CN100450703C - 模制成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明有关一种模制成型技术，其步骤主要是利用微机电加工方法来预先制作出一预模仁，由于微机电加工方法可以提供高加工精密度的特性，进而制作出具有高加工精密度的预模仁，再以此制作出一模仁，当模仁制作成一模具后，可以以该模具直接针对工件进行模制程序，以使工件形成一预定的形状。

Description

模制成型方法

技术领域

本发明有关一种模制成型方法，特别是一种可以制作出高加工精密度工件的一种模制成型方法。

背景技术

现行的模制成型方法，广泛地被应用来制作一些工件，使其应用至所需要的地方，其原理不外乎是先制作出一模仁，此模仁的形状恰与所欲成型完成的工件的形状完全相反，再以此模仁对工件进行冲压，脱模后可以得致所欲成型的形状的工件。

一种现有技术的模制成型方法如图1所示，首先，为了制作出一模仁，先准备一未加工的模仁材料10，接下来利用一般的机械加工方法，将未加工的模仁材料10加工而形成一模仁11，其机械加工方法包含传统技术的钻、铣、车、磨等方法，目的在制作出一与欲成型完成的工件的形状完全相反的模仁11，以便后续冲压使用；接下来，将模仁11紧密接合于一模座12上，以形成一模具1；接下来，利用此模具1针对一工件2进行冲压，经过模具1的退模过程后，即可以形成一所欲成型的工件2。

上述现有技术的模制成型方法，有快速制作、易大量生产的优点，但是，现今有一些机构或是装置，所需要的组件的尺寸很小，现有技术的模制成型方法中的模仁制作过程，由于是利用现有技术的钻、铣、车、磨等加工方法，而使用其相对应的机具如：钻床、铣床、车床以及磨床等，一般会有精密度的限制，一般而言，现有技术的钻、铣、车等方法的精密度大致在1毫米以上，有一些精密的钻、铣、车、磨的工具，也许可以再将加工精密度再提高一些，但是却无法提高太多，导致现有技术的模制成型方法无法制作出符合高加工精密度需求的工件；可见，为了适应现今的需求，一种可以提高加工精密度的模制成型方法是非常迫切需要的。

发明内容

本发明提供一种模制成型方法，用以加工一精密的工件，以符合制作出小尺寸工件的需求。

本发明的模制成型方法，其步骤包含：提供一基材；于该基材上形成一预模仁层，并以一微机电加工方法，将预模仁层加工而形成一预模仁；接下来，将一模仁材料形成于预模仁上，使模仁材料成型为一模仁；再将模仁与一模座紧密结合而制作成为一模具，或是将模仁与基材一并与一模座紧密结合而成为一模具；最后，以该模具针对一工件进行一模制程序，以使工件可以被加工成为一预设的形状。

根据上述构想，上述的微机电加工方法是为平印显影方法，其中方法的步骤包含：提供一光掩模，将光掩模置于预模仁层上；提供一光线，照射于光掩模上，该光掩模会使部分光线穿过，进而照射至预模仁层上；进行显影步骤，使预模仁层中光线所照射的部分或是没有被光线照射的部分去除；其中，基材上形成的预模仁层是为一感旋光性物质所制成。

根据上述构想，上述的微机电加工方法亦可为精密放电加工方法、激光加工方法或是快速原型技术加工方法。

根据上述构想，上述的快速原型技术加工方法是选自于下列方法之一：立体印刷成型法(Stereo Lithography Apparatus)、选择型激光烧结法(SelectedLaser Sintering)、激光直接成型法(Laser Engineering Net Shaping)、三维喷涂黏接法(Three Dimensional Printing)、融熔沉积造型法(FusedDeposition Molding)、层合实体制造法(Laminated Object Manufacturing)以及喷墨造型法(Inkjet Method)。

根据上述构想，上述的模仁材料是利用微电铸方式或是粉末冶金成型方式形成于预模仁上。

根据上述构想，上述的模制程序是选自于下列方式之一：冲压、挤压、压铸、锻造、板金或射出成型等。

根据上述构想，上述的模仁的材质可选自于下列材料之一：镍基或是铬基合金。

根据上述构想，上述的模仁的材质可选自于下列材料之一：镍钴、镍磷、镍钴磷、镍钨、镍铼、镍钯、镍铬、镍碳化硅磷、镍石墨、镍锰。

根据上述构想，上述的模仁的硬度为450HV(维氏硬度)以上；其加工精密度为1毫米以下。

根据上述构想，本发明的模制成型方法中，在形成模仁后，可以针对模具或是模仁再进行一后续处理，以增强其耐用性；其中所述的后续处理是选自于下列方式之一：热处理、表面镀膜处理、气体冷却处理以及液体冷却处理等。

根据上述构想，上述的表面镀膜处理是在该模具表面镀上一层保护膜，其厚度为1至8微米，该保护膜的材质可选自于下列材料之一：氮化铝、氮化铝钛、氮化铬、碳化铝与类钻碳(DLC)等。

根据上述构想，上述的工件的材料可选自于下列材料之一：铜金属、铜合金、铝金属、铝合金以及非金属。

附图说明

图1为现有技术的模制成型方法的流程示意图。

图2为本发明的模制成型方法的流程示意图。

图3为本发明的模制成型方法中所述的平印显影方法的流程示意图。

图4为本发明另一种实施方式的模制成型方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明的实施例请参照图2所示，本发明的模制成型方法的步骤中，首先需要提供一基材35，此基材35是作为以微机电加工方法来制作一预模仁36的基础，较佳者，本发明所述的微机电加工方法可以为平印显影方法、精密放电加工方法或是激光加工方法等，为了解说方便，本实施例以平印显影方法作为本实用新型实施例中的微机电加工方法。

请参照图3，为了制作出一预模仁36，需要在基材35上先形成一预模仁层34，较佳者，形成预模仁层34的方式可以是半导体方法中的沉积法等，但不以此为限；其中，预模仁层34需要为感旋光性物质所构成；提供一光掩模37，并将光掩模37置于预模仁层34上方，其光掩模37的图样是与所欲形成的预模仁36的图样相同；接下来，提供一光线38，照射在光掩模37上，由于光掩模37上的图样可以使光线部分穿过，进而照射在预模仁层34上，较佳者，光掩模37可以使光线穿过的部分，恰与所欲形成的预模仁36的图样相同，若是完全相反亦可，只要配合后的显影步骤所使用的显影剂即可；接下来进行一显影步骤，此显影步骤是以一显影剂将预模仁层34上被光线38照射过的部分(或是没有被光线38照射过的部分亦可)去除，如此，预模仁层34将被制作成为一预模仁36。

上述的平印显影方法，可以制作出一高加工精密度的预模仁36，一般而言，由于平印显影方法属于半导体领域常用的技术，所以这样的平印显影方法可以轻易地制作出加工精密度在1毫米以下的预模仁36；除此之外，也可以采用如精密放电加工方法、激光加工方法或是快速原型技术加工方法等，其中精密放电加工方法是将一预模仁工件(图中未显示)置于一精密放电加工机具上，通过放电加工的程序后，同样可得致一加工精密度在1以下的预模仁36，但是其中的预模仁工件(图中未显示)的材质必须是金属；而激光加工方法是将一预模仁工件置于一激光加工机具上，运用高能量的激光光来加工预模仁工件(图中未显示)，此方法不仅可以得致一加工精密度在1毫米以下的预模仁36，同时预模仁工件(图中未显示)基本上不需要限定其材质成分；而快速原型技术加工方法中包含有立体印刷成型法(Stereo Lithography Apparatus)、选择型激光烧结法(Selected Laser Sintering)、激光直接成型法(LaserEngineering Net Shaping)、三维喷涂黏接法(Three Dimensional Printing)、融熔沉积造型法(Fused Deposition Molding)、层合实体制造法(LaminatedObject Manufacturing)以及喷墨造型法(Inkjet Method)等，都可以制作出加工精密度在1毫米以下的预模仁36。

接下来，请再参照图2，当预模仁36制作完成后，可以将一模仁材料(图中未显示)形成于预模仁36上，并使模仁材料(图中未显示)成型为一模仁31，这可以应用例如微电铸方式，将基材35以及预模仁36置于微电铸机具中，利用微电铸原理将模仁材料(图中未显示)逐渐地填入预模仁36上，使成型为一模仁31；或是应用例如粉末冶金成型方式，将基材35以及预模仁36置于粉末冶金成型机具上，填入模仁材料(图中未显示)的粉末，经过压缩、烧结的程序后，亦可以成型为一模仁31。

接下来，再将模仁31与一模座32紧密结合而成为一模具1，再以该模具1针对一工件4进行一模制程序，较佳者，模制程序可以为一冲压程序，也就是将模具1固定于一冲压机具上，使模具1直接对于工件4冲压，即可使工件4形成预设的形状，但模制程序并不以此为限，例如挤压、压铸、锻造、板金以及射出成型等类似的模制程序，均可以获得相同的结果；其中，上述的模仁31的材质可以是镍钴、镍磷、镍钴磷、镍钨、镍铼、镍钯、镍铬、镍碳化硅磷、镍石墨、镍锰等二元或二元以上的镍基或是铬基合金所制成，其硬度在450HV(维氏硬度)以上，使可以制造出较为耐用的模仁31；此外，模仁31形成之后，亦可以针对模仁31或是整个模具1进行一后续处理，例如：热处理、表面镀膜处理、气体冷却处理以及液体冷却处理等，使模仁31的结构更为强化，更有利于模制程序的进行；其中，上述的表面镀膜处理是在模具1或是模仁31的表面，镀上一层保护膜，其保护膜的材质可已是氮化铝、氮化铝钛、氮化铬、碳化铝与类钻碳(DLC)等，其厚度可以在1至8微米(μm)之间，可以使模仁31的表面结构更为强化；可见上述的后续处理对于模具1在模制程序中非常重要，特别是针对加工精密度在1毫米以下工件4，由于其尺寸非常微小，模具1中的模仁31的结构强度若是不够，进行模制程序时模仁31很有可能因此损毁；较佳者，工件4的材质可以是铜金属、铜合金、铝金属、铝合金以及非金属，配合本发明的模制成型方法，其效果更为显著，但工件4的材质亦不应以此为限。

本发明另一实施方式请参照图4所示，本实施方式与上述的实施方式大致没有改变，但在制作模仁31时，可以仅仅制作出模仁31的突出部分即可，再利用基材35原本就与模仁31相互连接的特性，一并将模仁31与基材35与模座32紧密结合而成为一模具1，再以该模具1针对一工件4进行一模制程序，这样不仅可以达成与上述实施方式相同的功效，同时在将模仁材料(图中未显示)制作成模仁31时，节省了制作的过程以及原料。

依据上述的说明可知，本发明为了提高模仁的精密度，使可以制作出一高加工精密度的工件，以应现今产品轻薄短小的需求，特别设计出利用微机电加工方法来预先制作出一预模仁，由于微机电加工方法可以提供高加工精密度的特性，进而制作出高加工精密度的模仁，使达成制作出一高加工精密度的工件的目的，可见，本发明确实有其产业的价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，上述实施例仅是用来说明而非用以限定本发明的申请专利范围，本发明的范畴是由以下的本申请的权利要求范围所界定。凡是依本发明申请专利权利要求范围所作的等效的改变或替换，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种模制成型方法，其步骤包含：

提供一基材；

于该基材上形成一预模仁层，并以一微机电加工方法，将该预模仁层加工而形成一预模仁；

将一模仁材料形成于该预模仁上，使该模仁材料成型为一模仁；

将该模仁制作成为一模具；

以该模具针对一工件进行一模制程序，使该工件形成预设的形状。

2.如权利要求1所述的模制成型方法，其特征在于所述的微机电加工方法是为平印显影方法，该方法的步骤包含：

该基材上形成的该预模仁层是为一感旋光性物质；

提供一光掩模，位于该预模仁层上；

提供一光线，照射于该光掩模上，该光掩模使部分光线穿过，照射至该预模仁层上；

进行显影步骤，将该预模仁层中被该光线所照射的部分或是没有被该光线所照射的部分去除，使该预模仁层形成为一预模仁。

3.如权利要求1所述的模制成型方法，其特征在于，该模仁材料是利用微电铸方式或是粉末冶金成型方式形成于该预模仁上。

4.如权利要求1所述的模制成型方法，其特征在于所述的模仁是与一模座紧密结合而成为一模具，其中该模仁可以单独与该模座紧密结合或是与该基材一并与该模座紧密结合。

5.如权利要求1所述的模制成型方法，其特征在于所述的模制程序是选自于下列方式之一：冲压、挤压、压铸、锻造、板金或射出成型。

6.如权利要求1所述的模制成型方法，其特征在于所述的模仁的材质可选自于下列材料之一：镍基或是铬基合金。

7.如权利要求1所述的模制成型方法，其特征在于，所述的模仁的材质可选自于下列材料之一：镍钴、镍磷、镍钴磷、镍钨、镍铼、镍钯、镍铬、镍碳化硅磷、镍石墨或镍锰。

8.如权利要求6或7所述的模制成型方法，其特征在于所述的模仁的硬度为450HV以上；该模仁的加工精密度为1毫米以下。

9.如权利要求1所述的模制成型方法，其特征在于，该模仁在形成后，可以进行一后续处理，以增强其耐用性；其中所述的后续处理是选自于下列方式之一：热处理、表面镀膜处理、气体冷却处理以及液体冷却处理；其中所述的表面镀膜处理是在该模具表面镀上一层保护膜，其厚度为1至8微米，该保护膜的材质可选自于下列材料之一：氮化铝、氮化铝钛、氮化铬、碳化铝或类钻碳。

10.如权利要求1所述的模制成型方法，其特征在于所述的工件的材料可选自于下列材料之一：铜金属、铜合金、铝金属、铝合金或非金属。

11.如权利要求1所述的模制成型方法，其特征在于所述的微机电加工方法是为精密放电加工方法，是将一预模仁工件置于一精密放电加工机具上，通过放电加工的程序后，使该预模仁工件形成为该预模仁。

12.如权利要求1所述的模制成型方法，其特征在于所述的微机电加工方法是为激光加工方法，是将一预模仁工件置于一激光加工机具上，运用一高能量的激光光束来加工该预模仁工件，使该预模仁工件形成为该预模仁。

13.如权利要求1所述的模制成型方法，其特征在于所述的微机电加工方法是为快速原型技术加工方法，该方法是选自下列方法之一：立体印刷成型法、选择型激光烧结法、激光直接成型法、三维喷涂黏接法、融熔沉积造型法、层合实体制造法或喷墨造型法。

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