CN202449983U

CN202449983U - 模压成形模

Info

Publication number: CN202449983U
Application number: CN2011205495163U
Authority: CN
Inventors: 山中贤治; 蔡迫; 赵新安
Original assignee: HAOYA PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY (SUZHOU) Co Ltd
Current assignee: HAOYA PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY (SUZHOU) Co Ltd
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2021-12-26

Abstract

本实用新型涉及对玻璃材料进行冲压成形而形成玻璃光学元件时所使用的模压成形模的结构；在本实用新型中，通过使上模和下模嵌合在内模套的内周面内，从而能够确保高位移精度，并且通过将外模套的下端面压在下模的凸缘部，能够确保高倾斜精度；由此，成形模中形成两偏心成分精度的部位不同，因此不相互影响，并能够独立且稳定地确保冲压成形产品的偏心精度。

Description

模压成形模

技术领域

本实用新型涉及通过利用具有精密加工后的成形面的成形模对玻璃等成形材料进行精密冲压成形，将成形面的面形状准确地复制到成形材料上，从而成形无需磨削和研磨的光学元件的模压成形模。

背景技术

作为通过对内部放有玻璃等成形材料的成形模进行冲压，而获得高精度的光学元件的模压成形的一例，已知的有通过将对成形模的成形面实施的精密加工的面形状准确地复制到成形材料上，从而成形无需磨削、研磨的光学元件的精密冲压成形的方法。采用精密冲压成形，无需经过复杂的研磨工序，即可大量经济地制造出具备偏心精度(倾斜、位移)高的所需形状的光学元件。

专利文献1为用于精密冲压成形的模压成形模的已知例。

专利文献1中的模压成形模，具备：端部开口的呈筒状的外模套、插入到该外模套内的内模套、具有成形面及凸缘部的下模、以及具有成形面及凸缘部的上模。如图3(b)所示，成形模是通过在上、下模的成形面对置的状态下将内模套置于上、下模的外周，再将外模套置于内模套的外周而被组装。使用该成形模进行冲压成形时，在内模套和外模套的下端面与下模的凸缘部上表面抵接的状态下，使上模接近下模而进行冲压。而且，在上模的凸缘部下表面和外模套的上端面接触的位置(完全下压位置)结束冲压。此时，由于上、下模被外模套的上端面及下端面按压，因此冲压成形品的倾斜可以高精度地形成。

但是，内模套与外模套之间、以及内模套和上、下模之间存在间隙，在到达完全下压位置之前上、下模能够自由移动，因此位移难以高精度地成形。

另外，专利文献2中记载的是通过高精度地确保上、下模的中心轴，提高冲压成形品的偏心精度的模压成形模。

专利文献2的模压成形模，如图1所示，在下模的下端和内模套的下端分别具有冲压成形时相互压触的凸缘，且冲压成形时外模套的下端面从上部挤压内模套的凸缘，由此进行冲压成形。

在此，由于上、下模的位置被内模套的内周面限制，因此与专利文献1的成形模相比较，能够获得高位移精度的冲压成形品，但是倾斜精度不足。即，在上模的上表面和外模套的上表面处于同一平面的完全下压位置处，下模的凸缘上表面和内模套的凸缘下表面之间、以及内模套的凸缘上表面和外模套的下端之间的这两处存在缝隙，由此因上、下模和内、外模套的机器加工时的加工误差或冲压机器的动作误差而引起冲压成形的产品在各个成形模之间产生厚度或偏心精度的差异。另外，由于内模套的凸缘被外模套压住，根据压住的情况有时会发生上模与内模套的内周面卡紧等现象，从而难以获得稳定且高偏心精度的冲压成形品。

【专利文献1】日本特公平06-024992号公报

【专利文献2】日本特开2011-105559号公报

实用新型内容

因此，本实用新型是基于以上问题点提出，其目的在于提供一种能够以简单的模具构成得到稳定且高偏心精度(倾斜、位移)的冲压成形品的模压成形模。

本实用新型的模压成形模，包括：具有成形面的呈圆柱形的上模和下模；将所述上模和下模分别滑动地嵌合，从而进行所述上模和下模的中心轴的对位的呈圆筒形的内模套；以及配置在该内模套的外周的呈圆筒形的外模套，所述模压成形模对容纳在所述上模和下模之间的玻璃材料进行冲压成形，其特征在于，所述上模包括具有所述成形面的小径部和外径大于该小径部的大径部，所述下模包括具有所述成形面的小径部、外径大于该小径部的大径部以及外径大于所述大径部的凸缘部，所述内模套的下端面与所述下模的大径部的上表面抵接，并且所述上模的小径部的外周面及所述下模的小径部的外周面与所述内模套的内周面滑动接触，由此限制所述上模及所述下模的位置，所述外模套的下端面与所述下模的凸缘部的上表面抵接。

另外，本实用新型的模压成形模的特征还在于，所述上模的小径部及所述下模的小径部的外径，至少在与所述内模套的内周面滑动接触的部位上是一定的，并且，所述内模套的内径自上而下保持不变。

而且，本实用新型的模压成形模的特征还在于，在所述上模的上表面和所述外模套的上端面处于同一平面时，所述上模的大径部的下表面与所述内模套的上端面处于非接触状态。

进而，本实用新型的模压成形模的特征还在于，所述上模的大径部的外径小于所述内模套的外径。

另外，本实用新型的模压成形模的特征还在于，所述内模套设有贯通内外面的贯通孔。

而且，本实用新型的模压成形模的特征还在于，所述贯通孔的至少一部分配置在所述下模的成形面的外侧。

进而，本实用新型的模压成形模的特征还在于，在所述外模套的内周面设有位于所述贯通孔的外侧的凹部。

另外，本实用新型的模压成形模的特征还在于，所述下模的成形面为凹形状。

而且，本实用新型的模压成形模的特征还在于，所述上模的成形面为凹形状或凸形状。

实用新型效果

在本实用新型中，通过使上模和下模嵌合在内模套的内周面，能够确保高位移精度，并且通过使外模套的下端面按压下模的凸缘部，能确保高倾斜精度。因此，成形模中形成两偏心成分精度的部位不同，由此不相互影响，并能独立且稳定地确保冲压成形产品的偏心精度。

附图说明

图1为本实用新型的第一实施方式的成形模在组装状态下的剖面主视图。

图2为表示本实用新型的成形模的冲压成形时的完全下压位置的图。

图3为本实用新型的第二实施方式的成形模在组装状态下的剖面主视图。

图4为本实用新型的第三实施方式的成形模在组装状态下的剖面主视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

首先，根据图1说明本实用新型第一实施方式中的成形模52的构成。

(上模的说明)

上模56由小径部58和大径部59构成，小径部58具有经精密加工的呈凸形状的成形面60和平坦状的成形面61，大径部59的直径较小径部58大。小径部58和大径部59由碳化硅、氮化硅等的陶瓷或超硬合金等一体成形。凸形状的成形面60在从中心起规定距离L1的区域具有透镜的光学功能面。并且，在凸形状的成形面60的外侧形成有呈平坦状的成形面61，可进行透镜的光学面外侧平面部的成形。另外，成形面60的形状，也可以是凹形状。上模的小径部58的外径是一定的，其形成为小于内模套54的内径。

组装成形模52时，上模56的小径部58被插入到内模套54内，因此优选具有插入用的间隙，此间隙的大小优选5μm以下，更优选3μm以下。此时，上模的小径部58的外径，至少在与内模套54的内周面滑动接触的部位上一定即可。另外，上模的大径部59的外径也是一定的，其形成为小于内模套54的外径。另外，上模56的各边缘处及各部位的连接部，设计成曲率半径R的曲面和/或锥形。

(下模的说明)

下模53具有：下模53中外径最小的小径部63、直径比小径部63的外径大的大径部64、以及外径比大径部64的外径更大的凸缘部65。小径部63由经精密加工的呈凹形状的成形面66和平坦状的成形面67构成。另外，在小径部63和大径部64之间的阶梯落差处形成有大径部上表面68，在大径部64和凸缘部65之间的阶梯落差处形成有凸缘部65的上表面69。另外，小径部63、大径部64、凸缘部65由碳化硅、氮化硅等的陶瓷或超硬合金等一体成形。凹形状的成形面66在从中心起规定距离L2的区域具有透镜的光学功能面。而且，在凹形状成形面66的外侧形成有呈平坦状的成形面67，可进行透镜的光学面外侧平面部的成形。另外，成形面66的形状也可以是凸形状。成形面66为凸形状时，根据所使用的玻璃材料的形状无法使下模53的中心位置与玻璃材料的中心一致，此时使用将玻璃材料支撑在下模53的成形面66上的支撑构件即可。另外，下模的小径部63的外径是一定的，其形成为小于内模套54的内径。

组装成形模52时，由于下模53的小径部63被插入到内模套54内，因此优选具有插入用的间隙，此间隙的大小优选5μm以下，更优选3μm以下。此时，下模的小径部63的外径，至少在与内模套54的内周面滑动接触的部位上一定即可。另外，下模的大径部64的外径是一定的，其形成为小于外模套55的内周面的直径。

组装成形模52时，下模的大径部64的外径比内模套54的外周面稍大，内模套54的下端面71能够抵接(优选面接触，但也可以为点接触或线接触)到形成为平坦面的下模53的大径部64的上表面。另外，下模的凸缘部65的上表面形成为平坦面，冲压成形时，外模套55的呈平坦面的下端面73与之抵接，从而能够使冲压成形品的倾斜在1′以下、且位移在5μm以下。另外，下模53的各边缘处及各部位的连接部，设计成曲率半径R的曲面和/或锥形。

(内模套的说明)

内模套54形成为两端开口且除去形成有锥形及曲面的部位之外的其他部位呈内径自上而下保持不变的圆筒形，沿圆周方向等间隔地设置有4个贯通内模套54内外面的圆形贯通孔80。为了能够在冲压成形时有效地排出模腔内的惰性气体(N₂气体等)，该贯通孔80的至少一部分位于模腔的径向外侧。另外，内模套54的外径较外模套55的内径小约0.3m m～0.4m m左右，由此在内模套54的外侧放置外模套55时，能够顺利地嵌入。另外，内模套54由碳化硅、氮化硅等的陶瓷或超硬合金等形成。

另外，内模套54的内周面的直径自上而下保持不变，因此机器加工时内周面可同时(一次性)加工，这与内周面形成有阶梯落差等的内模套相比，可以提高上模56和下模53的同轴度(圆柱度)。因此，能够确保内模套54与上模56的规定的滑动长度，高精度地保持上模56和下模53，从而有助于倾斜成分和位移成分(作为偏心精度指标的其中之一个成分记为位移，其定义与偏心率相同)，尤其是位移成分的提高。

另外，内模套54的长度(附图的上下方向)比外模套55的长度短，在下述的完全下压位置，内模套54的上端面70和上模56的大径部59的下表面并不接触，而是隔开规定的距离。此处的规定距离指的是任意的距离，能够根据上模56相对于下模53的冲压量、上模56的小径部58与内模套54内周面的滑动长度或希望得到的透镜的厚度等进行设定。

另外，内模套54的上下端面附近的内周边缘部及外周边缘部，被设计成锥形。除了锥形，也可以设计成曲面半径R的曲面。

(外模套的说明)

如图1所示，外模套55形成为两端开口且内径自上而下保持不变的圆筒形状，沿圆周方向等间隔地设置有8个贯通外模套55的内外面的圆形贯通孔80。这些贯通孔80，沿圆周方向分别在上模的小径部58及下模的小径部63的外侧等间隔地各设置有4个。外模套55由碳化硅、氮化硅等的陶瓷或超硬合金等形成。

另外，外模套55的内周面的内径自上而下保持不变，因此在机器加工时能够对外模套55的内周面同时(一次性)进行加工，从而能够提高圆柱度。

外模套55通过下述的冲压杆，将外模套55的下端面73按压到下模53的凸缘部65的上表面69，从而能够高精度地确保上模56的倾斜成分。在本实用新型中，为了高精度地确保倾斜成分，在上述基础上，在冲压成形的完全下压位置使上模56的上表面和外模套的上端面处于同一平面。

另外，外模套55的长度(附图的上下方向)较内模套54的长度要长。另外，在下述的完全下压位置，外模套55的上端面侧的内周面并不与上模56的大径部59的外周面接触，而是隔开规定距离。此处的规定距离，指的是如下的距离，即，在能将上模56顺利插入外模套55的范围内，可增大上模56的大径部59。另外，在能相对于内模套54容易地拆装上模56，较内模套54的内径大的范围内，可以缩小上模56的大径部59。将在此范围内的外模套55的上端面侧的内周面和上模56的大径部59的外周面之间的距离称为规定距离。由此，在冲压成形后的冷却过程中，上模56随着冲压成形品的收缩而下移，直到玻璃不再变形为止玻璃和上模56及下模53的成形面一直都接触，所以能获得高精度的冲压成形品。但是，在随着冲压成形品的收缩而上模56紧贴冲压成形品下降，由此上模56的上表面57下降到低于外模套55的上端面72的位置时，冷却用的冲压杆只与外模套55的上端面72接触，但冷却用冲压杆的冷却效果会通过外模套55及内模套54和下模53传递到上模56及冲压成形品，因此不会成为问题。

此外，外模套55的上下端面附近的内周边缘部及外周边缘部，被设计成锥形。除了锥形，也可以设计成曲面半径R的曲面。

(完全下压位置的说明)

下面根据图2说明冲压成形时的完全下压位置。如上所述，上模56的大径部59较外模套55的内径小，从而在冲压成形过程中按压上模56时，上模56会完全被插入到外模套55内。由此，能够使上模56的上表面57和外模套55的上端面72处于同一平面。将此时的状态称为冲压成形时的完全下压位置。另外，在完全下压位置，上模56的大径部59的下表面62和内模套54的上端面70处于非接触状态。

如上所述，由于上模56、下模53、内模套54及外模套55，分别由相同材料形成，因此不会产生因热膨胀率的不同而引起的完全下压位置的变动。因此，能确保良好的成形精度。

(模压成形装置)

下面说明本实用新型所使用的模压成形装置的整体结构。

模压成形装置具备以固定状态载置在地面上的呈大致长方体形状的框体。框体上形成有成形模52的搬入口和排出口。在框体内部空间的底面设有3个支承台。3个支承台中，在设置于搬入口侧的2个支承台的内部，内置有加热器，剩下的支承台的内部内置有冷却设备。另外，在各个支承台的上方，设置有相对于框体能够升降的加压杆。这3个加压杆中，在设置于成形模52的搬入口侧的2个加压杆内部，内置有加热器，剩下的加压杆内部内置有冷却设备。因此，当放置有玻璃材料P的成形模52，由搬入口被推送至模压成形装置的框体内时，首先，在搬入口侧的支承台上，成形模52和玻璃材料P通过被支承台和冲压杆夹紧而被加热，从而玻璃材料P软化。然后，已软化的玻璃材料P和成形模52，被移动至相邻的支承台上，通过被支承台和冲压杆压紧，玻璃材料P被精密冲压成形。此时，玻璃材料P形成为所需的非球面透镜的形状。此后，使冲压杆从成形模52分离，并将冲压成形品及成形模52移送至位于排出口侧的支承台上。最后，在通过使内置有冷却设备的支承台和冲压杆抵接成形模52，将冲压成形品冷却到规定的温度之后，将冲压成形品和成形模52移动到模压成形装置外，并从成形模52内取出冲压成形品。此外，框体11内填充有N₂气体，由此阻隔外界空气从搬入口和排出口流入框体内。

如图2所示，经上述步骤得到的冲压成形品(非球面透镜)，是在下模53和上模56的中心轴C1、C2一致的状态下，下模53及上模56的成形面66、60的面形状被准确且高精度地复制到玻璃材料P上的、高偏心精度的光学元件成品，其面间偏心得到保证。之后无需实施复杂的研磨等。

(第二实施方式)

下面根据图3说明本实用新型的成形模52的第二实施方式。对于与上述实施例相同的部件标注相同符号并省略其说明。如图3所示，第二实施方式的成形模52和图1所示的本实用新型的成形模52，两者相比不同点在于：在上模56的成形面60和下模53的成形面66的外周部形成呈圆周状的阶梯落差部81、82，以及上模56的成形面设计为凹形状。在第二实施方式的成形模52中，通过在上模56和下模53的成形面的外周侧形成阶梯落差部81、82，可减少模具加工上模56和下模53的成形面时的加工量。因此，能够用较少的加工量加工成形面，并形成高精度的成形面，其结果是，能提高欲得到的光学元件的偏心精度。

(第三实施方式)

下面根据图4说明本实用新型的成形模52的第三实施方式。对于与上述实施例相同的部件标注相同符号并省略其说明。如图4所示，第三实施方式的成形模52，在图3所示的第二实施方式的成形模52的构成的基础上，在形成于内模套54的贯通孔80的外侧位置上，在外模套55的内周面形成呈圆周状的凹部83这一点上不同于图1所示的本实用新型的成形模52。在第三实施方式的成形模52中，在上述第二实施方式的效果的基础之上，通过在外模套55的内周面形成圆周状的凹部83，能够有效地将冲压成形时从模腔内排出的惰性气体(N₂气体等)停留积蓄在凹部内，从而发挥对冲压成形品保温的效果。其结果是，能提高所需光学元件的偏心精度。

上面利用第一～第三实施方式说明了本实用新型，但本实用新型能通过各种变形进行实施。在本实用新型中，对于偏心精度的位移成分，通过利用内模套54的内周面限制上模56及下模53的外周面来确保精度；对于偏心精度的倾斜成分，表示了通过使外模套的下端面73与凸缘部的上表面69相抵接，并且在完全下压位置，使上模56的上表面57和外模套55的上端面72处于同一平面，从而确保精度的形态，但并不仅限于此，只要是能各自独立地确保倾斜成分和位移成分精度的形态即可。

另外，在上述实施方式中，作为冲压成形品的例子举出了非球面透镜，但该非球面透镜可以是其透镜面的两面均为非球面，也可以是透镜面的一面为非球面而另一面为球面。

进而，透镜面为球面或非球面的凹弯月透镜、凸弯月透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜均可适用本实用新型。

另外，通过对冲压成形品进行定心加工等，可得到所要的形状。

Claims

1.一种模压成形模，包括：具有成形面的呈圆柱形的上模和下模；将所述上模和下模分别滑动地嵌合，从而进行所述上模和下模的中心轴的对位的呈圆筒形的内模套；以及配置在该内模套的外周的呈圆筒形的外模套，所述模压成形模对容纳在所述上模和下模之间的玻璃材料进行冲压成形，其特征在于，

所述上模包括具有所述成形面的小径部和外径大于该小径部的大径部，

所述下模包括具有所述成形面的小径部、外径大于该小径部的大径部以及外径大于所述大径部的凸缘部，

所述内模套的下端面与所述下模的大径部的上表面抵接，并且所述上模的小径部的外周面及所述下模的小径部的外周面与所述内模套的内周面滑动接触，由此限制所述上模及所述下模的位置，

所述外模套的下端面与所述下模的凸缘部的上表面抵接。

2.根据权利要求1所述的模压成形模，其特征在于，

所述上模的小径部及所述下模的小径部的外径，至少在与所述内模套的内周面滑动接触的部位上是一定的，并且，

所述内模套的内径自上而下保持不变。

3.根据权利要求1所述的模压成形模，其特征在于，

在所述上模的上表面和所述外模套的上端面处于同一平面时，所述上模的大径部的下表面和所述内模套的上端面处于非接触状态。

4.根据权利要求1所述的模压成形模，其特征在于，所述上模的大径部的外径小于所述内模套的外径。

5.根据权利要求1所述的模压成形模，其特征在于，所述内模套设有贯通内外面的贯通孔。

6.根据权利要求5所述的模压成形模，其特征在于，所述贯通孔的至少一部分配置在所述下模的成形面的外侧。

7.根据权利要求5或6所述的模压成形模，其特征在于，在所述外模套的内周面设有位于所述贯通孔的外侧的凹部。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的模压成形模，其特征在于，所述下模的成形面为凹形状。

9.根据权利要求1～6中任一项所述的模压成形模，其特征在于，所述上模的成形面为凹形状或凸形状。