用於壓機中的薄型模具的製作方法
2023-05-26 10:01:21
專利名稱：用於壓機中的薄型模具的製作方法
技術領域：
本發明揭示的是一種適用於一壓機的薄型模具，具體來說，揭示了一種適用於一壓機的薄型模具、一包括一薄型模具和一壓機的系統，以及一用來製造適用於一壓機的一薄型模具的方法。
背景技術：
模具和衝切金屬板的壓機被用來從金屬板中衝切出各種圖形。壓機可呈一臺板臺板壓模壓機或一輥子壓模壓機的形式。壓機設計成將均勻的壓力施加到一模具上，以便切割一板片或同時切割多層板片。模具也可用來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，當壓力施加到模具上時，使模具延伸通過板片並略微地進入切割墊內。該壓機可商業上使用，也可由消費者使用。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範圍是字母表中的各種字母、數字以及諸如月亮、星、動物、樹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。然後，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，橡膠保護鋼尺並起作一彈出裝置，以便在切割過程之後從鋼尺彈出切割的板片材料。
發明內容
所揭示的薄型模具適用於一壓機中。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內，該薄型模具用粘結劑粘結到底板的凹部內。薄型模具定位在底板的凹部內，以使薄型模具的凸起部分背離底板內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)用一粘結劑粘結到薄型模具的凸起部分側，這樣，彈出泡沫保護薄型模具的凸起部分並對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系統。該系統包括一模具壓機，該模具壓機可以是一臺板壓模壓機(platen die press)或輥子壓模壓機(roller diepress)。模具壓機包括一切割墊，如果使用臺板壓模壓機的話，則該切割墊允許模具切穿板材並進入到切割墊內。該系統還包括一適用於模具壓機的薄型模具。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，以使薄型模具位於底板的凹部內，並用一粘結劑粘結於底板。此外，彈出泡沫部分粘結到薄型模具部分以保護薄型模具的凸起部分。該彈出泡沫保護薄型模具的凸起部分，並被用作一彈出裝置以將切割的形狀從板材中彈出。
本文還揭示一製作薄型模具的方法，其中，該方法包括以下步驟提供一鋼材，化學蝕刻去掉該鋼材的一部分以在鋼材的一個表面上留下至少一個凸起部分，從而在鋼材內形成一形狀。該方法還包括將鋼材粘結於一底板，使鋼材的凸起部分暴露在一側上。此外，一彈出泡沫粘結到鋼材的切割側以保護鋼模具的凸起部分，並被用作一彈出裝置以將切割的形狀從在一切割過程中使用的板材中彈出。
現將參照附圖中所示的實施例詳細地本發明，在附圖中相同的元件具有相同的標號，其中圖1示出根據本發明一薄型模具的立體圖；圖2示出根據本發明的、從圖1中的線「2-2」截取的截面圖；圖3示出根據本發明的薄型模具的仰視圖；圖4示出使用一臺板或輥子壓機和根據本發明的薄型模具的一系統；圖5示出製造一根據本發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；具體實施方式
所揭示的薄型模具適用於一諸如一臺板壓模壓機或一輥子壓模壓機那樣的模具壓機中。如圖1所示，所揭示的是一諸如化學蝕刻的模具組件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。如下文中將進一步描述的，該彈出泡沫部分104具有遵循於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，並在化學蝕刻的模具組件100首次使用過程中形成，該首次使用可在工廠裡實施以便測試模具，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，該邊界遵循於底板的一邊界112。
圖2是從圖1中的線「2-2」截取的側視截面圖。圖2示出各部分如何進行組裝而包括模具組件100的最終組裝的結構。底板102包括一底板凹部202以形成底板的周緣邊界112。化學蝕刻的模具206包括一較扁平的部分207和一與該扁平部分207相對的凸起部分208和比該凸起部分靠下的諸下部210。化學蝕刻的模具206的扁平部分207粘結到底板凹部202，以使化學蝕刻的模具206位於底板周緣邊界112內並被其包圍。一粘結劑層204將化學蝕刻的模具的扁平部分207粘結於底板凹部202。該粘結劑204可以是一泡沫粘結劑、一噴射粘結劑或任何其它裝置，以便將化學蝕刻的模具的扁平部分207粘結於底板凹部202。
彈出泡沫部分104粘結到化學蝕刻的模具206的諸下部210。彈出泡沫部分104通過一粘結劑212粘結到化學蝕刻的模具206的諸下部210。該粘結劑212可以是一泡沫粘結劑、一噴射粘結劑或任何其它裝置，以便將彈出泡沫部分104粘結到化學蝕刻的模具206的諸下部210。顯示於圖2A中的詳圖示出一示範的實施例，其中，彈出泡沫粘結劑212限制在化學蝕刻的模具206的諸下部210。在此實施例中，該結構防止彈出泡沫部分104粘結或幹擾於凸起部分或化學蝕刻的模具206的切割表面208。在該變體中，粘結劑粘結於諸下部210以及諸凸起的切割部分208。在此實施例中，當模具發生第一次使用或切割時，模具的凸起部分208簡單地切割通過粘結劑和彈出泡沫。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。當然，這些尺寸只是示範的並無意圖限制附後的權利要求書。例如，凸起的切割部分的頂部可以是0.001英寸至0.005英寸的範圍，例如沒有壓碎待切割的材料。
圖3示出化學蝕刻的模具組件100的底部，其中，只有底板102可見。底板102包括一背側面300。該背側面300包括一背側凹部302。該背側凹部302允許一帶有識別標記306的一標籤304定位在背側凹部302內。如圖3A所示，該圖是從圖3中的線「3A-3A」截取的截面圖。背側凹部302的深度大於標籤304的高度，這樣，當模具組件100用於一壓機時，通過模具組件100傳遞的力橫貫模具組件100是均勻的。這已表示在圖3A中，其中，背側凹部302的深度用d表示，而標籤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於具有一切割墊404和一供選擇的適配器406的一臺板壓模壓機402中。在該變體中，本文中揭示的薄型模具100可用於一輥子壓模壓機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。通過臺板壓機402將壓力施加於薄型模具100，這樣，化學蝕刻的模具206的切割部分208的凸起部分被強制進入和通過板材408並進入到切割墊404內，以從板材408中切割出理想的形狀。在該變體中，化學蝕刻的模具將模具的凸起部分的形狀壓花到板材408內。在此實施例中，凸起部分208不是鋒利到壓機將壓力施加到模具上時會切穿板材的程度。
如果一輥子壓機406用於本文所揭示的薄型模具100，則板材408和薄型模具被饋送並通過輥子壓機406的輥子，以使壓力作用在薄型模具100和板材408上，這樣，從板材408中切割出理想的形狀。如果利用輥子壓機406，則輥子可包括一橡膠或其它彈性層，這樣，當被饋送通過輥子壓機406的輥子時化學蝕刻的模具206的凸起部分或切割部分208不會變得受損壞。
本文還揭示了一製作一薄型模具組件100的方法。圖5示出製作薄型模具的方法，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髒物和油膩。對該鋼材還進行脫脂處理，以從原材料鋼板中去除油脂。然後，用水衝洗原材料鋼板以去除鋼表面上任何脫脂下來的材料。然後對鋼材進行酸洗以進一步去除鋼材表面上的任何油脂或其它顆粒。然後，再次用水衝洗鋼材以去除任何殘留在鋼表面上的酸化學品。然後，用擦洗輥擦洗鋼材。擦洗輥可用尼龍材料製成。然後再次衝洗鋼材並使鋼材幹燥。然後對鋼材進行除塵處理以去除鋼表面上任何的灰塵。接下來，不準備被化學蝕刻掉的鋼表面用幹的膜疊合。幹的膜可以是YQ-30SD規格的幹膜。幹膜在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像，導致鋼表面上的負像是用強光曝光形成。顯影過程在12℃溫度和-720mmHg壓力下完成。疊合膜顯影通過以下步驟進行不曝光的情況下移去幹膜，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％化學品NaCO3的溶液，以及，在30℃溫度和1.5kg/cm2壓力下，並使顯影溶液與疊合鋼材保持50秒的接觸時間。然後，用水衝洗鋼材並進行吹乾。
接下來，沒有幹膜情況下用FeCL3化學溶液蝕刻鋼材，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。該蝕刻過程包括一公知的化學品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，這過程在48℃溫度和3.0kg/cm2壓力下實施，使鋼材暴露在該化學溶液中大約22分鐘之久。
接下來，造成化學蝕刻掉表面的鋼材用水進行衝洗並吹乾。下面，用公知的化學品NaOH5％，在48℃溫度和2.0kg/cm2壓力下，並持續60秒接觸時間，從凸起或切割部分208中剝去疊合的膜。
接下來，具有蝕刻的最後形狀(net shape)的鋼材再次進入到化學蝕刻過程中，沒有任何幹疊合膜位於凸起或切割部分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，具有接近最後形狀(near net shape)的鋼材暴露在蝕刻化學品中的時間持續近似20至25秒；然而，該時間長度只是示範而已，它是被化學蝕刻的模具的厚度和化學蝕刻材料的強度和成分的函數。
接下來，鋼材接受壓力衝洗並吹乾，然後，可用抗氧化劑塗敷在鋼材上。該抗氧化劑必須不與彈出泡沫和鋼材的粘結或鋼材和底板102的粘結相干擾。接下來，生成的鋼材(也可稱之為化學蝕刻的模具部分206)粘貼到底板102上，然後，彈出泡沫材料104粘貼到化學蝕刻的模具部分206的切割側上。所採用的海綿材料可以是已知的PORON、多孔的聚氨酯泡沫，零件號為470130-25025-04，可從CT的Woodstock市的Roger Corporation公司購得。在該變體中，該海綿材料可以是氯丁橡膠族的材料，具體來說，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泡沫經久耐用，且由於其是合成材料所以較為廉價。
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化學蝕刻的模具206。因此，多個化學蝕刻的模具206可從一塊原材料鋼板中加工，在蝕刻步驟中完成個別的模具從原材料鋼板中分離。
儘管本發明已經參照詳細的實施例進行了圖示和描述，但本技術領域內的技術人員將會理解到，在不脫離本發明的範圍的前提下實施例的形式和細節可作出各種變化。
權利要求
1.一種薄型模具包括一底部，它具有一第一外側面和一第二外側面；該底部還包括一位於第一外側面上的凹入區域，以便形成一周緣的邊界；一模具部分，它具有一第一平側面和一第二和相對的切割側面，其中，第一切割側面包括至少一個凸起部分；一彈出泡沫，它具有一第一內側面和一第二和相對的外側面，該模具部分的第一平側面位於底部內，以使模具部分的平側面位於底部的凹入區域內，並使該彈出泡沫的內側面位於模具部分的切割側面上，這樣，彈出泡沫覆蓋模具的切割側面。
2.如權利要求1所述的薄型模具，其特徵在於，底部、模具部分以及彈出泡沫用粘結劑保持在一起。
3.如權利要求1所述的薄型模具，其特徵在於，模具部分的凸起部分形成一形狀。
4.如權利要求1所述的薄型模具，其特徵在於，模具部分由一化學蝕刻方法形成。
5.如權利要求4所述的薄型模具，其特徵在於，底部由一種塑料材料製成。
6.如權利要求5所述的薄型模具，其特徵在於，彈出泡沫由一種氯丁橡膠製成。
7.如權利要求6所述的薄型模具，其特徵在於，氯丁橡膠是一種CR泡沫。
8.如權利要求5所述的薄型模具，其特徵在於，彈出泡沫是一種多孔的聚氨酯泡沫。
9.如權利要求5所述的薄型模具，其特徵在於，一種雙面粘結劑將模具部分粘結於底部。
10.如權利要求9所述的薄型模具，其特徵在於，一種雙面粘結劑將彈出泡沫粘結於模具部分。
11.如權利要求1所述的薄型模具，其特徵在於，凸起部分的高度近似為0.021英寸。
12.如權利要求11所述的薄型模具，其特徵在於，凸起部分的寬度近似為0.021英寸。
13.如權利要求1所述的薄型模具，其特徵在於，模具部分的凸起部分具有0.001至0.004英寸範圍內的切割刃。
14.如權利要求13所述的薄型模具，其特徵在於，切割部分的寬度近似為0.001至0.002英寸。
15.一種模具和模具壓機系統包括一薄型模具，它包括一底部，它具有一第一外側面和一第二外側面；該底部還包括一位於第一外側面上的凹入區域，以便形成一周緣的邊界；一模具部分，它具有一第一平側面和一第二和相對的切割側面，其中，第一切割側面包括至少一個凸起的部分；一彈出泡沫，它具有一第一內側面和一第二和相對的外側面，模具部分的第一平側面位於底部內，以使模具部分的平側面位於底部的凹入區域內，並使彈出泡沫的內側面位於模具部分的切割側面上，這樣，彈出泡沫覆蓋模具的切割側面；以及一壓機，它適用於該薄型模具。
16.如權利要求15所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，壓機是一輥子壓機。
17.如權利要求15所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，壓機是一臺板壓機。
18.如權利要求15所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，底部、模具部分以及彈出泡沫用粘結劑保持在一起。
19.如權利要求15所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，模具部分的凸起部分形成一形狀。
20.如權利要求15所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，模具部分由一化學蝕刻方法形成。
21.如權利要求20所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，底部由一種塑料材料製成。
22.如權利要求20所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，彈出泡沫由一種氯丁橡膠製成。
23.如權利要求22所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，氯丁橡膠是一種CR泡沫。
24.如權利要求20所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，彈出泡沫是一種多孔的聚氨酯泡沫。
25.如權利要求20所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，一種雙面粘結劑將模具部分粘結於底部。
26.如權利要求25所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，一種雙面粘結劑將彈出泡沫粘結於模具部分。
27.如權利要求15所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，凸起部分的高度近似為0.021英寸。
28.如權利要求27所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，凸起部分的寬度近似為0.021英寸。
29.如權利要求15所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，模具部分的凸起部分包括0.001至0.004英寸範圍內的一切割刃。
30.如權利要求29所述的模具和模具壓機系統，其特徵在於，切割部分的寬度近似為0.001至0.002英寸。
全文摘要
本發明揭示一種適用於壓機的薄型模具。所揭示的模具包括對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內，且薄型模具通過粘結劑粘結到底板的凹部內，薄型模具定位在底板的凹部內，以使薄型模具的凸起部分背離底板內的凹部，從而允許薄型模具切割入板材內。彈出泡沫通過粘結劑粘結到薄型模具的凸起部分側，以使彈出泡沫保護薄型模具的凸起部分，並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系統。該系統包括一模具壓機，它可以是一臺板壓模壓機或一輥子壓模壓機。模具壓機包括一切割墊，如果使用臺板壓模壓機的話，則該切割墊允許模具切穿板材並進入到切割墊內。該系統還包括一適用於模具壓機的薄型模具。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，以使薄型模具位於底板的凹部內，並用一粘結劑粘結於底板。此外，彈出泡沫部分粘結於薄型模具部分以保護薄型模具部分的凸起部分。該彈出泡沫保護薄型模具部分的凸起部分，並用作一彈出裝置以將切割的形狀從板材中彈出。
文檔編號B26F1/44GK1822930SQ200480020284
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月16日 優先權日2003年7月17日
發明者小D·L·漢和斯, K·L·科爾科蘭 申請人:埃利遜教育設備股份有限公司