專利名稱：壓模模具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防止工件在模壓成型過程中移動(dòng)的壓模模具，及其制造方法。
背景技術(shù)：
為了將一個(gè)板狀的工件模壓成型，最初，工件被放在一個(gè)成型模具的成型面上，該成型模具具有一個(gè)預(yù)定形狀的凹部。在凹部的周邊上，工件被一個(gè)壓料板壓向成型模具并被固定，然后，工件通過被一個(gè)沖頭沖壓而塑性變形，該沖頭具有相應(yīng)于凹部的形狀。在這種壓模中，一個(gè)問題發(fā)生了，即工件往凹部里移動(dòng)，更確切地說，引起所謂的工件位移。工件的位移影響一個(gè)模壓產(chǎn)品的精度、模壓產(chǎn)品表面的質(zhì)量等等。另外，由于這樣的問題，成型模具和沖頭的使用壽命被縮短，并且成型模具和沖頭的維護(hù)成本增加。
防止工件移動(dòng)的方法的一個(gè)例子是在模壓成型過程中增加壓料板壓力。然而，因?yàn)閴毫习鍓毫ψ饔迷谂c工件移動(dòng)的方向垂直的方向上，所以為了防止工件移動(dòng)，需要施加極大的壓力，并且，基本上完全防止工件移動(dòng)是不可能的。通過精確地控制在成型模具和壓料板之間的距離來防止工件移動(dòng)也是可能的。然而，這種控制需要一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具和在調(diào)節(jié)方面的技巧，因而增加了制造模具的成本。
作為相關(guān)技術(shù)，日本公開專利JP3-268808披露了一種已知的金屬加工工具，該工具用于抑制一個(gè)在金屬的冷加工和壓力加工過程中很可能出現(xiàn)的焊接痕的發(fā)生，并用于防止由用于防止焊接痕發(fā)生的潤滑油而引起的滑動(dòng)。所述金屬加工工具是一個(gè)塑性成形工具并且多個(gè)小凹痕被形成在所述金屬加工工具的光滑表面上，每個(gè)凹痕具有5至50μm的直徑和0.5至5μm的深度，凹痕的總面積占凹痕形成之前的工具表面積的5至50％。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種壓模模具，它能防止在模壓成型過程中工件向模具的凹部里移動(dòng)并且還具有一種簡單的結(jié)構(gòu)和低的價(jià)格，以及提供其制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種根據(jù)本發(fā)明的壓模模具。所述壓模模具包括一個(gè)用于沖壓一個(gè)工件的沖頭；一個(gè)成型模具，該成型模具具有一個(gè)成型面和一個(gè)形成在所述成型面上的凹部，所述工件被放置在該成型面上，該凹部具有一個(gè)相應(yīng)于所述沖頭的形狀；和一個(gè)用于壓住一個(gè)部分的壓料板，該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邊上；所述壓模模具的特征在于，通過進(jìn)行一個(gè)微粒鍍層處理，一個(gè)具有微粗糙度的層(在下文中，稱為“微粗糙層”)被形成在所述壓料板用于壓住工件的部分和所述成型面相應(yīng)于該壓料板的這一部分的部分中的至少一個(gè)上，用于壓住所述工件。
根據(jù)本發(fā)明的另一發(fā)明，提供一種用于制造一個(gè)壓模模具的方法。用于制造壓模模具的方法，該壓模模具包括一個(gè)用于沖壓一個(gè)工件的沖頭；一個(gè)成型模具，該成型模具具有一個(gè)成型面和一個(gè)形成在所述成型面上的凹部，所述工件被放置在該成型面上，該凹部具有一個(gè)相應(yīng)于所述沖頭的形狀；和一個(gè)用于壓住一個(gè)部分的壓料板，該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邊上；所述制造該壓模模具的方法的特征在于，通過進(jìn)行一個(gè)微粒鍍層處理，一個(gè)微粗糙層被形成在所述壓料板用于壓住工件的部分和所述成型面相應(yīng)于該壓料板的這一部分的部分中的至少一個(gè)上，用于壓住所述工件。
根據(jù)所述壓模模具及其制造方法，通過在凹部周邊上的壓料板部分和在凹部周邊上的成型模具部分中的至少一個(gè)上形成微粗糙層，微粗糙層的粗糙度使工件變形以致所述變形防止工件移動(dòng)。從而，防止工件往凹部里移動(dòng)是可能的。
在所述壓模模具及其制造方法中，優(yōu)選地，微粗糙層的粗糙度的平均高度是0.01至0.06mm。用這樣一種布置，通過將微粗糙層的粗糙度的高度設(shè)定成一個(gè)在0.01至0.06mm范圍內(nèi)的值，防止工件移動(dòng)而不降低模制產(chǎn)品的外觀質(zhì)量是可能的。
在所述壓模模具及其制造方法中，用一種氟硅酸鉻(silicofluoricchrome)電鍍液進(jìn)行微粒鍍層處理也是優(yōu)選的。
在這種情況下，優(yōu)選地，每升氟硅酸鉻電鍍液包含200至300g的鉻酐，1至8g的氟硅酸鈉，和0.5至1.5g的硫酸，并且在電鍍液溫度為40至50℃、電流密度為100至150A/dm2和電鍍時(shí)間為3至10分鐘的情況下進(jìn)行微粒鍍層處理。用這樣一種布置，形成滿足要求的微粗糙層是可能的，所述要求可以是例如硬度和凸起部分的高度。
在所述壓模模具及其制造方法中，優(yōu)選地，多個(gè)彼此平行的槽和另外的多個(gè)彼此平行的槽被形成在成型面上，這些所述的多個(gè)槽和其它多個(gè)槽在不同的方向上延伸。用這樣一種布置，可靠地防止工件移動(dòng)是可能的。


當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行考慮時(shí)，通過閱讀下面的本發(fā)明示范實(shí)施例的詳細(xì)說明，上述的本發(fā)明的實(shí)施例和其它實(shí)施例、目的、特征、優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)的和工業(yè)的重要性將被更好地了解，其中圖1是在模壓成型過程中根據(jù)本發(fā)明的壓模模具的剖面圖；圖2是表示一個(gè)微粗糙層的例子的剖面圖；圖3A是表示一個(gè)成型模具的凹部和形成于凹部周邊上的槽的一個(gè)例子的頂視圖；圖3B是表示一個(gè)成型模具的凹部和形成于凹部周邊上的槽的另一個(gè)例子的頂視圖；圖4是在第一實(shí)施例中形成的一個(gè)微粗糙層的顯微鏡照片；圖5是圖4中所示的顯微鏡照片的圖形圖；圖6是在第二實(shí)施例中形成的一個(gè)微粗糙層的顯微鏡照片；圖7是圖6中所示的顯微鏡照片的圖形圖。
具體實(shí)施例方式
在后面的說明中，將根據(jù)示范實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
圖1是一個(gè)示意地表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)壓模模具的視圖。壓模模具包括一個(gè)成型模具1，壓料板2和一個(gè)沖頭3，并被用于將一個(gè)板狀的工件4沖壓成型。在壓模模具中，一個(gè)具有相應(yīng)于沖頭3的形狀的凹部5被形成于成型模具1的一個(gè)成型面上，在凹部5的周邊上，被放置在成型面上的工件4被壓料板2壓向成型模具1并被固定。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的壓模模具特征在于，一個(gè)微粗糙層6通過進(jìn)行一個(gè)微粒鍍層處理被形成在壓料板2用于壓住工件4的部分和成型面相應(yīng)于壓料板2的所述部分的部分中的至少一個(gè)上，用于壓住工件4。
在壓模模具中，當(dāng)工件4被夾在成型模具1和壓料板2之間并被壓料板2壓住時(shí)，利用壓料板2的壓力，微粗糙層6的凹凸不平使工件4變形，所述變形在垂直于工件4移動(dòng)方向的方向上起阻擋的作用。在根據(jù)本發(fā)明的壓模模具中，工件4僅僅在微粗糙層6的凸起部分接觸成型模具1，因此，在形成微粗糙層6的情況下，施加到工件4每單位面積的壓力大于在沒有形成微粗糙層6的情況下被施加到工件4每單位面積的壓力，即使壓料板2施加的壓力是同樣的。因而，有效地防止工件4移動(dòng)是可能的。
優(yōu)選地，將微粗糙層6的粗糙度的高度設(shè)定成0.01至0.06mm。如果微粗糙層6的粗糙度的高度小于0.01mm，則利用微粗糙層6防止工件4移動(dòng)的效果不能被有效地獲得。另一方面，如果微粗糙層6的粗糙度的高度超過0.06mm，則會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)印痕跡，即使在工件成型后將涂層應(yīng)用到成型面，該轉(zhuǎn)印痕跡也大得足以用肉眼觀察到，這降低了模制產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。
微粗糙層6通過進(jìn)行微粒鍍層處理而被形成，在微粒鍍層處理中，在所鍍表面上增加具有高硬度的金屬的一個(gè)微粒的尺寸。電鍍過程需要在一個(gè)合適的電鍍液溫度下、一個(gè)合適的電流密度下等等條件下進(jìn)行，此外，電鍍過程優(yōu)選地利用一種氟硅酸鉻電鍍液進(jìn)行。
優(yōu)選地，每升氟硅酸鉻電鍍液包含200至300g的鉻酐，1至8g的氟硅酸鈉，和0.5至1.5g的硫酸。優(yōu)選地，在電鍍液溫度為40至50℃、電流密度為100至150A/dm2和電鍍時(shí)間為3至10分鐘的情況下，利用該電鍍液進(jìn)行微粒鍍層處理。這樣被獲得的微粗糙層6具有多種物理性質(zhì)，例如10至40μm的厚度，1000至1100HV的硬度，10至30μm的微粒直徑，和10至30μmRy的表面粗糙度。此外，微粗糙層6附著到壓模模具的附著力是高的，因而，充分地滿足形成于壓模模具上的微粗糙層6的要求是可能的。
用于形成微粗糙層6的微粒鍍層處理能以與普通的鍍層處理同樣的過程進(jìn)行。最初，在其上進(jìn)行微粒鍍層處理的一個(gè)壓模模具的表面被清除油漬，而在其上不進(jìn)行微粒鍍層處理的另一個(gè)表面被遮蔽。然后，壓模模具被安置在一個(gè)夾具上，并且設(shè)置一個(gè)陽極和一個(gè)陰極。然后，壓模模具被浸漬，例如，浸入具有上述成分的氟硅酸鉻電鍍液中。供電一個(gè)預(yù)定時(shí)間，壓模模具被從氟硅酸鉻電鍍液中拿出，被沖洗，夾具被拆下，然后使壓模模具干燥。從而，通過微粒鍍層處理，微粗糙層6被形成。
微粗糙層6可以用多個(gè)鍍層形成，如圖2所示。在圖2所示的例子中，微粗糙層6由一個(gè)下側(cè)鍍層71和一個(gè)上側(cè)鍍層72形成，其中下側(cè)鍍層71具有一個(gè)光滑表面，上側(cè)鍍層72通過微粒鍍層處理被形成并具有一定粗糙度。與微粗糙層6僅僅通過微粒鍍層處理而形成的情況相比，在微粗糙層6由兩個(gè)鍍層形成的情況下，壓模模具和微粗糙層6的耐用性能增強(qiáng)。
在壓模模具的成型面上，除微粗糙層6之外，可以形成通過普通機(jī)械加工形成的多個(gè)槽。多個(gè)彼此平行的槽，以及另外的多個(gè)彼此平行的槽被形成以致所述多個(gè)槽和另外的多個(gè)槽在不同的方向上延伸。在平行于工件4的移動(dòng)方向的方向上形成的槽對(duì)于工件4的移動(dòng)具有低程度的阻力，因此，優(yōu)選地，在基本上垂直于工件4的移動(dòng)方向的方向上形成所述槽。
槽的具體例子在圖3中被展示，圖3是成型模具1的頂視圖，在成型模具1的中間是凹部5。在圖3A中所示的例子中，多個(gè)垂直槽81和另外的多個(gè)水平槽82被形成在成型模具1的成型面上，垂直槽81與水平槽82彼此垂直，在槽之間的距離是例如2mm。在圖3B所示的例子中，每個(gè)槽83都具有與凹部5的周邊形狀相似的形狀，槽83被形成一個(gè)環(huán)形以致環(huán)繞凹部5，工件4的移動(dòng)方向是從凹部5發(fā)散的方向，因此，槽83在垂直于工件4的所有移動(dòng)方向的方向上形成，防止工件4移動(dòng)的效果是特別高的。槽能通過噴丸處理、噴瓷、圖形電鍍、激光噴射(laser spraying)或相似方法形成。
在使用根據(jù)本發(fā)明的壓模模具的模壓成型過程中，最初，工件4被放置在成型模具1上以便工件4的后表面面對(duì)成型模具1的成型面，然后，工件4被壓料板2壓向壓模模具并被固定，然后，工件4被沖頭3沖壓以致被塑性變形。在這種情況下，工件4僅僅接觸壓模模具的微粗糙層6的凸起部分，因此，與微粗糙層6不被形成的情況相比，施加到工件4的每單位面積的壓力是相當(dāng)大的。當(dāng)沖頭3向下移動(dòng)時(shí)，用于將工件4往凹部5里移動(dòng)的力被產(chǎn)生，此時(shí)，微粗糙層的粗糙使工件變形以致所述變形防止工件移動(dòng)，微粗糙層6在工件4的后表面上產(chǎn)生轉(zhuǎn)印痕跡。然而，由于微粗糙層6不影響工件4的前表面，所以工件4的外觀質(zhì)量沒有受到影響。
利用下表中所示的電鍍液和電鍍條件，通過微粒鍍層處理，一個(gè)微粗糙層被形成在一個(gè)成型模具的表面上。所形成的微粗糙層的一個(gè)顯微鏡照片被獲得。圖4表示在第一實(shí)施例中形成的微粗糙層的顯微鏡照片，圖5是圖4中所示的顯微鏡照片的圖形圖，圖6展示了在第二實(shí)施例中形成的微粗糙層的顯微鏡照片，圖7是圖6中所示的顯微鏡照片的圖形圖。所形成的微粗糙層的微粒直徑被確定，并且鍍層的厚度通過電磁厚度計(jì)測量。然后，使用兩個(gè)成型模具進(jìn)行模壓成型，并評(píng)估模壓成型的過程中工件的移動(dòng)和模壓成型之后工件的表面性質(zhì)。表1展示了評(píng)定結(jié)果。
表1


根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)微粗糙層被形成在壓模模具的成型面的一個(gè)部分上，在該部分工件被壓料板壓住并被固定到該部分。用這種布置，防止工件往一個(gè)凹部里移動(dòng)是可能的，即，無需精確地控制模壓成型條件的情況下，防止所謂的工件位移是可能的。由于微粗糙層通過微粒鍍層處理而形成，獲得一個(gè)具有簡單結(jié)構(gòu)的壓模模具和以低成本制造壓模模具是可能的。
盡管結(jié)合其示范實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)該了解，本發(fā)明不局限于示范的實(shí)施例或構(gòu)造，相反，本發(fā)明是用來覆蓋各種變化和等價(jià)裝置的。另外，盡管示范實(shí)施例的各種要素用各種示范性的組合和構(gòu)造來展示，但包括更多的、更少的或僅僅一種要素的其它的實(shí)施方式和構(gòu)造也在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種壓模模具，包括一個(gè)用于沖壓一個(gè)工件的沖頭；一個(gè)成型模具，該成型模具具有一個(gè)成型面和一個(gè)形成在所述成型面上的凹部，所述工件被放置在該成型面上，該凹部具有一個(gè)相應(yīng)于所述沖頭的形狀；和一個(gè)用于壓住一個(gè)部分的壓料板，該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邊上，其特征在于通過進(jìn)行一個(gè)微粒鍍層處理，一個(gè)微粗糙層被形成在所述壓料板用于壓住工件的一個(gè)部分和所述成型面相應(yīng)于該壓料板所述部分的一個(gè)部分中的至少一個(gè)上。
2.如權(quán)利要求1所述的壓模模具，其中所述微粗糙層的粗糙度的平均高度是0.01至0.06mm。
3.如權(quán)利要求1所述的壓模模具，其中所述微粒鍍層處理利用氟硅酸鉻電鍍液而進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求3所述的壓模模具，其中每升所述氟硅酸鉻電鍍液包含200至300g的鉻酐，1至8g的氟硅酸鈉，和0.5至1.5g的硫酸，并且在電鍍液溫度為40至50℃、電流密度為100至150A/dm2和電鍍時(shí)間為3至10分鐘的情況下進(jìn)行所述微粒鍍層處理。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一個(gè)所述的壓模模具，其中多個(gè)彼此平行的槽和另外的多個(gè)彼此平行的槽被形成在所述成型面上，以致所述的多個(gè)槽和其它多個(gè)槽在不同的方向上延伸。
6.一種壓模模具的制造方法，該壓模模具包括一個(gè)用于沖壓一個(gè)工件的沖頭；一個(gè)成型模具，該成型模具具有一個(gè)成型面和一個(gè)形成在所述成型面上的凹部，所述工件被放置在該成型面上，該凹部具有一個(gè)相應(yīng)于所述沖頭的形狀；和一個(gè)用于壓住一個(gè)部分的壓料板，該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邊上，所述制造方法的特征在于通過進(jìn)行一個(gè)微粒鍍層處理，一個(gè)微粗糙層被形成在所述壓料板用于壓住工件的一個(gè)部分和所述成型面相應(yīng)于該壓料板所述部分的一個(gè)部分中的至少一個(gè)上。
7.如權(quán)利要求6所述的一種壓模模具的制造方法，其中所述微粗糙層的粗糙度的平均高度是0.01至0.06mm。
8.如權(quán)利要求6所述的一種壓模模具的制造方法，其中所述微粒鍍層處理利用氟硅酸鉻電鍍液而進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求8所述的一種壓模模具的制造方法，其中每升所述氟硅酸鉻電鍍液包含200至300g的鉻酐，1至8g的氟硅酸鈉，和0.5至1.5g的硫酸，并且在電鍍液溫度為40至50℃、電流密度為100至150A/dm2和電鍍時(shí)間為3至10分鐘的情況下進(jìn)行所述微粒鍍層處理。
10.如權(quán)利要求6至9中的任一個(gè)所述的一種壓模模具的制造方法，其中多個(gè)彼此平行的槽和另外的多個(gè)彼此平行的槽被形成在所述成型面上，以致所述的多個(gè)槽和其它多個(gè)槽在不同的方向上延伸。
全文摘要
一種壓模模具，在成型模具的一個(gè)成型面上具有一個(gè)凹部，該凹部具有相應(yīng)于一個(gè)沖頭的形狀；在利用一個(gè)壓料板在凹部的周邊上壓住工件時(shí)，通過沖壓工件的一個(gè)部分，該壓模模具將一個(gè)放在成型面上的工件沖壓成型；其特征在于，通過進(jìn)行一個(gè)微粒鍍層處理，一個(gè)微粗糙層被形成在所述壓料板用于壓住工件的一個(gè)部分和成型模具的成型面相應(yīng)于壓料板所述部分的一個(gè)部分中的至少一個(gè)上。優(yōu)選地，微粗糙層的粗糙度的高度是0.01至0.06mm，并且微粒鍍層處理利用氟硅酸鉻電鍍液而進(jìn)行。
文檔編號(hào)B21D24/00GK1533855SQ20041003196
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月1日
發(fā)明者黑川隆則, 深谷一夫, 市川貴浩, 米田隆茂, 南建壽, 夫, 浩, 茂 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 帝國鍍鉻株式會(huì)社