CN109435215A - 一种阴模真空成型模具及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阴模真空成型模具及其制造工艺，包括以下步骤：采用3D打印增材制造技术制造模具A面壳体胚料；对模具A面壳体胚料进行正面CNC精加工；采用激光刻蚀或化学腐蚀加工壳体正面纹理；从壳体背面加工微孔；对壳体背面进行水管布置和增强处理；以及完成模框组装，与凸模总装合模。根据本发明，提供了一种工序减少的、节省资源的、环境友好的、产品外观质量稳定的、纹理类型设计自由度更大的、尺寸精度得到有效保证的阴模真空成型模具的制造工艺。

Description

一种阴模真空成型模具及其制造工艺

技术领域

本发明涉及模具制作生产技术领域，更具体的是涉及一种阴模真空成型模具及其制造工艺。

背景技术

阴模真空成型技术，即阴模真空成型及模内压纹(Inner Mold Grain)技术，简称IMG，是一种使用刻有皮纹图案的阴模，将光滑的膜料在模内成型出内饰件形状的带皮纹的表皮，或者在成型出带皮纹的表皮后在机器的同一工位将该表皮真空吸附在基材上，从而生产出所需的产品。

阴模真空成型技术作为较先进的工艺，推广时间不长，技术还有待成熟和完善。一种新技术从研制到推广，一定有其无可替代的优势。虽然阴模真空成型技术并不复杂，但其技术壁垒却很高。原因就在于模具成型要求很高的加工精度。

随着人们对汽车内饰品质需求的不断提升，兼具高品质和高环保的IMG表皮应用也越来越广泛，而在IMG表皮生产过程中，IMG模具必不可少。

当前主流的传统IMG制造工艺是以日本为代表的电铸工艺，该传统工艺的主要工艺流程为：CNC木模——手工包覆——翻制硅胶模1——翻制环氧主模型——环氧主模型修整——翻制硅胶模2——翻制环氧入槽模——入槽模电铸前预处理——微孔电铸及过程处理——电铸完成后处理——微孔镍壳成品——组装合模。然而，CNC木模步骤在加工和打磨过程产生粉尘不利人体健康；手工完成表皮包覆的缺点在于，个体差异(手法、经验、熟练度等)导致包覆质量差异化和不稳定；复杂3D、规则纹理(几何纹、科技纹等)及转角等造型易引起包覆过度拉伸、变形、拼接线等缺陷，从而导致外观质量和尺寸精度问题，部分缺陷可以在环氧模型修整中改善但不能彻底解决；翻制硅胶模1、2步骤在翻制过程会导致纹理损失影响外观，尤其多次翻制损失会累积；翻制环氧主模型在翻制过程会导致纹理损失影响外观，尤其多次翻制损失会累积；环氧树脂制备过程须添加固化剂及其它有毒物(如MDA，TDI)，不利人体健康，制备过程产生大量废水废气、同时环氧树脂不易分解给环境带来污染；环氧主模型修整步骤的缺陷在于手工修整存在人为不确定和能力限制，修整质量不稳定，部分缺陷无法修整(规则纹理拼接线等)，最终都会反映到产品外观质量上；修整过程也会有存在打磨粉尘等不利人体健康因素；翻制环氧入槽模的缺陷在于，翻制过程会导致纹理损失影响外观，尤其多次翻制损失会累积；环氧树脂制备过程须添加固化剂及其它有毒物(如MDA，TDI)，不利人体健康，制备过程产生大量废水废气、同时环氧树脂不易分解给环境带来污染；入槽模电铸前预处理步骤包括喷涂导电层等，不利人体健康；微孔电铸及过程处理的缺陷在于，电铸工艺存在厚度不均、变形等问题，须在过程中多次手工打磨调整厚度，但最终厚度仍有不均问题，变形导致模具最终尺寸精度较差影响成型质量和工艺窗口，打磨过程存在大量金属粉末影响人体健康；同时电铸液中存在大量酸碱盐、各类添加剂、重金属等成分在生产过程及后期废液处理等对人体和环境带来不利影响。

总之，现有的IMG制造工艺工序繁多、多道工序涉及手工处理，导致模具成本高、开发周期长、产品外观质量不稳定、纹理应用存在局限性以及尺寸精度差，且该工艺技术不环保。

发明内容

本发明的目的是提供一种阴模真空成型模具及其制造工艺，从而解决现有技术中的模具制造成本高、开发周期长、产品外观质量不稳定、纹理应用受限、尺寸精度差，以及工艺不环保的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供一种阴模真空成型模具的制造工艺，所述制造工艺包括以下步骤：采用3D打印增材制造技术制造模具A面壳体胚料；对模具A面壳体胚料进行正面CNC精加工；采用激光刻蚀或化学腐蚀加工壳体正面纹理；从壳体背面加工微孔；对壳体背面进行水管布置和增强处理；以及完成模框组装，与凸模总装合模。

根据该制造工艺，首先，通过3D打印增材制造技术直接制造壳体胚料，不但节省资源，过程中无树脂制备加工，电铸等工序，因此避免了危害人体和环境的废物的产生；其次，模具表面通过CNC加工一步到位，无传统模型多次翻制处理、电铸打磨等工序，不存在各工序过程损失、变形等问题，模具尺寸精度得到有效保证；再次，加工直接制得微孔，尺寸和形状精度更高，更有效保证了产品成型质量；无需传统技术的电铸工序，故无环保问题，同时传统电铸微孔控制困难，易产生大小孔、异形孔等问题，严重时需要后期做修整处理。因此，本发明提出了一种完全不同于传统工艺、并且具有显著优越性的阴模真空成型模具的制造工艺。

优选地，在完成打印模具A面壳体胚料之后还包括打磨。

优选地，在完成打印模具A面壳体胚料之后还包括热处理。

优选地，在完成正面CNC精加工之后还包括壳体背面去余。

优选地，针对较厚壳体或局部较厚壳体，在完成正面CNC精加工之后还包括微孔预加工。

优选地，在完成正面CNC精加工之后还包括抛光处理。

采用激光刻蚀或化学腐蚀加工的壳体正面纹理包括：几何纹、科技纹、假缝线中的至少一种或任意两种以上的组合。

从壳体背面加工微孔步骤包括：采用激光、电子束等高能光束从壳体背面加工微孔、电火花加工微孔或机械加工微孔。

根据本发明的第二方面，还提供一种根据上述制造工艺制造的阴模真空成型模具。

所述阴模真空成型模具由模具钢或适合3D打印工艺的任何金属合金材料制成。

所述阴模真空成型模具是一种凹模。

根据本发明提供的一种阴模真空成型模具的制造工艺，除了最后的背面水管布置和增强处理以及模框组装、与凸模总装合模步骤与现有技术基本相同，前面仅仅通过3D打印、CNC表面精加工、激光蚀刻/化学腐蚀加工纹理以及直接加工微孔这样四道工序完全替代了现有技术CNC木模——手工包覆——翻制硅胶模1——翻制环氧主模型——环氧主模型修整——翻制硅胶模2——翻制环氧入槽模——入槽模电铸前预处理——微孔电铸及过程处理——电铸完成后处理——微孔镍壳成品整整十一道工序，并且与传统工艺完全不同，从根本上克服了这十一道工序存在的工序繁多、多道工序涉及手工处理，导致模具成本高、开发周期长、产品外观质量不稳定、尺寸精度差以及工艺技术不环保的问题。由此可见，根据本发明提供的制造工艺作为一个整体完全不同于传统工艺，而这种改进并不是简单替换或整合简化，因此，本发明相对现有技术应当具有突出的实质性特点，并且具有显著的有益效果。

综上所述，本发明工艺大大简化了开发工序步骤，降低了模具开发成本，缩短了模具开发周期；根据不同产品需求采用激光蚀刻或化学腐蚀工艺加工A面纹理满足所有类型纹理需求，包括几何纹、科技纹、假缝线、多种纹理组合等，外观品质更高，工艺柔性更大；整个工艺过程不需要手工参与包覆或修整等工作，采用CNC完成表面加工，规避了传统工艺多工序引起的变形风险，模具尺寸精度更高；采用3D增材制造技术，同时避免了传统工艺中硅胶&树脂多次翻制及电铸等工序，更加绿色环保。总之，本发明提供了一种工序减少的、节省资源的、环境友好的、产品外观质量稳定的、纹理类型设计自由度更大的、尺寸精度得到有效保证的阴模真空成型模具的制造工艺。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例所制造的阴模真空成型模具的结构示意图；

图2是根据本发明的另一优选实施例所制造的阴模真空成型模具的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

根据本发明的一个优选实施例，提供一种阴模真空成型模具的制造工艺，如图1所示，即为通过该制造工艺制造的阴模真空成型模具100。结合图1对该制造工艺详细说明如下：

首先，采用3D打印增材制造技术制造模具A面壳体胚料1，增材制造(AdditiveManufacturing，AM)俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料或非金属材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。与现有技术中模具材料仅限于镍基合金不同，根据本发明提供的工艺，根据具体使用需求的不同，该壳体胚料1不仅可采用镍基合金，还可以采用其它类型模具钢或其它可应用于3D打印工艺的金属合金材料，材料选择范围扩大，显然该特点构成了本发明相对现有技术的优势之一。其次，通过3D打印增材制造技术，此处仅作为举例而非限制地选择激光熔融，直接制造金属合金胚料，不但节省资源，过程中还无树脂制备加工，电铸等工序，因此避免了产生危害人体和环境的废弃物，还具有环境友好的特点。

在完成上述打印操作之后，可选地可对壳体胚料1进行去支撑、打磨等后续处理，以及热处理。其中，热处理的作用是去应力、调整硬度，根据材料本身硬度的不同，该热处理的工艺可略有差异。

接着，根据该制造工艺，在前面所得的壳体上进行正面高速CNC精加工。所谓CNC精加工，就是指计算机数字化控制精密机械加工。模具表面通过CNC高速加工一步到位，无传统模型多次翻制处理、电铸打磨等工序，不存在各工序过程损失、变形等问题，因此模具尺寸精度得到有效保证。

在完成上述CNC精加工后，可进一步进行抛光处理，使光洁度达到表面纹理加工所需要求。

壳体抛光完成后，该制造工艺包括采用激光刻蚀或化学腐蚀加工壳体正面纹理2，该工艺可满足产品对所有类型纹理需求，包括几何纹、科技纹、假缝线、多种纹理组合等。根据客户需求和产品外观要求的选择，可采用不同的激光刻蚀或化学腐蚀加工要求。

壳体正面纹理2加工完成后，采用激光、电子束等高能光束从壳体背面加工微孔3、电火花加工微孔3或机械加工微孔3。

微孔3加工完成后，可对壳体背面进行水管4的布置和增强处理。其中，增强处理是为了克服壳体本身薄导致强度不足的缺陷，因此可选地通过增加复合填充材料5和/或支架进行增强，复合填充材料包括铝珠。

应当知晓，根据该制造工艺制造的阴模真空成型模具是一种凹模，最后，该制造工艺包括将上述制备的壳体与模框6进行组装，然而与凸模总装合模。

如图2所示，即为根据本发明的第二优选实施例提供的制造工艺制造的阴模真空成型模具100’。显而易见的是，该阴模真空成型模具100’与前一实施例制造的阴模真空成型模具100结构基本相同，其制造工艺也基本相同，其唯一区别仅在于在完成CNC精加工之后，该制造工艺还可包括进行一个微孔预加工步骤，形成图2中所示的多个空腔7，根据本发明提供的制造工艺，微孔预加工是为了使较厚的壳体或局部较厚的壳体能够更好地满足后续微孔加工要求。在壳体正面纹理2加工完成后，进一步采用激光、电子束等高能光束从壳体背面加工微孔3’、电火花加工微孔3’或机械加工微孔3’。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种阴模真空成型模具的制造工艺，其特征在于，所述制造工艺包括以下步骤：

采用3D打印增材制造技术制造模具A面壳体胚料；

对模具A面壳体胚料进行正面CNC精加工；

采用激光刻蚀或化学腐蚀加工壳体正面纹理；

从壳体背面加工微孔；

对壳体背面进行水管布置和增强处理；以及

完成模框组装，与凸模总装合模。

2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，在完成打印模具A面壳体胚料之后还包括打磨。

3.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，在完成打印模具A面壳体胚料之后还包括热处理。

4.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，在完成正面CNC精加工之后还包括壳体背面去余。

5.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，针对较厚壳体或局部较厚壳体，在完成正面CNC精加工之后还包括微孔预加工。

6.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，在完成正面CNC精加工之后还包括抛光处理。

7.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，采用激光刻蚀或化学腐蚀加工的壳体正面纹理包括：几何纹、科技纹、假缝线中的至少一种或任意两种以上的组合。

8.一种根据权利要求1所述的制造工艺制造的阴模真空成型模具。

9.根据权利要求8所述的阴模真空成型模具，其特征在于，所述阴模真空成型模具由模具钢或适合3D打印工艺的任何金属合金材料制成。

10.根据权利要求8所述的阴模真空成型模具，其特征在于，所述阴模真空成型模具是一种凹模。