专利名称：凸模的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种凸模的制作方法，特别是一种印刷包装行业压凹凸或压凹凸连带烫金一次成型加工工序中所使用的凸模的制作方法。
背景技术：
凸模的用途是安装在烫金机工作台面的底板上，并与安装在烫金机蜂窝板上的对应的凹模配对使用，使用中要求凹模与凸模套准，通过烫金机的运转使印刷后的产品表面产生具有凹凸感的三维视觉效果，或与烫金材料配合使用在产品表面产生各种颜色及光泽的三维视觉效果，即将电化铝薄膜材料本身附着的物质经过凹凸连带烫金工序转移到印品表面上，使烫金部位具有各种颜色及闪光的效果，达到使印刷后的产品更加精致美观的装饰目的。
目前，制作凸模的方法普遍采用在树脂底板上压铸出立体图案的方法，压铸立体图案的材料为树脂油和固化剂等多种化工原料的混合物，在高温的作用下将半液态呈糊状的树脂油混合物压铸在树脂底板上以后，随着温度的逐步降低与树脂底板自然熔合而固定成为一体，这种方法存在的不足是树脂底板与树脂油混合物材料的化学成分不完全相同，各种化工原料与树脂油混合的配方比例不可能每次配料完全一致，在树脂油混合物被压铸在树脂底板上时，有可能出现二者无法完全熔合固定成为一体的情况，因此可能在使用的过程中受到温度、压力等条件的影响而产生爆裂、分离、变形，发生这种情况时，需要重新更换凸模，重新套准定位。另外压铸过程还必须要确保树脂油混合物完全充满压铸凹模型腔，否则压铸凹模和树脂油混合物之间若产生微小气泡则会造成压铸出来的凸出立体图案表面出现凹坑，这样的凸模投入使用就会使产品烫金部位出现疵点，尤其是压凹凸连带烫金工序，产品表面的烫金图案就残缺不全。此外，压铸好的凸模底板要裁切到与凹模一致规格，目前采用手工用剪刀剪裁的方法，然后依照压铸时在树脂底板上留下的定位销孔位置的痕迹用小型立式钻床打定位销孔，不能保证凸模与凹模的重合精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种凸模的制作方法，要解决的技术问题是提高凸模加工精度和使用寿命，提高凸模与凹模配合使用的对位套准精度。
本发明采用以下技术方案一种凸模的制作方法，包括以下步骤一、将树脂板粘在平板夹具上并压实，将平板夹具连同其上的树脂板一起装夹在数控雕刻机或加工中心的工作台面上；二、测量装夹后的树脂板上表面平面度应符合凸模底板平面度偏差要求；三、定位，确定X、Y、Z坐标轴零点位置；四、输入加工程序；五、进行机械加工。
本发明的方法在确定X、Y、Z坐标轴零点位置时，选择材料预加工区域的上表面中心为零点。
本发明的机械加工按以下加工顺序进行加工粗加工、半精加工、精加工、钻定位销孔、切割出最终尺寸。
本发明的粗加工包括以下步骤一、采用φ12-φ3直身平底刀，主轴转速8000-15000rpm，走刀量200-3000mm/min，一次到位的进给深度对非图案处进行切削加工；二、采用φ1-φ0.3，斜度15°-18°锥身平底刀，对图案边缘部位切削加工；三、采用φ0.2-φ0.06，斜度18°-20°锥身平底刀，对图案边缘部位进一步切削加工。
本发明的半精加工包括以下步骤一、主轴转速12000-15000rpm，水平走刀速度400-3000mm/min，下刀深度一次到位加工立体凸出图案大概轮廓，二、采用R0.5-0.15，斜度15°-25°的锥度球头刀，加工立体凸出图案轮廓；三、采用R0.1-0.06，斜度15°-25°的锥度球头刀，加工立体凸出图案细致部分。
本发明的精加工包括以下步骤一、主轴转速12000-15000rpm，水平走刀速度80-250mm/min，下刀深度一次到位精加工，二、采用球头小于R0.01的锥度尖刀进行精加工，加工出立体凸出图案每一处细微部位。
本发明钻定位销孔为按照所配合使用的定位销直径大小选择相等直径的钻头，设置主轴转速6000rpm，水平走刀速度400mm/min，下刀深度一次到位，按加工程序加工销孔。
本发明切割出最终尺寸采用粗加工所使用的平底刀，按加工程序切割加工出凸模底板。
本发明的机械加工完成后，将切割成型的凸模底板与平板夹具分离，采用煤油清洗树脂板贴胶面的粘胶。
本发明的加工程序为采用与凹模完全相同的图形数据资料编写的电脑加工程。
本发明与现有技术相比，采用机加工方法，将粘在铜板上的树脂板一起装夹在数控雕刻机或加工中心的工作台面上，由数控雕刻机或加工中心完成雕刻图案和定位销孔的制作，提高了图案精度，定位销孔与图案的相对位置得到保证，立体图案的材料与凸模底板本身为一体，避免了采用压铸方法产生爆裂、分离的可能，免除操作者经常更换使用中的受损凸模和重新套准定位的不必要的工作，降低劳动强度，保障操作者安全，提高了工作效率。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的凸模的制作方法包括以下步骤一、将树脂板(厚度1mm，加工后凸模总厚度为0.8mm，凸模基层底板厚度0.3mm，即凸模雕刻图案高度为0.5mm)用双面胶粘在平板夹具上并压实，将平板夹具连同树脂板一起装夹在日本制造的MDX500数控雕刻机的工作台面。
二、测量装夹后的树脂板上表面平面度，应符合凸模底板厚度偏差，不大于±0.02的要求。
三、粗加工工步1去除非图案部分的材料，确定树脂板预加工范围中点为X/Y/Z坐标轴零点位置，用φ3直身平底刀，设置主轴转速12000rpm，水平走刀速度600mm/min，下刀深度0.7mm，对非图案处进行大面积切削加工，输入并执行粗加工工步1的程序；工步2、对图案边缘部位切削加工，换用φ0.67平底刀，用已加工的非图案表面对刀，将Z轴提升0.5mm作为Z轴零点，X/Y轴坐标零点保持不变，设置主轴转速12000rpm，水平走刀速度600mm/min，下刀深度0.5mm，输入并执行粗加工工步2程序；工步3、对图案边缘部位进一步切削加工，换用φ0.14平底刀，用已加工的非图案表面对刀，将Z轴提升0.5mm作为Z轴零点，X/Y轴坐标零点保持不变，设置主轴转速12000rpm，水平走刀速度200mm/min，下刀深度0.5mm，输入并执行粗加工工步3程序。
四、半精加工工步1、加工立体凸出图案大概轮廓，用R0.3的锥度球头刀，用已加工的非图案表面对刀，将Z轴提升0.5mm作为Z轴零点，X/Y轴坐标零点保持不变，设置主轴转速12000rpm，水平走刀速度600mm/min，下刀深度0.5mm，输入并执行半精加工工步1程序；工步2、进一步加工图案使立体凸出图案更加明显细致，换用R0.08的锥度球头刀加工图案，用已加工的非图案表面对刀，将Z轴提升0.5mm作为Z轴零点，X/Y轴坐标零点保持不变，设置主轴转速12000rpm，水平走刀速度200mm/min，以已加工的非图案表面为Z轴零点，下刀深度0.5mm，输入并执行半精加工工步2程序。
五、精加工采用R0.01的锥度尖刀精加工，加工出立体凸出图案每一处细微部位，用已加工的非图案表面对刀，将Z轴提升0.5mm作为Z轴零点，X/Y轴坐标零点保持不变，设置主轴转速15000rpm，水平走刀速度80mm/min，下刀深度0.5mm，输入并执行精加工程序。
六、钻定位销孔，设置主轴转速6000rpm，水平走刀速度400mm/min，按销孔大小(按配套使用的定位销直径确定)选择等直径钻头，按加工程序加工销孔；七、切割出最终外形尺寸，用φ3平底刀，按加工程序切割加工出凸模底板外轮廓，设备参数同粗加工。
八、拆卸，先将外周废料取出，再取下雕刻好的凸模，如阻力大，可在贴胶位置刷煤油，用刀片翘起。
九、清理凸模的黏胶面清理干净。
本发明采用一定厚度的材料，厚度包括凸模基层底板的厚度、立体图案厚度和预留加工余量，将其装夹在数控雕刻机工作台面上，也可采用加工中心等具有此类功能的设备。本实施例采用不带有自动换刀功能的雕刻机完成，如果采用自动换刀的设备，只需要一次对刀，可以省去其它加工步骤手动换刀和对刀设置零点的步骤；还可以将所要制作的图案编程一次性输入全部加工程序，由设备自动加工完成，并且加工精度更好。雕刻图案各工步完成后继续完成加工定位销孔的工步，可保证定位销孔与图案的相对位置精度。
另外，应根据设备情况、刀具的选择、被加工材料的不同等实际情况来确定例如设备功率大，刚性好，精度高，可以适当加大的切削量，加快切削速度，但这时需要考虑被加工材料是否耐热，因为加工过程会产生切削热，树脂板材料耐热较金属低，其设置的参数应适合与树脂板；如雕刻凸模的材料采用铝或铝合金材料，那么其加工参数应按照材料的性能来确定，如转速可以再提高，也不会因切削热而对被加工材料造成损伤等；如果采用的刀具直径较大，每转动一周其切削量必然较大，对于同一设备，就应适当降低转速，考虑是否影响加工精度，是否会发生损坏设备的情况等。
上述内容应根据实际情况来指定工艺和编制程序，属于一般加工工艺常识，可能发生的情况类型非常多，再此不做一一举例。
雕刻凸模方法是将压铸凸模的制作方法改变为机加工的制作方法，其优点是1、强度耐用度提高立体图案的材料与凸模底板本身即为一体，不存在爆裂、分离的可能，避免压铸方法制作的凸模易出现的不足之处，免除操作者经常更换使用中的受损凸模和重新套准定位的不必要的工作，降低劳动强度，保障操作者人身安全，提高工作效率。2、凹模与凸模配合精度高凹模也是采用与凸模相同的资料和加工方法、设备雕刻而成，因此凹模与凸模的配合精度极高；3、拓宽加工凸模的材料范围，可以不再局限于使用树脂板、树脂油，其它具有类似性能的材料都可以采用此种方法加工。
现有技术压铸方法制作凸模的步骤1、依照所需制作凸模数量，按比例调配树脂油；2、裁切树脂底板，使之大于配用的凹模，擦拭干净，备用；3、凹模擦拭干净，放于油压机操作垫板上，备用；4、每次在凹模上涂抹树脂油前，在树脂油中滴入固化剂，搅拌均匀；5、用小毛刷将步骤4中混合好的糊状半液态树脂油涂抹在凹模上，注意涂抹要充分，在凹模的凹陷部位要涂满并要涂抹均匀，使树脂油充满型腔，并布满凹模表面大约0.3mm厚；6、将树脂板盖住凹模并压紧在一起；7、将垫板连同上面的凹模和树脂板送入油压机工作台上；8、按照凸模立体图案厚度给定压力60～100kgf/cm2和温度240℃，启动油压机；9、约10分钟可以结束油压机定型步骤；10、取出垫板及凹模与凸模，此时凹模与凸模贴合在一起，待其适当冷却用手将二者分开；11、凸模的图案已经成型，由于凹模上带有定位销孔，在油压机压铸过程中的多余树脂油会聚集在孔内，即在凸模树脂板上形成痕迹，另外多余的树脂油会溢出到凹模表面以外形成痕迹，操作者按照这两处痕迹，用剪刀将凸模剪切至与凹模同等大小，按照定位销孔痕迹采用立式台钻加工定位销孔。
两种不同加工方法制作的凸模性能的对比压铸方法制作的凸模，凹模底板与压铸图案不同深浅，分别为树脂板和树脂油，材料成分略有不同。压铸图案的树脂油材料与树脂板经过在设备中加热使其互相熔合，从而固定在一起。使用中可能因为个别部位熔合不完全而导致凸模在使用中图案与树脂底板之间分离、爆裂，继而剥落，导致图案缺损，这种状况特别容易出现在用于圆压圆设备中的凸模。众所周知，烫金需要在加热至100～180℃的条件下作业，才能使烫金材料电化铝的薄膜表面物质转移到印刷品上，而加热至这一温度时，将影响到压铸凸模的形状，渐渐地产生移位、变形等。压铸方法制作定位销孔的位置是靠压铸时留在凸模底板上的痕迹，销孔位置的精度要靠操作者的水平控制，那么凸模与凹模的定位套准精度就不可避免地出现偏差。
本发明凸模的制作方法，采用耐热并含有纤维的树脂板材料，采用与加工凹模的同一图形数据资料编程，由机数控雕刻机加工而成，图案与底板为整体结构，在使用中不会产生裂纹、变形及图案脱落等意外事故。另外，图案的雕刻和定位销孔的制作是在同一个工序完成，定位销孔与图案的相对位置得到保证。雕刻凸模与雕刻凹模采用同一图形数据资料编程加工，无论凹凸图案或是凹模与凸模的定位销孔都可以精确地对正。这一优点是压铸方法难以做到的。用雕刻方法制作的凸模图案精致，没有色差和气泡，其加工精度完全由数控机床及刀具精度保证。
本发明直接将凸模板材料装夹于数控雕刻机或加工中心的工作台面，在一次装夹凸模板材料的条件下，通过电脑加工程序和数控雕刻机或加工中心的数字化工控完成直接在凸模板材料表面雕刻出凸出的立体图案并制作出凹模与凸模互相定位套准的销孔。凹模与凸模之间配合使用时套位转移的定位销孔的加工与雕刻凸模的立体图案为同一个工序，可采用树脂板或多种化工原料制成的复合板材以及薄金属板材等作为加工雕刻凸模的材料，而不再局限于树脂板材。
本发明从用户和操作者的角度出发，解决了以往压铸凸模常见的图案爆裂、破损和误差大等问题，也解决了凹模与凸模套准精度偏差大的问题。这种凸模不仅自身精度得到提高，还大大提高了凹模与凸模的配合精度，进而提高凸模的耐用度，完全可以代替压铸方法制作的凸模，生产出更高质量的产品。
权利要求
1.一种凸模的制作方法，包括以下步骤一、将树脂板粘在平板夹具上并压实，将平板夹具连同其上的树脂板一起装夹在数控雕刻机或加工中心的工作台面上；二、测量装夹后的树脂板上表面平面度应符合凸模底板平面度偏差要求；三、定位，确定X、Y、Z坐标轴零点位置；四、输入加工程序；五、进行机械加工。
2.根据权利要求1所述的凸模的制作方法，其特征在于所述确定X、Y、Z坐标轴零点位置时，选择材料预加工区域的上表面中心为零点。
3.根据权利要求2所述的凸模的制作方法，其特征在于所述机械加工按以下加工顺序进行加工粗加工、半精加工、精加工、钻定位销孔、切割出最终尺寸。
4.根据权利要求3所述的凸模的制作方法，其特征在于所述粗加工包括以下步骤一、采用φ12-φ3直身平底刀，主轴转速8000-15000rpm，走刀量200-3000mm/min，一次到位的进给深度对非图案处进行切削加工；二、采用φ1-φ0.3，斜度15°-18°锥身平底刀，对图案边缘部位切削加工；三、采用φ0.2-φ0.06，斜度18°-20°锥身平底刀，对图案边缘部位进一步切削加工。
5.根据权利要求4所述的凸模的制作方法，其特征在于所述半精加工包括以下步骤一、主轴转速12000-15000rpm，水平走刀速度400-3000mm/min，下刀深度一次到位加工立体凸出图案大概轮廓，二、采用R0.5-0.15，斜度15°-25°的锥度球头刀，加工立体凸出图案轮廓；三、采用R0.1-0.06，斜度15°-25°的锥度球头刀，加工立体凸出图案细致部分。
6.根据权利要求5所述的凸模的制作方法，其特征在于所述精加工包括以下步骤一、主轴转速12000-15000rpm，水平走刀速度80-250mm/min，下刀深度一次到位精加工，二、采用球头小于R0.01的锥度尖刀进行精加工，加工出立体凸出图案每一处细微部位。
7.根据权利要求6所述的凸模的制作方法，其特征在于所述钻定位销孔为按照所配合使用的定位销直径大小选择相等直径的钻头，设置主轴转速6000rpm，水平走刀速度400mm/min，下刀深度一次到位，按加工程序加工销孔。
8.根据权利要求7所述的凸模的制作方法，其特征在于所述切割出最终尺寸采用粗加工所使用的平底刀，按加工程序切割加工出凸模底板。
9.根据权利要求8所述的凸模的制作方法，其特征在于所述机械加工完成后，将切割成型的凸模底板与平板夹具分离，采用煤油清洗树脂板贴胶面的粘胶。
10.根据权利要求9所述的凸模的制作方法，其特征在于所述加工程序为采用与凹模完全相同的图形数据资料编写的电脑加工程序。
全文摘要
本发明公开了一种凸模的制作方法，要解决的技术问题是提高凸模加工精度和使用寿命，本发明包括以下步骤一、将树脂板粘在平板夹具上，装夹在数控雕刻机或加工中心的工作台面上；二、测量装夹后的树脂板上表面平面度应符合凸模底板平面度偏差要求；三、定位；四、输入加工程序；五、进行机械加工。与现有技术相比，本发明采用机加工方法，由数控雕刻机或加工中心完成雕刻图案和定位销孔的制作，提高了图案精度，定位销孔与图案的相对位置得到保证，立体图案的材料与凸模底板本身为一体，避免了采用压铸方法产生爆裂、分离的可能，免除操作者经常更换使用中的受损凸模和重新套准定位的不必要的工作，降低劳动强度，提高了工作效率。
文档编号B23P13/00GK1631606SQ200410091848
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月23日 优先权日2004年12月23日
发明者蒋和健 申请人:蒋和健