一种微结构模具的薄厚间隔叠片式制作方法与流程

本发明涉及模具制作技术领域，特别涉及一种微结构模具的薄厚间隔叠片式制作方法。

背景技术：

市场上现有全棱镜原始模具制作技术研究的单位有美国3m公司，日本、天津大学等。现有方法多采用在平面上切削凹槽，然后错位组装的方式，形成全棱镜原始模。该类方法由于片材侧面得不到精密加工，全棱镜的三个面中就有一个面的精度不够，影响光学性能。

为了解决前述技术问题，专利号为2015107772604的中国专利公开了一种全棱镜反光材料原始模具制作方法，其工艺步骤为：①将厚度为0.05-0.5mm的金属薄片对齐叠拼呈块状，将四个成束侧面车平或磨平；②在金属薄片叠拼成的金属块四个成束侧面任选一个进行斜面加工，斜面加工成光学表面，斜面与对应侧面夹角为45度；③在斜面上沿平行金属薄片斜短棱方向采用90度尖刀刨削加工，然后沿垂直于金属薄片斜短棱方向采用45度金刚石尖刀进行刨削加工，45度金刚石尖刀其中一条刃边与斜面垂直；④制作一个与带斜面的金属薄片叠拼块完全相同的工件，并制作两个与斜面相邻侧面平行的平面挡板，围绕斜面低端所在的一个角进行组装，使之与组成该角的两个侧面进行平行贴合；将经①～③步加工完的各金属薄片，由高到低，将其依次紧靠两平面挡板，同时注意，每组装完一片，下一片需沿片材竖直中心旋转180度进行背靠背形式贴合，方能构成全棱镜结构。

但是，上述现有的全棱镜反光材料原始模具制作方法依然存在有如下缺点：1、制作过程中采用的是厚度为0.05-0.5mm的金属薄片进行叠加拼接，金属薄片具有弹性形，在加工前的拼接装夹中，无法保证金属薄片间的完全贴合并且薄片棱方向的直线度得不到保证，造成直线度误差较大；2、金属薄片轻薄，刚度不足，因此在垂直薄片棱方向上的加工容易造成金属薄片的变形，加工出的表面质量有毛刺现象；3、全棱镜的加工需要在沿薄片棱方向加工出一个斜面，由于所用金属片较薄，棱边边缘不明显，刀具在沿薄片棱方向上的对刀定位具有一定难度，加工容易造成尺寸精度上的误差。

技术实现要素：

因此，针对上述的问题，本发明提出一种微结构模具的薄厚间隔叠片式制作方法，通过所述微结构模具的薄厚间隔叠片式制作方法不仅可以提高金属薄片在棱向方向上的直线度，以提高金属薄片间的贴合度，而且可以增加金属薄片的刚度，在加工方式上利用两次倾斜拼接加工也解决了需要在金属薄片棱向上的对刀问题，降低了加工难度。

为实现上述技术问题，本发明采取的解决方案为：一种微结构模具的薄厚间隔叠片式制作方法，包括如下步骤：

步骤（1）、选取厚度为1mm-5mm的金属厚片和厚度为0.05mm-0.5mm的金属薄片；将金属厚片、金属薄片叠加拼接形成金属拼接块，其中金属薄片位于相邻的金属厚片之间，同时，金属薄片与位于其左侧的金属厚片形成一个金属单元，各个金属单元之间呈倾斜错位排布，金属单元相对于水平面的倾斜夹角为30-60度；

步骤（2）、将金属拼接块的前后侧平面车平或磨平；将金属拼接块的上错位面加工为上平面；

步骤（3）、将经过步骤（2）处理的金属拼接块重新拼接，即将金属厚片沿金属拼接块的上下方向旋转180度，将金属薄片沿金属拼接块的前后方向旋转180度，金属薄片依然与位于其左侧的金属厚片形成一个金属单元，各个金属单元之间呈倾斜错位排布，金属单元相对于水平面的倾斜夹角为50-80度；

步骤（4）、利用90度v型刀在重新拼接的金属拼接块的上错位面上沿着金属拼接块的左右水平方向进行v槽加工；

步骤（5）、将各个金属薄片取出，对各个金属薄片进行叠加拼接组装，相邻的金属薄片之间呈镜面对称排布，即获得全棱镜微结构模具。

进一步的是，步骤（1）中金属单元相对于水平面的倾斜夹角为35.25度；步骤（3）中金属单元相对于水平面的倾斜夹角为54.75度。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：如上所述设计的微结构模具的薄厚间隔叠片式制作方法，利用薄厚金属片间隔拼接，不仅可以利用厚片的刚度的受力使薄金属片间完全贴合，保证加工精度，而且可以提高金属薄片在切削时的刚度，改善加工表面毛刺现象；利用两次倾斜拼接加工可以加工出所需的全棱锥阵列，改变了加工方式，除去了沿薄片棱方向上的加工步骤，避免了沿薄片棱方向上加工v槽时需要的对刀以及直线度的要求，降低了加工难度，实用性强。

附图说明

图1是本发明实施例步骤（1）的拼接结构示意图。

图2是本发明实施例步骤（2）的拼接结构示意图。

图3是本发明实施例步骤（3）的拼接结构示意图。

图4是本发明实施例步骤（4）的拼接结构示意图。

图5是图4中v槽加工面的部分结构放大图。

图6是本发明实施例步骤（5）的拼接结构示意图。

图7是图6的俯视图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

本发明实施例揭示的是，一种微结构模具的薄厚间隔叠片式制作方法，包括如下步骤：

步骤（1）、选取厚度为1mm-5mm的金属厚片和厚度为0.05mm-0.5mm的金属薄片；将金属厚片、金属薄片叠加拼接形成金属拼接块，其中金属薄片位于相邻的金属厚片之间，同时，金属薄片与位于其左侧的金属厚片形成一个金属单元，各个金属单元之间呈倾斜错位排布，金属单元相对于水平面的倾斜夹角为35.25度；如图1所示；

步骤（2）、将金属拼接块的前后侧平面车平或磨平；将金属拼接块的上错位面加工为上平面；如图2所示；此处，因为金属拼接块是倾斜错位排布，在上错位面切削为上平面时，就直接使得金属厚片、金属薄片的上端均被切削为斜面；

步骤（3）、将经过步骤（2）处理的金属拼接块重新拼接，即将金属厚片沿金属拼接块的上下方向旋转180度，将金属薄片沿金属拼接块的前后方向旋转180度，金属薄片依然与位于其左侧的金属厚片形成一个金属单元，各个金属单元之间呈倾斜错位排布，金属单元相对于水平面的倾斜夹角为54.75度；如图3所示；此处，翻转后的金属薄片的上端斜面直接和位于其右侧的金属厚片之间形成了沿金属薄片的棱边长方向延伸的v槽；

步骤（4）、利用90度v型刀在重新拼接的金属拼接块的上错位面上沿着金属拼接块的左右水平方向进行v槽加工；如图4-5所示；

步骤（5）、将各个金属薄片取出，对各个金属薄片进行叠加拼接组装，相邻的金属薄片之间呈镜面对称排布，即获得全棱镜微结构模具。如图6-7所示。

综上所述设计的微结构模具的薄厚间隔叠片式制作方法，不仅可以提高金属薄片在棱向方向上的直线度，以提高金属薄片间的贴合度，而且可以增加金属薄片的刚度，在加工方式上利用两次倾斜拼接加工也解决了需要在金属薄片棱向上的对刀问题，降低了加工难度，实用性强。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

技术特征：

技术总结
本发明涉及模具制作技术领域，提供一种微结构模具的薄厚间隔叠片式制作方法，通过所述微结构模具的薄厚间隔叠片式制作方法不仅可以提高金属薄片在棱向方向上的直线度，以提高金属薄片间的贴合度，而且可以增加金属薄片的刚度，在加工方式上利用两次倾斜拼接加工也解决了需要在金属薄片棱向上的对刀问题，降低了加工难度。

技术研发人员：许明旗;黄志鹏;皮均;杨光;刘中生;梁桂德;许经厨
受保护的技术使用者：福建夜光达科技股份有限公司
技术研发日：2018.10.16
技术公布日：2019.03.22