一種制作微小模具的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制作微小模具的方法，制作待加工模具的模型并分層切割得到具有相應截面形狀的模型分層；再將小鋁塊固定在工作平臺上；然后利用光纖激光打標機在鋁塊上按各個模型分層的截面形狀依次進行打標燒蝕，每一模型分層打標燒蝕前使激光打標機的物鏡的焦點處于鋁塊待打標燒蝕的平面，加工時始終用氣流對準鋁塊的工作面；最后對模具進行拋光處理。本發(fā)明采用鋁塊作為模具材料，鋁塊熔點低，硬度適中，在制作模具過程中能更快成型，耗時短；并采用高速打標且打標線條細膩的光纖激光打標機來制作模具，整個流程操作簡單，模具成型時間短，精度高，克服傳統(tǒng)制作微小模具，尤其是微小不規(guī)則模具制作難度大，成本高的缺點。
【專利說明】一種制作微小模具的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及模具制作領域，尤其是一種制作微小模具的方法。
【背景技術】
[0002]隨著模具制作工藝的發(fā)展，目前一般都采用激光加工機等機器來制作模具，但對于微小模具和非球面不規(guī)則模型模具的制作，這些機器雖然也可實現，但難以達到所需的精度，且打標速度較慢、耗時長，操作流程也較繁瑣，導致實際應用中難以實現快速高效地制作微小模具，成本耗費高。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種操作流程簡單且高效準確的制作微小模具的方法。
[0004]為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0005]一種制作微小模具的方法，通過如下步驟實現:
[0006](I)通過光纖激光打標機的打標軟件制作待加工模具的模型，并將待加工模具的模型按每層0.02mm的厚度進行分層切割，得到具有相應截面形狀的模型分層；
[0007](2)將尺寸小于10cm*10cm*lcm的鋁塊固定在工作平臺上；
[0008](3)根據各模型分層的水平切平面圖設置打標參數，在打標軟件程序的控制下，利用光纖激光打標機輸出的掃描激光束在招塊上對應各模型分層的截面形狀依次進行打標燒蝕；每一模型分層打標燒蝕前先調整激光打標機的物鏡焦距使其焦點處于鋁塊待打標燒蝕的平面；燒蝕過程中始終用氣流對準鋁塊的工作面以吹散燒蝕時鋁塊上產生的粉末；
[0009](4)最后對激光打標加工好的模具進行拋光處理。
[0010]所述鋁板為一立方體狀基塊。
[0011]上述步驟(3)中的氣流由電吹風產生。
[0012]模具制作完畢后用細砂紙對所得模具進行反復擦拭直至模具表面光滑，再拋光。
[0013]采用上述方案后，本發(fā)明制作微小模具的方法，采用鋁塊作為模具材料，鋁塊熔點低，硬度適中，在制作模具過程中能更快成型，耗時短；并采用高速打標且打標線條細膩的光纖激光打標機來制作模具，制作時，只需通過打標軟件將待加工模具的模型進行分層切害I]，得到相應截面形狀的模型分層，再根據各模型分層的水平切平面圖設置打標參數，即可快速精確地制作出所需模型的模具。整個流程操作簡單，模具成型時間短，精度高，克服傳統(tǒng)制作微小模具，尤其是微小不規(guī)則模具制作難度大，成本高的缺點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖；
[0015]圖2為實施例中的LED投射器模具的軸向剖示圖；
[0016]圖3為實施例中的LED投射器模具的立體圖；
[0017]圖4為實施例中的LED投射器模具的另一角度的立體圖。【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明中,所用的光纖激光打標機米用進口激光器，配備高速振鏡掃描系統(tǒng)(打標速度>8000mm/s)與專業(yè)激光打標軟件，其打標速度遠遠快于其他激光打標機的速度。所述光纖激光器采用的是模塊化設計，集成風冷裝置，所以光纖激光打標機相對于其他的激光打標機來說體積更小，且所述光纖激光器相對于其他幾種激光器來說光電轉化效率更高，光束質量更好，聚焦能量集中，單脈沖能量高，所以光纖激光打標機打出來的線條也更加的精細。所述光纖激光打標機適合在各類金屬與非金屬材料上打標，應用場合廣。
[0019]激光打標機制作模具的過程是激光對所選取的材料作用產生熱量，使制作模具的材料溫度升高，隨著所述材料溫度的升高，材料開始氣化并揮發(fā)。當光纖激光打標機的焦點在所選材料的打標平面上時，導入所要制作模型的具有相應截面形狀的所有水平切平面圖，再通過設置打標軟件的打標參數，即可實現模具的制作。
[0020]鋁塊的熔點在580°C?650°C，鋼度71.7Gpa，與熔點在1500°C左右，鋼度為207Gpa的鋼塊和熔點在1080°C左右，鋼度為119Gpa的銅相比，鋁塊熔點低，硬度適中，在制作模具過程中能更快成型，耗時短；所需提供的功率低，所述鋁塊的價格低，因此更適合用于光纖激光打標機中進行模具制作。
[0021]本發(fā)明一種制作微小模具的方法，如圖1所示，通過如下步驟實現:
[0022](I)通過光纖激光打標機的打標軟件制作待加工模具的模型，并將待加工模具的模型按每層0.02mm的厚度進行分層切割，得到具有相應截面形狀的模型分層；
[0023](2)將尺寸小于10cm*10cm*lcm的立方體狀鋁塊固定在工作平臺上；
[0024](3)根據各模型分層的水平切平面圖設置打標參數，在打標軟件程序的控制下，利用光纖激光打標機輸出的掃描激光束在招塊上對應各模型分層的截面形狀依次進行打標燒蝕；每一模型分層打標燒蝕前先調整激光打標機的物鏡焦距使其焦點處于鋁塊待打標燒蝕的平面，使其能量最高；激光打標機物鏡焦距可通過調節(jié)激光打標機手輪實現，所述激光打標機手輪逆時針旋轉90°，物鏡焦距就降低1mm。燒蝕過程中始終用電風吹的氣流對準鋁塊的工作面以吹散燒蝕時鋁塊上產生的粉末；并用細砂紙擦拭，除去覆蓋在鋁塊表層的殘余粉末，確保模具的清潔和精準性。
[0025]首次打標前調焦過程步驟如下:將激光打標機功率降低到30%，在打標軟件中繪制半徑為IOmm的空心圓，讓激光連續(xù)出光，打標速度設置為500，打標次數設置為1000次，點擊打標。戴上光學防護眼鏡，通過調節(jié)激光打標機光學鏡片的垂直高度，找尋亮點，當出現整圈實心圓亮點輪廓時，光學鏡片垂直高度即為就是打標機與鋁塊最高平面的初始間距，該圈亮點即為打標機在該鋁塊上的初始焦點。再將功率提高到90%，打標速度設為1000,打標次數設為1000，點擊打標。微調激光打標機光學鏡片的垂直高度，使其打標亮度達最強，聲音最響的位置即為光纖激光打標機在所述鋁塊打標平面的焦點。后續(xù)調焦則通過調節(jié)激光打標機手輪實現，所述激光打標機手輪逆時針旋轉90°，物鏡焦距相應降低1_。而每組的打標厚度為0.02mm,只需逆時針旋轉激光打標機手輪18°。
[0026](4)模具制作完畢后用細砂紙對所得模具進行反復擦拭直至模具表面光滑，再進行拋光處理。
[0027]本發(fā)明利用高速打標且打標線條細膩的光纖激光打標機來制作微小模具，只需通過打標軟件將待加工模具的模型進行分層切割，得到相應截面形狀的模型分層，再根據各模型分層的水平切平面圖設置打標參數，即可快速精確地制作出所需模型的模具。制作過程利用電吹風提供氣流及時吹散燒蝕鋁塊上覆于表面的粉末，并用細砂紙擦拭，使所述打標材料時刻保持潔凈平滑面，更確保了所制作模具的精確度。采用鋁制模具熔點低，硬度適中，在制作模具過程中能更快成型，耗時短；所需提供的功率低，且鋁塊的價格低。整個操作流程簡單，模具成型時間短，精度高，克服了傳統(tǒng)制作微小模具，尤其是微小不規(guī)則模具的制作難度大，成本高的缺點。
[0028]實施例:
[0029]本實施例以制作LED投射器模具的為例。
[0030]如圖2-4所示，LED投射器模具包括自由曲面投射器I和柱面透鏡列陣2。
[0031]自由曲面投射器I為碗狀的掠射式結構，具有自由曲面全反射旋轉面11和自由曲面折射旋轉面12，自由曲面全反射旋轉面11包覆著自由曲面折射旋轉面12，所述自由曲面全反射旋轉面11的出射端和出射面即所述自由曲面投射器I的出射端和出射面，所述柱面透鏡列陣位2于所述自由曲面投射器I的出射端，貼著所述自由曲面投射器I的出射面14平行緊密排列。
[0032]以自由曲面全反射旋轉面11的出射端為上、入射端為下；自由曲面投射器I的下端面對應于自由曲面折射旋轉面12設有圓柱狀凹孔13，LED安裝于凹孔13中。
[0033]自由曲面折射旋轉面12的底部至所述自由曲面投射器I上端面(出射面)14之間的距離為6mm。
[0034]自由曲面投射器I的下端至自由曲面折射旋轉面12以下的部分的橫截面為兩個同心圓的差集，此兩個同心圓的其中一個為所述凹孔13橫截所得，半徑為3mm，另一個圓為自由曲面全反射旋轉面11橫截所得，半徑介于4mm-5.069mm。
[0035]自由曲面投射器I對應于自由曲面折射旋轉面12的部分的橫截面具有三個同心圓，最里面的圓為自由曲面折射旋轉面12橫截所得，半徑介于0.13mm-2.72mm,中間的圓為所述凹孔13橫截所得，半徑為3mm，最外面的圓為自由曲面全反射旋轉面11橫截所得，半徑介于 5.069mm-6.688mm。
[0036]自由曲面投射器I對應于自由曲面折射旋轉面12以上的部分的橫截面為圓面，圓面的半徑介于6.688mm-9.429mm。
[0037]柱面透鏡列陣2由多個相同的半圓柱體狀的單體21構成，各單體21的平切面緊密排列于自由曲面投射器的出射面，各單體21的圓柱面形成凸部。柱面透鏡陣列I的厚度不超過3mm。
[0038]實施例的具體的步驟如下；
[0039](I)通過光纖激光打標機的打標軟件制作LED投射器模具的模型,將LED投射器模具的模型分為自由曲面投射器I和柱面透鏡列陣2兩個制作過程，分別將自由曲面投射器I和柱面透鏡列陣2按每層0.02mm的厚度進行分層切割，得到具有相應截面形狀的模型分層。其中，自由曲面投射器I打標過程分為三個階段，此三個階段分別對應于自由曲面投射器I的下端至自由曲面折射旋轉面12以下的部分，自由曲面投射器I對應于自由曲面折射旋轉面12的部分，以及自由曲面投射器I對應于自由曲面折射旋轉面12以上的部分。
[0040](2)將尺寸小于10cm*10cm*lcm的立方體狀鋁塊固定在工作平臺上；[0041](3)根據各模型分層的水平切平面圖設置打標參數，在打標軟件程序的控制下，利用光纖激光打標機輸出的掃描激光束在招塊上對應各模型分層的截面形狀依次進行打標燒蝕；每一模型分層打標燒蝕前先調整激光打標機的物鏡焦距使其焦點處于鋁塊待打標燒蝕的平面，使其能量最高；激光打標機物鏡焦距可通過調節(jié)激光打標機手輪實現，所述激光打標機手輪逆時針旋轉90°，物鏡焦距就降低1mm。燒蝕過程中始終用電風吹的氣流對準鋁塊的工作面以吹散燒蝕時鋁塊上產生的粉末；并用細砂紙擦拭，除去覆蓋在鋁塊表層的殘余粉末，確保模具的清潔和精準性。
[0042]首次打標前調焦過程步驟如下:將激光打標機功率降低到30%，在打標軟件中繪制半徑為IOmm的空心圓，讓激光連續(xù)出光，打標速度設置為500，打標次數設置為1000次，點擊打標。戴上光學防護眼鏡，通過調節(jié)激光打標機光學鏡片的垂直高度，找尋亮點，當出現整圈實心圓亮點輪廓時，光學鏡片垂直高度即為就是打標機與鋁塊最高平面的初始間距，該圈亮點即為打標機在該鋁塊上的初始焦點。再將功率提高到90%，打標速度設為1000，打標次數設為1000，點擊打標。微調激光打標機光學鏡片的垂直高度，使其打標亮度達最強，聲音最響的位置即為光纖激光打標機在所述鋁塊打標平面的焦點。后續(xù)調焦則通過調節(jié)激光打標機手輪實現，所述激光打標機手輪逆時針旋轉90°，物鏡焦距相應降低1_。而每組的打標厚度為0.02mm,只需逆時針旋轉激光打標機手輪18°。
[0043](4)模具制作完畢后用細砂紙對所得模具進行反復擦拭直至模具表面光滑，再進行拋光處理。
[0044]在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。
【權利要求】
1.一種制作微小模具的方法，其特征在于:通過如下步驟實現: (1)通過光纖激光打標機的打標軟件制作待加工模具的模型，并將待加工模具的模型按每層0.02mm的厚度進行分層切割，得到具有相應截面形狀的模型分層；按各個模型分層的截面形狀依次進行打標燒蝕， (2)將尺寸小于10cm*10cm*lcm的鋁塊固定在工作平臺上； (3)根據各模型分層的水平切平面圖設置打標參數，在打標軟件程序的控制下，利用光纖激光打標機輸出的掃描激光束在鋁塊上對應各模型分層的截面形狀依次進行打標燒蝕；每一模型分層打標燒蝕前先調整激光打標機的物鏡焦距使其焦點處于鋁塊待打標燒蝕的平面；燒蝕過程中始終用氣流對準鋁塊的工作面以吹散燒蝕時鋁塊上產生的粉末； (4)最后對激光打標加工好的模具進行拋光處理。
2.根據權利要求1所述的一種制作微小模具的方法，其特征在于:所述鋁板為一立方體狀基塊。
3.根據權利要求1所述的一種制作微小模具的方法，其特征在于:上述步驟(3)中的氣流由電吹風產生。
4.根據權利要求1所述的一種制作微小模具的方法，其特征在于:模具制作完畢后用細砂紙對所得模具進行反復擦拭直至模具表面光滑，再拋光。
【文檔編號】B23P15/00GK103753145SQ201410024752
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權日:2014年1月20日
【發(fā)明者】莊其仁, 賴麗萍, 莊琳玲 申請人:華僑大學