CN1091408C - 层叠模具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种形成层叠模具的方法，包括以下步骤：a)将多块板(12)定位成使它们各自的主平面(16)相对于一固定基准平面成一第一角度并彼此平行，每块板(12)具有相对而平行的第一和第二主表面，主表面之间限定出该多块板中每一块的主平面，每块板还具有一连接第一和第二主表面的模塑表面(18)；b)在多块板中形成一槽，该槽具有一由柱形面限定的槽表面(42)，该柱形面是将二维的槽截面沿一条倾斜于板主表面(16)和板模塑表面(18)中的至少一个表面的线平移通过该板的结构，其中该槽表面(48，52，54)与各板的第一主表面(14)和各板的模塑表面(18)相交；而后c)重新将诸板定位成它们各自的主平面相对于基准平面成一第二角度，以便模塑。还揭示了一种层叠模具。该模具包括多块板(12)，每块板具有：相对而平行的第一和第二主表面(14，16)，它们之间限定出多块板中每一块板的一主平面；一连接第一和第二主表面的模塑表面(18)；以及多个位于多块板的每一块板中的型腔。其中每个型腔至少开口于模塑表面，并具有一由柱形表面限定的型腔表面，该柱形表面是将二维的型腔截面沿一条倾斜于板主表面(16)和板副表面(18)中的至少一个表面的线平移通过该板的结构，型腔表面与各板的第一主表面(14)和各板的模塑表面(18)相交。多块板(12)中的一第一板的第一主表面(14)邻接于多块板(12)中的一第二板的第二主表面(16)。

Description

层叠模具及其制造方法

技术领域

本发明总的涉及制造一种模具的方法以及这种模具，更具体是涉及制造层叠模具的方法以及这种层叠模具。

发明背景

层叠模具以及它们的使用是众所周知的。在一种已知的模具中，多块板可形成具有割穿板的一个顶边的诸V形槽，V形槽从板的一第一表面延伸到一第二表面，槽的底部平行于板的顶表面。相邻的板可以错开，使一块板中的诸槽由在这块板前面和后面的板的主表面定界。已知这些板是例如被用来制造模塑成堆产品。层叠模具的一个实例揭示于题为“带孔和交错的模塑成堆产品”的美国专利No.3,312,583(Rochlis)。

同样已知的是用层叠模具来制钩-环固定件的钩件。在这种模具中，已知用一层叠模具通过在模具板主表面上蚀刻或雕刻型腔来形成复杂的钩形接合件，型腔具有所需要的钩形状，诸如J形钩或钉头钩件。型腔朝层叠模具的顶表面开口。多个这样的钩可以贯穿一块模具板的长度而形成，多块类似形状的模具板彼此相邻地设置。所有的板都具有型腔，或者是，将没有型腔的隔板设置在带型腔的板之间。这种层叠模具可用于批量生产，也就是用于生产不连续长度和宽度的并具有多个钩的模制产品。例如见题为“可分离紧固件”的美国专利No.3,147,528(Erb)和题为“整形外科装置的注塑方法和该方法的产品”的专利No.5,368,549(McVicker)。也已知用圆形层叠模具来连续生产具有多个钩的模塑条。例如见题为“连续模塑塑料条的生产”的美国专利No.3,762,000(Menzin等人)、题为“模塑塑料产品的连续条的制造装置”的专利No.3,196,490(Erb)、题为“多钩紧固件”的专利No.4,872,243(Fischer)以及VanNostrand Reinhold公司Rosato和Rosato的《注塑手册》753-56页。

同样已知将层叠模具用于定向反光或三重反光材料的生产之中。诸层叠材料通常设置成，在相邻板叠置于一起时形成一立方体的三个完整的表面，用于模塑定向反光产品。例如见题为“中心三重反射体的制造工艺和装置”的美国专利No.1,591,572(Stimson)、题为“带小平面的型芯”的专利No.3,649,153(Brudy)、题为“立方角型定向反光体及其制造模具”的专利No.4,066,236(Lindner)、题为“立方角型定向反光体模具的组件”的专利No.4,095,773(Lindner)以及德国临时公开(OS)42 36 799(Gubela)。

在非导电模具表面上形成导电涂层的方法是大家知道的，在模具表面上电镀金属涂层的方法也是大家知道的。例如见题为“含有多个细长封闭的电镀槽的片状件及其方法”的美国专利No.4,871,623(Hoopman等人)以及题为“含有至少一个封闭槽的片状件的生产方法”的专利No.5,070,606(Hoopman等人)。

发明概要

本发明提供了一种层叠模具和制造层叠模具的方法。这种层叠模具可用来模塑所需的物品，也可用来模塑后续模具。当该层叠模具被用来模塑后续模具时，可制成该层叠模具的反相对应体，例如通过在层叠模具上电镀—金属涂层和从层叠模具上移去金属反相对应体。该金属反相对应体可用来模塑所需的物品，其本身也可作为中间模具。当金属反相对应体作为一中间模具时，可形成该金属反相对应体的一反相对应体，从而获得一个模具，它是该层叠模具的模塑表面的复制品。这种复制品例如可由一电镀模具、一塑料模具、一硅酮模具或任何其它所需的材料构成。

在本发明的一较佳实施例中，一层叠模具制成具有乃是所需要的最终产品的反相对应体的型腔。这种模具可称为“阴”模，因为其形状是最终所需产品的反相体。然后，通过在该层叠的反相体上电镀一诸如镍之类的金属涂层，从而用该层叠的反相体来生产金属“阳”模。该金属正相体具有一与最终所需的产品表面相同的模塑表面，换句话说是该产品表面的“正相体”。然后，用该金属正相体来形成一“阴”模，它是原来的层叠模具的复制品，它具有最终所需产品的一反相的形状。该阴模可以由任何所需的材料构成，诸如一种合适的塑料或硅酮复合物。而后，可用该最终的阴模来形成最终的所需产品。在一较佳的实施例中，该模塑产品包括一大致呈平面状的基片，从该基片上延伸出来有多个突起，这些突起由模具中的型腔所形成。

尽管以上所描述的系统是一较佳实施例，但可以理解，该层叠模具可用来直接模塑所需的产品，或者说，可以在模塑最终所需模制品的过程中制出任意数量的中间模具。在这方面，可以理解，层叠模具既可以是最终所需产品的反相体，也可以是其正相体。

本发明的层叠模具由这样一种方法来制造，它可提供方便而精确的形成模塑型腔的方式，该型腔具有受精确控制的表面以及非常接近一真正的直线型边的诸表面之间的诸边缘。这种精确性可以复制入后续的中间模具和最终的模塑产品中。

本发明的一较佳实施例提供了一种形成层叠模具的方法。该方法包括以下步骤：a)将多块板定位成使它们各自的主平面相对于一固定基准平面成一第一角度并彼此平行，每块板具有相对而平行的第一和第二主表面，主表面之间限定出该多块板中每一块的主平面，每块板还具有一连接第一和第二主表面的模塑表面；b)在多块板中形成一槽，该槽具有一由圆柱面限定的槽表面，它是将二维的槽截面沿一条倾斜于板主表面和板模塑表面中的至少一个表面的线平移通过该板的结构，其中该槽表面与每块板的第一主表面和每块板的模塑表面相交；而后c)重新将诸板定位成使它们各自的主平面相对于基准平面成一第二角度，以便模塑。

在上述方法的一较佳实施例中，在进行了步骤c)后，提供了多个模塑型腔，每个模塑型腔开口于板的模塑表面，并至少由以下表面定界：i)由槽表面形成的一第一型腔表面；和ii)由多块板中的邻接于第一板的第一主表面的一第二板的第二主表面所限定的一第二型腔表面。

在上述方法的另一实施例中，槽表面还与板的第二主表面相交。

在上述方法的另一实施例中，在进行了步骤c)后多块板的模塑表面呈共面状态。在另一较佳实施例中，每块板的模塑表面分别垂直于每块板的第一和第二主表面。

在上述方法的另一实施例中，步骤b)包括形成一槽，该槽具有一平面状的第一槽表面、一平面状的第二槽表面和一连接第一和第二槽表面的槽底，其中第一槽表面与各板的第一主表面和各板的模塑表面相交，第二槽表面与各板的第一主表面和各板的模塑表面相交，槽底相对于主平面和模塑表面中的至少一个面倾斜。在另一实施例中，第一和第二槽表面还与板的第二主表面相交。在另一实施例中，第一和第二槽表面相交而形成一直线形槽底。

在上述方法的另一实施例中，步骤b)包括形成多个槽。该实施例还可包括以下步骤：d)使多块板中的一第一板相对于邻接于该第一板的一第二和一第三板移动，使得该第一板中由多个槽中的一第一槽所形成的一型腔偏离于该第二和第三板中的第一槽所形成的型腔。

在另一较佳实施例中，上述方法还包括以下步骤：步骤b)后面的步骤d)，将多块隔板插入模具中，使该多块隔板中的各隔板邻接于多块板中的各板，其中各隔板至少覆盖各板第一主表面的与第一和第二槽表面相交的那部分。

本发明的另一较佳实施例提供了一种层叠模具。该模具包括多块板，每块板具有：相对而平行的第一和第二主表面，它们之间限定出多块板中每一块板的一主平面；一连接第一和第二主表面的模塑表面；以及多个位于多块板的每一块板中的型腔。每个型腔至少开口于模塑表面，并具有一由柱形表面限定的型腔表面，该柱形表面是将二维的型腔截面沿一条倾斜于板主表面和板副表面中的至少一个表面的线平移通过该板的结构，型腔表面与各板的第一主表面和各板的模塑表面相交。多块板中的一第一板的第一主表面邻接于多块板中的第二板的第二主表面。

在上述模具的一较佳实施例中，每个模塑型腔开口于板的模塑表面，并至少由以下表面定界：i)由型腔表面形成的一第一型腔表面；和ii)由多块板中的邻接于第一板的第一主表面的一第二板的第二主表面所限定的一第二型腔表面。

在上述模具的另一实施例中，多块板的每块板的模塑表面呈共面状态。在模具的另一较佳实施例中，每块板的模塑表面分别垂直于每块板的第一和第二主表面。

在模具的另一较佳实施例中，型腔表面包括一平的第一型腔表面、一平的第二型腔表面和一连接第一和第二型腔表面的底部。第一型腔表面与各板的第一主表面和各板的模塑表面相交，第二型腔表面与各板的第一主表面和各板的模塑表面相交，底部相对于主平面和模塑表面中的至少一个面倾斜。在该模具的一较佳实施例中，第一和第二型腔表面相交而形成一直线形的型腔底。在另一较佳实施例中，第一和第二型腔表面还与板的第二主表面相交。

在上述模具的另一较佳实施例中，模具还包括多块隔板。多块隔板中的各块隔板分别与多块板中的各板相邻，各隔板至少覆盖各板第一主表面的与第一和第二型腔表面相交的那部分。

附图简述

下面将进一步参照附图来说明本发明，附图中相同的结构由相同的标号表示，其中：

图1是本发明的多块板在形成一槽之前的侧视图；

图2是图1中的板的俯视图；

图3是图1中的层叠模具的侧视图，其中板定位成第一方向，并在其中形成有一槽；

图4是图3中的层叠模具的俯视图；

图5是形成有一个槽的层叠模具的单块板沿图3的5-5线剖开的平面图；

图6是图5中的板的立体图；

图7是定位成一第二角度的两块相邻的图3所示的模具板的立体图；

图8是与图6类似的、示出本发明第二实施例的图；

图9是第二实施例的与图7类似的图；

图10是图3中的层叠模具的俯视图，该模具的诸板定位成一第二角度，并其中形成有多个槽，这些板沿它们的第一端对齐；

图11是与图10类似的图，只是诸板是沿它们的第二端对齐；

图12是可用来制造图3的层叠模具的单刃铣床铣刀的侧视图；

图13是图12的铣刀的前视图；

图14是图12的铣刀的仰视图；

图15是夹持有多块图3所示的板的框架的立体图；

图16是与图5类似的、示出本发明的槽的诸备选实施例的图。

发明详述

下面将描述本发明的层叠模具的第一实施例以及制造这种模具的一较佳的方法。图1是本发明的多块板12在板中形成一槽而制成层叠模具10之前的侧视图。每块板12具有一第一主表面14和一第二主表面16。多块板12彼此相邻地叠置，使一块板12的第一主表面14邻接于一相邻板12的第二主表面16。每块板12还具有一模塑表面18。图2是图1所示的层叠板的俯视图，如图所示，每块板12还分别在模塑表面18与第一主表面14和第二主表面16相交处具有一第一边20和第二边22。每块板12还具有一第一端24和第二端26。在一较佳实施例中，每块板12是一呈规则矩形的实心体，第一和第二主表面14和16彼此平行并具有相同的尺寸，第一端24和第二端26彼此平行并具有相同的尺寸，模塑表面18以直角连接第一和第二主表面14和16以及第一和第二端24和26的顶边。每块板12可具有相同的尺寸和形状，或者，如所示的较佳形式，板可以交替地具有不同的长度，从而有第一板组和第二板组，第一板组的每块板具有较短的第一长度，第二板组的每块板具有较长的第二长度，板12设置成长短交替。每块板12具有一主平面28，它平行于并位于第一和第二主表面14和16之间。每块板12还具有一副平面30，它由模塑表面18所限定。如图1所示，板12叠的模塑表面18必须精准地形成可提供连续而不间断的、由各模塑表面18所构成的表面。

按照本发明的第一实施例，层叠模具中型腔的成形按如下进行。板12被设置于一合适的框架80(见图15)中，从而将所有的板固定在一起，使每块板的主平面28相对于一如图3中所示的基准平面R成一倾斜角α。框架80具有底座82，上面固定有倾斜块84和86，从而将诸板12定位成α角。框架80还具有横梁88，以将板12固定在适当位置。底座82中有孔90，用于在板12中形成槽时帮助固定框架80。角α是与角β略有不同的角，板以角β而提供一由各模塑表面18构成的连续模塑表面。如图4所示，板12已被保持于适当位置，使各第一端24呈共面状态。将板保持成角α，然后穿过各板12的模塑表面18和第一主表面14而形成槽40。在一较佳实施例中，槽40平行于平面R而延伸，从而在每块板12中形成深度相等的各个槽部分。同样在本发明范围内的是形成不平行于平面R的槽40，使板与板之间的槽深度不同。

在图4和5所示的一较佳实施例中，槽40是一V形槽，它包括相交于底部46的第一和第二平表面42和44，在该实施例中底部是一条直线46。图12-14示出了可用来切割V形槽40的单刃铣床铣刀的一较佳实施例。该单刃铣刀70包括一适于安装在现有的铣床上的圆柱形轴72。轴72的一端是用来切割槽40的工作端73。工作端73包括一直切割边74，它形成于一锥形表面78与一凹面76的交线处，如图12和13所示。该铣刀70可在相对于多块板12移动时沿方向B旋转，用于形成槽40。角a是切割边74和铣刀70的纵轴线之间所夹的角。角a将限定出V形槽40的夹角，即，槽40的夹角是角a的两倍。刀具的锥形表面78以及与切割边74相对的边最好都可具有一背锥或后锥，这在已有技术中是大家知道的。还可用其它的刀具来切割槽40，例如包括方端或圆端铣床铣刀、制成合适锥度的切割或磨削轮等。在一较佳实施例中，刀具沿一条位于一垂直于板主平面28的平面内的直线而相对于板平移，如图4-11所示。刀具也可沿一条位于一倾斜于板主平面28的平面内的直线平移。

为了进一步说明通过形成一V形槽40而在层叠模具10中形成的型腔的形状，在图6中示出了一单块板12。可以看到，槽表面42和44汇合于直线型槽底46。在所示的实施例中，第一槽表面42与板的第一主表面14相交于第一后边48，与模塑表面18相交于第一顶边52。同样，第二槽表面44与板的模塑表面18相交于第二顶边54，与第一主表面14相交于第二后边50。槽底46从第一主表面14延伸到模塑表面18。槽表面42和44可以如所示的那样延伸到模塑表面18的第二边22，也可以终止于离第二边22一定距离处。

术语“槽表面”通常是在讨论多块板12中所形成的槽的形状时使用，术语“型腔表面”通常是在板12被配置成一模具时用来描述那些槽表面。然而，术语“槽表面”和“型腔表面”在通篇描述中是可以互换的。

图7示出了回复到倾斜角β的两块相邻的板12，该倾斜角β将多块板设置成模塑位置。倾斜角β也就是使各板12的模塑表面18形成层叠模具10的一连续的、共面的模塑表面的定向角。可以看出，角锥形的型腔由V形槽形成，每个型腔由一块板12的第一型腔表面42和第二型腔表面44以及相邻板12的一部分第二主表面16所形成的第三型腔表面定界。这种型腔可用来模塑三角形为底的棱锥突起。为清楚起见，图7中只示出了两块板12；然而，可以理解，任意数量的板12可以组合起来而在第一倾斜角α下形成诸板中的各槽，而在第二倾斜角β下形成模具10。

在一较佳实施例中，使多块板以角α定向在它们的形成槽的方位时，穿过每块板12形成多个平行的槽40。在将板以β角回复到它们的第二个模形成定位角β后，将形成多个三角形为底的型腔，如图10所示。同样在本发明范围之内的是，形成多个彼此不平行的槽。在一较佳实施例中，角β相对于基准平面R成90°，角α相对于平面R成45°。同样在本发明范围之内的是，模形成定位角β小于或大于90°。每块板的模塑表面18最好制成在板12设置成角β时是连续而共面的。这种结构将使最终的模塑产品具有一基本为平面的底部，并且平面底部上有突起延伸出来。然而，对于某些运用场合，可能需要使最终的模塑产品具有上面延伸有突起的槽形底部。在这种结构中，各模塑表面18在板设置成模形成角β时不需要连续而共面。关于槽形成定位角α，它可以大于或小于角β。换句话说，在形成槽的过程中，板可以偏向于角β两边的任一个方向。同样在本发明范围之内的是，在诸板保持于一第一角α的情况下形成一或多个槽，然后在诸板保持于一第二角α的情况下形成一或多个槽，从而在一单个层叠模具10中形成不同形状的型腔。

图8和9中示出了V形槽40的一备选实施例。图8示出了一块单板；然而，可以理解，较为有利的是象参照图3和4所描述的那样穿过多块板12切割来形成该槽。在图8所示的实施例中，将第一和第二槽表面切割入板12中的足够深，使第一槽或型腔表面42与板的模塑表面18相交于第一顶边52，与第一主表面14相交于第一后边48，并与第二主表面16相交于第一前边56。同样，第二槽表面44与板的模塑表面18相交于第二顶边54，与第一主表面14相交于后边50，并与第二主表面16相交于第二前边58。对于这种槽，槽底46从第一主表面14延伸到第二主表面16。最好，槽底46倾斜于模塑表面18；然而，使槽底46平行于模塑表面18同样也在本发明范围之内。

图9示出了由图8的槽所形成的一单个的型腔。为便于说明，图9示出了形成有槽40的板12，板12位于两个没有形成槽的可选择的隔板12’之间。可以理解，如果不使用隔板12’，相邻的板12可以各有形成其中的型腔。可以看出，第二实施例的型腔由第一型腔表面42、第二型腔表面44、一由紧靠板12后面的板的一部分第二主表面16所形成的第三型腔表面以及一由紧靠板12前面的板的一部分第一主表面14所形成的第四型腔表面定界。这种型腔可用来模塑一具有四边底部的突起。

如图10所示，每块板12可以设置成在以角α形成槽的过程中以及在以角β将板回复到它们的模形成方位后使第一端24共面。因此，相邻板12中的型腔行在A向上彼此成一直线。这可以从一块板中的一个型腔的槽底线46与紧靠各型腔后面和前面的型腔的槽底46直线对齐而看出。在一较佳实施例中，相邻的槽40制成使型腔的位于该型腔与第一表面14相交处的最宽部分接触或几乎接触同一板12上的相邻型腔的最宽部分。同样在本发明范围之内的是，一单块板12内的相邻型腔可以按需要而彼此隔开一定距离。

图11示出了一种用于将相邻板12中的型腔错开，从而使相邻板中的型腔在A向上不成一直线的简便方法。在图11中，板已定位成各第一端24在如上述的机加工过程中共面，然后再定位成当诸板保持于它们的模形成定位倾斜角β时各第二端26共面。在一较佳实施例中，较长板与较短板之间的长度差等于相邻槽40间距的一半。在使诸板沿第二端26对齐后，一块板中的型腔将位于一相邻的板12中的两个型腔之间，如图11所示。通过改变板的长度，并在槽形成过程中使第一端24对齐，而在模形成过程中使第二端26对齐，可将相邻板中的槽配置成任何所需的图案。除了使长度差为相邻槽间距的一半，还可采用其它任何长度差。此外，可递增两个、三个、四个或任意数量的相邻板的长度，从而错开两个、三个、四个或更多个板组中的型腔阵列。

在另一较佳实施例中，型腔40可以一次形成于一单块板中，而不是如上述那样穿过多块板进行切割来形成。在该备选实施例中，可以用各种各样的方法中的一种来一次在一块板的至少模塑表面18和第一主表面14中形成多个型腔40。这种型腔可以用上述的单刃铣床铣刀70来形成，也可以用例如任何合适的磨削或切割轮来形成。也可以将各板12冲压出所需的型腔结构，或将各板模塑成具有各型腔。还可以如现有技术中大家知道的那样在板12中蚀刻或雕刻出各型腔40。在用这种方法形成所需数量的板12后，可将多块板组装起来，以形成上述的层叠模具10。

在另一较佳实施例中，隔板12’插于板12之间。隔板12’没有任何型腔，它们对于错开的板12来说如上所述是用来封闭型腔的，并用于将型腔40行分隔开所需的隔板12’厚度。同样在本发明范围之内的是，采用由本文所描述的任何方法形成的具有不同槽几何形状的板，将它们组装成任何所需的图案，从而提供具有不同型腔几何形状的层叠模具10。这种结构可具有分离的、不同形状的型腔，也可配置成使相邻板中的型腔组合而形成一复合型腔。复合型腔可用来形成复合突起，这种复合突起可以是相似也可以是不相似突起的组合。

在又一较佳实施例中，板12是圆的，而不是呈矩形。在该实施例中，槽40可用本文所描述的任何方法一次一块板地成形于板12中。圆形层叠模具可以较为有利地用于连续加工卷带形式的模塑产品，而不象采用上述矩形板的批量加工。

其它的槽形状也在本发明的范围之内。图16示出了落于本发明范围之内的一些槽的变化形式。例如，表面42和44中的一个或两个可以呈与平面状相反的曲线形或拱形，也可以包括任何所需数量的分离和相邻的平面和曲线形部分。另外，除了如图5-11所示的在槽底46处汇聚成一条线的V形槽，槽底46本身可以是一个表面。例如，槽40a具有一平槽底46，槽40b具有一连接第一和第二槽表面42和44的曲线形槽底46。槽表面42和44也可以一起形成一连续的表面，见槽40c。在槽40d中可看到，槽可以包括平行的平面状第一和第二表面42和44以及一位于第一和第二表面之间的拱形槽底46。在槽40e中可看到，槽可以包括大致呈V形的第一和第二表面42和44，它们由一弧形的槽底46连接，该槽底以不连续的方式而不是光滑地与第一和第二表面相交。槽还可以具有任何数量的表面，如槽40f所示。例如，槽40f具有多个平面状的第一表面42a、42b、42c和42d以及由一弧形表面46相连接的一平面状的第二表面44。从上述非限制性实例中应该理解，槽40的截面可以是任何所需要的形状。对于在槽底46具有一对称平面的槽来说，可以用单刃铣床铣刀70很方便地切割槽，该铣刀具有一外形可产生所需槽形状的切割边74。这种槽可以用本文参照图1-4所描述的工艺，或用上述的任何其它方法一次一块地使板成形来方便地制造。

如图16所示，槽40可以在板12定向成角α的情况下形成，从而槽底46倾斜于板的模塑表面18。当然可以理解，如果槽40是在板保持于角β的情况下切割，槽也可以平行于板的模塑表面18。当槽底46平行于模塑表面18时，所形成的型腔是一部分柱形表面。关于这里所使用的术语“柱形表面”，它是指，取一个如图5和16中的槽轮廓40所示的二维区域，并将该区域在空间中沿一直线平移所产生的表面。在一较佳实施例中，平移线位于一垂直于板主平面28的平面内。平移线位于一倾斜于板主平面28的平面内同样也在本发明范围之内。这样所形成的型腔类似于柱形实心体，其槽表面是柱形表面包含于板12中的那部分。术语“柱形表面”和“柱形实心体”在这里是相对于由平表面或弧形表面所限定的表面和区域而使用的。将板定向成不同于角β的角α是一种形成柱形表面的较为方便的方法，其中柱形表面为将该区域沿倾斜于模塑表面18的方向移动的结构。将板定向成与角β相等的角α是一种使柱形表面沿平行于模塑表面18的方向平移的较为方便的方法。还可以通过将一个如图5和16中的槽轮廓所示的二维区域绕一偏心于该区域的轴旋转而形成乃是圆环一部分的型腔。

层叠模具的一个实施例可以按如下方式制造。提供80块聚丙烯板12，每块板厚3.175毫米(0.125英寸)，约20.3厘米(8.0英寸)长，约2.0英寸高。然后穿过主表面而在这些板上钻0.5英寸的孔，以使板相对于基准平面R而固定成90°的定位角β。而后对组装于一起的板叠中的每块板12的底表面和模塑表面18进行机加工，以提供连续而共面的表面。标记板的底表面用作基准，并拆开板叠。然后将其中的40块板重新组装成一板叠，并将它们机加工成20.3厘米(8.0英寸)长。将其余的40块板12重新组装并机加工成20.19厘米(7.950英寸)长。然后将这80块板12长短交替地重新组装在一起，使每块板12的第一端24共面，并使板相对于基准平面R而保持于45°的定位角α。而后，用如以上所描述的一单刃铣床铣刀70机加工多个平行的V形槽40进入多块板的模塑表面18。槽40在槽表面42和44的交线46处的夹角为68.6°，各槽在板12的12.7厘米宽度上的间隔约为2.54毫米(0.100英寸)。在将板回复到定位角β时所形成的型腔用来形成三角形为底的棱锥形突起，它在槽底46与第一主表面14相交处具有最大深度约2.5毫米(0.100英寸)，在模塑表面18的第一边20处量得的宽度约为2.3毫米(约0.090英寸)，并延伸到处于模塑表面18的第二边22内约0.5毫米(0.02英寸)。然后将板12对齐成使第二端26共面，从而将相邻板中的型腔错开一段距离，该距离约等于相邻型腔之间距离的一半。在一较佳实施例中，型腔的深度从0.6到6.0毫米(0.024到0.24英寸)，长度从0.6到6.0毫米(0.024到0.24英寸)，最大宽度从0.6到6.0毫米(0.024到0.24英寸)，但更大和更小的型腔同样在本发明的范围之内。对于V形槽，槽表面的夹角最好从20到160°。

层叠模具10的板12可以由诸如镍或黄铜之类的导电材料制成，或者，也可以由具有导电的外涂层或外层的非导电材料制成。诸如聚丙烯板12之类的非导电板至少在模塑表面18和型腔表面上可以具有一导电涂层，以允许在层叠模具上进行电镀，如以下所述。这种涂层可以通过任何合适的已有方法来涂覆，诸如蒸气涂覆。下面来描述涂覆一银涂层的具体方法。

首先清洗待涂覆表面。接着，通过喷合适的敏化剂而使该表面敏化，诸如酸化的二氯化锡溶液，大约持续一分钟。一种这样的溶液可以用40克二氯化锡、10毫升浓盐酸和1加仑蒸馏水混合配制而成。然后用蒸馏水冲洗模具10。接着用双嘴喷枪同时涂覆银溶液和还原剂溶液。合适的还原剂可以用26克葡萄糖、2.5毫升甲醛和1加仑蒸馏水混合配制而成。合适的银溶液可以通过顺序在1加仑蒸馏水中加：10克氢氧化钾；50毫升氢氧化铵；以及22.5克硝酸盐而制成。而后用蒸馏水冲洗模具，准备电镀。

如以上所讨论的，层叠模具可用来模塑中间模具。用层叠模具10形成的中间模具可以是任何所需要的材料。在一较佳实施例中，用层叠模具10通过电镀工艺形成一镍模具。为了本发明的目的，术语“电镀”同时包括“电解的”和“无电的”镀，它们主要是在用于还原的电子的来源上有所不同。在较佳的电解镀实施例中，电子是由一外源所提供，诸如直接的电源，而在非电镀工艺中，电子是由内部的电镀溶液中的化学还原剂所提供。

如果层叠模具10由金属板12构成，则最好使层叠模具10的至少模塑表面18和型腔表面钝化，诸如将这些表面与室温下的2％重铬酸钾的蒸馏水溶液相接触。然后用蒸馏水冲洗模具10。对待电镀的表面进行钝化是合乎需要的，因为它可提供一较薄的氧化物涂层，该涂层有助于将电成形的产品从金属模具10中取出。在模具10是由非导电板12构成并具有如前面所讨论过的导电涂层的情况下，钝化并不一定需要。在这种情况下，如下文所述，导电层从模具10转移到电成形产品上，以便将电成形产品从模具10取出。

然后，可将模具10在一电镀槽中浸所需的时间，用以将材料电镀于模具的表面上。可以使用任何适当的可电镀材料，诸如镍、铜或它们的合金。

在本发明的一较佳实施例中，电镀槽包括氨基磺酸镍(16盎司Ni/加仑)；溴化镍(0.5盎司/加仑)；以及硼酸(4.0盎司/加仑)的蒸馏水溶液，比重为1.375-1.40。以S-镍颗粒的形式提供阳极。这些颗粒浸于电镀槽中，并装在封于聚丙烯织物的阳极篮袋中的钛篮中。电镀槽的温度保持在120°F，pH值为3.8-4.0。通常在操作过程中，电镀槽的pH值会升高。因此，通过周期性地加入氨基磺酸来调节pH值。蒸发损耗可通过加入蒸馏水来补偿，以保持所需的比重。电镀槽持续地进行过滤，诸如通过一种5微米的过滤器。泵的过滤输出最好对准模具10，以提供新鲜的镍离子。这还可以为电镀溶液提供所需的搅动。电镀必须持续到电镀结构具有足以便于从层叠模具中取出的厚度和强度。在一较佳实施例中，镍产品约2.5毫米(0.1英寸)厚。

镍在模具10上的镀覆是所施加的直流电的函数，20安培每平方英尺(ASF)的平均电流密度率可以0.001英寸/小时的速度在平表面上电镀镍。然而，电镀材料可趋向于在模具10的几何形状剧烈变化处附近以较快的电镀速度聚积，诸如在型腔的底部46。

在层叠模具的镍反相对应体形成后，可以修改从镍阳模的底部延伸出来的突起的形状。例如，可以将所有突起的顶部机加工成平行于底部平面，从而形成一平截头体，而不管原来突起的几何形状如何。例如，对于镍阳模的突起为棱锥形的，可以将棱锥形突起的所有顶点切去而形成截头棱锥。也可以沿一些不平行于镍阳模的底部的角度截去突起的头部。这些平头突起或截头突起可以制于最终的模塑产品本身之中，也可以制于这种中间镍阳模之中。当镍阳模经过这样的修改后，由该镍阳模所制成的后续的阴模将具有诸型腔，这些型腔是修改过的镍阳模的反相对应体，因而将不同于原来的层叠模具10的型腔。

在如上述那样提供了镍阳模后，可用该镍阳模模塑出一阴模。适用于该阴模的材料的说明性而非限制性的清单包括硅酮、塑料溶胶和聚丙烯。还可以由第一个电镀产品形成第二个电镀产品。在这种情况下，最好使该第一个产品钝化，诸如用铬酸盐钝化，以便于将第二电镀产品从第一个中取出。

硅酮模具的一实施例可以按以下方式形成。最好将镍阳模在一个400°F的空气环境中热处理4小时。然后，围绕上述镍阳模的周围形成一围墙，使未凝固的模塑材料可保持邻接于镍阳模的具有由层叠模具的型腔模塑而成的突起的表面。

而后，按以下方式模塑硅酮阴模。首先，将密执安州Midland的Dow Corning公司生产的Sylgard 184硅酮弹性体与Sylgard凝固剂以10∶1的比例混合。接着，将该混合物有力地摇动1分钟，并刮擦混合烧杯的底部和侧部。将该混合物灌到镍阳模的表面上，使其由围墙容纳。将上面有硅酮混合物的镍阳模在一25英寸汞柱的真空室中放置15分钟。将上面有硅酮混合物的镍阳模从真空室中取出，并在一炉内放置30分钟加热至400°F。将上面有硅酮混合物的镍阳模从炉内取出，用流动冷水冷却，然后用压缩空气干燥。而后将凝固的硅酮阴模从镍阳模中取出。

聚丙烯阴模的一个实例可以由镍阳模按如下方式形成。将镍靠模于一3.2毫米(0.125英寸)厚的合适尺寸的铝载板上。然后将一种聚丙烯挤出膜或颗粒置于镍工具的表面上。而后将一块镀铬、抛光、厚度为0.8毫米(0.031英寸)的黄铜板置于聚丙烯材料上。然后将一3.2毫米(0.125英寸)厚的第二块铝载板置于该黄铜板上。随后，将该叠加组件置于已预热到350°F的一模压机的压板之间。一种合适的模压机是由印第安那州Wabash的Wbash，MPI公司生产的Wabash液压模压机V75H-24-CLX型75吨压力模塑机。在约5分钟后，将一150磅/平方英雨的力施加于该叠加组件，并保持5分钟的时间。然后将一500磅/平方英寸的力施加在该叠加组件上达7分钟。然后将加热的叠加组件冷却到180°F，同时保持500磅/平方英寸的压力。接着从叠加组件上撤去这压力，将该叠加组件从压力机中取出。而后将顶部的载板和黄铜板从叠加组件中移去，并随后将模塑聚丙烯材料从镍阳模中取出。

可以使用本文所描述的模具来模塑具有不同区域或组的产品。每个区域可包含一组相似的型腔或突起，区域与区域之间的型腔或突起不同。这种不同可以是型腔或突起的尺寸、形状和/或定向。可以组合不同中间模具、诸如本文所描述的镍模具或硅酮模具的各部分来模塑这种产品。也可以组合不同最终模塑产品的各部分来实现具有上述区域或组的模塑产品。

以上参照几个实施例对本发明进行了描述。前面的详细描述和实例仅仅是为了便于理解而提出的。从中没有任何不必需的限制需要被理解。本技术领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明范围的情况下可以对所描述的实施例作许多修改。因此，本发明的范围不应局限于本文所描述的具体的细节和结构，而应由权利要求书的语言所描述的结构以及这些结构的等价内容来限定。

Claims (16)

1.一种形成层叠模具的方法，包括以下步骤：

a)将多块板定位成它们各自的主平面相对于一固定基准平面成一第一角度并彼此平行，每块板具有相对而平行的第一和第二主表面，主表面之间限定出该多块板中每一块的主平面，每块板还具有一连接第一和第二主表面的模塑表面；

b)在多块板中形成一槽，该槽具有一由圆柱面限定的槽表面，它是将二维的槽截面沿一条倾斜于板主表面和板模塑表面中的至少一个表面的线平移通过该板的结构，其中该槽表面与各板的第一主表面和各板的模塑表面相交；而后

c)重新将诸板定位成它们各自的主平面相对于基准平面成一第二角度，以便模塑。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行了步骤c)后多块板的模塑表面成共面状态。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)包括形成一槽，该槽具有一平面状的第一槽表面、一平面状的第二槽表面和一连接第一和第二槽表面的槽底，其中第一槽表面与各板的第一主表面和各板的模塑表面相交，第二槽表面与各板的第一主表面和各板的模塑表面相交，槽底相对于主平面和模塑表面中的至少一个面倾斜。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)包括引起多块板与一切割工具之间的相对运动。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，槽表面由一柱形表面所限定，该柱形表面是将二维的槽截面沿一条倾斜于板主平面的线平移通过该板的结构。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)包括形成多个槽。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

d)使多块板中的一第一板相对于邻接于该第一板的一第二和一第三板移动，使得在该第一板中由多个槽中的一第一槽所形成的一型腔偏离于在该第二和第三板中的第一槽所形成的型腔。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

每块板还包括连接第一和第二主表面的、相对的第一和第二端；以及

该多块板包括一第一多块板，它们具有从第一端到第二端测得的第一长度，还包括一第二多块板，它们具有从第一端到第二端测得的第二长度，第二长度大于第一长度；

该方法还包括：

在步骤b)之前的步骤a’)，将第一和第二多块板对齐，使各板的第一端呈共面状态；以及

在步骤b)之后的步骤b’)，将第一和第二多块板对齐，使各板的第二端呈共面状态。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在步骤b)后面的步骤d’)，将多块隔板插入模具中，使该多块隔板中的各隔板邻接于多块板中的一相应的板，其中，各隔板至少覆盖各板第一主表面的与第一和第二槽表面相交的那部分。

10.一种层叠模具，包括：

多块板，每块所述板具有：

相对而平行的第一和第二主表面，它们之间限定出所述多块板中每一块板的一主平面；

一连接所述第一和第二主表面的平面的模塑表面；以及

多个位于多块板的每一块板中的型腔，其中每个型腔至少开口于所述模塑表面，并具有一由柱形表面限定的型腔表面，该柱形表面是将二维的型腔截面沿一条倾斜于所述板主表面和所述板模塑表面中的至少一个表面的线平移通过所述板的结构，所述型腔表面与各板的第一主表面和各板的模塑表面相交；

多块板中的一第一板的所述第一主表面邻接于所述多块板中的一第二板的所述第二主表面。

11.如权利要求10所述的模具，其特征在于，所述多块板中的每块板的所述模塑表面呈共面状态。

12.如权利要求10所述的模具，其特征在于，所述型腔表面包括一平面的第一型腔表面、一平面的第二型腔表面和一连接所述第一和第二型腔表面的底部，所述第一型腔表面与各板的第一主表面和各板的模塑表面相交，所述第二型腔表面与各板的第一主表面和各板的模塑表面相交，所述底部相对于所述主平面和所述模塑表面中的至少一个面倾斜。

13.如权利要求10所述的模具，其特征在于，所述型腔表面由一柱形表面限定，该柱形表面是将所述二维的型腔截面沿一条倾斜于所述板的所述主平面的线平移通过所述板的结构。

14.如权利要求10所述的模具，其特征在于，每个所述模塑型腔开口于所述板的所述模塑表面，并至少由以下各面定界：

i)所述型腔表面；以及

ii)所述多块板中的邻接于所述第一板的所述第一主表面的一第二板的所述第二主表面。

15.如权利要求12所述的模具，其特征在于，每个所述模塑型腔开口于所述板的所述模塑表面，并至少由以下各面定界：

i)所述多块板中的一第一板的所述第一型腔表面；

ii)所述第一板的所述第二型腔表面；

iii)所述第一板的所述型腔底；以及

iv)所述多块板中的邻接于所述第一板的所述第一主表面的一第二板的所述第二主表面。

16.如权利要求10所述的模具，其特征在于，还包括多块隔板，所述多块隔板中的各隔板邻接于所述多块板中的一相应的板，其中，各隔板至少覆盖各板的所述第一主表面的与所述型腔表面相交的那部分。

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