水钻吸塑盘及其成型方法和成型设备

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水钻吸塑盘及其成型方法和成型设备\n技术领域\n[0001] 本发明属于水钻(人造钻石)加工领域，特别是涉及用于制造水钻端面磨抛加工中使用的水钻吸塑盘、吸塑成型方法和吸塑成型设备。\n背景技术\n[0002] 公开号为CN101073876A的专利文献公开了一种水钻端面磨抛加工方法及专用磨抛机，将完成棱面磨抛加工的水钻通过吸塑成型的方式制成一个水钻吸塑盘，水钻均匀排布吸附固定在吸塑盘底部凸面上，水钻尖端向下在平磨盘上进行磨抛加工形成端面，从而实现对整盘水钻的端面磨抛加工，因为一个吸塑盘上可以排布几百甚至几千个水钻，所以可大大提高加工效率。其中，水钻吸塑盘的结构如图1、图2所示，吸塑盘2包括盘体20和盘边21，盘体20平面凸出盘边21平面，盘体20的底部凸面23上吸附嵌置固定多颗水钻\n1，盘体20的另一面22因包裹水钻1而形成凸起24，盘体20上的凸起24是凹入盘边21平面的。进行端面磨抛加工时，一般是直接将吸塑盘的凹面套装在端面磨抛机的盘体上进行磨抛，单独对水钻进行端面磨抛。现在也有将吸塑盘的盘边向上翻折套装在端面磨抛机的盘体上，这样在磨抛端面的时候将水钻连同包裹水钻的塑料层一起磨抛，即对吸塑盘上的凸起24进行端面磨抛。这样的好处是在水钻镀覆时可以延用端面磨抛的吸塑盘，节省了重复吸塑成型的工序，这在公开号为CN101569447A的专利文献中有详细说明。\n[0003] 但是，因为吸塑盘的盘边向上翻折只能依靠人工操作完成，所以存在盘体翘曲、套装固定不牢靠等问题，导致磨抛加工质量下降，同时人工翻边也存在增加人工、效率低等问题。\n[0004] 为此，发明人考虑能否设计一种水钻吸塑盘，不需要通过人工翻折盘边，可以直接将吸塑盘套装在端面磨抛机上对水钻连同包裹水钻的塑料层一起磨抛，但是，受到现有的吸塑成型设备和真空吸塑成型原理的限制，现有技术还不能一次成型凸起24凸出于盘边\n21平面的吸塑盘。如公开号为CN101073876A的专利文献公开的吸塑成型机，包括机架、真空泵和加热器，所述机架上设有底座，底座上方设有吸模板，吸模板上方设有压框板，所述吸模板和压框板都与底座在右侧枢接，所述加热器通过移动机构可移动架设在压框板上方，所述底座上、吸模板中央放置有一工装盘，工装盘上的通气孔通过设在底座上的气管接口与真空泵连通，上述吸模板和压框板均为中央有大圆孔的框形板，大圆孔的大小尺寸与工装盘一致，吸模板的厚度高出工装盘的厚度约一倍。吸塑成型时，将嵌有水钻的工装盘放置在底座上，翻下吸模板，工装盘正好嵌置在吸模板的大圆孔内，工装盘低于吸模板的高度约一半，在吸模板上放置硬塑料片覆盖整个大圆孔，再将压框板翻下，将硬塑料片压紧在吸模板上；加热器移动到达压框板正上方并开始加热，真空泵开始工作，硬塑料片在加热软化到一定程度，由于其下方空间抽真空形成负压，硬塑料片的中间部分被拉伸吸附在下方工装盘的水钻上形成水钻吸塑盘；加热器和真空泵停止工作，加热器离开压框板上方，翻起压框板，取出水钻吸塑盘，翻起吸模板，取出工装盘。\n[0005] 由上可知，如果要一次成型凸起24凸出于盘边21平面的吸塑盘，就必然要求：真空吸塑时被夹持在吸模板和压框板之间的吸塑材料(硬塑料片)的高度要低于工装盘上水钻顶端的高度，这对于上述设备是无法实现的，否则，不仅无法进行真空吸塑成型，而且还会碰乱工装盘上已经排布好的水钻。\n发明内容\n[0006] 为了解决上述的技术问题，本发明的目的之一是提供一种水钻吸塑盘，经一次吸塑成型，其盘体因包裹水钻而形成的凸起凸出于盘边平面，这样就不需要再进行人工翻折盘边，可以直接将吸塑盘套装在端面磨抛机上对水钻连同包裹水钻的塑料层一起磨抛，节省工序、提高加工效率。\n[0007] 本发明的另一目的是提供一种水钻吸塑盘的成型方法，能够一次成型上述的水钻吸塑盘，该水钻吸塑盘的盘体上因包裹水钻而形成的凸起凸出于盘边平面，节省人工翻折盘边的工序、提高加工效率。\n[0008] 本发明的再一目的是提供一种水钻吸塑盘的成型设备，用于实施上述成型方法，一次吸塑成型上述水钻吸塑盘。\n[0009] 为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：\n[0010] 一种水钻吸塑盘，包括一次成型的盘体和盘边，所述盘体的一面嵌置固定水钻，盘体的另一面因包裹所述水钻而形成凸起，所述凸起凸出于盘边平面。\n[0011] 为了便于端面磨抛加工，优选所述盘体具有凸起的一面凸出于盘边平面。\n[0012] 作为优选，所述盘体和盘边之间设有环形凹槽，环形凹槽靠近盘边的侧壁为环形斜坡面，环形凹槽靠近盘体的侧壁为圆周面。这样，通过环形凹槽的圆周面侧壁可以保证吸塑盘牢固套装在端面磨抛机上进行端面磨抛，环形凹槽的斜坡面侧壁有助于吸塑盘成型，避免吸塑盘局部过于薄弱影响套装稳固。\n[0013] 一种水钻吸塑盘的成型方法，包括真空泵、加热器和底座，底座上方设置吸模板，吸模板上方设置压框板，所述底座上、吸模板中央放置工装盘，工装盘上设有若干个嵌置水钻的嵌孔，嵌孔底部设有通气孔，通气孔与真空泵连通，还包括套设在工装盘外围并能够分别与吸模板和底座密封连接的环形圈，包括如下步骤：\n[0014] 1)将吸塑材料放入压框板和吸模板之间，将排布好水钻的工装盘放在底座上；\n[0015] 2)压框板和吸模板下降至第一高度，此时，吸塑材料由压框板和吸模板夹紧固定并密封，吸塑材料的高度高于工装盘上水钻的顶端，吸模板通过环形圈与底座之间实现密封连接，所述工装盘的侧面圆周与吸模板或者环形圈之间空有间隙，该间隙通过设置在工装盘或者底座上的通气通道与真空泵连通；\n[0016] 3)加热器加热吸塑材料使之受热软化并向上拱起；\n[0017] 4)加热器持续加热，压框板和吸模板下降至第二高度，此时，压框板和吸模板夹持吸塑材料边缘的平面低于工装盘上水钻的顶端；真空泵抽真空，吸塑成型水钻吸塑盘；\n[0018] 5)加热器停止加热并移走，压框板和吸模板升起打开，取出水钻吸塑盘。\n[0019] 上述技术方案中，采用压框板和吸模板两个下降高度的方式，上述第一高度是指压框板和吸模板夹持吸塑材料的平面高于工装盘上水钻的顶端的一个位置高度，上述第二高度是指压框板和吸模板夹持吸塑材料的平面低于工装盘上水钻的顶端的一个位置高度，在第一高度、第一高度到第二高度的下降过程中以及在下降至第二高度时通过环形圈实现对吸模板、工装盘和底座之间空间的密封；下降至第一高度时，用于对吸塑材料(硬塑料片)进行加热，吸模板、工装盘和底座之间空间内的空气受热膨胀，因为吸塑材料的周边受压框板和吸模板夹持，所以吸塑材料软化后受空气压力向上拱起；下降至第二高度时，用于真空吸塑成型吸塑盘，因为前面的吸塑材料已经向上拱起，所以在压框板和吸模板夹持吸塑材料边缘的平面低于工装盘上水钻的顶端时，吸塑材料并不会碰到水钻，这样就能够保证吸塑成型，吸塑盘的盘体上因包裹水钻而形成的凸起就会凸出于盘边平面。\n[0020] 作为优选，所述步骤3)中，用真空泵抽取部分空气以控制吸塑材料向上拱起的变形程度，保证成型的吸塑盘不至于因拱起过高而产生褶皱或者过于薄弱以致影响水钻的定位。\n[0021] 作为优选，所述步骤4)中，吸模板与底座接触并密封。\n[0022] 作为优选，所述步骤5)中，压框板和吸模板升起打开之前，先用真空泵送入部分空气以使水钻吸塑盘与工装盘剥离以避免打开时损坏方便取出。\n[0023] 一种水钻吸塑盘的成型设备，包括机架、真空泵和加热器，所述机架上固定设有底座，底座上面设有吸模板，吸模板上面设有与吸模板一起夹持吸塑材料的压框板，所述底座上、吸模板中央放置工装盘，工装盘上设有若干个嵌置水钻的嵌孔，嵌孔底部设有通气孔，通气孔与真空泵连通，所述加热器能够通过移动机构架设在压框板上方，所述工装盘的侧面圆周与吸模板或者环形圈之间空有间隙，该间隙通过设置在工装盘或者底座上的通气通道与真空泵连通；所述压框板和吸模板通过升降机构实现两个下降行程，所述压框板和吸模板下降至底时两者夹持吸塑材料的夹持面低于工装盘的顶面，所述吸模板通过环形圈与底座之间实现在固定范围内相对移动时的密封连接。\n[0024] 上述技术方案中，在工装盘的侧面圆周与吸模板或者环形圈之间空有间隙并通过设置在工装盘或者底座上的通气通道与真空泵连通，这样在吸塑成型中保证盘体吸附固定水钻的同时在盘体和盘边之间形成环形用于支撑和套装的凹槽。\n[0025] 上述环形圈与吸模板和底座之间的密封连接结构有多种：一种是，所述环形圈密封固定设置在吸模板的底部(当然也可以是与吸模板一体加工成型的)，环形圈能够与底座套接或者插接并在套接或者插接部位通过密封件实现密封，并能保证固定高度范围(第一高度至第二高度)相对移动时的密封；另一种是，所述环形圈密封固定设置在底座上(当然也可以是与底座一体加工成型的)，环形圈能够与吸模板底部套接或者插接并在套接或者插接部位通过密封件实现密封，并能保证固定高度范围(第一高度至第二高度)相对移动时的密封；优选的一种是，所述环形圈以能够上下移动的方式套设在底座外面并由弹性机构弹性支撑，所述环形圈和底座之间设有密封件，这样不仅可以保证密封效果，而且便于加工制造，进一步优选，所述弹性机构为沿环形圈下方均匀分布的多个弹簧，所述弹簧上端与环形圈相抵，弹簧下端与机架台面或者底座相抵。\n[0026] 作为优选，所述升降机构包括第一气缸和第二气缸，所述压框板与机架上下滑动连接，所述第一气缸固定连接在机架上，第一气缸的移动端固定连接第二气缸，第二气缸的移动端固定连接压框板，所述吸模板与压框板上下滑动连接并通过开合机构实现分开和闭合。这里，第一气缸和第二气缸用于实现压框板和吸模板下降至第一高度和第二高度两个下降行程，当然，两个气缸也可以用一个双行程气缸替代实现同样的作用。\n[0027] 进一步优选，所述压框板通过两根导柱与设置在机架上的两个导套滑动连接，两个导柱上端与压框板固定连接，两个导柱下端与连接杆固定连接，所述第二气缸与连接杆固定连接。\n[0028] 进一步优选，所述开合机构为设置在压框板上的开合气缸，开合气缸的移动端固定连接吸模板。更加优选，所述开合机构是指所述导柱的上段具有一台阶，导柱在台阶以上的部分相对于其在台阶以下的部分更细，导柱在台阶以上的部分套设所述吸模板从而使得吸模板能够搁置在台阶上或者向上移动，这样，可以节省上面的开合气缸。\n[0029] 本发明由于采用了以上的技术方案，压框板和吸模板采用两个下降高度的方式，在第一高度、第一高度到第二高度的下降过程中以及在下降至第二高度时通过环形圈实现对吸模板、工装盘和底座之间空间的密封；下降至第一高度时，用于对吸塑材料进行加热，吸模板、工装盘和底座之间空间内的空气受热膨胀，因为吸塑材料的周边受压框板和吸模板夹持，所以吸塑材料软化后受空气压力向上拱起；下降至第二高度时，用于真空吸塑成型吸塑盘，因为前面的吸塑材料已经向上拱起，所以在压框板和吸模板夹持吸塑材料边缘的平面低于工装盘上水钻的顶端时，吸塑材料并不会碰到水钻，这样就能够保证吸塑成型，吸塑盘的盘体上因包裹水钻而形成的凸起就会凸出于盘边平面。这样就不需要再进行人工翻折盘边，可以直接将吸塑盘套装在端面磨抛机上对水钻连同包裹水钻的塑料层一起磨抛，节省工序、提高加工效率和加工质量。\n附图说明\n[0030] 图1是现有技术中水钻吸塑盘的结构示意图；\n[0031] 图2是图1的A-A剖视图；\n[0032] 图3是本发明吸塑成型设备的结构示意图；\n[0033] 图4是实施例1中吸模板的结构示意图；\n[0034] 图5是图1的B-B剖视图；\n[0035] 图6是实施例1的动作结构示意图(打开状态)；\n[0036] 图7是实施例1的动作结构示意图(闭合状态)；\n[0037] 图8是实施例1的动作结构示意图(吸塑成型)；\n[0038] 图9是工装盘的结构示意图(正面)；\n[0039] 图10是工装盘的结构示意图(背面)；\n[0040] 图11是图9的C-C剖视图；\n[0041] 图12是水钻吸塑盘的结构示意图；\n[0042] 图13是图12的D-D剖面图；\n[0043] 图14是实施例2的结构示意图；\n[0044] 图15是实施例3的结构示意图。\n具体实施方式\n[0045] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。\n[0046] 实施例1：\n[0047] 如图3、图6、图7、图8所示的一种水钻吸塑盘的成型设备，包括机架315、真空泵(图上未画出)和加热器301，所述机架315上固定设有底座307，底座307上面设有吸模板\n305，吸模板305上面设有与吸模板305一起夹持吸塑材料319的压框板303，所述底座307上、吸模板305中央放置工装盘320，工装盘320上设有若干个嵌置水钻的嵌孔3201，嵌孔\n3201底部设有通气孔3202，通气孔3202经底座307的中央通气空间、气管接口308与真空泵连通，所述加热器301能够通过移动机构架设在压框板303上方(移动机构的具体结构可以参见本发明人之前的专利文献)，所述工装盘320的侧面圆周与吸模板305或者环形圈306之间空有间隙，该间隙通过设置在工装盘320或者底座307上的通气通道与真空泵连通；所述压框板303和吸模板305通过升降机构实现两个下降行程，所述压框板303和吸模板305下降至底时两者夹持吸塑材料319的夹持面低于工装盘320的顶面，所述吸模板\n305通过环形圈306与底座307之间实现在固定范围内相对移动时的密封连接。\n[0048] 本实施例中，所述环形圈306以能够上下移动的方式套设在底座307外面并由弹性机构弹性支撑，所述环形圈306和底座307之间设有密封件313；所述弹性机构为沿环形圈306下方均匀分布的多个弹簧312，所述弹簧312上端与环形圈306相抵，弹簧312下端与机架306台面相抵。所述升降机构包括第一气缸318和第二气缸317，所述压框板303与机架315上下滑动连接，所述第一气缸318固定连接在机架315上，第一气缸318的移动端固定连接第二气缸317，第二气缸317的移动端固定连接压框板303，所述吸模板305与压框板303上下滑动连接并通过开合机构实现分开和闭合；所述压框板303通过两根导柱\n310与设置在机架315上的两个导套314滑动连接，两个导柱310上端与压框板303固定连接，两个导柱310下端与连接杆316固定连接，所述第二气缸317与连接杆316固定连接；\n所述开合机构为设置在压框板303上的开合气缸302，开合气缸302的移动端固定连接吸模板305。所述压框板303和吸模板305闭合时，两者之间能够通过密封件304密封；吸模板305与环形圈306接触时，两者之间能够通过密封件311密封。所述压框板303和吸模板305均为具有中央大圆孔的框形结构，如图4、图5所示，吸模板305上设有圆周环绕的冷却水道3052，吸模板305中央大圆孔的侧壁为环形斜坡面3051，这样有利于吸塑盘的环形凹槽成型，环形斜坡面3051底部为环形台阶3053，这样是既保证环形斜坡面3051的有限高度，而且保证了吸模板305本身的支撑强度。\n[0049] 吸塑成型过程如下：\n[0050] 一种水钻吸塑盘的成型方法，包括真空泵、加热器301和底座307，底座307上方设置吸模板305，吸模板305上方设置压框板303，所述底座307上、吸模板305中央放置工装盘320，工装盘320上设有若干个嵌置水钻的嵌孔3201，嵌孔3201底部设有通气孔3202，通气孔3202与真空泵连通，还包括套设在工装盘320外围并能够分别与吸模板305和底座\n307密封连接的环形圈306，包括如下步骤：\n[0051] 1)如图6所示，将吸塑材料319放入压框板303和吸模板305之间，将排布好水钻的工装盘320放在底座307上；\n[0052] 2)如图7所示，压框板303和吸模板305下降至第一高度，此时，吸塑材料319由压框板303和吸模板305夹紧固定并密封，吸塑材料319的高度高于工装盘320上水钻的顶端，吸模板305通过环形圈306与底座307之间实现密封连接，所述工装盘320的侧面圆周与吸模板305之间空有间隙，该间隙通过设置在工装盘320的通气通道与真空泵连通；如图9、图10、图11所示，所述通气通道为设置在工装盘320底部边缘的通气槽3203，当然，也可以是在底座307或者底座与工装盘接触的密封垫圈309上设置通气槽。\n[0053] 3)加热器301加热吸塑材料319使之受热软化并向上拱起；\n[0054] 4)如图8所示，加热器301持续加热，压框板303和吸模板305下降至第二高度，此时，压框板303和吸模板305夹持吸塑材料319边缘的平面低于工装盘320上水钻的顶端；真空泵抽真空，吸塑成型水钻吸塑盘322；\n[0055] 5)加热器301停止加热并移走，压框板303和吸模板305升起打开，取出水钻吸塑盘322。\n[0056] 上述步骤3)中，用真空泵抽取部分空气以控制吸塑材料319向上拱起的变形程度；上述步骤4)中，吸模板305与底座307接触并通过密封垫圈309密封。上述步骤5)中，压框板303和吸模板305升起打开之前，先用真空泵送入部分空气以使水钻吸塑盘322与工装盘320剥离以避免打开时损坏方便取出。\n[0057] 根据上述吸塑成型获得的水钻吸塑盘，如图12、图13所示，包括一次成型的盘体\n3226和盘边3221，所述盘体3226的一面3224嵌置固定水钻1，盘体3226的另一面3223因包裹所述水钻1而形成凸起3225，所述凸起3225凸出于盘边3221平面。\n[0058] 本实施例中，所述盘体3226具有凸起3225的一面3223凸出于盘边3221平面；所述盘体3226和盘边3221之间设有环形凹槽3222，环形凹槽3222靠近盘边3221的侧壁为环形斜坡面，环形凹槽3222靠近盘体3226的侧壁为圆周面。\n[0059] 实施例2：\n[0060] 如图14所示的一种水钻吸塑盘的成型设备，与实施例1的不同仅在于：所述开合机构是指所述导柱310的上段具有一台阶3101，导柱310在台阶3101以上的部分相对于其在台阶3101以下的部分具有更细的柱径，导柱310在台阶3101以上的部分套设所述吸模板305从而使得吸模板305能够搁置在台阶3101上或者向上移动。\n[0061] 实施例3：\n[0062] 如图15所示的一种水钻吸塑盘的成型设备，与实施例2的不同仅在于：所述环形圈306密封固定设置在吸模板305底部，并且能够与底座307套插连接，在两者的套接位置设有密封圈313。