CN1951669A - 模具 - Google Patents
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Abstract
公开了一种模具,其适于即使在球形构件的材料比模具更坚硬时防止所述模具的劣化,并且其适于以高精度、既使在填充树脂的压力被施加时对正插入式构件与本体构件之间的中心轴线。模具(1)包括插入式构件(110),其具有型腔表面(Ca);以及用于经由多个球形构件(131)从外侧支承插入式构件(110)的本体构件(120)。比球形构件(131)更坚硬的筒形衬体(140、150)分别设置在本体构件(120)与球形构件(131)之间,以及插入式构件(110)与球形构件(131)之间。
Description
技术领域
本发明涉及模具,其中本体构件经由多个滚珠支承着具有型腔表面的插入式构件。
背景技术
镜架是一种用于支承数码相机或望远镜镜头的光学系统的构件,其需要极高的加工精度级别,这是因为这种镜架对于光学系统中的光轴的精度有很大影响。另外,光轴的精度对于产品的性能和质量尤为重要。例如,在十个透镜被用于光学系统时,常见的是生产这样一种镜架,该镜架的透镜中的一个透镜被构造成精密可调,并且通过精密调整透镜,光轴最终可被调整。借助于注塑成形所制造的小尺寸的镜架已经广泛地被用作为用于支承具有透镜的电影摄像机、具有内装式摄像机的移动电话等的光学系统的镜架。此外,构成光学系统的透镜本身已经借助于注塑成形的方式被形成,并且光轴的精度在制造这种透镜的过程中也是非常重要的。
针对适于以高精度制造产品的模具,例如如图3所示的模具500是公知的,其包括位于第一半模600与第二半模700之间的型腔,而产品在所述型腔中被注射成型(例如,见日本专利公开文献No.2003-231159、第0020至0029段、图1)。第一半模600包括插入式构件610,其包含型腔表面610a;本体构件620,其用于从外侧保持插入式构件610,并且所述本体构件620在第二半模700一侧的端面上设有锥形突出部621;以及滚珠保持件630,其介于插入式构件610与本体构件620之间。此外,第二半模700包括插入式构件710,其包含型腔表面710a;本体构件720,其用于从外侧保持所述插入式构件710,并且所述本体构件720在第一半模600一侧的端面上设有相反的锥形部件721;以及滚珠保持件730,其介于插入式构件710与本体构件720之间。
在上述模具中,滚珠保持件630、730的介入使得插入式构件610与本体构件620之间、以及插入式构件710与本体构件720之间分别中心轴线对正,并且与此同时,锥形突出部621以及相反的锥形部分721的使用使得第一半模600与第二半模700之间中心轴线对正。在这种模具中,在插入式构件610相对于本体构件620移动之后,取出成型好的产品。
在上述模具中,同时,存在一种可能性,即在球形构件(滚珠)的材料比模具(其插入式构件和本体构件)的材料更坚硬的情况下,模具的轨道面劣化,这是因为在每次取出成型好的产品时,球形构件在插入式构件与滚珠保持件之间或者在滚珠保持件与本体构件之间滚动。存在另一个问题是,在模具的轨道面磨损之后,最终的磨损掉的物质进一步磨损模具,并且磨损掉的物质或磨损的不规则性使得球形构件偏移,以使得插入式构件的中心轴线对正变差。应该注意的是,上述问题将比较容易出现,大体上是因为考虑到容易加工,所以这种模具是由黄铜、铝、铜、镀有镍或铜的不锈钢制品(HRC 33-52)等制成,而反过来,球形构件是由轴承钢(HRC 58-64)等制成,其比模具更坚硬。为了解决这种问题,如果模具的材料被构造成比球形构件的材料更坚硬的话,则就会出现这样的问题,即模具很难被机械加工,从而增加了生产成本,或者采用较坚硬模具的材料,不能获得成型制品的期望加工精度。
同时还出现的问题是,因为上述模具的材料的刚度不足以抵抗在熔融树脂填充进入型腔中时所施加的压力,所以球形构件被压(陷)入模具中,从而降低插入式构件与本体构件之间的中心轴线对正的准确性。
发明内容
出于上述原因,本发明的目的是提供一种模具,其适于防止所述模具劣化,即使是在球形构件的材料比模具的材料更坚硬时;并且所述模具适于以较高的精度对正插入式构件与本体构件之间的中心轴线,即使是在填充树脂的压力作用在其上时。
本发明提供了一种模具,其包括插入式构件,所述插入式构件具有型腔表面;本体构件,其用于经由多个球形构件从外侧支承插入式构件,并且所述模具的特征在于,比球形构件更坚硬的筒形保护构件至少设置在本体构件与球形构件之间或者插入式构件与球形构件之间。
根据本发明,例如,在比球形构件更坚硬的筒形保护构件分别设置在本体构件与球形构件之间以及插入式构件与球形构件之间时,本体构件以及插入式构件这两者通过保护构件的保护以防所述球形构件,这因而防止所述模具劣化。也就是,即使在球形构件的材料比模具(本体构件和插入式构件)的材料更坚硬时,比所述球形构件更坚硬的保护构件可防止所述模具劣化。另外,在设置硬保护构件时,抵抗填充熔融树脂所导致的压力的刚度可更高,从而可以较高精度对正插入式构件与本体构件之间的中心轴线,即使是在填充树脂的压力被施加时,并且形状精度(中心轴线对正的精度)可同时被提高。
此外,在本发明中优选的是,保护构件通过过盈配合的方式固定在本体构件的内周面或者插入式构件的外周面上。
利用这种结构,过盈配合方法的使用可减小阻抗,否则在保护构件固定在本体构件的内周面或者插入式构件的外周面上时产生这种阻抗,并且还可提高本体构件的内周面或者插入式构件的外周面与保护构件之间的中心轴线对正的准确性,这是因为本体构件的内周面或者插入式构件的外周面与保护构件固定在一起,从而它们在加热收缩的过程中彼此逐渐相互配合。
此外,在本发明中优选的是,保护构件通过涂覆的方式形成在本体构件的内周面或者插入式构件的外周面上。
在此所述的“涂覆”包括但不限于诸如电镀以及其它涂覆方法的湿法工艺,诸如物理蒸镀(PVD)法和化学蒸镀(CVD)法的干法工艺等。
利用这种构造,涂覆允许各种不同的坚硬材料(例如,DLC、TiN、TiC、CrC等)被用作为保护构件,从而甚至可使用不可采取过盈配合(即,不可被加工成筒形)的坚硬材料,使得获得甚至更高刚度的保护构件。
在干法工艺中,可以确保本体构件与插入式构件之间的中心轴线对正的较高精度,这是因为可以均匀地将涂层厚度控制在纳米级别。相反的是,在湿法工艺中,有时候很难获得均匀的涂层厚度,然而,在这种情况中,本体构件或插入式构件可承受涂覆,并且然后承受该工艺,这确保了中心轴线对正的准确性。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的完整模具的剖视图;
图2是示出了根据本发明的处于打开状态的模具的放大剖视图;
图3是示出了根据传统技术的完整模具的剖视图。
具体实施方式
接下来参看所需要的附图详细说明本发明的实施例。在所参看的附图中,图1是剖视图,其示出了根据该实施例的完整模具。
如图1所示,模具1包括位于第一半模100与第二半模200之间的型腔C,并且通过将熔融的树脂输送进入所述型腔C中而形成光学透镜L,其作为成型制品。型腔C被构造成与作为熔融树脂的通道的浇道套(spool)或浇口(gate)(未示出)连通。第一半模100和第二半模200分别连接在注射成型机(未示出)的移动侧和固定侧上,并且第一半模100设置成相对于第二半模200可拆装(可沿轴向移动)。
第一半模100主要包括插入式构件110,其具有型腔表面Ca,所述型腔表面造型出在所述构件的末端所形成的光学透镜L的两个光学表面中的一个(成型制品的一部分)的形状;以及本体构件120,其适于将所述插入式构件110装配在其中,并且滚珠保持件130设置在插入式构件110与本体构件120之间。
插入式构件110是黄铜构件,其独立于本体构件120而被构造,并且包括插入式构件本体111,其大致形成为筒形;以及轴112,其在插入式构件本体111的一个端侧(图1中的右侧)从中心延伸。
插入式构件本体111被形成为具有比以后说明的本体构件120的大孔部122更大的直径,从而所述插入式构件本体111的一个端侧所在的面可抵靠本体构件120的对应另一端侧(图1中的左侧)所在的面。
轴112是装配在本体构件120中的构件,并且在该实施例中,所述轴112包括小直径部分114,其为圆柱形,并且在其一端侧设有型腔表面Ca;以及大直径部分115,其为圆柱形,其接连形成在小直径部分114的对应另一侧上,并且其直径比小直径部分114的直径更大。内衬(保护构件)140通过过盈配合的方式固定在大直径部分115的外周表面上,而所述内衬140为圆柱形,并由比此后所述的球形构件131更坚硬的材料制成。内衬140的材料在此并不是特别限制的,只要该材料比此后所述的球形构件131更坚硬即可,例如可使用工具钢(高速钢:HRC 70或更大)以及硬质合金(HRC 65或更大)。内衬140的厚度优选为0.3至3mm,并且更加优选为1至1.5mm。
本体构件120是由不锈钢(调质钢,即淬火加回火处理的钢)制成的构件,其用于从外侧保持插入式构件110,并且所述本体构件120为圆柱形,在其中心部分设有中空部(通孔)。本体构件120中的中空部包括小(细)孔部121,插入式构件110的小直径部分114装配在所述小孔部中;以及大(粗)孔部122,其用于与插入式构件110的大直径部分115松配合。此外,截头圆锥形的锥形突出部123设置在本体构件120的一个端侧上,以使得与第二半模200中心轴线对正。
小孔部121的直径被形成为与插入式构件110的小直径部分114大致相同或稍微大些。更具体地讲,小孔部121优选被形成为其直径大于小直径部分114大约10至30μm(半径大于大约5至15μm),并且更加优选大于大约10至20μm(半径大于大约5至10μm)。此外,小孔部121的一个端侧在本体构件120的一个端侧上开口,这使得在小直径部分114的一个端侧上所形成的型腔表面Ca暴露于本体构件120的对应一个端部所在的面,这是在插入式构件110的小直径部分114装配在小孔部121中出现的。应该注意的是,为了将光学透镜L从型腔表面Ca上顶出,插入式构件110以及本体构件120被设置成,如图所示,分别在大直径部分115的一个端侧所在的面与大孔部122的对应一个端侧所在的底面之间、以及在插入式构件本体111的一个端侧所在的面与本体构件120的对应另一个端侧所在的面之间形成间隙S。利用这种结构,如图2所示,在第一半模100与第二半模200分离之后,顶出板ST推动插入式构件110,从而使型腔表面Ca突出,以顶出作为成型制品的光学透镜L。
由与上述内衬140相同材料制成的外衬(保护构件)150通过过盈配合的方式固定在大孔部122的内周表面上。内衬140与外衬150之间的间隙尺寸被形成为与滚珠保持件130中的每个球形构件131的直径相同或稍微更小。利用这种结构,本体构件120可经由设置在滚珠保持件130中的多个球形构件131沿插入式构件110的轴向可移动地支承所述插入式构件110。大孔部122的另一侧在本体构件120的对应另一侧所在的端面开口,插入式构件110的轴112可插入所述本体构件120中。大孔部122的一个端侧与小孔部121的对应另一个端侧连通。
滚珠保持件130是介于本体构件120与插入式构件110之间的构件,从而支承插入式构件110并且完成其中心轴线对正,所述滚珠保持件130包括多个球形构件131;以及圆柱形支承本体132,其用于转动支承球形构件131。
每个球形构件131是由比上述插入式构件110或本体构件120更坚硬的材料制成,即例如轴承钢(硬度:HRC 58)、不锈钢(SUS440,硬度:HRC 56)等。然而,在该实施例中,由比上述球形构件131更坚硬的材料(例如,工具钢)制成的衬体140、150分别设置在球形构件131与插入式构件110之间以及球形构件131与本体构件120之间,这防止了由于球形构件131比插入式构件110和本体构件120更坚硬而导致的插入式构件110和本体构件120的磨损。
另外,直接与球形构件131接触的构件是衬体140、150,它们分别是由比模具(即,插入式构件110以及本体构件120)更坚硬的材料制成,从而提高了抵抗在填充树脂的过程中所施加的压力的刚度,并且同时提高了光学透镜L的形状精度更具体地讲中心轴线对正精度。
每个球形构件131被形成为其直径大致等于或稍微大于对应的衬体140、150之间的间隙。更具体地讲,每个球形构件131的直径优选大于上述间隙大约1至6μm,并且更加优选地大于大约1至3μm。利用这种结构,球形构件131以及每个衬体140、150这样设置,即在对应衬体140、150之间的间隙中,它们中的任意一个处于弹性受压和变形的状态,以允许球形构件131的回复力用于加压,以稳固支承插入式构件110。
支承本体132包括多个支承孔,每个支承孔用于转动支承球形构件131,并且因为由对应的支承孔所支承的球形构件131从支承本体132的外周表面和内周表面伸出,以在对应的衬体140、150上滚动,所以插入式构件110相对于本体构件120自由地移动。
除了以下方面,第二半模200具有与第一半模100相同的结构:第二半模200在本体构件220的对应另一侧(图1中的左侧)所在的端面上包括相反的锥形部分223,其与第一半模100的本体构件120的锥形突出部123配合;并且第二半模200并不像第一半模100那样在插入式构件110与本体构件120之间具有任何间隙S,而是所述第二半模200的对应插入式构件与本体构件彼此相互紧密相连,这是因为并不需要顶出机构。应该注意的是,在第二半模200中,相同的附图标记指的是与第一半模100中对应部件相同的部件,并且自此省略对于它们的说明。
根据上述说明,在该实施例中可得到以下优点。
模具(本体构件120以及插入式构件110)受到保护以防球形构件131,这是因为比球形构件131更坚硬的筒形衬体140、150分别设置在本体构件120与球形构件131之间、以及插入式构件110与球形构件131之间,从而防止模具劣化,即使是在球形构件131的材料比模具更加坚硬的情况下。
直接与球形构件131接触的构件是比模具(即,插入式构件以及本体构件120)更坚硬的衬体140、150,从而提高了抵抗在填充树脂过程中所施加的压力的刚度,并且同时提高了光学透镜L的形状精度更具体地讲中心轴线对正精度。
由于上述优点,模具(本体构件120以及插入式构件110)通过保护构件(衬体140、150)受到保护以防球形构件131,从而可使用任何材料用作为模具的材料,只要这种材料可大体能被用作为模具的材料。应该注意的是,存在各种不同的材料可用作为模具的材料,然而,仅仅限定类型的材料可用于需要超高加工精度的模具,例如镜平面的模具。而且,不期望的是,可用的材料的类型由于所使用的具有球形构件的支承件而进一步受到限制。考虑到以上,显著优选的是,在本发明中,保护构件设置在模具中,并且因此,在模具中将被使用的材料并不由于球形构件的使用而受到限制。
在该实施例中,过盈配合方法的使用使得可以减小阻抗,否则这种阻抗将在对应的衬体140、150固定在插入式构件110的外周面或本体构件120的内周面上时产生,并且同时还使得可以将插入式构件110的外周面或本体构件120的内周面与对应的衬体140、150固定,从而在加热收缩的过程中,它们逐渐彼此相互配合。出于上述原因,可提高插入式构件110的外周面与内衬140之间的中心轴线对正的准确性,或者本体构件120的内周面与外衬150之间的中心轴线对正的准确性。
在过盈配合过程中加热释放应力以造成变形的情况中,外衬150可过盈配合在本体构件120中,并且然后,锥形突出部123(或相反的锥形部分223)以及衬体内壁可被加工以提高中心轴线对正的准确性。
类似地,在过盈配合过程中加热释放应力以造成变形的情况中,内衬140可过盈配合在本体构件110中,并且然后小直径部分114、型腔表面Ca以及衬体外壁可被加工以提高中心轴线对正的准确性。
衬体140、150还分别设置在第二半模200的插入式构件110以及本体构件220上,像第一半模100那样,从而可以在插入式构件110装载在本体构件220中之后在每个球形构件131与本体构件220或插入式构件110彼此相互摩擦时,防止模具磨损。例如,第二半模200可不包括用于转动保持球形构件131的支承本体132,这是因为不像第一半模100那样,所述第二半模200并不具有插入式构件110与本体构件120频繁彼此相对移动(即,光学透镜L可从成型制品形成面顶出)的结构。
本发明可不受到上述实施例的限制而以各种不同的实施例实现。
在上述实施例中,衬体140、150分别设置在本体构件120与球形构件131之间、以及插入式构件110与球形构件131之间,然而,本发明并不限于这种结构。衬体140、150可仅设置在本体构件120与球形构件131之间或者插入式构件110与球形构件131之间。利用这种结构,可防止插入式构件110或本体构件120的劣化,并且因而防止整个模具的劣化。应该注意的是,在衬体仅设置在插入式构件110与本体构件120中的任一个构件上的情况中,优选的是,并没有设置衬体的那一个构件的材料的硬度与衬体的硬度相同。
在上述实施例中,本发明应用成这样的结构,其中,包括球形构件131以及支承本体132的滚珠保持件130设置在插入式构件110与本体构件120之间,然而,本发明并不限于这种结构,并且本发明可应用成这样的结构,其中例如,仅仅球形构件设置在插入式构件110与本体构件120之间。
在上述实施例中,本发明应用成用于制造光学透镜L的模具,然而,本发明并不限于这种结构,并且本发明可应用成用于制造需要高级别中心轴线对正的高精度制品、例如支承光学透镜的镜架的模具。
在上述实施例中,第一半模100和第二半模200分别连接在注射成型机(未示出)的移动侧和固定侧上,然而,本发明并不限于这种结构,并且包含顶出机构的第一半模100可连接在固定侧上。
在上述实施例中,球形构件是由轴承钢、不锈钢等制成,然而,本发明并不限于这种构造,并且球形构件可以是商业销售的轴承滚珠,包括陶瓷轴承滚珠。
在上述实施例中,模具是由黄铜和不锈钢制成,然而,本发明并不限于这种构造,并且模具可由大体用作为模具的材料制成,例如铝、铜、不同的钢制品等。由这些材料所制成的这种构件可具有不同的涂层(例如,用于高精度加工的镀层以及抗氧化层)。
在上述实施例中,衬体通过过盈配合的方式被固定,然而,本发明并不限于这种构造,并且例如,衬体可通过涂覆的方式形成。在此所述的涂覆并非是特别限制的,而包括诸如电镀以及其它涂覆方法的湿法工艺,诸如物理蒸镀(PVD)法和化学蒸镀(CVD)法的干法工艺等。利用这种构造,涂覆允许各种不同的坚硬材料(例如,DLC、TiN、TiC、CrC等)被用作为保护构件,从而甚至可使用不可采取过盈配合(即,不可被加工成筒形)的坚硬材料,使得保护构件的刚度甚至更高。
在干法工艺中,可以确保本体构件与插入式构件之间的中心轴线对正的较高精度,这是因为可以将均匀的涂层厚度控制在纳米级别。相反的是,在湿法工艺中,有时候很难获得均匀的涂层厚度,然而,在这种情况中,本体构件或插入式构件可承受涂覆,并且然后承受该工艺,这确保了中心轴线对正的准确性。
Claims (13)
1.一种模具,其包括:
插入式构件,其包含型腔表面;以及
本体构件,其用于经由多个球形构件从外侧支承所述插入式构件,
其中,比所述球形构件更坚硬的筒形保护构件至少设置在所述本体构件与所述球形构件之间或者所述插入式构件与所述球形构件之间。
2.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述保护构件通过过盈配合的方式固定在所述本体构件的内周面或者所述插入式构件的外周面上。
3.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述保护构件以涂层的形式形成在所述本体构件的内周面或者所述插入式构件的外周面上。
4.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述成型制品包括光学透镜。
5.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述成型制品包括镜架。
6.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述多个球形构件包括轴承滚珠。
7.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,还包括滚珠保持件,其用于将所述多个球形构件保持成彼此相互间隔开的状态。
8.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述保护构件的厚度为0.3至3mm。
9.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述保护构件的厚度为1至1.5mm。
10.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述多个球形构件中的每个球形构件的直径大于所述插入式构件与所述本体构件之间的间隙大约1至6μm。
11.根据权利要求1所述的模具,其特征在于,所述多个球形构件中的每个球形构件的直径大于所述插入式构件与所述本体构件之间的间隙大约1至3μm。
12.根据权利要求3所述的模具,其特征在于,所述涂层是通过干法工艺形成的。
13.根据权利要求3所述的模具,其特征在于,所述涂层是通过湿法工艺形成的。
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