[發明專利]一種精密模具控溫控性的方法及其精密模具

有效

• 申請號: 202011162193.2
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112476868B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 周天豐;周佳;阮本帥;劉朋;趙斌;顏培;梁志強;劉志兵;焦黎;解麗靜;王西彬
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B29C33/04
• 分類號: B29C33/04;B29C33/38;B29C33/30;B29L11/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王富強

本發明公開一種精密模具控溫控性的方法及其精密模具，包括以下步驟：1)根據光學零部件在一面有結構還是在兩面均有結構，選擇在上模和/或下模的工作面制備磷化鎳Ni?P鍍層；2)在所述磷化鎳Ni?P鍍層上加工出光學零部件微結構；3)在具有光學零部件微結構的所述上模和/或所述下模加工出流體通道，所述流體通道用于通冷卻液體；4)在所述流體通道內通入循環的冷卻液體，控制所述上模和/或所述下模的溫度低于350℃；本發明能夠通過降低模具成形加工時的溫度來控制鎳晶的析出以保持模具的成形精度，進而提高模具的使用壽命。

技術領域

本發明涉及光學零部件加工成形模具領域，特別是涉及一種精密模具控溫控性的方法及其精密模具。

背景技術

模具的超精密制造是實現光學零部件精密成形技術的首要基礎。磷化鎳Ni-P材料，硬度可達到500-600HV，高溫服役性能良好，且具有較好的切削性能，通過單點金剛石切削技術，能獲得表面粗糙度優于10nm，形貌誤差優于0.3μm的光學表面，是作為成形模具的理想材料。光學零部件成形加工需要將材料和模具一起加熱到光學材料轉化溫度以上，控制成形壓力將模具表面形狀復制到材料表面，然后冷卻取出光學零部件。

但是，現有的光學零部件精密模具在使用一段時間后，會出現所成形的光學零部件的精度降低的問題，需要對模具進行更換或修復，因此現有的光學零部件精密模具具有使用壽命較短的問題；申請公布號為CN 105385999 A的中國專利公開了一種延長鏡頭模具鋼循環使用壽命的方法，通過在模具鋼表面沉積類金剛石，通過工藝的改進提高了SP³鍵合的含量，使其硬度等性能顯著提高，延長其使用壽命，也就是說，該專利文件通過改進模具表面材料性質來提高模具鋼的性能，以提高使用壽命，然而，其避免的是模具鋼的磨損問題，并沒有涉及如何提高光學零部件的成形精度，沒有公開如何從成形精度方面來提高模具的使用壽命。為了保持成形精度，現有技術中通常采用鍍膜的手段，但是鍍膜之后所達到的技術效果有限，使用壽命的延長并不理想；模具在一個完整的生產周期內需要經歷升溫、降溫的熱循環過程，光學材料種類繁多，其成形溫度最高可達800℃，經過研究發現，磷化鎳Ni-P材料在超過400℃的高溫下容易發生晶相組織變化，材料從非晶態轉變成晶態，其間會在模具表面析出鎳晶粒，且隨著溫度的提高，熱循環次數的增多，晶粒也將變得更加粗大，最終影響光學零部件的成形精度；鍍膜厚度往往比較薄，厚度在幾百納米，而析出的鎳晶顆粒尺寸為微米級，析出的鎳晶顆粒會惡化膜層平整度，最終還是會影響成型精度和模具壽命；因此，如何更好的延長模具保持成形精度的使用時間，即延長模具的使用壽命是亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種精密模具控溫控性的方法及其精密模具，以解決上述現有技術存在的問題，能夠通過降低模具成形加工時的溫度來控制鎳晶的析出以保持模具的成形精度，進而提高模具的使用壽命。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種精密模具控溫控性的方法，包括以下步驟：

1)根據光學零部件在一面有結構還是在兩面均有結構，選擇在上模和/或下模的工作面制備磷化鎳Ni-P鍍層；

2)在所述磷化鎳Ni-P鍍層上加工出光學零部件微結構；

3)在具有光學零部件微結構的所述上模和/或所述下模加工出流體通道，所述流體通道用于通冷卻液體；

4)在所述流體通道內通入循環的冷卻液體，控制所述上模和/或所述下模的溫度低于350℃。

優選地，所述冷卻液體為冷卻水，通入時溫度為20℃。

優選地，使用模具對光學零部件進行加工成形的過程中需要對模具加熱，在對模具進行加熱前就開始通冷卻水。

優選地，步驟1)中，在光學零部件只有一面有結構時，選擇上模的工作面制備磷化鎳Ni-P鍍層。