CN1462659A - 模具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种模具，包括由不同传热率的至少两种材料构成的模具镶块，其中，上述模具镶块包括通过烧结上述诸材料而形成的结合部；上述结合部之形状同流入模空腔部中成形材料之冷却性向相对应。

Description

模具及其制造方法

技术领域

本发明涉及模具及其制造方法。

背景技术

已有注射成形机，是将加热缸内加热熔化的树脂以高压注射充填于模具装置模空腔，使之在该模空腔冷却凝固后即可获得成形品。

上述注射成形机包括模具装置、锁模装置以及注射装置。上述模具装置包括固定模和活动模。上述锁模装置包括固定压板、活动压板以及锁模用马达等。通过运转锁模用马达使活动压板相对于固定压板进退，可实现上述模具装置闭模、锁模以及开模。

另一方面，上述注射装置还具备加热从料斗供给的树脂而使之熔化的加热缸、以及注射熔化树脂的注射喷嘴等。一个丝杆被进退自由和旋转自由地装设于上述加热缸内。通过运转注射用马达使丝杆前进可将树脂从注射喷嘴射出，而通过运转计量用马达使丝杆后退则可对树脂作计量。

但是，作为成形品而成形盘(disk)主板、塑料制透镜等精密零件时，由于上述模具装置的模空腔左右着成形品质量，所以模具装置诸尺寸之精度要求高。因此采用下述方法来制造模具。

须指出的是，构成模具装置的模具(包括固定模和活动模)不仅具备模空腔、型芯等模具主体，视需要还在模具主体上配设下芯及镶块等。在本说明书及附图说明中，将模具主体、下芯及镶块等统称为模具。另外，在成形盘主板时，用压模(stamper)作镶块。

图1是已有模具截面图。

参见图1，构成模具之一部分的镶块11包括原模11以及镀镍磷层13。

镶块11以如下工序制造。在第一道工序制成由含2-5〔％〕铬的SKD61等钢材构成的母材坯料；在第二道工序以20-200〔μm〕误差范围对母材坯料进行粗加工，形成原模12。接着在第三道工序对原模12进行淬火以及回火。

于是，在第四道工序，对原模12当中的至少是形成有模空腔的模表面S2进行无电解镀镍磷，形成模厚至少为100-200〔μm〕的厚镀层即镍磷镀层13。

于第五道工序，在300-400〔℃〕温度下进行热处理，以除去镍磷镀层13应力，同时使硬度(HRC)达到50-54。

在第六道工序，利用砂轮对整个原模12进行外径加工，形成基准面。然后在第七道工序，利用金刚石车刀切消对镍磷镀层13进行雏形加工，形成模空腔形成面。在第八道工序，利用金刚石车刀切消对模空腔形成面的镍磷镀层13进行精加工，形成模具。

在此，由于镍磷镀层13的表层为非晶形(amorphous)状态，同利用金刚石车刀切消对业已为晶体状态的部分进行精加工的场合相比，不会形成因晶界而造成的起伏不平，故可以高精度制造模具。

然而，当利用上述已有镶块11成形成形品—譬如是盘主板时，镶块11被当做模表面S2形成有超微细凹凸图案的压模(stamper)设置于模具装置上，向模具装置模空腔充填树脂，模表面S2上形成的图案被复制到树脂上，待树脂冷却即形成原型主板。此时上述图案将复制于原型主板上。

在充填时，充填于上述模空腔中的树脂的热将通过上述镍磷镀层13传递至原模12。此时，由于镍磷镀层13厚度通常为100-200〔μm〕，比较小，所以树脂热将立即传递至原模12，使得上述模空腔内树脂温度急剧下降。故，不能以良好的精度将上述图案复制于树脂。其结果，不能以高精度形成盘主板，成形品质量差。

又，关于镶块11制造方法，在第四道工序是对原模12当中的至少是形成有模空腔的面进行无电解镀镍磷。该有关作业不仅极为麻烦，而且制造上花费时间极长，这导致模具成本高。

具体而言，进行无电解镀镍磷时需要经过多道工序，首先要对原模12进行超声波清洗、遮蔽、以及放电处理等，然后在电镀槽内进行电镀处理，随后还要清洗原模12。

况且，在上述电镀处理中，单位时间内镍磷对原模12的附着量微乎其微；而因要在第七以及第八道工序利用金刚石车刀进行加工，镍磷镀层13模厚却至少要达到100-200〔μm〕，故形成镍磷镀层13所需时间极长。

还有，在形成镍磷镀层13时镍磷镀层13内容易混入气泡，而且在第五道工序对镍磷镀层13进行热处理时容易出现镍磷镀层13脱落、扭曲等现象。这时，不能以高精度制造模具，成品率差。

再者，在电镀处理中，当装在电镀槽中的电镀液的成分受限制、以含譬如13〔％〕铬的钢材作母材坯料时，不能对母材坯料进行无电解电镀，母材坯料材质也受到限制，难以管理模具制造条件。

发明内容

本发明基本目的就在于提供一种可以解决上述某一或某些问题的新颖而实用的模具及其制造方法。

本发明其它以及更具体之目的在于提供一种有助于提高成形品质量、降低模具生产成本、高精度地制造模具、提高成品率、并且容易管理模具制造条件的模具及其制造方法。

本发明目的是这样实现的：一种模具，包括由不同传热率的至少两种材料构成的模具镶块，其中，上述模具镶块包括通过烧结上述诸材料而形成的结合部；上述结合部之形状同流入模空腔部中成形材料之冷却性向相对应。

本发明目的还可以这样实现：一种模具，包括模具镶块，该模具镶块包括由第1材料构成的基层、以及由不同于上述基层的第1材料的第2材料构成并形成模空腔部的最外层，其中，一结合部通过烧结上述基层与最外层而被形成；该结合部之形状同流入模空腔部中成形材料之冷却性向相对应。

本发明目的还可以这样实现：一种模具制造方法，其中，包括如下步骤：

(a)充填第1材料粉末；

(b)充填不同于上述第1材料粉末的第2材料粉末，并使之呈与流入模空腔部中成形材料之冷却性向相对应的形状；

(c)上述各材料粉末夹在第1、第2电极之间，以给定压力加压，并且向各材料粉末通入给定电流，据此使各粉末烧结。

另外，本发明其它目的、特征及优点可通过以下结合附图对细节的描述得以清楚理解。

附图说明

图1是已有模具的截面图。

图2是根据本发明第1实施例的模具的制造装置之示意图。

图3是根据本发明第1实施例的模具的制造方法之示意图。

图4是根据本发明第1实施例的模具的截面图。

图5是根据本发明第1实施例的模具的特性示意图。

图6是根据本发明第1实施例的模具装置以及注射装置主要部分示意图。

图7是根据本发明第2实施例的模具及其成形品之示意图。

图8是本发明第2实施例的模具之第1例的示意图。

图9是本发明第2实施例的模具之第2例的示意图。

图10是本发明第2实施例的模具之第3例的示意图。

图11是本发明第2实施例的模具之第4例的示意图。

图12是根据本发明第3实施例的模具及其成形品之示意图。

图13是根据本发明第4实施例的模具及其成形品之示意图。

具体实施方式

对本发明实施例细节由附图2至13给出。在以下例子中，就作为成形品而成形盘主板、透镜等精密零件时所用模具及其制造方法加以描述。

图2示出了根据本发明第1实施例的模具的制造装置，而图3示出了根据本发明第1实施例的模具的制造方法。

参见图2，用于制造本发明第1实施例之模具的放电等离子体烧结装置21包括呈圆筒形的密封筒体22。筒体22内腔室同设置在环境控制部16的真空泵(图中省略，其用作真空发生源)连接，当该真空泵工作时该内腔室被抽成真空。须指出的是，也可以通过向筒体22内充填氩等惰性气体而取代抽真空。在筒体22壁内还配置有冷却管(图中省略)，让冷却水(即冷媒，图中省略)在该冷却管内循环，以冷却筒体22内腔室。为此，冷却管通过冷却系统41同冷却装置17连接，通过冷却管从冷却系统41供给冷却水。

又，筒体22内设有塑模(die)31。该塑模31呈圆筒形，是由导电材料譬如石墨制成的。在塑模31的上侧设有导电材料制譬如石墨制棒状的上凸体32，以作为第1凸柱。在塑模31的下侧设有导电材料制譬如石墨制棒状的下凸体33，以作为第2凸柱。上凸体32与下凸体33分别相对而设。塑模31和上凸体32以及下凸体33构成了烧结模25。

形成有凸柱主体部23凸入于塑模31内。法兰状按压部24同凸柱主体部23一体成形，形成于上凸体32上端与下凸体33下端。

虽然在本实施例中塑模31和上凸体32以及下凸体33是石墨制的，但是也可以不用石墨制，而代之以钨(W)、钼(Mo)、碳(C)等熔点为1100〔℃〕以上的导电材料制造。

在上凸体32上侧沿垂直方向设有作为第1电极的上电极34；在下凸体33下侧沿垂直方向设有作为第2电极的下电极35。

上电极34包括电极体43、电极体44以及主体部45。电极体43设于上电极34下端，与上凸体32接触。电极体44设于上电极34上端，与直流电源37连接。电极体43与44借主体部45连接起来。主体部45穿过筒体22而设。

下电极35包括电极体46、电极体47以及主体部48。电极体46设于下电极35下端，与下凸体33接触。电极体47设于下电极35上端，与直流电源37连接。电极体46与47借主体部48连接起来。主体部48穿过筒体22而设。

在上电极34与下电极35内分别设有冷却管53与54。

让冷却水在该冷却管53与54内循环，以冷却上电极34和下电极35，同时还通过上凸体32与下凸体33间接地冷却塑模31。作为温度检测部，在塑模31的特定部位上设温度传感器(图中省略)，该温度传感器的传感输出信号提供给温度检测装置55。故温度检测装置55可以检测出塑模31、上电极34、下电极35的温度。

又，上电极34与下电极35按可以沿上下方向自由移动方式设置，而且，上电极34上端和下电极35下端和施压机构36连接。施压机构36产生的压力P传递至上电极34与下电极35，从而可使上电极34朝下、下电极35朝上移动。

在塑模31内充填有烧结用粉末30，通过让施压机构36工作而使上电极34和下电极35移动，可以压力P对烧结用粉末30加压。施压机构36的驱动部(图中省略)，既可采用伺服马达、减速器等也可以采用液压缸、空气压缩缸等。

作为位置检测部，在邻接于上电极34和下电极35处设位置传感器(图中省略)，以便检测上电极34和下电极35位置。该位置传感器的传感输出信号提供给位置检测装置56。故位置检测装置56可以检测出上电极34和下电极35的位置。

虽然在本实施例中上电极34与下电极35按可自由移动方式设置、通过使上电极34和下电极35移动而对烧结用粉末30加压，然而也可以将上电极34与下电极35之中一个固定而另一个按可自由移动方式设置、通过使后者移动而对烧结用粉末30加压。

为了让施压机构36产生给定压力P，进而将该压力P传递至上电极34和下电极35，还为了让电源37以给定脉冲生成给定电压，设控制部38。该控制部38连接于施压机构36和电源37。控制部38还同环境控制装置16、冷却装置17、温度检测装置55以及位置检测装置56连接。

根据温度检测装置55检出的温度和位置检测装置56检出的位置对施压机构36所产生压力进行反馈控制，而且也对电源37产生的脉冲宽及电压等进行反馈控制。进一步，还根据温度使冷却装置17动作，从而对上电极34和下电极35的温度进行反馈控制。

上述结构的放电等离子体烧结装置21，当进行放电等离子体烧结时，首先使上电极34向上移动，以使上凸体32向上移动，让塑模31上部开放，从而将给定材料构成的烧结用粉末30充填于由塑模31和下凸体33所围成的有封底充填室内。

接着，使上凸体32和上电极34向下移动，密闭上述充填室。然后，由控制部38的加压处理单元进行加压处理，即让施压机构36工作而使上电极34和下电极35移动，以给定压力P对烧结用粉末30加压。

于是，控制部38的电压施加处理单元进行电压施加处理，即在大约10分钟内让电源37工作而使上电极34与下电极35之间通脉冲电。由此，在上电极34与下电极35之间被施加譬如0.1-5〔V〕电压，有大约1000-8000〔A〕的直流脉冲电流过上电极34与下电极35之间。虽然在本实施例是流过直流脉冲电，但是也可以是流矩形波、三角波、梯形波等波形的电流，亦或交流电。也可以流一定时间内幅值不变的电流。

据此，烧结用粉末30被加热到大约500-3000〔℃〕。其结果，烧结用粉末30以放电等离子体烧结被烧结成烧结体。此时，在构成烧结用粉末30的诸粉末相互接触的点处产生热，使粉末之间相互结合。虽然为使烧结用粉末30具有良好的处理性而在其中添加了一定粘结剂，但该粘结剂在脉冲电流流过时将散发掉。

此时将会形成下列电通路：上电极34-上凸体32-烧结用粉末30-下凸体33-下电极35构成的第1电通路；上电极34-上凸体32-塑模31-下凸体33-下电极35构成的第2电通路；上电极34-上凸体32-烧结用粉末塑模界面(烧结用粉末30与塑模31间界面)-下凸体33-下电极35构成的第3电通路。通过适当地控制流经第1至第3电通路的电流，可以恰到好处地烧结烧结用粉末30。

接着，稍待片刻以焦耳热加热塑模31、上凸体32以及下凸体33，对烧结体保温。其后，以冷却系统41所供给的冷却水冷却烧结体而制成模具。这里，烧结体保温时间约10-30分钟，烧结体冷却时间约30分钟。

接着，提升上凸体32和上电极34，从上述充填室取出模具。

下面描述利用放电等离子体烧结装置21制造出的模具。

图4是根据本发明第1实施例的模具之截面图。

图4中，模具镶块61由至少2层传热率不同的层构成(在本实施例中设由5层传热率不同的材料构成)。模具镶块61构成模具之一部分。模具镶块61包括基层62、最外层63、隔热层64、第1倾斜层65以及第2倾斜层66。

基层62由不锈钢类钢材构成。基层62用做带平坦结合面S11的第1层。最外层63用做形成模空腔的平坦表面S13的第2层。隔热层64形成于基层62和最外层63之间，由陶瓷等低传热率材料构成。隔热层64用做带平坦结合面S12的第3层即中间层。第1倾斜层65形成于基层62与隔热层64之间。第2倾斜层66形成于最外层63与隔热层64之间。

在本实施例中，基层62、最外层63、隔热层64、以及第1与第2倾斜层65与66之邻接层通过烧结而结合。隔热层64是以径向及轴向皆等厚而形成的。结合面S11成基层62与隔热层64间结合部，结合面S12构成隔热层64与最外层63间结合部。

在本实施例中，基层62和最外层63以及隔热层64分别用第1材料即SUS304、第2材料即纯镍、以及第3材料即氧化锆(ZrO₂)形成。

也可用铜(Cu)、钛(Ti)等取代SUS304来形成基层62；用铝(Al)、铜等取代纯镍来形成最外层63；用氧化铝(Al₂O₃)取代氧化锆来形成隔热层64。

最外层63最好是采用熔点大于等于400〔℃〕、切削余量大、镜面性及起模性均良好、难以形成气泡的材料。

根据本实施例，由于在最外层63与基层62间设有隔热层64，所以充填于模空腔C的树脂之热缓慢地通过最外层63、第2倾斜层66、隔热层64、第1倾斜层65以及基层62传递至模具装置71的托板75(见图6)。

图5示出了本发明第1实施例的模具特性。在图5中，横轴表示时间，纵轴表示温度。此时，由于铜传热率大，所以通过以铜作基层62可以提高冷却效果。

根据图5，L1是表示采用构成本发明模具之一部分的模具镶块61(见图4)而将树脂充填入模空腔C时模表面S13温度变化的曲线，L2是表示采用已有构成已有技术模具之一部分的模具镶块11(见图2)而将树脂充填入模空腔C时模表面S2温度变化的曲线，Tm代表原模12及基层62的温度。

关于已有模具镶块11，当在时刻t1将树脂充填于模空腔C(见图6)时，充填于模空腔C的树脂的热传递至原模12，模表面S2温度急剧降低。故在模空腔C内树脂温度升高不够情况下即结束冷却工序，在该结束时刻t2取出成形品。其后，当在时刻t3模表面S2温度同原模12温度Tm一致时，开始下一次充填工序。

而关于图4所示本发明模具镶块61，当在时刻t1将树脂充填于模空腔C时，由于模具镶块61带隔热层64，所以充填于模空腔C的树脂的热不会立即传递至基层62，模表面S13温度因树脂热而上升。接着图6所示模具装置75被冷却。由于基层62是铜构成的，所以模表面S13可被急剧冷却，在时刻t2即取出成形品。其后，当在时刻t3模表面S13温度同基层62温度Tm一致时，开始下一次充填工序。

可见，当使用图4所示本发明的构成模具的模具镶块61时，由于树脂充填后能够提高模表面S13温度，所以可以良好精度复制图案，可提高盘主板质量。

而又由于以铜为基层62母材，所以可使树脂充填之后因树脂而升高的模表面S13温度急剧降低。故，可以在并不加长成形周期的情况下提高模表面S13温度，可提高盘主板质量。

然而，由于基层62以及最外层63都以金属形成，而隔热层却以陶瓷形成，所以若使基层62并最外层63同隔热层64直接结合的话，势必会因温度变化而在其结合部产生无益的应力，使结合性变差。对此，使形成于基层62与隔热层64间的第1倾斜层65的材料同基层62及隔热层64的一样，而使形成于最外层63与隔热层64间的第2倾斜层66的材料同最外层63及隔热层64的一样。

在本实施例中，第1倾斜层65含有含量各为50〔质量％〕的SUS304及氧化锆。

第2倾斜层66含有含量各为50〔质量％〕的纯镍及氧化锆。

故，可提高基层62并最外层63同隔热层64的结合性，可避免基层62并最外层63和隔热层64脱落。

下面描述以具上述结构模具镶块61成形盘主板时所用的模具装置。

图6是根据本发明第1实施例的模具装置及注射装置主要部分截面图。

根据图6，模具装置71包括固定模72以及活动模73。活动模73由锁模装置(图中省略)控制与固定模72合与离，从而可实现闭模、锁模以及开模。在闭模以及锁模时在固定模72与活动模73之间形成模空腔C。

固定模72包括模板74和托板75，模具镶块61就设置在模板74上。而活动模73包括模板76和托板77，模具镶块78就设置在模板76上。须指出的是，模具镶块78结构同模具镶块61的一样。

在固定模72上形成有贯通于托板75以及模板74的浇道81，注射装置的注射喷嘴83同固定模72相接。当自注射喷嘴83射出树脂时，树脂经浇道81而从形成于模板的浇口82充填到模空腔C中。模空腔C内树脂随后冷却而变成原模主板。接着利用冲头(图中省略)对原模主板施以制孔加工，以成形盘主板。

下面根据图3描述利用图2所示放电等离子体烧结装置21制造模具镶块61、78的方法。由于模具镶块61与78结构一样，所以仅描述模具镶块61。

如上参照图4所述，在本实施例中，模具镶块61具有叠层体结构，即基层62、第1倾斜层65、隔热层64、第2倾斜层66以及最外层63依次叠层。

烧结用粉末P(见图2)充填于图2所示放电等离子体烧结装置21的充填室。如图4所示，烧结用粉末P(见图2)呈多层结构，各层粉末分别对应于基层62、第1倾斜层65、隔热层64、第2倾斜层66以及最外层63。虽然在本实施例中基层62、第1倾斜层65、隔热层64、第2倾斜层66以及最外层63都是通过烧结粉末而形成的，但是也可对特定层用板材或块等固定形状物体形成。

首先，提升上凸体32以及上电极34，以给定厚度往充填室内充填作为第1粉末的SUS304粉末。接着，在该第1粉末之上充填第2粉末，该第2粉末是含量各为50〔质量％〕的SUS304粉末和氧化锆粉末相混合而以给定厚度形成的。

然后，在该第2粉末之上以给定厚度充填作为第3粉末的氧化锆粉末。随后又在该第3粉末之上充填第4粉末，该第4粉末是含量各为50〔质量％〕的纯镍粉末和氧化锆粉末相混合而以给定厚度形成的。

最后，在该第4粉末之上以给定厚度充填作为第5粉末的纯镍粉末。

这样就由第1至第5粉末形成了第1至第5粉末层，该第1至第5粉末层就形成了多层粉末结构的烧结用粉末30。

然后，降下上凸体32以及上电极34，对烧结用粉末30进行放电等离子体烧结，从而一体形成模具镶块61。随后提升上凸体32以及上电极34而将模具镶块61取出，利用金刚石车刀切消对最外层63成形面进行精加工，在模表面S13形成超微细凹凸图案，于是精制成模具镶块61。

由上述可见，根据本发明，由于不必对模具镶块61的模表面S11进行电镀处理，而是通过放电等离子体烧结形成最外层63，所以不仅作业容易，而且可以缩短制造模具镶块61所需时间。故可以降低模具镶块61生产成本。

还有，正如表1所示，用于基层62的SUS304的热膨胀系数为17.3×10^-6〔1/°K〕、用于最外层63的纯镍的热膨胀系数为16.3×10^-6〔1/°K〕，而用于隔热层64的氧化锆的热膨胀系数为9.4×10^-6〔1/°K〕，就是说，温度变化时SUS304并纯镍同氧化锆间的热膨胀差小。这里，表1不仅示出了热膨胀系数还示出了传热率以及烧结温度。

因此，不会因温度变化而在基层62并最外层63同隔热层64间界面处产生无益的应力，故结合性好。

表1

	热膨胀系数〔1/°K〕	传热率〔W/m·°K〕	烧结温度〔℃〕	比热〔J·kg·K〕
					SUS304	17.3×10-6	16.4	1000	504
氧化锆	9.4×10-6	2	1000-1200	0.452
					氧化铝	7.6×10-6	30.3	1000-1200	0.774
纯镍	16.3×10-6	62.2	900-1000	594

同理，由于氧化铝的热膨胀系数为7.6×10^-6〔1/°K〕，氧化铝温度升高时SUS304并纯镍同氧化铝间的热膨胀差小，所以即使作为第2材料使用氧化铝也不会因温度变化而在基层62并最外层63同隔热层64间界面处产生无益的应力，故结合性好。

再者，SUS304的烧结温度约为1000〔℃〕、纯镍的烧结温度约为900-1000〔℃〕，而氧化锆的烧结温度为1000-1200〔℃〕，即是说，就烧结条件而言SUS304并纯镍同氧化锆的基本一致。因此可以达成良好的烧结状态，故结合性好。

那么，由于在形成最外层63时不进行电镀处理，所以最外层63中不会混入气泡，不会在最外层63出现扭曲等。故，可以高精度地制造模具镶块61，提高成品率。而且，由于基层62材质不受限制，所以容易管理模具镶块61制造条件。

还有，由于在基层62与隔热层64间、以及在最外层63与隔热层64间分别形成有第1倾斜层65以及第2倾斜层66，所以使基层62并最外层63同隔热层64的结合性得到提高。

在本实施例中，进行放电等离子体烧结后，利用金刚石车刀切消对最外层63的模表面S1进行精加工，在模表面S13形成超微细凹凸图案，于是精制成模具镶块61。然而，也可以先在上凸体32下端的朝向烧结用粉末30的面上形成同盘主板形状即凹凸对应的模具图案，据此可以省去利用金刚石车刀切消进行精加工的步骤。

再者，在本实施例中，最初形成第1至5粉末层，靠这第1至5粉末层而形成烧结用粉末30，最后对烧结用粉末30进行放电等离子体烧结。但是，也可以是对第1至5粉末层中每一层都依次地进行充填与烧结，每当充填第1至5粉末当中某一粉末时就等于由此形成了烧结用粉末(由该某一粉末构成)，对该烧结粉末进行放电等离子体烧结，也即分阶段地进行放电等离子体烧结。

又，在本实施例中，第1倾斜层65含有含量各为50〔质量％〕的SUS304和氧化锆，第2倾斜层66含有含量各为50〔质量％〕的纯镍和氧化锆。但是，第1、2倾斜层65、66也可以为多层结构，从而使第1倾斜层中SUS304和氧化锆含量分布、以及第2倾斜层66中纯镍和氧化锆含量分布呈阶段性、连续性变化。

在这种场合，第1倾斜层65譬如是由下列各层构成的：含有含量分别为90和10〔质量％〕的SUS304和氧化锆的层、含有含量分别为80和20〔质量％〕的SUS304和氧化锆的层、含有含量分别为70和30〔质量％〕的SUS304和氧化锆的层、含有含量分别为60和40〔质量％〕的SUS304和氧化锆的层、含有含量各为50〔质量％〕的SUS304和氧化锆的层、含有含量分别为40和60〔质量％〕的SUS304和氧化锆的层、含有含量分别为30和70〔质量％〕的SUS304和氧化锆的层、含有含量分别为20和80〔质量％〕的SUS304和氧化锆的层、含有含量分别为10和90〔质量％〕的SUS304和氧化锆的层。

而第2倾斜层66譬如是由下列各层构成的：含有含量分别为90和10〔质量％〕的氧化锆和纯镍的层、含有含量分别为80和20〔质量％〕的氧化锆和纯镍的层、含有含量分别为70和30〔质量％〕的氧化锆和纯镍的层、含有含量分别为60和40〔质量％〕的氧化锆和纯镍的层、含有含量各为50〔质量％〕的氧化锆和纯镍的层、含有含量分别为40和60〔质量％〕的氧化锆和纯镍的层、含有含量分别为30和70〔质量％〕的氧化锆和纯镍的层、含有含量分别为20和80〔质量％〕的氧化锆和纯镍的层、含有含量分别为10和90〔质量％〕的氧化锆和纯镍的层。

若此，当使第1、2倾斜层65、66为多层结构时，可以进一步提高基层62并最外层63同隔热层64的结合性。

下面描述本发明第2实施例。

图7是根据本发明第2实施例的模具及其成形产品之示意图。

在本发明第2实施例中，基层162与隔热层164结合部形状同模空腔C内树脂冷却性向—使得当从模空腔C取出成形品时成形品各部分温度基本相等这样一种树脂冷却性向—相对应。

根据图7，构成模具之一部分的模具镶块161包括基层162和最外层163以及隔离层164。基层162由第1材料构成，最外层163由第2材料构成。隔离层164作为中间层，由低传热率的第3材料构成。在此，为便于描述，省略了图7中第1、2倾斜层65、66。

原型主板171设于模空腔C(见图6)内，浇道部172设于浇道81(见图6)内。原型主板171和浇道部172构成成形产品。

作为成形品成形盘主板时，将模具镶块161装设于图6所示模具装置71上，以用做模表面带超微细凹凸图案的压模；向模具装置71的模空腔C充填成形材料树脂；待树脂冷却即可形成原型主板171。这时候上述图案被复制到原型主板171上。

参见图6，自注射喷嘴83喷出的树脂是经浇道81及浇口82充填到模空腔C中的，在模空腔C内，树脂是从接近于浇道81及浇口82处向较远处(在本实施例中是从模空腔C中央处向模空腔C周边处)流动的。故，树脂当随着在模空腔C内流动而被模板74、76冷却时，越接近中央处其温度越高，而越靠周边处其温度越低。

在本实施例中，在形成图7所示隔热层164时使其厚度不均一，使基层162与隔热层164结合部形状同模空腔C内树脂冷却性向—使得当从模空腔C取出成形品时成形品各部分温度基本相等这样一种树脂冷却性向—相对应。具体而言，使隔热层164由中央处至周边处逐渐加厚。

故，越接近中央处冷却速度越高，而越靠周边冷却速度越低。因此，树脂温度分布在径向上(自中央至周边)变得一样，从而可避免从模空腔C取出成形品后因温度差而造成成形品扭曲。故，可以高精度复制图案，可提高盘主板质量。又，由于还可使代表盘主板性能的双折射率的分布在径向相等，所以可以进一步提高盘主板质量。

在本实施例中，为同模空腔C内树脂冷却性向—使得当从模空腔C取出成形品时成形品各部分温度基本相等这样一种树脂冷却性向—相对应，使隔热层164由中央处至周边处逐渐加厚。

但是本发明上述应用形式，也可以按如下两项条件来设置基层162与隔离层164之结合部形状。

作为第一条件，应该参考模空腔C厚度。

图8是本发明第2实施例的模具之第1例的示意图。根据图8，本发明第2实施例的模具之第1例的模具镶块161-1包括基层162-1和最外层163-1以及隔离层164-1。

如图8所示，树脂从浇口82向模空腔C移动时，若模空腔C的垂直于该移动方向的方向上的厚度不等时，则要改变隔离层164-1厚度。模空腔C厚度越大树脂冷却速度越低，故要减小隔离层164-1厚度。

然而，即便模空腔C厚度均一，对模空腔C各部分树脂的冷却速度也会因成形品厚度而有所不同。

图9是本发明第2实施例的模具之第2例的示意图。根据图9，本发明第2实施例的模具之第2例的模具镶块161-2包括基层162-2和最外层163-2以及隔离层164-2，其用于制造象DVD盘或CD盘之类的薄壁产品。图10是本发明第2实施例的模具之第3例的示意图。根据图10，本发明第2实施例的模具之第3例的模具镶块161-3包括基层162-3和最外层163-3以及隔离层164-3，其用于制造比DVD盘或CD盘之类为厚的厚壁产品。

那么，当树脂从浇口82向模空腔C移动时，在浇口82附近的模空腔C内壁上会形成所谓皮层的薄层，该皮层立即被冷却固化。由于树脂流动于皮层内，所以如图9所示，模空腔越薄树脂越被冷却。故对模空腔C中各部分的树脂冷却速度差越大。距离浇口82越远就越要使得隔离层164-2厚度越大。

另一方面，如图10所示，模空腔越厚，对模空腔C中各部分的树脂冷却速度差越小。即，浇口82附近与距浇口82较越远处的冷却速度之差小。故不必象图9的隔离层164-2那样来使隔离层164-3厚度变化。

作为第2项条件，当树脂流入模空腔C中时，要考虑对模空腔C各部的树脂温度差。

图11是本发明第2实施例的模具之第4例的示意图。根据图11，本发明第2实施例的模具之第4例的模具镶块161-4包括基层162-4和最外层163-4以及隔离层164-4。当树脂流入模空腔C中时，树脂要通过浇口82。由于直到树脂充满模空腔C时，树脂才流到模空腔C中浇口82附近，所以浇口82附近的树脂温度最高。距离浇口82越远树脂温度越低。故，距离浇口越远就越要使得隔离层164-4厚度越大。

下面描述关于用于作为成形品而成形塑料制镜片的模具的本发明第3实施例。

图12是根据本发明第3实施例的模具之第1例的示意图。

根据图12，构成模具之一部分的模具镶块261包括基层262和最外层263以及隔离层264。基层262由第1材料构成，最外层263由第2材料构成。隔热层264由低传热率的第3材料构成，作为中间层。

作为成形品的镜片271是以上述结构的模具制造的。在此，镜片271为凸透镜，即，镜片271所呈现的结构是：越接近中央处其越厚，而越靠周边其越薄。

那么，若用图1所示的已有模具镶块11，由于传热率均一，则越靠近中央处作为成形材料的树脂的厚度越小，树脂冷却速度越高；而越靠周边作为成形材料的树脂的厚度越大，树脂冷却速度越低。其结果，越接近镜片371中央处树脂温度越低。故，当浇口形成于模空腔周缘的场合，树脂越接近中央处越难以流动，而越靠周边处越容易流动，造成在位于浇口相反一侧的树脂流动末端处形成棱线。

在本实施例中，使隔热层364由中央处至周边处逐渐变薄，以使隔热层364同模空腔C内树脂温度分布对应。

越接近中央处树脂冷却速度越低、温度越高，而越靠周边树脂冷却速度越高、温度越低。因此，树脂温度分布在径向上(由中央处至周边处)变得一样。其结果，可以防止形成棱线，提高镜片371质量。

可见，本发明模具具有由传热率不同的两种材料构成的镶块。

由于是通过烧结而形成结合部，所以可以缩短模具制造时间，进而可降低模具制造成本。

又，结合部形状同模具空腔中树脂冷却性向—使得当从模空腔取出成形品时成形品各部分温度基本相等这样一种树脂冷却性向—相对应。所以在成形品成形时成形材料温度分布变得均一。其结果，能够高精度高稳定性地制造成形品，可提高成形品质量。

进一步，由于本发明不进行电镀处理，所以能够高精度地制造模具，提高成品率。故可提高不同材质的两种材料的结合性。而且，由于层材质不受限制，所以容易管理模具制造条件。

本发明并非仅限于上述实施例，在不脱离本发明构思情况下可加以种种变形及修改。

譬如，虽然在上述各实施例中是由低传热率材料构成中间层的，但是也可由高传热率材料来构成，使结合部形状同模具空腔C中树脂冷却性向—使得当从模空腔C取出成形品时成形品各部分温度基本相等这样一种树脂冷却性向—相对应。

进一步，在具有由基层及最外层所构成的两层结构的模具中，各层可以采用传热率不同的材料，使结合部形状同模具空腔C中树脂冷却性向—使得当从模空腔C取出成形品时成形品各部分温度基本相等这样一种树脂冷却性向—相对应。

还有，虽然上述各实施例中是以盘、镜片等截面形状较简单的成形品例进行描述的，但是本发明也可以应用于成形非对称形状成形品、深底容器、成形时所需冷却时间较长的厚成形品等。即，这些成形品也可以采用至少两种不同传热率的材料成形，此时要使各材料间形成的结合部的形状同树脂冷却性向—使得当从模空腔C取出成形品时成形品各部分温度基本相等这样一种树脂冷却性向—相对应。

本申请是基于2002年5月31日于日本提出的申请号为2002-160544号的在先申请，在此参照了其全部内容。

Claims (18)

1一种模具，包括由不同传热率的至少两种材料构成的模具镶块，其中，上述模具镶块包括通过烧结上述诸材料而形成的结合部；上述结合部之形状同流入模空腔部中成形材料之冷却性向相对应。

2按权利要求1所述的模具，其中，上述结合部之形状同模空腔部中成形材料之温度分布相对应。

3按权利要求1所述的模具，其中，上述结合部之形状按成形材料之冷却速度形成。

4按权利要求1所述的模具，其中，上述结合部包括含有不同材料成份的多层；温度是基于诸材料传热率加以控制的。

5一种模具，包括模具镶块，该模具镶块包括由第1材料构成的基层、以及由不同于上述基层的第1材料的第2材料构成并形成模空腔部的最外层，其中，一结合部通过烧结上述基层与最外层而被形成；该结合部之形状同流入模空腔部中成形材料之冷却性向相对应。

6按权利要求5所述的模具，其中，上述结合部之形状同模空腔部中成形材料之温度分布对应。

7按权利要求5所述的模具，其中，上述结合部之形状按成形材料之冷却速度形成。

8按权利要求5所述的模具，其特征在于，上述模具镶块还包括中间层；该中间层形成于上述基层与最外层间，由传热率既不同于上述基层的第1材料也不同于上述最外层的第2材料之第3材料构成。

9按权利要求5所述的模具，其特征在于，上述中间层由多层形成。

10按权利要求5所述的模具，其特征在于，上述结合部包括材料传热率各不相同的多层。

11一种模具制造方法，其中，包括如下步骤：

(a)充填第1材料粉末；

(b)充填不同于上述第1材料粉末的第2材料粉末，并使之呈与流入模空腔部中成形材料之冷却性向相对应的形状；

(c)上述各材料粉末夹在第1、第2电极之间，以给定压力加压，并且向各材料粉末通入给定电流，据此使各粉末烧结。

12按权利要求11所述的模具制造方法，其中，还包括步骤：(d)充填传热率不同于上述第1与第2材料的第3材料之粉末。

13按权利要求11所述的模具制造方法，其中，上述诸材料粉末被烧结为一体。

14按权利要求11所述的模具制造方法，其中，上述诸材料粉末以放电等离子体烧结。

15按权利要求11所述的模具制造方法，其中，在上述第1、第2电极上形成模具图案，该模具图案同用本模具所制造的成形品形状对应。

16按权利要求11所述的模具制造方法，其中，还包括步骤：(e)充填由诸材料粉末组成的混合粉末，以在各层间形成倾斜层。

17按权利要求16所述的模具制造方法，其中，上述第1材料对上述第2材料之比沿上述模具镶块之截面改变。

18按权利要求11所述的模具制造方法，其中，上述成形材料冷却性向取决于上述模空腔中各部分处的上述成形材料温度差或成形材料冷却速度。

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