CN115707569A - 成形用金属模及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及成形用金属模。本发明的课题为，利用支承模充分地支承壳型模，防止壳型模的变形。使壳型模的全部的真空吸引孔与通气槽连通，提高真空吸引效率。本发明的成形用金属模包括：具有多个真空吸引孔(5)的壳型模、以及支承模。壳型本体部(3)的背面与支承本体部(11)的表面形成相同形状并嵌合。在支承本体部(11)的表面和壳型本体部(3)的背面，留有承接匹配面的承接面(14)，并形成通气槽(13)。在壳型本体部(3)的背面或者支承本体部(11)的表面，形成有进给节距为0.5～5.0mm、加工深度为0.01～0.4mm的多个痕纹(6)以及位于该痕纹之间的突条(7)。真空吸引孔(5)与通气槽(13)经由痕纹(6)相连通。

Description

成形用金属模及其制造方法
技术领域
本发明涉及具有真空吸引功能的成形用金属模。
背景技术
具有将片材真空吸引于模具面的功能的成形用金属模大多构成为包括具有多个真空吸引孔的比较薄的壳型模、以及支承壳型模的支承模。这是由于在比较薄的壳型模上易于形成多个真空吸引孔的缘故。另一方面，在支承模上，有必要想办法设置支承壳型模并且与真空吸引孔连通的通气道。
专利文献1中记载的支承模具有比壳型模的背面大一圈的收容凹部、以及从收容凹部突出的多个支承突出片，利用支承突出片支承壳型模的背面。作为通气道的收容凹部与壳型模的真空吸引孔连通，从模具外部对收容凹部进行减压。但是，在该支承模中，存在着在成形时的压力高的情况下，支承突出片不足以支承壳型模，壳型模发生变形的风险。
专利文献2中记载的支承模形成为表面与壳型模的背面相一致的形状，在表面留有多个承接面并凹入设置通气槽，利用该承接面支承壳型模的背面。作为通气道的通气槽与壳型模的真空吸引孔连通，从模具外部经由通气孔对通气槽进行减压。即使在成形时的压力高的情况下，该支承模也足以支承壳型模，能够防止壳型模的变形。但是，由于该支承模未必全部的真空吸引孔都与通气槽连通，有时承接面将一部分真空吸引孔完全堵塞，因此，有时会使整体的真空吸引效率降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭61-14922号公报
专利文献2：日本特开2021-53920号公报
发明内容
发明所要解决的课题
因此，本发明的目的在于，利用支承模充分地支承壳型模，防止壳型模的变形，并且，使壳型模的全部的真空吸引孔与通气槽连通，提高真空吸引效率。
解决课题的手段
[1]成形用金属模
一种成形用金属模，包括：具有多个真空吸引孔的壳型模、以及支承壳型模的支承模，壳型模的背面与支承模的表面形成相同的形状并嵌合，其特征在于，
在支承模的表面或者壳型模的背面，留有承接匹配面的承接面，并形成通气槽，
在壳型模的背面或者支承模的表面(其中，对于加工了通气槽的面，为“承接面”)，形成进给节距0.5～5.0mm、加工深度0.01～0.4mm的多个痕纹和位于该痕纹之间的突条，
真空吸引孔与通气槽经由痕纹连通起来。
<作用>
由于形成相同形状的壳型模的背面与支承模的表面以突条抵接，因此，可以由支承模充分地支承壳型模，防止壳型模的变形。
由于真空吸引孔与通气槽经由痕纹连通，因此，可以使壳型模的全部真空吸引孔与通气槽连通，提高真空吸引效率。
通过使多个痕纹的进给节距为0.5～5.0mm，加工深度为0.01～0.4mm，可以兼顾真空吸引效率和壳型模的刚性。当进给节距不足0.5mm、加工深度不足0.01mm时，真空吸引效率降低。当进给节距超过5.0mm、加工深度超过0.4mm时，在将它们形成壳型模的情况下，壳型模会因成形时的压力而稍稍变形，影响成形品的尺寸精度、金属模的耐久性。
[2]成形用金属模的制造方法
一种成形用金属模的制造方法，所述成形用金属模包括：具有多个真空吸引孔的壳型模、以及支承壳型模的支承模，壳型模的背面与支承模的表面形成相同的形状并嵌合，其特征在于，
在支承模的表面或者壳型模的背面，留有承接匹配面的承接面，加工出通气槽，
利用末端非平坦的立铣刀切削加工壳型模的背面或者支承模的表面(其中，对于加工了通气槽的面，作为“承接面”)，作为切削加工痕迹，留有进给节距为0.5～5.0mm、加工深度为0.01～0.4mm的多个痕纹以及位于该痕纹之间的突条。
<作用>
通过利用末端非平坦的立铣刀在一个方向上切削壳型模的背面或者支承模的表面，作为切削加工痕迹，可以高效率地形成进给节距为0.5～5.0mm、加工深度为0.01～0.4mm的多个痕纹以及位于该痕纹之间的突条。
发明的效果
根据本发明的成形用金属模具，可以由支承模充分地支承壳型模，防止壳型模的变形，并且，可以使壳型模的全部真空吸引孔与通气槽连通，提高真空吸引效率。
附图说明
图1表示实施例1的成形用金属模中的壳型模的表面侧，(a)是立体图，(b)是部分放大立体图。
图2表示该壳型模的背面侧，(a)是立体图，(b)是部分放大立体图。
图3表示切削加工，(a)是粗加工时的立体图，(b)是半精加工时的立体图，(c)是精加工时的立体图。
图4表示实施例1的成形用金属模中的支承模的表面侧，(a)是立体图，(b)是部分放大立体图。
图5是该支承模的剖视图。
图6表示将该壳型模安装于支承模而成的实施例1的成形用金属模，(a)是立体图，(b)是剖视图。
图7(a)是比较例的成形用金属模的要部放大剖视图，(b)是实施例1的成形用金属模的要部放大剖视图，(c)是从另外的方向截断实施例1的成形用金属模的要部放大剖视图。
图8是利用实施例1的成形用金属模的树脂片的真空成形时的剖视图。
图9是表示实施例2的成形用金属模中的支承模的表面侧的立体图。
具体执行方式
<1>壳型模
作为壳型模，可以举例为通过电铸、铸造、切削、放电加工等形成的壳型模。通过电铸形成的壳型模，具有制造效率高、可以通过从模型转印而容易地形成凹凸图样、可以在电铸时形成真空吸引孔等优点，是优选的。
对于壳型模的厚度，没有特定的限制，但是，优选为2～6mm，更优选为2.5～5mm。这是由于易于通过电铸等进行制造，也易于形成真空吸引孔的缘故。
作为壳型模的材料，没有特定的限制，但是，可以举例为金属(镍、钢等)、陶瓷等。
通过在壳型模的表面(模具面)形成凹凸图样，可以对被真空吸引于该表面的表皮的表面赋予转引了该凹凸图样的凹凸图样的形状。作为凹凸图样，没有特定的限制，可以举例为皮革皱纹图样、针迹图样、多个几何学的单位图样的重复配列等。
优选地，壳型模相对于支承模能够更换地安装。作为其安装结构，可以举例为由螺栓进行的安装、利用嵌合形状进行的嵌合等。
<2>真空吸引孔
作为真空吸引孔，没有特定的限制，可以举例为利用日本特开昭60-152692号公报、日本特开平9-249987号公报等中记载的方法在电铸时形成的真空吸引孔，利用机械加工(钻孔加工等)形成的真空吸引孔、利用高能束加工(激光加工、电子束加工、离子束加工等)形成的真空吸引孔等。
对于真空吸引孔的直径，没有特定的限制，但是，优选地，在壳型模的表面侧为0.1～0.3mm，在壳型模的背面侧为0.1～5mm。
<3>支承模
作为支承模，没有特定的限制，可以举例为通过铸造、切削、放电加工等形成的支承模。
对于支承模的厚度，没有特定的限制，但是，优选为10mm以上，更优选为20mm以上。这是由于这样会形成高刚性的缘故。
作为支承模的材料，没有特定的限制，可以举例为金属(铝合金、钢等)、陶瓷等。
<通气槽>
通气槽可以形成于支承模的表面或者壳型模的背面之中的任一方或者两方，但是，从加工效率等观点来说，优选只形成于其中的任一方，从减少模具强度降低的风险的观点来说，更优选地只形成于支承模的表面。
作为通气槽，可以举例为通过机械加工(切削加工等)、放电加工、蚀刻加工等形成的通气槽。
作为通气槽的图样，没有特定的限制，可以举例为一个或者多个线状、网状(专利文献2中记载的四边形网格状、三角网格状、六角网格状、其它的网状)等。
优选地，包括在与痕纹的方向交叉的方向上延伸的通气槽。这是由于该通气槽与多个痕纹相连通的缘故。
对于通气槽的深度，没有特定的限制，但是，优选为0.2～3mm，更优选为0.2～2mm，最优选为0.3～1mm。通气槽的深度在0.2mm以上时，通气性良好，在3mm以下时，支承模的强度不易降低。
对于通气槽的宽度(开口幅度)，没有特定的限制，优选为1～7mm，更优选为1～5mm。通气槽的宽度在1mm以上时，通气性良好，在7mm以下时，支承模的强度不易降低。
<5>痕纹和突条
痕纹和突条可以形成于壳型模的背面或者支承模的表面之中的任一方或者两方，但是，由于当形成于两方时，两个模具的嵌合精度降低，因此，优选地，只形成于其中的任一方，从壳型模的加工量少的观点来讲，更优选地，只形成于壳型模的背面。
痕纹和突条的方向，在形成痕纹和突条的整个面(壳型模的背面或者支承模的表面)，可以为一个方向，也可以在设定于该面的多个区域之间改变方向。
作为末端非平坦的立铣刀，没有特定的限制，可以举例为球头立铣刀、圆角端铣刀等。
作为该球头立铣刀的刃径，没有特定的限制，可以举例为15～20mm。
如前面所述，多个痕纹的进给节距为0.5～5.0mm，加工深度为0.01～0.4mm，更优选地，进给节距为1.0～3.0mm，加工深度为0.02～0.15mm。
对于进给节距与加工深度的关系，没有特定的限制，但是，优选地，进给节距是加工深度的20～50倍。
<6>成形用金属模
本发明的成形用金属模，可以作为一边利用真空吸引功能一边对高分子材料进行成形的各种成形(没有特定的限制，可以举例为真空成形、压空成形、内注塑成形、吹塑成形、冲压成形、加压成形、涂凝模塑成形等)用的金属模而具体实施。
实施例
下面，参照附图对于具体实施本发明的实施例进行说明。另外，实施例中记载的材料、结构、数值等只是示例性的，可以适当地变更。
[实施例1]
图1～图8所示的实施例1的成形用金属模1是真空成形用金属模。
成形用金属模1包括：具有多个真空吸引孔5的壳型模2、以及支承壳型模2的支承模10，壳型模的背面与支承模的表面形成相同的形状，如图6及图7(b)、(c)所示地嵌合。
如图1及图2所示，壳型模2是通过镍电铸形成厚度为2～6mm的壳状的模具，包括阴模(凹状)的壳型本体部3、以及壳型本体部3周围的凸缘部4。
在壳型本体部3的整个区域中分散地形成多个真空吸引孔5，在凸缘部4不形成真空吸引孔5。真空吸引孔5是在镍电铸时形成的。真空吸引孔5的直径在壳型模2的表面侧为0.1～0.3mm，随着趋向背面而扩径，在壳型模2的背面侧为3～5mm。另外，真空吸引孔也可以是通过后续加工(机械加工、高能束加工等)形成的。
如图1所示，在壳型本体部3的表面(模具面)，在电铸时形成凹凸图样8。图中所示例子的凹凸图样8为皮革皱纹图样。
如图2所示，在壳型模2的背面，形成有进给节距为0.5～5.0mm、加工深度为0.01～0.4mm的多个痕纹6以及位于该痕纹之间的突条7。如图3(a)、(b)所示，该痕纹6和突条7是通过利用末端非平坦的立铣刀20对壳型模2的背面进行切削加工而作为切削加工痕迹形成的。对于其方法，将在说明了支承模10之后进行详述。
如图4及图5所示，支承模10包括由铝合金铸造成厚度10～30mm的支承本体部11、以及隔开空间地覆盖支承本体部的背面侧的箱状的壳部17。
支承本体部11的表面形成与壳型本体部3的背面的凸形形状相同的凹形形状。在支承本体部11的背面侧，铸有温度调节用配管12，温度调节用流体在温度调节用配管12中流动。对于温度调节用配管12，例如采用柔性SUS配管。
在支承本体部11的表面，留有承接壳型本体部3的背面的承接面14，通过机械加工而凹入设置有例如呈四边形网格状相连的通气槽13。该通气槽13包括相对于痕纹6的方向平行地延伸的通气槽(图7(b))、以及在与痕纹6的方向交叉的方向上延伸的通气槽(图7(c))。例如，通气槽13深度为0.2～3mm、宽度为1～7mm，承接面14为5mm平方～20mm平方的四边形组。
在支承本体部11，形成有从通气槽13连通于背面侧的空间的多个通气孔15。通气孔15的直径例如为5～10mm。
在壳部17，设置有使该空间与模具外部连通的通气塞18，可以与模具外部的真空吸引装置(图中省略)连接。
如图6所示，壳型本体部3与支承本体部11嵌合并抵接，凸缘部4嵌合于支承本体部11的沉孔部并用螺栓螺合，壳型模2相对于支承模10能够更换地安装。在该安装状态下，如图7(b)、(c)所示，全部的真空吸引孔5经由痕纹6与通气槽13连通。
对于以上述方式构成的成形用金属模具1，通过下面所述的方法来制造。
壳型本体部3的背面与支承本体部11的表面为了嵌合而有必要为相同的形状，通过对一方或者两者进行切削加工，确保嵌合精度。
因此，通常，经由图3(a)所示的粗加工、(b)所示的半精加工、(c)所示的精加工这三个步骤，最终接近于平滑面以提高嵌合精度。具体地，例如，使用刃径为16mm的球头铣刀，在粗加工中，使进给节距P1超过5.0mm，加工深度H1超过0.4mm，在之后的半精加工中，使进给节距P2为0.5～5.0mm，加工深度H1为0.01～0.4mm，在之后的精加工中，使进给节距P3不足0.5mm，加工深度H1不足0.01mm。
但是，当将壳型本体部3的背面和支承本体部11的表面两者进行到(c)的精加工而接近于平滑面时，如在图7(a)中作为比较例所示，存在有会被承接面14完全堵塞的真空吸引孔5(该图的中央)。
因此，在本实施例中，以如下所述进行切削加工。
支承本体部11的表面进行到图3(c)的精加工而接近于平滑面。
支承本体部3的背面在进行了(a)的粗加工和(b)的半精加工的状态下停止加工，不进行(c)的精加工，由此，作为切削加工痕迹而留有进给节距P2为0.5～5.0mm、加工深度H1为0.01～0.4mm的多个痕纹6和位于该痕纹之间的突条7。即使留有该切削加工痕迹，也能够确保必要的嵌合精度。
由此，如图7(b)、(c)所示，由于全部的真空吸引孔5经由痕纹6与通气槽13连通，不存在被承接面14完全堵塞的真空吸引孔，因此，可以提高真空成形中的吸引效率。特别是，如图7(c)所示，多个痕纹6与在与痕纹6的方向交叉的方向上延伸的通气槽13连通。
利用如上所述构成的成形用金属模1，可以以下面所述的方法对树脂片进行真空成形。
如图8所示，将通过加热而软化了的热塑性的树脂片21置于成形用金属模1，并且，利用阳模22推压壳型本体部3的表面。接着，利用前面所述的真空吸引装置(图中省略)对支承模10内的空间减压，经由通气孔15、通气槽13及痕纹6，利用真空吸引孔5将树脂片21真空吸引于壳型本体部3的表面并进行成形。这时，以前面所述的高的吸引效率将壳型本体部3的凹凸图样8忠实地转印到树脂片21上，赋予具有真实性的凹凸图样。
[实施例2]
其次，图9所示的实施例2的成形用金属模，只在支承本体部11的通气槽13为在与痕纹的方向(参照图2)交叉的方向上延伸的三条线状的通气槽13这一点上与实施例1不同，其它与实施例1是共通的。各个通气槽13与各个通气孔15连通。
该通气槽13也与图7(c)一样，经由痕纹6与全部的真空吸引孔5连通。因而，利用实施例2，也获得与实施例1同样的作用、效果。
另外，本发明并不局限于前面所述实施例，例如，如下所述，可以在不脱离发明的主旨的范围内适当地变更并实施。
(1)通气槽13和承接面14也可以形成于壳型本体部3的背面。在该情况下，优选地，在支承本体部11的表面不形成通气槽和承接面。
(2)痕纹6和突条7也可以形成于支承本体部11的承接面14。在该情况下，优选地，在壳型本体部3的背面不形成痕纹和突条。
附图说明
1 成形用金属模
2 壳型模
3 壳型本体部
4 凸缘部
5 真空吸引孔
6 痕纹
7 突条
8 凹凸图样
10 支承模
11 支承本体部
12 温度调节用配管
13 通气槽
14 承接面
15 通气孔
17 壳部
18 通气塞
20 立铣刀
21 树脂片
22 阳模

Claims (7)

1.一种成形用金属模，包括具有多个真空吸引孔(5)的壳型模(2)、以及支承壳型模(2)的支承模(10)，壳型模(2)的背面与支承模(10)的表面形成相同的形状并嵌合，其特征在于，
在支承模(10)的表面或者壳型模(2)的背面，留有承接匹配面的承接面(14)，并形成通气槽(13)，
在壳型模(2)的背面或者支承模(10)的表面，形成进给节距为0.5～5.0mm、加工深度为0.01～0.4mm的多个痕纹(6)以及位于该痕纹之间的突条(7)，
真空吸引孔(5)与通气槽(13)经由痕纹(6)相连通。
2.如权利要求1所述的成形用金属模，其中，通气槽(13)只形成于支承模(10)的表面。
3.如权利要求1所述的成形用金属模，其中，通气槽(13)包括在与痕纹(6)的方向交叉的方向上延伸的通气槽(13)。
4.如权利要求1、2或3所述的成形用金属模，其中，痕纹(6)和突条(7)只形成于壳型模(2)的背面。
5.一种成形用金属模的制造方法，所述成形用金属模包括：具有多个真空吸引孔(5)的壳型模(2)、以及支承壳型模(2)的支承模(10)，壳型模(2)的背面与支承模(10)的表面形成相同形状并嵌合，其特征在于，
在支承模(10)的表面或者壳型模(2)的背面，留有承接匹配面的承接面(14)，并加工出通气槽(13)，
利用末端非平坦的立铣刀(20)切削加工壳型模(2)的背面或者支承模(10)的表面，作为切削加工痕迹，留有进给节距为0.5～5mm、加工深度为0.01～0.4mm的多个痕纹(6)以及位于该痕纹之间的突条(7)。
6.如权利要求5所述的成形用金属模的制造方法，其中，立铣刀(20)为球头立铣刀或者圆角端铣刀。
7.如权利要求5或6所述的成形用金属模的制造方法，其中，所述立铣刀(20)的刃径为15～20mm。
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