CN100525948C - 冲头 - Google Patents

Abstract

一种在润滑油介于冲头和工件之间的情况下模制该工件时使用的冲头包括在其端部处的笔直部分、和直径增大部分。该笔直部分包括在其端部处的端面和侧面。该笔直部分沿着轴向方向延伸。该端面沿着与轴向方向垂直的径向方向延伸。该侧面与端面连接。该直径增大部分与笔直部分连接。该直径增大部分的在笔直部分和直径增大部分之间的连接部分处的沿着径向方向的宽度与笔直部分的宽度相同。直径增大部分的沿着径向方向的宽度随着离笔直部分的距离增大而增大。笔直部分的端面和侧面中的至少一个形成有凹坑。

Description

冲头

技术领域

本发明涉及在模制工件时使用的冲头。

背景技术

已经提出了各种模具和采用这些模具的模制方法以便模制出工件。例如，JP昭57-208250A已经披露了一种由有孔背片和有孔片生产喷墨喷嘴的方法以及在该方法中所使用的冲头。生产喷墨喷嘴的这种方法如下进行。将圆锥形冲头的顶端部分压靠在设置于模具上的片上，由此在该片中形成根据冲头的顶端形状成形的凹入部分。然后，通过研磨机对形成在该片的与抵靠着冲头的表面相反的表面上的凸形部分进行研磨，由此在该片中形成微孔。这样，生产出有孔背片。

发明内容

然而在JP昭57-208250A中所披露的技术中，存在一个问题，即冲头尤其是冲头的与该片接触的一部分断裂或严重磨损，从而冲头的寿命较短。具体地说，在通过模制形成从数微米量级到数十微米量级的范围内的微孔例如喷墨喷嘴的喷嘴孔时，冲头的寿命由于断裂、摩擦磨损等而变得非常短，因为冲头的顶端部分必须与每个微孔一样狭小。因此，近年来已经采用在给包含冲头的模具供应润滑剂的同时模制工件的方法。但是，由于模具的表面如此平滑从而即使在这样供应润滑剂的情况下润滑剂也立即流出，所以在延长模具寿命方面存在限制。因此，可以设想一直供应润滑剂的方法，但是存在另一个问题，即该方法不经济，使得生产成本增大。

本发明提供一种冲头，其中使得润滑剂保持性能足够高从而抑制冲头断裂或磨损。

根据本发明的一个方面，一种在润滑油介于冲头和工件之间的情况下模制该工件时使用的冲头包括在冲头的端部处的笔直部分、和直径增大部分。该笔直部分沿着轴向方向延伸。笔直部分包括在其端部处的端面和侧面。该端面沿着与轴向方向垂直的径向方向延伸。该侧面与端面连接。该直径增大部分与笔直部分连接。该直径增大部分的在笔直部分和直径增大部分之间的连接部分处的沿着径向方向的宽度与笔直部分的沿着径向方向的宽度相同。直径增大部分的沿着径向方向的宽度随着离笔直部分的距离增大而增大。笔直部分的端面和侧面中的至少一个形成有凹坑。

根据这种结构，当笔直部分的端部压靠在工件上以进行模制时，供应给笔直部分或供应给工件的一部分润滑剂保留在该凹坑中，由此使在笔直部分和工件之间的润滑性保持较高。为此，防止了冲头断裂或磨损，从而延长冲头的寿命。

根据本发明的另一个方面，提供一种在润滑油介于冲头和工件之间的情况下模制该工件时使用的冲头。该冲头包括在冲头的端部处的直径增大部分。该直径增大部分包括沿着与冲头的轴向方向垂直的径向方向延伸的端面。直径增大部分的宽度随着离端面的距离增大而增大。直径增大部分的端面形成有凹坑。

根据这种结构，当直径增大部分的端部压靠在工件上以进行模制时，供应给直径增大部分或供应给工件的一部分润滑剂保留在该凹坑中，由此使在直径增大部分和工件之间的润滑性保持较高。为此，防止了冲头断裂或磨损，从而延长冲头的寿命。

笔直部分的侧面可以形成有多个凹坑。根据这种结构，当将笔直部分压靠在工件上时，能够使在笔直部分的侧面和工件之间的润滑性保持更高。为此，能够长时间降低在笔直部分的侧面和工件之间的摩擦力，从而能够更大地延长冲头的寿命。

此外，笔直部分的端面可以形成有多个凹坑。根据该结构，当将冲头压靠在工件上时，能够使在冲头和工件之间的接触压力最高的端面处的润滑性保持更高。由此，能够更大地延长冲头的寿命。

此外，冲头还可以包括基材。可以在该基材的表面上形成涂膜。该涂膜具有(i)比基材的摩擦系数低的摩擦系数和(ii)比基材的硬度大的硬度中的至少一个。涂膜可以包括具有DLC涂膜的表面层。根据这种结构，能够延长冲头的寿命。

此外，该涂膜在DLC涂膜和基材之间还可以包括中间层，该中间层具有铬涂膜和钨涂膜中的一种。根据该结构，能够防止DLC涂膜与基材分离。

此外，凹坑可以具有不穿过DLC涂膜的深度。根据该结构，能够防止在形成凹坑时产生出的热传递给基材。因此，在基材表面上没有形成任何热影响层。由此，能够防止基材的耐久性由于热的影响而变差。

此外，基材可以包括具有碳化物的硬质合金，该碳化物包括选自由碳化钨、碳化钒、碳化钛和碳化钽组成的组中的至少一种。该硬质合金的碳化物的平均粒径可以等于或大于0.05μm，且小于0.3μm。根据这种结构，能够使横向断裂强度较高。

附图说明

图1为透视图，显示出其上应用根据本发明第一实施方案的冲头的冲压模的一部分。

图2为在图1中所示的冲头的放大透视图。

图3为放大剖视图，显示出在图2中所示的冲头的结构。

图4A至4D为剖视图，顺序显示出生产冲压模的步骤。

图5A至5C为剖视图，顺序显示出生产喷嘴板的步骤。

图6为放大透视图，显示出其上应用根据本发明第二实施方案的冲头的冲压模。

图7A至7C为剖视图，顺序显示出生产喷嘴板的步骤。

具体实施方式

下面将参照这些附图对本发明的实施方案进行说明。虽然这些实施方案都是其中将本发明应用于用于对喷墨头的喷嘴板进行模制的冲头的实施例，但是本发明也能够应用于其它模制制品的模制。

图1为透视图，显示出采用根据本发明第一实施方案的冲头的冲压模的一部分。如图1所示，冲压模1包括主体部分2和冲头3，该冲头3形成在主体部分2的下端部处以便用于模制。冲压模1的冲头3用于对喷嘴板的基板21(参见图5A至5C)进行模制。主体部分2具有向下变细的圆锥形部分11和从该圆锥形部分11的下端向下延伸的柱形部分12。

图2为在图1中所示的冲头3的放大透视图。如图2所示，作为冲压模1的端部的冲头3具有与柱形部分12的下端连接的截头圆锥形锥体部分(直径增大部分)5、和与该锥体部分5的下端连接的柱形笔直部分6。该冲头3与主体部分2形成为一体。

锥体部分5如下形成，使得沿着与冲头3的轴向方向垂直的径向方向的直径随着从主体部分2的柱形部分12的下端朝向冲头3的笔直部分6的上端靠近而逐渐线性减小。笔直部分6具有圆形端面6a，该圆形端面6a平行于与冲头3的轴向方向垂直的方向。该笔直部分6其形状为柱状，从而能够形成喷嘴板25的喷嘴26的排出口27。锥体部分5的下端的直径及形状与笔直部分6的上端的直径及形状完全相同。

图3为放大剖视图，显示出在图2中所示的冲头的笔直部分6的结构。锥体部分5具有与在图3中所示的笔直部分6相同的结构，除了在锥体部分5中没有形成凹坑10之外。如图3所示，笔直部分6具有与主体部分2成一体的压模构件15和比该压模构件15硬的硬涂膜16。压模构件15按照如下方式形成，即将由Vickers硬度(HV)为1500的硬质合金(烧结碳化物)制成的压模材料机械加工成压模构件15的形状。压模构件15的硬质合金为通过对按照预定比例制备出的碳化钨、碳化钒、碳化钛、碳化钽、碳化铬和金属钴的混合物进行烧结获得的合金。在该合金中的碳化物的平均粒径等于或大于0.05μm，并且小于0.3μm。例如，如果在硬质合金中的碳化物的粒径小于0.05μm，则每个粉末粒子的表面积变大，从而引起如下问题，即每个粉末粒子的碳化加速或者这些粒子易于聚集。如果碳化物的粒径等于或大于0.3μm，则在冲头3的表面上的碳化物粒子可能掉落。这样引起如下问题，即在掉落之后保留相对较大的凹入部分，由此造成以这些凹入部分用作裂开起始点的裂开，并且由于该裂开传播而导致强度降低。因此，在压模构件15由含有如上所述平均粒径等于或大于0.05μm并且小于0.3μm的碳化物的硬质合金制成时，显著改善了冲压模1的强度。为此，改善了冲头3的横向断裂强度，从而能够抑制在通过冲头3形成微孔时冲头3断裂。

硬涂膜16具有形成在压模构件15的表面上的钨(W)涂膜17和形成在该W涂膜17的表面上的类金刚石碳(DLC)涂膜18。W涂膜17形成为厚度大约为0.5μm的中间层，用来防止DLC涂膜18从压模构件15的表面剥离。这是因为在DLC涂膜18中含有的碳和W涂膜17之间的结合力较大，并且在W涂膜17和由硬质合金制成的压模构件15之间的结合力较大，从而与DLC涂膜18直接形成在由硬质合金制成的压模构件15上的情况相比DLC涂膜18几乎不能从压模构件15上剥离。

与硬质合金压模构件15相比，形成为硬涂膜16的表面层的DLC涂膜18摩擦系数较低且较硬。在W涂膜17的表面上形成厚度大约为1.5μm的DLC涂膜18。在形成DLC涂膜18时能够根据DLC涂膜18的氢含量来调节DLC涂膜18的强度。DLC涂膜18能够形成为具有从数百到接近金刚石的HV的大约8000的Vickers硬度(HV)的硬涂膜。在该实施方案中，在W涂膜17上形成比W涂膜(HV430)17和压模构件(HV1500)15硬的具有HV3600的DLC涂膜18。该DLC涂膜18为耐磨性和可滑动性非常优异的涂膜，因为该DLC涂膜18相对于SUS430的摩擦系数大约为0.1或者更小。为此，能够延长冲头3的寿命。W涂膜17和DLC涂膜18的厚度已经以实施例的方式显示出。这些厚度可以小于或大于上述值，但是这些厚度可以优选确定成使得压模构件15的耐久性不被热影响层损害，如稍后将描述的一样，在形成凹坑10时，在受到由聚焦离子束方法产生出的热影响的基材表面中产生该热影响层。虽然从如上所述的良好耐磨性、可滑动性和长寿命方面看优选的是DLC涂膜18比压模构件15硬，但是该硬度关系不是一直必要的，而DLC涂膜18的摩擦系数低于压模构件15也是一个重要要求。也就是说，减小DLC涂膜18的摩擦系数以及增大DLC涂膜18的硬度起到有助于长寿命的效果。

如图2和3所示，向外打开从而能够使润滑剂暂时保存在凹坑10中的凹入的凹坑10形成在冲头3的笔直部分6的表面中，即形成在DLC涂膜18的表面中。例如，每个凹坑10的开口形如侧边大约为3μm的正方形。这些凹坑10形成在笔直部分6的端面6a和外圆周侧面6b中，但是在锥体部分5的外圆周侧面中没有形成任何凹坑10。因为如上所述在锥体部分5中没有形成任何凹坑10，则如稍后将描述的一样，当通过冲压模1生产喷嘴板25时，能够防止凹坑10的痕迹留在基板21的模制表面上。如图3所示，这些凹坑10形成为没有穿过DLC涂膜18。因为这些凹坑10如上所述在深度方向上没有到达W涂膜17，所以每个凹坑10的底面离压模构件15的表面相对较远。为此，能够防止在如稍后将描述的一样通过聚焦离子束方法形成凹坑10时产生出的热传递给压模构件15。因此，防止压模构件15的硬质合金中含有的金属钴在热的作用下熔融。因此，没有任何热影响层形成为改性层，并且能够防止压模构件15的耐久性变差。

这些凹坑10可以如下形成，从而这些凹坑10的底面的总面积占据笔直部分6的表面积(即，端面6a的面积和外圆周侧面6b的面积的总和)的20％-80％。如果这些凹坑10的底面的总面积的比率小于20％，则几乎不能改善润滑剂保持性能。如果凹坑10的总面积的比率大于80％，则几乎不能改善润滑剂保持性能和没有形成凹坑10的区域的耐久性，因为这些凹坑10形成在笔直部分6的大部分中。与在外圆周侧面6b中相比，这些凹坑10以更高的分布密度形成在笔直部分6的端面6a中，因为端面6a需要高可滑动性，因为在模制基板21时端面6a首先与基板21接触。因此，在能够防止冲头3的强度降低的同时，能够改善润滑剂保持性能。因此，能够改善冲头3的可滑动性、耐久性和耐磨性。

接着将参照图4A至4D对生产冲压模1的方法进行说明。图4A至4D为剖视图，顺序显示出生产冲压模的步骤。首先，将由硬质合金制成的压模材料切割成主体部分2的形状和冲头3的形状，由此制备出压模构件15。在该情况中，考虑稍后将形成的W涂膜17和DLC涂膜18的厚度来确定压模构件15的外径，从而能够将所得到的冲头3配合到喷嘴板25的喷嘴26的排出口27的内径上。然后，如图4B和4C所示，通过非平衡磁控(UBM)溅射方法在图4A中所示的压模构件15的表面上连续形成W涂膜17和DLC涂膜18。

在形成W涂膜17和DLC涂膜18的情况中，采用钨(W)作为靶进行溅射以形成具有预定厚度的W涂膜17。其后，在采用W进行溅射的同时并行地采用石墨(碳)作为靶进行溅射。在该情况中，如下改变该过程，从而随着该过程前进，W的溅射速率逐渐减小，并且相对地石墨的溅射速率逐渐增大。也就是说，插入钨与碳的组成比率连续改变的梯度组成层。最后，只进行石墨的溅射。因此，在W涂膜17的表面上形成具有预定厚度的DLC涂膜18。因为如上所述将梯度组成层插入在位于W涂膜17和DLC涂膜18之间的边界区域中，所以改善了在两个涂膜17和18之间的接触，从而基于膨胀系数方面的差异缓和残余应力。顺便提及，图4C示意性地显示出以这种方式获得的所得到的薄膜结构。W涂层17包括W层17a和梯度组成层17b。要指出的是，W涂层17的详细结构只显示在图4C中，而在其它附图中省略了。此外，为了说明方便，W层17a和梯度组成层17b可以共称为W涂层17。

然后，如图4D所示，通过聚焦离子束方法在冲头3的笔直部分6的端面6a和外圆周侧面6b中以相应预定的分布密度形成具有微小深度的凹坑10。具体地说，在该情况中，采用液态镓作为离子源，并且将加速电压和射束电流分别设定为30KV和1.3nA。用具有聚焦成大约10nm的射束直径的聚焦离子束13扫描将形成每个凹坑10的位置大约1分钟，由此在DLC涂膜18中形成凹坑10。重复该凹坑形成过程，从而在笔直部分6的端面6a和外圆周侧面6b中形成凹坑10。这样，完成具有带有凹坑10的冲头3的冲压模1的生产。在该实施方案中，由聚焦离子束形成的每个凹坑10的深度受到限制，使得DLC涂膜18的薄部保持在凹坑10的底部下方。因此，能够防止中间层(W膜17a)和梯度组成层17b的特性在凹坑形成过程期间变差，从而能够在结构上防止冲头3的强度尤其是笔直部分6的强度降低。

接着，将对采用冲压模1冲压模制具有从大约30μm至大约100μm的厚度的不锈钢基板21以生产喷嘴板25的方法进行说明。喷嘴板25设置在喷墨头的最外表面上。用于喷射由压电元件等加压的墨水的喷嘴26形成在喷嘴板25中。

图5A至5C为剖视图，顺序显示出生产喷嘴板的步骤。为了模制，首先如图5A所示将基板21放置在具有模孔20a的模座20上并固定和保持到该模座20上。将用作润滑剂的润滑油涂敷或喷涂在冲压模1的冲头3的笔直部分6的整个表面上，从而将润滑油保存在凹坑10中。在该情况中，冲压模1的润滑剂保持性能高到使得每次完成单个冲压模制循环时不涂敷或喷涂润滑油。也就是说，能够间歇地不论什么时候完成多个冲压模制循环时涂敷或喷涂润滑油。例如，在采用由NIHONKOHSAKUYU CO.，LTD.制造的润滑剂G-6220FS从而一小时进行大约3600个冲压模制循环的情况中，可以一小时供应润滑剂一次或每3000个循环供应润滑剂一次。

然后，如图5B所示，在使冲压模1向下朝向基板21运动的同时，以如下冲程量将基板21压靠在冲头3上，该冲程量使得冲头3不穿透基板21。这样，冲压模制出基板21。在该情况中，在冲头3的笔直部分6和锥体部分5中的每个部分的表面层上形成相对于SUS430具有例如0.1或更低的低摩擦系数的DLC涂膜18。而且，润滑油保存在笔直部分6的凹坑10中。因此，从基板21作用在冲头3上的摩擦力变得非常小。这是因为独立的凹坑10按照在冲头3的笔直部分6的端面6a中均匀分布的方式形成，所以能够在冲头3和基板21之间的接触压力最大的端面6a中保持较高的润滑性。此外，由于端面6a与基板21接触，在形成在端面6a中的凹坑10中的润滑油绕基板21和外圆周侧面6b之间运行，从而降低在外圆周侧面6b和基板21之间的摩擦力。另外，独立的凹坑10按照在笔直部分6的外圆周侧面6b中均匀分布的方式形成。因此，更大地降低了在外圆周侧面6b和基板21之间的摩擦力。因此，使冲头3的可滑动性保持很高，从而延长冲头3的寿命。此后，在使基板21以喷嘴间距的间隔或以喷嘴排间距的间隔运动的同时，重复该模制过程与喷嘴26的数目相等的次数。这样，冲压模制出基板21。然后，如图5C所示，在冲压模制之后，用研磨机研磨基板21的包含朝向基板21的与冲压模1相反的一侧突出的凸形部分19等的下表面部分(图5B中所示虚线的下侧)，由此使每个喷嘴26的喷射口27打开。这样，完成了该喷嘴板25。

由于如上所述凹坑10形成在冲压模1的冲头3的笔直部分6的表面中，所以冲头3能够保持润滑油。当将冲头3的笔直部分6压靠在基板21上以进行冲压模制时，将润滑油一点一点地提供给在冲头3和基板21之间的摩擦面，从而能够保持低摩擦状态。为此，使在笔直部分6和基板21之间的润滑性保持较高。因此，防止了冲头3断裂和磨损，从而在延长冲头3的寿命的同时延长了冲压模1的寿命。而且，因为这些凹坑10形成在笔直部分6的端面6a和外圆周侧面6b中，所以能够长时间保持润滑油保持状态。

当基板21在稍微倾斜的同时放置在模座上时，可以在冲压模1相对于基板21倾斜的情况下进行冲压。即使在该情况中，通过在形成于冲头3中的凹坑10中保持的润滑油也降低作用在笔直部分6的端面6a和基板21的表面之间的横向摩擦。因此，能够防止冲头3由于弯曲而断裂。在冲压模制之后当从基板21中将冲头3拔出时，能够降低作用在锥体部分5和笔直部分6中的每个部分的侧面与每个喷嘴26的表面之间的摩擦力。因此，能够降低作用在冲头3上的拉伸应力，从而防止冲头3断裂或磨损。

接着，将参照图6对根据第二实施方案的冲头进行说明。图6为其上应用根据第二实施方案的冲头的冲压模的放大透视图。如图6所示，根据该实施方案的冲压模101具有主体部分102和冲头103。主体部分102设有向下延伸的柱形部分112。该冲头103形成在主体部分102的下端部处以便在模制中使用。冲压模101的冲头103用于按照与在第一实施方案中相同的方式将基板121模制成喷嘴板125。第二实施方案的冲压模101与冲压模1大致相同，除了在冲压模101中没有形成冲头3的笔直部分6之外。

如图6所示，冲头103(用作直径增大部分)形如如下锥体，从而该冲头103的与冲头103的轴向方向垂直的直径随着从柱形部分112的下端朝向冲头103的端部靠近而逐渐线性减小。冲头103具有圆形端面103a，该圆形端面103a平行于与冲头103的轴向方向垂直的方向。按照在端面103a中均匀分布的方式形成与凹坑10完全相同的凹坑110。另一方面，在冲头103的外圆周侧面103b中没有形成任何凹坑110。因为如上所述在形成为倾斜面的外圆周侧面103b中没有形成凹坑110，所以当通过冲压模101在基板121中形成每个喷嘴126时，这些凹坑110的痕迹不留在基板121的模制表面上。

虽然下面将对冲头103的结构进行说明，但是将参照图3进行说明，同时在括号中显示出第二实施方案的附图标记，因为该冲头103与根据第一实施方案的冲头3大致相同。与根据第一实施方案的冲头3类似，冲头103具有与主体部分102成一体的压模构件115和比该压模构件115硬的硬涂膜116。在该实施方案中，压模构件115按照将由HV200的铬钼钢(SCM415)制成的压模材料机械加工成压模构件115的形状然后渗碳并硬化这样一种方式来形成。硬涂膜116具有形成在压模构件115的表面上的铬(Cr)涂膜117和形成在该Cr涂膜117的表面上的DLC涂膜118。Cr涂膜117按照与W涂膜17相同的方式形成为具有大约0.5μm的厚度。形成为硬涂膜116的表面层的DLC涂膜118为比由铬钼钢制成的压模构件115硬的HV800的涂膜。在Cr涂膜117的表面上形成厚度大约为1.5μm的DLC涂膜118。也就是说，冲头103由与在第一实施方案中的压模构件15和硬涂膜16的材料不同的材料制成，但是该冲头103具有大致相同的效果。顺便提及，就硬涂膜116的性质而言，硬涂膜116不必如在根据第一实施方案的冲头3的情况中一样比压模构件115硬。硬涂膜116可以在摩擦系数方面比压模构件115低，例如硬涂膜116相对于SUS430的摩擦系数可以为0.1或更低。

接着，下面将对生产冲压模101的方法进行说明。可以按照与根据第一实施方案的冲压模1大致相同的方式生产该冲压模101。也就是说，将由铬钼钢制成的压模材料机械加工成主体部分102的形状和冲头103的形状然后渗碳并硬化，由此制备出压模构件115。在该情况下，考虑稍后将形成的Cr涂膜117和DLC涂膜118的厚度来确定压模构件115的外径，从而能够将所得到的冲头103配合到每个喷嘴的内径上。然后，通过非平衡磁控(UBM)溅射方法在压模构件115的表面上连续形成Cr涂膜117和DLC涂膜118。

在形成Cr涂膜117和DLC涂膜118的情况中，在采用Cr作为靶进行溅射以形成具有预定厚度的Cr涂膜117之后，在采用Cr进行溅射的同时并行地采用石墨(碳)作为靶进行溅射。在该情况中，改变该过程，从而随着该过程前进，Cr的溅射速率逐渐减小，并且石墨的溅射速率逐渐增大。在Cr涂膜117的表面上形成DLC涂膜118。此外在该实施方案中，如上所述但是没有在图3中显示出，在Cr涂膜117和DLC涂膜118之间插入了包括Cr和碳的梯度组成层。

按照与在第一实施方案中相同的方式通过聚焦离子束方法在冲头103的端面103a中形成凹坑110，这些凹坑110具有如下的微小深度，从而这些凹坑110不穿过DLC涂膜118并且在压模构件115的表面中不产生由于热而改性的热影响层。这些凹坑10以预定的分布密度形成在端面103a中。这样，完成了具有形成有凹坑110的冲头103的冲压模101的生产。

接着，将对采用冲压模101冲压模制具有从大约30μm至大约100μm的厚度的不锈钢基板121以生产喷嘴板125的方法进行说明。该喷嘴板125与喷嘴板25相同。

图7A至7C为剖视图，顺序显示出生产喷嘴板的步骤。为了模制，首先如图7A所示将基板121放置在具有模孔20a的模座20上并固定和保持到该模座20上。将用作润滑剂的润滑油涂敷或喷涂在冲压模101的冲头103的整个表面上，从而将润滑油保存在形成于端面103a中的凹坑10中。

然后，如图7B所示，在使冲压模101向下朝向基板121运动的同时，以如下冲程量将基板121压靠在冲头103上，该冲程量使得冲头103不穿过基板121。这样，冲压模制出基板121。在该情况中，润滑油保存在冲头103的凹坑110中。因此，从基板121作用在冲头103上的摩擦力变得非常小。也就是说，因为这些独立的凹坑110按照在冲头103的端面103a中均匀分布的方式形成，从而能够在冲头103和基板121之间的接触压力最大的端面103a中保持较高的润滑性。因此能够降低在端面103a中产生出的摩擦力。另外，因为保存在这些凹坑110中的润滑油由于冲头103和基板121之间的接触而绕行到外圆周侧面103b处，所以也能够降低在外圆周侧面103b和基板121之间的摩擦力。此后，在使基板121以喷嘴间距的间隔或以喷嘴排间距的间隔运动的同时，重复该模制过程与喷嘴126的数目相等的次数。这样，冲压模制出基板121。然后，如图7C所示，在冲压模制之后，用研磨机研磨基板121的包含朝向基板121的与冲压模101相反的一侧突出的凸形部分119等的下表面部分(图7B中所示虚线的下侧)，由此使每个喷嘴126的排出口127打开。这样，完成了该喷嘴板125。

由于如上所述凹坑110形成在冲压模101的冲头103的端面103a中，所以冲头103能够保持润滑油。通过该结构，当将冲头103压靠在基板121上以进行冲压模制时，在冲头103和基板121之间的润滑性保持较高。因此，能够降低当将冲头103压靠在基板121上时和当从基板121中将冲头103拔出时所产生出的摩擦力，从而防止冲头103断裂和磨损。因此在延长冲头103的寿命的同时延长了冲压模101的寿命。而且，因为根据第二实施方案的冲头103形如锥体，所以与根据第一实施方案的冲头3相比几乎没有应力集中处。由此，更大地延长了冲头103的寿命。

虽然上面已经对本发明的实施方案进行了说明，但是本发明并不限于这些实施方案。在不脱离权利要求的范围的情况下可以作出各种改变。例如，这些凹坑10、110具有的深度使得这些凹坑10、110不穿过DLC涂膜18、118且不到达W涂膜17、Cr涂膜117。可选的是，这些凹坑10、110可以具有如下深度，该深度使得这些凹坑10、110穿过DLC涂膜18、118并且到达W涂膜17、Cr涂膜117和压模构件15、115。例如，在从润滑剂的粘度和冲头的表面粗糙度中能够知道油膜厚度时，优选每个凹坑的深度为油膜厚度的大约0.1倍至大约5倍。在每个凹坑的深度不小于油膜厚度的0.1倍时，能够改善润滑剂保持性能。此外，在每个凹坑的深度不大于油膜厚度的5倍时，能够改善保存在这些凹坑中的润滑剂的供应特性。此外，可以只形成一个凹坑10、110。该冲头可以具有与锥体部分5等同的锥体部分、与笔直部分6等同的笔直部分、以及使锥体部分和笔直部分相互平滑连接的曲面部分。该冲头可以具有代替锥体部分5的曲面部分(直径增大部分)，从而该曲面部分具有朝向笔直部分6逐渐变小的直径以及设置作为平滑曲面的外圆周侧面。在这些情况中，这些凹坑优选只形成在笔直部分中。根据该结构，能够实现与在第一实施方案中相同的效果。该冲头可以只具有曲面部分(直径增大部分)，该曲面部分具有朝向其端面逐渐变小的直径，并具有设置作为平滑曲面的外圆周侧面。此外在该情况中，凹坑可以只形成在端面中。根据该结构，能够实现与在第二实施方案中相同的效果。虽然已经对凹坑10同时形成在笔直部分6的端面6a中和笔直部分6的外圆周侧面6b中的情况对第一实施方案进行了说明，但是这些凹坑10可以形成在任一表面中。在该情况中，如果凹坑10形成在端面6a中，则与凹坑10形成在外圆周侧面6b中的情况相比，能够进一步降低在基板和冲头之间的摩擦力。

虽然已经针对在将冲头3、103压靠在基板21、121上以进行冲压模制之前将润滑油供应给冲头3、103的情况对这些实施方案进行了说明，但是可以在将冲头3、103压靠在基板21、121上以进行冲压模制之前将润滑油涂敷或喷涂在基板21、121的表面上。在该情况中，当将冲头3、103压靠在基板21、121上时，供应给基板21、121的润滑油放在凹坑10、110中，从而在基板21、121和冲头3、103之间的润滑性保持较高。虽然这些凹坑是通过聚焦离子束方法形成的，但是这些凹坑可以通过采用毫微微秒激光器、准分子激光器、紫外线激光器等进行激光蚀刻来形成。在每个凹坑的开口面积较大时，可以通过蚀刻例如等离子蚀刻来形成这些凹坑。

虽然已经针对硬涂膜16、116形成在冲压模1、101中的情况对这些实施方案进行了说明，但是硬涂膜16、116不是必要的，而是可以根据模具形状和压模构件的金属材料而消除。在如上所述消除了硬涂膜16、116时，这些凹坑可以直接形成在端部中具有笔直部分的压模构件的表面中，或者直接形成在端侧中具有锥体部分的压模构件的端面中。具体地说，根据第一实施方案的压模构件15由含有平均粒径等于或大于0.05μm且小于0.3μm的碳化物的硬质合金制成。研磨表面(该表面)优良，并且几乎不出现作为断裂起始点的开裂。因此，可以不形成硬涂层16。在该情况中，凹坑可以形成在压模构件15的笔直部分6的表面中。

在这些实施方案中，DLC涂膜18、118形成为冲压模1、101的表面层。可选的是，可以形成硬涂膜例如CrN涂膜来代替DLC涂膜，只要该硬涂膜比压模构件硬以有助于耐磨性和降低摩擦力。

这些实施方案示例性地显示出压模构件15、115由通过对按照预定比例制备出的碳化钨、碳化钒、碳化钛、碳化钽、碳化铬和金属钴的混合物进行烧结获得的合金(硬质合金)制成。可选的是，压模构件15、115可以由其它硬质材料例如高速钢制成。

已经针对采用液态润滑剂作为润滑剂的情况对这些实施方案进行了说明。可选的是，可以采用纳米级粒子润滑剂。在该情况中，可以采用二氧化硅(直径大约10nm至大约40nm)、二氧化钛(直径大约为20nm)、氧化铝(直径大约为10nm)等的粒子。

已经针对将本发明应用于用来形成喷墨头的喷嘴板的喷嘴的冲压模的冲头的情况对这些实施方案进行了说明。可选的是，本发明可以应用于其它各种冲压模，例如用于半导体引线框的冲压模和用于对锯床或汽车的部件进行模制的冲压模。

Claims (21)

1.一种冲头，用于在润滑油介于冲头和工件之间的情况下模制该工件，该冲头包括：

在冲头的端部处的笔直部分(6)，该笔直部分(6)沿着轴向方向延伸，该笔直部分(6)包括：

在其端部处的端面(6a)，该端面(6a)沿着与所述轴向方向垂直的径向方向延伸；和

侧面(6b)，该侧面(6b)与端面(6a)连接；以及

与笔直部分(6)连接的直径增大部分(5)，该直径增大部分(5)的在笔直部分(6)和直径增大部分(5)之间的连接部分处的沿着径向方向的宽度与笔直部分(6)的沿着径向方向的宽度相同，该直径增大部分(5)的沿着径向方向的宽度随着离笔直部分(6)的距离增大而增大，其中：

笔直部分(6)的端面(6a)和侧面(6b)中的至少一个形成有凹坑(10)，该凹坑在其四侧封闭。

2.如权利要求1所述的冲头，其中直径增大部分(5)还包括没有形成任何凹坑的侧面。

3.如权利要求1所述的冲头，其中笔直部分(6)的侧面(6b)形成有多个凹坑(10)。

4.如权利要求1所述的冲头，其中笔直部分(6)的端面(6a)形成有多个凹坑(10)。

5.如权利要求3所述的冲头，其中凹坑(10)的底面面积总和与笔直部分(6)的表面积的比率在20％至80％的范围内。

6.如权利要求1所述的冲头，其中：

笔直部分(6)的端面(6a)形成有多个凹坑(10)；

笔直部分(6)的侧面(6b)形成有多个凹坑(10)；并且

笔直部分(6)的端面(6a)在凹坑(10)的分布密度方面高于笔直部分(6)的侧面(6b)。

7.如权利要求1所述的冲头，其中：

所述笔直部分(6)包括基材(15)，其中：

在该基材(15)的表面上形成涂膜(16)；并且

该涂膜(16)具有(i)比基材(15)的摩擦系数低的摩擦系数和(ii)比基材(15)的硬度大的硬度中的至少一个。

8.如权利要求7所述的冲头，其中涂膜(16)包括表面层(18)，该表面层(18)包括DLC涂膜。

9.如权利要求8所述的冲头，其中涂膜(16)在DLC涂膜(18)和基材(15)之间还包括中间层(17)，该中间层(17)包括铬涂膜和钨涂膜中的一种。

10.如权利要求9所述的冲头，其中中间层(17)包括：

由铬和钨中的一种构成的金属层(17a)，该金属层形成在基材(15)上；以及

由铬和碳或由钨和碳制成的梯度组成层(17b)，该梯度组成层(17b)形成在金属层(17a)上。

11.如权利要求8所述的冲头，其中凹坑(10)具有不穿过DLC涂膜(18)的深度。

12.如权利要求7至11中任一项所述的冲头，其中：

基材(15)包括包含碳化物的硬质合金，该碳化物包括选自由碳化钨、碳化钒、碳化钛和碳化钽组成的组中的至少一种；并且

该硬质合金的碳化物的平均粒径等于或大于0.05μm，且小于0.3μm。

13.一种冲头，用于在润滑油介于冲头和工件之间的情况下模制该工件，该冲头包括：

在冲头的端部处的直径增大部分(103)，该直径增大部分(103)包括沿着与冲头的轴向方向垂直的径向方向延伸的端面(103a)，直径增大部分(103)的宽度随着离端面(103a)的距离增大而增大，其中：

直径增大部分(103)的端面(103a)形成有凹坑(110)，该凹坑在其四侧封闭。

14.如权利要求13所述的冲头，其中直径增大部分(103)还包括没有形成任何凹坑的侧面。

15.如权利要求13所述的冲头，其中直径增大部分(103)的端面(103a)形成有多个凹坑(110)。

16.如权利要求13所述的冲头，其中：

所述直径增大部分(103)包括基材(115)，其中：

在该基材(115)的表面上形成涂膜(116)；并且

该涂膜(116)具有(i)比基材(115)的摩擦系数低的摩擦系数和(ii)比基材(115)的硬度大的硬度中的至少一个。

17.如权利要求16所述的冲头，其中涂膜(116)包括表面层(118)，该表面层(118)包括DLC涂膜。

18.如权利要求17所述的冲头，其中涂膜(116)在DLC涂膜(118)和基材(115)之间还包括中间层(117)，该中间层(117)包括铬涂膜和钨涂膜中的一种。

19.如权利要求18所述的冲头，其中中间层(117)包括：

由铬和钨中的一种构成的金属层，该金属层形成在基材(115)上；以及

由铬和碳或由钨和碳制成的梯度组成层，该梯度组成层形成在金属层上。

20.如权利要求17所述的冲头，其中凹坑(110)具有不穿过DLC涂膜(118)的深度。

21.如权利要求16至20中任一项所述的冲头，其中：

基材(115)包括包含碳化物的硬质合金，该碳化物包括选自由碳化钨、碳化钒、碳化钛和碳化钽组成的组中的至少一种；并且

该硬质合金的碳化物的平均粒径等于或大于0.05μm，且小于0.3μm。

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