达到最大。然后，送钢板通过轧辊以使钢板变得平整，此后，清洗钢板。然后，材料进行清洁处理后将叠合干膜粘贴到表面，在抗氧化步骤之前冲洗该材料。化学蚀刻组件流水线可包括多个蚀刻工段，以在各个蚀刻工段或模块之间对操作者提供检查板质量的机会。此外，由位于日本Osaka市的Japan Aqua Co.Ltd出品的化学蚀刻再生***可在蚀刻过程中帮助将化学成分控制到要求的额定值。

Claims (9)

1.一种制作一薄型模具的方法，该方法包括以下步骤：
提供一钢材；
在该钢材的一侧化学蚀刻一接近最后形状，使钢材具有一第一平侧面和一包括一凸起的切割部分的第二侧面；
将钢模具固定到一底板中，使钢材的该第一侧面粘结于该底板；以及
将一弹出泡沫粘结于钢材的该第二侧面，使该弹出泡沫覆盖化学蚀刻的形状。
2.如权利要求1所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，钢材经受一二次蚀刻步骤的处理。
3.如权利要求2所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，化学蚀刻步骤近似为15至30分钟之久，较佳地近似为15至25分钟之久。
4.如权利要求2所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，第二蚀刻步骤近似为10至30秒之久，较佳地近似为15至20秒之久。
5.如权利要求1所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，生成的薄型模具包括一凸起的切割部分，该部分的宽度近似为0.001英寸至0.008英寸。
6.如权利要求2所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，一叠合膜粘结到该薄型模具的凸起的切割部分上，以防止化学蚀刻溶液将薄型模具的该部分蚀刻掉。
7.如权利要求6所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，在该薄型模具经受到第二次蚀刻步骤之前除去该叠合膜。
8.如权利要求2所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，该方法包括在第二次蚀刻步骤之后的一冲洗步骤。
9.一种制作一薄型模具的方法包括以下步骤：
提供一钢材；
在该钢材的一侧化学蚀刻一接近最后形状，使钢材具有一第一平侧面和一包括一凸起的切割部分的第二侧面；
将钢材的至少第二侧面经受一第二次蚀刻步骤的处理；
将钢模具固定到一底板，使钢材的该第一平侧面粘结到该底板上；以及
将一弹出泡沫粘结到钢材的该第二侧面上，使该弹出泡沫覆盖化学蚀刻的形状。
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