專利名稱：制作用于壓機(jī)中的薄型模具的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明揭示的是一種適用于一壓機(jī)的薄型模具，具體來(lái)說(shuō)，揭示了一種適用于一壓機(jī)的薄型模具、一包括一薄型模具和一壓機(jī)的系統(tǒng)，以及一用來(lái)制造適用于一壓機(jī)的一薄型模具的方法。
背景技術(shù)：
模具和沖切金屬板的壓機(jī)被用來(lái)從金屬板中沖切出各種圖形。壓機(jī)可呈一臺(tái)板臺(tái)板壓模壓機(jī)或一輥?zhàn)訅耗簷C(jī)的形式。壓機(jī)設(shè)計(jì)成將均勻的壓力施加到一模具上，以便切割一板片或同時(shí)切割多層板片。模具也可用來(lái)將圖像壓花到板片材料上。通常地，使用鋼尺，將板片放置在模具和一切割墊之間，當(dāng)壓力施加到模具上時(shí)，使模具延伸通過(guò)板片并略微地進(jìn)入切割墊內(nèi)。該壓機(jī)可商業(yè)上使用，也可由消費(fèi)者使用。通常地，可供的各種模具提供了各種形狀。例如，典型的模具包括的形狀范圍是字母表中的各種字母、數(shù)字以及諸如月亮、星、動(dòng)物、樹(shù)之類的各種其它形狀。
通常地，模具包括一諸如夾板或塑料之類的基材，它容納一形成為要求的切割形狀的鋼尺。然后，一橡膠材料膠合到夾板或塑料基材上，以使橡膠在彎折的鋼尺形狀的鋒利邊緣的高度上方延伸，這樣，橡膠保護(hù)鋼尺并起作一彈出裝置，以便在切割過(guò)程之后從鋼尺彈出切割的板片材料。

發(fā)明內(nèi)容
所揭示的薄型模具適用于一壓機(jī)中。本文所揭示的模具包括為模具組件提供剛度的一底板或背襯部分。該底板包括圍繞底板周緣形成一邊界的一凹部。一薄型模具容納在底板的該凹部?jī)?nèi)，該薄型模具用粘結(jié)劑粘結(jié)到底板的凹部?jī)?nèi)。薄型模具定位在底板的凹部?jī)?nèi)，以使薄型模具的凸起部分背離底板內(nèi)的凹部而允許薄型模具切割入和壓花到一板材上。彈出泡沫(ejection foam)用一粘結(jié)劑粘結(jié)到薄型模具的凸起部分側(cè)，這樣，彈出泡沫保護(hù)薄型模具的凸起部分并對(duì)板材的切割出的形狀提供一彈出裝置。
本文還揭示了一模具和利用該薄型模具的壓機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一模具壓機(jī)，該模具壓機(jī)可以是一臺(tái)板壓模壓機(jī)(platen die press)或輥?zhàn)訅耗簷C(jī)(roller diepress)。模具壓機(jī)包括一切割墊，如果使用臺(tái)板壓模壓機(jī)的話，則該切割墊允許模具切穿板材并進(jìn)入到切割墊內(nèi)。該系統(tǒng)還包括一適用于模具壓機(jī)的薄型模具。該薄型模具包括一底板、一薄型模具部分以及一彈出泡沫部分，其中，底板和彈出泡沫部分將薄型模具部分夾在中間，以使薄型模具位于底板的凹部?jī)?nèi)，并用一粘結(jié)劑粘結(jié)于底板。此外，彈出泡沫部分粘結(jié)到薄型模具部分以保護(hù)薄型模具的凸起部分。該彈出泡沫保護(hù)薄型模具的凸起部分，并被用作一彈出裝置以將切割的形狀從板材中彈出。
本文還揭示一制作薄型模具的方法，其中，該方法包括以下步驟提供一鋼材，化學(xué)蝕刻去掉該鋼材的一部分以在鋼材的一個(gè)表面上留下至少一個(gè)凸起部分，從而在鋼材內(nèi)形成一形狀。該方法還包括將鋼材粘結(jié)于一底板，使鋼材的凸起部分暴露在一側(cè)上。此外，一彈出泡沫粘結(jié)到鋼材的切割側(cè)以保護(hù)鋼模具的凸起部分，并被用作一彈出裝置以將切割的形狀從在一切割過(guò)程中使用的板材中彈出。
在本發(fā)明的另一方面，揭示了制作一薄型模具的方法，其中，在從模具的凸起或切割部分剝?nèi)クB合膜(laminating film)之后納入一第二蝕刻過(guò)程。該第二蝕刻步驟通常持續(xù)10至25秒，較佳地為15至20秒，視化學(xué)蝕刻的鋼材和化學(xué)蝕刻溶液的強(qiáng)度和成分而定。該第二次蝕刻步驟從切割表面去除鋒利的毛刺邊緣，以在該薄型模具使用時(shí)提供一更加鋒利的刃口。


現(xiàn)將參照附圖中所示的實(shí)施例詳細(xì)地本發(fā)明，在附圖中相同的元件具有相同的標(biāo)號(hào)，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明一薄型模具的立體圖；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的、從圖1中的線“2-2”截取的截面圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的薄型模具的仰視圖；圖4示出使用一臺(tái)板或輥?zhàn)訅簷C(jī)和根據(jù)本發(fā)明的薄型模具的一系統(tǒng)；圖5示出制造一根據(jù)本發(fā)明的薄型模具的方法；圖6示出薄型模具的俯視圖，其中彈出泡沫已被移去；圖7示出模具部分的凸起的或切割的邊緣的側(cè)視外形圖，使疊合膜留在凸起的切割部分上，這是蝕刻步驟之后但在剝?nèi)クB合膜之前所看到的模具部分的情形；以及圖8示出疊合膜已被移去之后且模具部分已被暴露于一第二次蝕刻過(guò)程以便從模具凸起的切割部分去除鋒利邊緣之后完成的模具部分。
具體實(shí)施例方式
所揭示的薄型模具適用于一諸如一臺(tái)板壓模壓機(jī)或一輥?zhàn)訅耗簷C(jī)那樣的模具壓機(jī)中。如圖1所示，所揭示的是一諸如化學(xué)蝕刻的模具組件100那樣的薄型模具。該模具組件100包括一底板102和一彈出泡沫部分104。如下文中將進(jìn)一步描述的，該彈出泡沫部分104具有遵循于組件的薄型模具部分的一凸起部分的輪廓的一形狀106。諸形狀106由其諸邊界108形成。諸形狀邊界108形成彈出泡沫104上的諸形狀106，并在化學(xué)蝕刻的模具組件100首次使用過(guò)程中形成，該首次使用可在工廠里實(shí)施以便測(cè)試模具，或可由模具組件100的使用者自己完成。彈出泡沫部分104包括一彈出泡沫邊界(ejection foam border)110，該邊界遵循于底板的一邊界112。
圖2是從圖1中的線“2-2”截取的側(cè)視截面圖。圖2示出各部分如何進(jìn)行組裝而包括模具組件100的最終組裝的結(jié)構(gòu)。底板102包括一底板凹部202以形成底板的周緣邊界112?；瘜W(xué)蝕刻的模具206包括一較扁平的部分207和一與該扁平部分207相對(duì)的凸起部分208和比該凸起部分靠下的諸下部210。化學(xué)蝕刻的模具206的扁平部分207粘結(jié)到底板凹部202，以使化學(xué)蝕刻的模具206位于底板周緣邊界112內(nèi)并被其包圍。一粘結(jié)劑層204將化學(xué)蝕刻的模具的扁平部分207粘結(jié)于底板凹部202。該粘結(jié)劑204可以是一泡沫粘結(jié)劑、一噴射粘結(jié)劑或任何其它裝置，以便將化學(xué)蝕刻的模具的扁平部分207粘結(jié)于底板凹部202。
彈出泡沫部分104粘結(jié)到化學(xué)蝕刻的模具206的諸下部210。彈出泡沫部分104通過(guò)一粘結(jié)劑212粘結(jié)到化學(xué)蝕刻的模具206的諸下部210。該粘結(jié)劑212可以是一泡沫粘結(jié)劑、一噴射粘結(jié)劑或任何其它裝置，以便將彈出泡沫部分104粘結(jié)到化學(xué)蝕刻的模具206的諸下部210。顯示于圖2A中的詳圖示出一示范的實(shí)施例，其中，彈出泡沫粘結(jié)劑212限制在化學(xué)蝕刻的模具206的諸下部210。在此實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)防止彈出泡沫部分104粘結(jié)或干擾于凸起部分或化學(xué)蝕刻的模具206的切割表面208。在該變體中，粘結(jié)劑粘結(jié)于諸下部210以及諸凸起的切割部分208。在此實(shí)施例中，當(dāng)模具發(fā)生第一次使用或切割時(shí)，模具的凸起部分208簡(jiǎn)單地切割通過(guò)粘結(jié)劑和彈出泡沫。模具部分的凸起或切割部分的高度為0.021英寸，而模具部分的底板為0.010英寸高。模具部分的凸起或切割部分的底板的底部處近似為0.021英寸寬，其頂部近似為0.004英寸寛，而一切割的平表面近似為0.002英寸寬。當(dāng)然，這些尺寸只是示范的并無(wú)意圖限制附后的權(quán)利要求書(shū)。例如，凸起的切割部分的頂部可以是0.001英寸至0.005英寸的范圍，例如沒(méi)有壓碎待切割的材料。
圖3示出化學(xué)蝕刻的模具組件100的底部，其中，只有底板102可見(jiàn)。底板102包括一背側(cè)面300。該背側(cè)面300包括一背側(cè)凹部302。該背側(cè)凹部302允許一帶有識(shí)別標(biāo)記306的一標(biāo)簽304定位在背側(cè)凹部302內(nèi)。如圖3A所示，該圖是從圖3中的線“3A-3A”截取的截面圖。背側(cè)凹部302的深度大于標(biāo)簽304的高度，這樣，當(dāng)模具組件100用于一壓機(jī)時(shí)，通過(guò)模具組件100傳遞的力橫貫?zāi)＞呓M件100是均勻的。這已表示在圖3A中，其中，背側(cè)凹部302的深度用d表示，而標(biāo)簽304的高度用h表示，其中，d＞h。
如圖4所示，本文中揭示的薄型模具可用于具有一切割墊404和一供選擇的適配器406的一臺(tái)板壓模壓機(jī)402中。在該變體中，本文中揭示的薄型模具100可用于一輥?zhàn)訅耗簷C(jī)406。包括紙張、塑料、皮革，或各種其它的材料的板材408被放置在薄型模具100和切割墊404之間。通過(guò)臺(tái)板壓機(jī)402將壓力施加于薄型模具100，這樣，化學(xué)蝕刻的模具206的切割部分208的凸起部分被強(qiáng)制進(jìn)入和通過(guò)板材408并進(jìn)入到切割墊404內(nèi)，以從板材408中切割出理想的形狀。在該變體中，化學(xué)蝕刻的模具將模具的凸起部分的形狀壓花到板材408內(nèi)。在此實(shí)施例中，凸起部分208不是鋒利到壓機(jī)將壓力施加到模具上時(shí)會(huì)切穿板材的程度。
如果一輥?zhàn)訅簷C(jī)406用于本文所揭示的薄型模具100，則板材408和薄型模具被饋送并通過(guò)輥?zhàn)訅簷C(jī)406的輥?zhàn)?，以使壓力作用在薄型模?00和板材408上，這樣，從板材408中切割出理想的形狀。如果利用輥?zhàn)訅簷C(jī)406，則輥?zhàn)涌砂ㄒ幌鹉z或其它彈性層，這樣，當(dāng)被饋送通過(guò)輥?zhàn)訅簷C(jī)406的輥?zhàn)訒r(shí)化學(xué)蝕刻的模具206的凸起部分或切割部分208不會(huì)變得受損壞。
本文還揭示了一制作一薄型模具組件100的方法。圖5示出制作薄型模具的方法，它包括以下步驟提供一平的原材料鋼板，它可以是具有45高硬度或HRC額定值的彈簧鋼。該鋼材被清洗以從鋼表面去除臟物和油膩。對(duì)該鋼材還進(jìn)行脫脂處理，以從原材料鋼板中去除油脂。然后，用水沖洗原材料鋼板以去除鋼表面上任何脫脂下來(lái)的材料。然后對(duì)鋼材進(jìn)行酸洗以進(jìn)一步去除鋼材表面上的任何油脂或其它顆粒。然后，再次用水沖洗鋼材以去除任何殘留在鋼表面上的酸化學(xué)品。然后，用擦洗輥擦洗鋼材。擦洗輥可用尼龍材料制成。然后再次沖洗鋼材并使鋼材干燥。然后對(duì)鋼材進(jìn)行除塵處理以去除鋼表面上任何的灰塵。接下來(lái)，不準(zhǔn)備被化學(xué)蝕刻掉的鋼表面用干的膜疊合。干的膜可以是YQ-30SD規(guī)格的干膜。干膜在115℃溫度和70磅/英寸2的壓力下粘附在鋼表面上。疊合的膜被曝光，使圖像和/或詞在鋼表面上形成負(fù)像，導(dǎo)致鋼表面上的負(fù)像是用強(qiáng)光曝光形成。顯影過(guò)程在12℃溫度和-720mmHg壓力下完成。疊合膜顯影通過(guò)以下步驟進(jìn)行不曝光的情況下移去干膜，使圖形和詞定位在鋼材的表面上。一顯影溶液包括公知的1％化學(xué)品NaCO3的溶液，以及，在30℃溫度和1.5kg/cm2壓力下，并使顯影溶液與疊合鋼材保持50秒的接觸時(shí)間。然后，用水沖洗鋼材并進(jìn)行吹干。
接下來(lái)，沒(méi)有干膜情況下用FeCL3化學(xué)溶液蝕刻鋼材，以在鋼材上獲得圖像和/或詞。正是該步驟才形成凸起或切割部分208和下部210。正是該下部210被蝕刻掉，才使凸起或切割部分208保持在鋼材的原始厚度上。該蝕刻過(guò)程包括一公知的化學(xué)品FeCL341％，其比重為1.41，HCL31％，其比重為1.151，以及PC-420，其比重為1.288。此外，這過(guò)程在48℃溫度和3.0kg/cm2壓力下實(shí)施，使鋼材暴露在該化學(xué)溶液中大約15至30分鐘之久，較佳地是持續(xù)15至25分鐘。
接下來(lái)，造成化學(xué)蝕刻掉表面的鋼材用水進(jìn)行沖洗并吹干。下面，用公知的化學(xué)品NaOH5％，在48℃溫度和2.0kg/cm2壓力下，并持續(xù)60秒接觸時(shí)間，從凸起或切割部分208中剝?nèi)クB合的膜。疊合膜從切割部分208中剝離之前，鋼材具有的純粹形狀如圖7所示。此時(shí)，在一實(shí)施例中，在干疊合膜從凸起或切割部分208中剝?nèi)ブ?，鋼材然后?jīng)歷到二次蝕刻的步驟中。該二次蝕刻過(guò)程可以持續(xù)10至30秒，較佳地是持續(xù)15至20秒之久，視被蝕刻金屬的成分和化學(xué)蝕刻溶液的成分而定。圖8示出干疊合膜從凸起或切割部分208中剝?nèi)ブ螅约耙呀?jīng)經(jīng)歷在二次蝕刻過(guò)程中之后的鋼材。具體來(lái)說(shuō)，二次蝕刻過(guò)程去除如圖7所示的邊緣501和503。生成的形狀是具有凸起的切割部分208的一模具，該部分近似為0.021英寸寬和近似為0.031英寸總高，但高度不局限于該尺寸。凸起部分208的頂部的寬度近似為0.004英寸，具體來(lái)說(shuō)，在凸起或切割部分208的頂部處，平的切割表面近似為0.002英寸寬，但可以是0.001至0.005英寸寬。
接下來(lái)，具有蝕刻的最后形狀(net shape)的鋼材再次進(jìn)入到化學(xué)蝕刻過(guò)程中，沒(méi)有任何干疊合膜位于凸起或切割部分208上。這可從凸起或切割部分208去除任何尖刺的邊緣，進(jìn)一步形成凸起或切割部分208。該步驟稱之為第二蝕刻步驟。在此步驟中，具有接近最后形狀(near net shape)的鋼材暴露在蝕刻化學(xué)品中的時(shí)間持續(xù)近似20至25秒；然而，該時(shí)間長(zhǎng)度只是示范而已，它是被化學(xué)蝕刻的模具的厚度和化學(xué)蝕刻材料的強(qiáng)度和成分的函數(shù)。
接下來(lái)，鋼材接受壓力沖洗并吹干，然后，可用抗氧化劑涂敷在鋼材上。該抗氧化劑必須不與彈出泡沫和鋼材的粘結(jié)或鋼材和底板102的粘結(jié)相干擾。接下來(lái)，生成的鋼材(也可稱之為化學(xué)蝕刻的模具部分206)粘貼到底板102上，然后，彈出泡沫材料104粘貼到化學(xué)蝕刻的模具部分206的切割側(cè)上。所采用的海綿材料可以是已知的PORON、多孔的聚氨酯泡沫，零件號(hào)為470130-25025-04，可從CT的Woodstock市的Roger Corporation公司購(gòu)得。在該變體中，該海綿材料可以是氯丁橡膠族的材料，具體來(lái)說(shuō)，是諸如氯丁二烯橡膠之類的合成氯丁橡膠，或其它稱之為CR泡沫的材料，該CR泡沫經(jīng)久耐用，且由于其是合成材料所以較為廉價(jià)。
所提供的原材料鋼板可允許從一塊原材料鋼板中蝕刻出多個(gè)化學(xué)蝕刻的模具206。因此，多個(gè)化學(xué)蝕刻的模具206可從一塊原材料鋼板中加工，在蝕刻步驟中完成個(gè)別的模具從原材料鋼板中分離。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照詳細(xì)的實(shí)施例進(jìn)行了圖示和描述，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)理解到，在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下實(shí)施例的形式和細(xì)節(jié)可作出各種變化，例如，在一實(shí)施例中，為方便運(yùn)輸，鋼材是以卷筒進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?。鋼材卷開(kāi)后，根據(jù)待蝕刻模具的大小從鋼板中切割下規(guī)定的尺寸，以使板材的出料達(dá)到最大。然后，送鋼板通過(guò)軋輥以使鋼板變得平整，此后，清洗鋼板。然后，材料進(jìn)行清潔處理后將疊合干膜粘貼到表面，在抗氧化步驟之前沖洗該材料?；瘜W(xué)蝕刻組件流水線可包括多個(gè)蝕刻工段，以在各個(gè)蝕刻工段或模塊之間對(duì)操作者提供檢查板質(zhì)量的機(jī)會(huì)。此外，由位于日本Osaka市的Japan Aqua Co.Ltd出品的化學(xué)蝕刻再生系統(tǒng)可在蝕刻過(guò)程中幫助將化學(xué)成分控制到要求的額定值。
權(quán)利要求
1.一種制作一薄型模具的方法，該方法包括以下步驟提供一鋼材；在該鋼材的一側(cè)化學(xué)蝕刻一接近最后形狀，使鋼材具有一第一平側(cè)面和一包括一凸起的切割部分的第二側(cè)面；將鋼模具固定到一底板中，使鋼材的該第一側(cè)面粘結(jié)于該底板；以及將一彈出泡沫粘結(jié)于鋼材的該第二側(cè)面，使該彈出泡沫覆蓋化學(xué)蝕刻的形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，鋼材經(jīng)受一二次蝕刻步驟的處理。
3.如權(quán)利要求2所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，化學(xué)蝕刻步驟近似為15至30分鐘之久，較佳地近似為15至25分鐘之久。
4.如權(quán)利要求2所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，第二蝕刻步驟近似為10至30秒之久，較佳地近似為15至20秒之久。
5.如權(quán)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，該部分的寬度近似為0.001英寸至0.008英寸。
6.如權(quán)利要求2所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，一疊合膜粘結(jié)到該薄型模具的凸起的切割部分上，以防止化學(xué)蝕刻溶液將薄型模具的該部分蝕刻掉。
7.如權(quán)利要求6所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，在該薄型模具經(jīng)受到第二次蝕刻步驟之前除去該疊合膜。
8.如權(quán)利要求2所述的制作一薄型模具的方法，其特征在于，該方法包括在第二次蝕刻步驟之后的一沖洗步驟。
9.一種制作一薄型模具的方法包括以下步驟提供一鋼材；在該鋼材的一側(cè)化學(xué)蝕刻一接近最后形狀，使鋼材具有一第一平側(cè)面和一包括一凸起的切割部分的第二側(cè)面；將鋼材的至少第二側(cè)面經(jīng)受一第二次蝕刻步驟的處理；將鋼模具固定到一底板，使鋼材的該第一平側(cè)面粘結(jié)到該底板上；以及將一彈出泡沫粘結(jié)到鋼材的該第二側(cè)面上，使該彈出泡沫覆蓋化學(xué)蝕刻的形狀。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種適用于壓機(jī)的薄型模具。所揭示的模具包括對(duì)模具組件提供剛度的一底板或背襯部分。該底板包括一圍繞底板邊緣形成一邊界的凹部。該薄型模具被容納在底板的該凹部?jī)?nèi)，且薄型模具通過(guò)粘結(jié)劑粘結(jié)到底板的凹部?jī)?nèi)，薄型模具定位在底板的凹部?jī)?nèi)，以使薄型模具的凸起部分背離底板內(nèi)的凹部，從而允許薄型模具切割入板材內(nèi)。彈出泡沫通過(guò)粘結(jié)劑粘結(jié)到薄型模具的凸起部分側(cè)，以使彈出泡沫保護(hù)薄型模具的凸起部分，并為切割形狀脫出板材提供一切割形狀的彈出裝置。本文還揭示了一模具和利用薄型模具的壓機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一模具壓機(jī)，它可以是一臺(tái)板壓模壓機(jī)或一輥?zhàn)訅耗簷C(jī)。模具壓機(jī)包括一切割墊，如果使用臺(tái)板壓模壓機(jī)的話，則該切割墊允許模具切穿板材并進(jìn)入到切割墊內(nèi)。該系統(tǒng)還包括一適用于模具壓機(jī)的薄型模具。該薄型模具包括一底板、一薄型模具部分以及一彈出泡沫部分，其中，底板和彈出泡沫部分將薄型模具部分夾在中間，以使薄型模具位于底板的凹部?jī)?nèi)，并用一粘結(jié)劑粘結(jié)于底板。此外，彈出泡沫部分粘結(jié)于薄型模具部分以保護(hù)薄型模具部分的凸起部分。該彈出泡沫保護(hù)薄型模具部分的凸起部分，并用作一彈出裝置以將切割的形狀從板材中彈出。
文檔編號(hào)B26F1/44GK1822915SQ200480020291
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月17日
發(fā)明者小D·L·漢和斯 申請(qǐng)人:埃利遜教育設(shè)備股份有限公司