压模模具及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种防止工件在模压成型过程中移动的压模模具，及其制造方法。
背景技术
为了将一个板状的工件模压成型，最初，工件被放在一个成型模具的成型面上，该成型模具具有一个预定形状的凹部。在凹部的周边上，工件被一个压料板压向成型模具并被固定，然后，工件通过被一个冲头冲压而塑性变形，该冲头具有相应于凹部的形状。在这种压模中，一个问题发生了，即工件往凹部里移动，更确切地说，引起所谓的工件位移。工件的位移影响一个模压产品的精度、模压产品表面的质量等等。另外，由于这样的问题，成型模具和冲头的使用寿命被缩短，并且成型模具和冲头的维护成本增加。
防止工件移动地方法的一个例子是在模压成型过程中增加压料板压力。然而，因为压料板压力作用在与工件移动的方向垂直的方向上，所以为了防止工件移动，需要施加极大的压力，并且，基本上完全防止工件移动是不可能的。通过精确地控制在成型模具和压料板之间的距离来防止工件移动也是可能的。然而，这种控制需要一种结构复杂的模具和在调节方面的技巧，因而增加了制造模具的成本。
作为相关技术，日本公开专利JP3-268808披露了一种已知的金属加工工具，该工具用于抑制一个在金属的冷加工和压力加工过程中很可能出现的焊接痕的发生，并用于防止由用于防止焊接痕发生的润滑油而引起的滑动。所述金属加工工具是一个塑性成形工具并且多个小凹痕被形成在所述金属加工工具的光滑表面上，每个凹痕具有5至50μm的直径和0.5至5μm的深度，凹痕的总面积占凹痕形成之前的工具表面积的5至50％。
【发明内容】
本发明的一个目的是提供一种压模模具，它能防止在模压成型过程中工件向模具的凹部里移动并且还具有一种简单的结构和低的价格，以及提供其制造方法。
为了实现上述目的，提供一种根据本发明的压模模具。所述压模模具包括一个用于冲压一个工件的冲头；一个成型模具，该成型模具具有一个成型面和一个形成在所述成型面上的凹部，所述工件被放置在该成型面上，该凹部具有一个相应于所述冲头的形状；和一个用于压住一个部分的压料板，该部分是所述放置在成型面上的工件的一部分并且在所述凹部的周边上；所述压模模具的特征在于，通过进行一个微粒镀层处理，一个具有微粗糙度的层(在下文中，称为“微粗糙层”)被形成在所述压料板用于压住工件的部分和所述成型面相应于该压料板的这一部分的部分中的至少一个上，用于压住所述工件。
根据本发明的另一发明，提供一种用于制造一个压模模具的方法。用于制造压模模具的方法，该压模模具包括一个用于冲压一个工件的冲头；一个成型模具，该成型模具具有一个成型面和一个形成在所述成型面上的凹部，所述工件被放置在该成型面上，该凹部具有一个相应于所述冲头的形状；和一个用于压住一个部分的压料板，该部分是所述放置在成型面上的工件的一部分并且在所述凹部的周边上；所述制造该压模模具的方法的特征在于，通过进行一个微粒镀层处理，一个微粗糙层被形成在所述压料板用于压住工件的部分和所述成型面相应于该压料板的这一部分的部分中的至少一个上，用于压住所述工件。
根据所述压模模具及其制造方法，通过在凹部周边上的压料板部分和在凹部周边上的成型模具部分中的至少一个上形成微粗糙层，微粗糙层的粗糙度使工件变形以致所述变形防止工件移动。从而，防止工件往凹部里移动是可能的。
在所述压模模具及其制造方法中，优选地，微粗糙层的粗糙度的平均高度是0.01至0.06mm。用这样一种布置，通过将微粗糙层的粗糙度的高度设定成一个在0.01至0.06mm范围内的值，防止工件移动而不降低模制产品的外观质量是可能的。
在所述压模模具及其制造方法中，用一种氟硅酸铬(silicofluoricchrome)电镀液进行微粒镀层处理也是优选的。
在这种情况下，优选地，每升氟硅酸铬电镀液包含200至300g的铬酐，1至8g的氟硅酸钠，和0.5至1.5g的硫酸，并且在电镀液温度为40至50℃、电流密度为100至150A/dm2和电镀时间为3至10分钟的情况下进行微粒镀层处理。用这样一种布置，形成满足要求的微粗糙层是可能的，所述要求可以是例如硬度和凸起部分的高度。
在所述压模模具及其制造方法中，优选地，多个彼此平行的槽和另外的多个彼此平行的槽被形成在成型面上，这些所述的多个槽和其它多个槽在不同的方向上延伸。用这样一种布置，可靠地防止工件移动是可能的。
【附图说明】
当结合附图进行考虑时，通过阅读下面的本发明示范实施例的详细说明，上述的本发明的实施例和其它实施例、目的、特征、优点、技术的和工业的重要性将被更好地了解，其中：
图1是在模压成型过程中根据本发明的压模模具的剖面图；
图2是表示一个微粗糙层的例子的剖面图；
图3A是表示一个成型模具的凹部和形成于凹部周边上的槽的一个例子的顶视图；
图3B是表示一个成型模具的凹部和形成于凹部周边上的槽的另一个例子的顶视图；
图4是在第一实施例中形成的一个微粗糙层的显微镜照片；
图5是图4中所示的显微镜照片的图形图；
图6是在第二实施例中形成的一个微粗糙层的显微镜照片；
图7是图6中所示的显微镜照片的图形图。
【具体实施方式】
在后面的说明中，将根据示范实施例对本发明进行更详细地描述。
图1是一个示意地表示根据本发明的一个压模模具的视图。压模模具包括一个成型模具1，压料板2和一个冲头3，并被用于将一个板状的工件4冲压成型。在压模模具中，一个具有相应于冲头3的形状的凹部5被形成于成型模具1的一个成型面上，在凹部5的周边上，被放置在成型面上的工件4被压料板2压向成型模具1并被固定。在这种情况下，根据本发明的压模模具特征在于，一个微粗糙层6通过进行一个微粒镀层处理被形成在压料板2用于压住工件4的部分和成型面相应于压料板2的所述部分的部分中的至少一个上，用于压住工件4。
在压模模具中，当工件4被夹在成型模具1和压料板2之间并被压料板2压住时，利用压料板2的压力，微粗糙层6的凹凸不平使工件4变形，所述变形在垂直于工件4移动方向的方向上起阻挡的作用。在根据本发明的压模模具中，工件4仅仅在微粗糙层6的凸起部分接触成型模具1，因此，在形成微粗糙层6的情况下，施加到工件4每单位面积的压力大于在没有形成微粗糙层6的情况下被施加到工件4每单位面积的压力，即使压料板2施加的压力是同样的。因而，有效地防止工件4移动是可能的。
优选地，将微粗糙层6的粗糙度的高度设定成0.01至0.06mm。如果微粗糙层6的粗糙度的高度小于0.01mm，则利用微粗糙层6防止工件4移动的效果不能被有效地获得。另一方面，如果微粗糙层6的粗糙度的高度超过0.06mm，则会出现转印痕迹，即使在工件成型后将涂层应用到成型面，该转印痕迹也大得足以用肉眼观察到，这降低了模制产品的外观质量。
微粗糙层6通过进行微粒镀层处理而被形成，在微粒镀层处理中，在所镀表面上增加具有高硬度的金属的一个微粒的尺寸。电镀过程需要在一个合适的电镀液温度下、一个合适的电流密度下等等条件下进行，此外，电镀过程优选地利用一种氟硅酸铬电镀液进行。
优选地，每升氟硅酸铬电镀液包含200至300g的铬酐，1至8g的氟硅酸钠，和0.5至1.5g的硫酸。优选地，在电镀液温度为40至50℃、电流密度为100至150A/dm2和电镀时间为3至10分钟的情况下，利用该电镀液进行微粒镀层处理。这样被获得的微粗糙层6具有多种物理性质，例如10至40μm的厚度，1000至1100HV的硬度，10至30μm的微粒直径，和10至30μmRy的表面粗糙度。此外，微粗糙层6附着到压模模具的附着力是高的，因而，充分地满足形成于压模模具上的微粗糙层6的要求是可能的。
用于形成微粗糙层6的微粒镀层处理能以与普通的镀层处理同样的过程进行。最初，在其上进行微粒镀层处理的一个压模模具的表面被清除油渍，而在其上不进行微粒镀层处理的另一个表面被遮蔽。然后，压模模具被安置在一个夹具上，并且设置一个阳极和一个阴极。然后，压模模具被浸渍，例如，浸入具有上述成分的氟硅酸铬电镀液中。供电一个预定时间，压模模具被从氟硅酸铬电镀液中拿出，被冲洗，夹具被拆下，然后使压模模具干燥。从而，通过微粒镀层处理，微粗糙层6被形成。
微粗糙层6可以用多个镀层形成，如图2所示。在图2所示的例子中，微粗糙层6由一个下侧镀层71和一个上侧镀层72形成，其中下侧镀层71具有一个光滑表面，上侧镀层72通过微粒镀层处理被形成并具有一定粗糙度。与微粗糙层6仅仅通过微粒镀层处理而形成的情况相比，在微粗糙层6由两个镀层形成的情况下，压模模具和微粗糙层6的耐用性能增强。
在压模模具的成型面上，除微粗糙层6之外，可以形成通过普通机械加工形成的多个槽。多个彼此平行的槽，以及另外的多个彼此平行的槽被形成以致所述多个槽和另外的多个槽在不同的方向上延伸。在平行于工件4的移动方向的方向上形成的槽对于工件4的移动具有低程度的阻力，因此，优选地，在基本上垂直于工件4的移动方向的方向上形成所述槽。
槽的具体例子在图3中被展示，图3是成型模具1的顶视图，在成型模具1的中间是凹部5。在图3A中所示的例子中，多个垂直槽81和另外的多个水平槽82被形成在成型模具1的成型面上，垂直槽81与水平槽82彼此垂直，在槽之间的距离是例如2mm。在图3B所示的例子中，每个槽83都具有与凹部5的周边形状相似的形状，槽83被形成一个环形以致环绕凹部5，工件4的移动方向是从凹部5发散的方向，因此，槽83在垂直于工件4的所有移动方向的方向上形成，防止工件4移动的效果是特别高的。槽能通过喷丸处理、喷瓷、图形电镀、激光喷射(laser spraying)或相似方法形成。
在使用根据本发明的压模模具的模压成型过程中，最初，工件4被放置在成型模具1上以便工件4的后表面面对成型模具1的成型面，然后，工件4被压料板2压向压模模具并被固定，然后，工件4被冲头3冲压以致被塑性变形。在这种情况下，工件4仅仅接触压模模具的微粗糙层6的凸起部分，因此，与微粗糙层6不被形成的情况相比，施加到工件4的每单位面积的压力是相当大的。当冲头3向下移动时，用于将工件4往凹部5里移动的力被产生，此时，微粗糙层的粗糙使工件变形以致所述变形防止工件移动，微粗糙层6在工件4的后表面上产生转印痕迹。然而，由于微粗糙层6不影响工件4的前表面，所以工件4的外观质量没有受到影响。
利用下表中所示的电镀液和电镀条件，通过微粒镀层处理，一个微粗糙层被形成在一个成型模具的表面上。所形成的微粗糙层的一个显微镜照片被获得。图4表示在第一实施例中形成的微粗糙层的显微镜照片，图5是图4中所示的显微镜照片的图形图，图6展示了在第二实施例中形成的微粗糙层的显微镜照片，图7是图6中所示的显微镜照片的图形图。所形成的微粗糙层的微粒直径被确定，并且镀层的厚度通过电磁厚度计测量。然后，使用两个成型模具进行模压成型，并评估模压成型的过程中工件的移动和模压成型之后工件的表面性质。表1展示了评定结果。
【表1】 第一实施例 第二实施例 电镀液成分 铬酸浓度 234.3g/L 249.9g/L 硫酸浓度 0.9g/L 1.0g/L 氟硅酸钠浓度 6.3g/L 6.8g/L 电镀条件 电镀液温度 45℃ 45℃ 电流密度 120A/dm2 150A/dm2 电镀时间 5min. 5min. 微粗糙层评估 微粒直径 20μm(平均) 25μm(平均) 电镀厚度 大约25μm 大约30μm 模压成型评估 工件移动 没有 没有 工件表面性质 好 好
根据本发明，一个微粗糙层被形成在压模模具的成型面的一个部分上，在该部分工件被压料板压住并被固定到该部分。用这种布置，防止工件往一个凹部里移动是可能的，即，无需精确地控制模压成型条件的情况下，防止所谓的工件位移是可能的。由于微粗糙层通过微粒镀层处理而形成，获得一个具有简单结构的压模模具和以低成本制造压模模具是可能的。
尽管结合其示范实施例对本发明进行了描述，但应该了解，本发明不局限于示范的实施例或构造，相反，本发明是用来覆盖各种变化和等价装置的。另外，尽管示范实施例的各种要素用各种示范性的组合和构造来展示，但包括更多的、更少的或仅仅一种要素的其它的实施方式和构造也在本发明的精神和范围内。