專利名稱：熱沖壓模具型腔的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模具制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種超強(qiáng)鋼板熱沖壓成型模具型腔的制造方法。
背景技術(shù)：
采用超強(qiáng)鋼板熱沖壓成形技術(shù)是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化和提高汽車安全性的主要方法。熱沖壓成形技術(shù)，其工藝過程的核心部分是利熱沖壓模具中將處于熱狀態(tài)下的高強(qiáng)鋼板在 拉伸成形的同時(shí)進(jìn)行淬火處理，使鋼板由奧氏體組織轉(zhuǎn)變成馬氏體組織，以實(shí)現(xiàn)鋼板的高抗拉強(qiáng)度。熱沖壓成形模具是超強(qiáng)鋼板熱沖壓成形技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。熱沖壓成形模具的結(jié)構(gòu)，主要是由上、下模架、型腔、定位機(jī)構(gòu)等部分組成。上、下模架是用來(lái)固定型腔的平臺(tái)，并分別連接在液壓機(jī)的滑塊和工作臺(tái)上，為開合模傳遞動(dòng)力并提供導(dǎo)向。型腔包括凸模和凹模，分別由數(shù)個(gè)單獨(dú)模塊組成，分別通過分流板固定在上、下模架上。型腔是用來(lái)拉伸成型零件外形，同時(shí)通過各個(gè)單獨(dú)模塊上的冷卻管路的液體流動(dòng)帶走零件的熱量，實(shí)現(xiàn)零件的組織轉(zhuǎn)變。定位機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)械手送來(lái)的料片進(jìn)行定位。汽車品牌規(guī)格種類繁多，相應(yīng)的熱沖壓零件的形狀和尺寸千差萬(wàn)別，熱沖壓成型模具的型腔也隨之變化，組成型腔的各單獨(dú)模塊是影響熱沖壓成型模具質(zhì)量和生產(chǎn)周期的關(guān)鍵因素。常用的模具型腔制造方法是使用深孔鉆機(jī)床，模塊分別劃線鉆孔、采用定位裝置確定孔位置逐個(gè)加工。這種制造方法效率低、加工誤差大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)公開了如下兩種熱沖壓成型模具型腔的加工方式
(I)專利申請(qǐng)?zhí)?01110094085. 0公開了《一種汽車高強(qiáng)鋼板沖壓件熱成型模具制造方法》，方案是按照模具型面的形狀彎曲好管路，連接成管路系統(tǒng)，預(yù)埋，然后鑄造在模具表面下，然后進(jìn)行加工的方法。保證冷卻管路隨形，冷卻效果均勻。由于熱沖壓模具的工作環(huán)境惡劣，型腔面首先接觸780°C以上的高溫，然后在IOS內(nèi)急劇冷卻到200°C以下，同時(shí)型腔面要承受800T壓力，模具壽命一般要求20萬(wàn)次以上。該方案屬于金屬鑄造范疇，不能提供組織致密的型腔毛坯，影響模具壽命，一旦損壞，整個(gè)模具報(bào)廢。(2)專利申請(qǐng)?zhí)?00910066588. X公開了《一種熱沖壓成形模具》，其是結(jié)合模具工作表面的形狀在其內(nèi)部設(shè)置一系列的冷卻凹槽，在配流板上設(shè)置相應(yīng)的凸起，凸、凹模與配流板組合在一起形成的空腔做為冷卻管道。此方案通過改變型腔的結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到冷卻均勻、易于加工冷卻管道的目的。該方案凸、凹模是兩層結(jié)構(gòu)，為了提高冷卻效率，其凸、凹模必然不能太厚，在頻繁沖擊作業(yè)的狀態(tài)下，會(huì)影響模具的密封效果、凸、凹模會(huì)產(chǎn)生變形進(jìn)而影響零件質(zhì)量，尤其是表面積較大的零件，影響更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單，有利于提高工件強(qiáng)度、而且生產(chǎn)效率高、精度高的熱沖壓成型模具型腔的制造方法。為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟(I)對(duì)模具型腔進(jìn)行CAD設(shè)計(jì)，建立型腔的3D模型，然后根據(jù)型腔面的形狀和冷卻管路排布的需要將3D模型分成相應(yīng)的模塊。(2)鍛打單個(gè)模塊毛坯，毛坯去應(yīng)力退火，粗銑基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)孔加工等前期工作。(3)分別編寫所需的模塊加工程序，并編制好程序單，設(shè)置好加工參數(shù)。(4)配置多臺(tái)機(jī)床，做好生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作，將加工模塊所需的刀具全部預(yù)設(shè)正確，裝卡工件到正確位置。
(5)按程序單順序執(zhí)行加工程序。(6)真空淬火處理，模塊硬度HRC55以上。(7)精加工按照加工程序單，采用相應(yīng)刀具將模塊各表面加工到最終尺寸。(8)將加工完成的多件模塊進(jìn)行組裝、調(diào)試。上述方案中還包括所屬步驟(I)中的單一模塊重量小于lOOKg，并模擬分析各模塊熱傳遞效果，優(yōu)化冷卻管路排布。所述步驟(5)加工步驟包括
1)采用球頭銑刀粗銑模塊毛坯的外形曲面；
2)采用平頭銑刀銑削毛坯剩余的平面；
3)加工冷卻系統(tǒng)深孔至最終尺寸；
4)加工深孔端部的螺紋孔至最終尺寸。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明取得的有益成果是
型腔在建立3D模型后，分成了多個(gè)模塊，可以使用多臺(tái)小型機(jī)床同時(shí)加工各模塊，取消了對(duì)大型數(shù)控龍門銑床的依賴，并且大大縮短了加工周期。每一個(gè)模塊都采用程序單標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，如果模具長(zhǎng)時(shí)間使用造成局部模塊損壞時(shí)，可以補(bǔ)做損壞的模塊，而不必使整個(gè)型腔報(bào)廢。由于將基準(zhǔn)面加工后的工件轉(zhuǎn)入五軸五聯(lián)動(dòng)加工中心進(jìn)行精加工，工件實(shí)現(xiàn)了一次裝夾到位，而且工件周轉(zhuǎn)次數(shù)少，各部位的相對(duì)關(guān)系得到保證，提高了工件的互換性。真空淬火后采用高速銑削技術(shù)精銑模塊型腔面，確保工件表面粗糙度低于RaO. 8um，擺脫了模塊必須人工研磨的工作，加工后的模塊可以直接裝到模具上使用。上述技術(shù)方案，可以使用鍛造毛坯的模具鋼來(lái)制造熱沖壓模具，并且采用真空淬火后硬度在HRC55以上，極大地提高了模具的耐磨損性，延長(zhǎng)了模具壽命。


附圖I為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式如附圖I所示，一種熱沖壓模具型腔的制造方法，它包括以下步驟
(I)對(duì)根據(jù)熱沖壓零件對(duì)模具型腔進(jìn)行CAD設(shè)計(jì)，建立模具和型腔的3D模型，然后根據(jù)型腔面的形狀和冷卻管路排布的需要將3D模型分成相應(yīng)的單個(gè)模塊，每塊重量小于IOOKg ;一般上模塊數(shù)量要少于下模塊，上模塊可以設(shè)置為9塊，下模塊設(shè)置為12塊。模擬分析各模塊熱傳遞效果，優(yōu)化冷卻管路排布。(2)定制鍛打單個(gè)模塊毛坯、毛坯去應(yīng)力退火，完成模塊的粗銑、基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)孔加工等前期工作。
(3)分別編寫所需的模塊加工程序，并編制好程序單，設(shè)置好加工參數(shù)。由于是已知技術(shù)，不再贅述。(4)配置5臺(tái)五軸五聯(lián)動(dòng)立式高速加工中心，做好生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作將加工模塊所需的刀具全部預(yù)設(shè)正確，裝卡工件到正確位置，裝甲牢靠。通過工件的一次裝卡，工件各部位的相互位置關(guān)系得到保證。(5)按程序單順序執(zhí)行加工程序，主要程序步驟是
1)采用D12R6球頭銑刀粗銑模塊毛坯的外形表面；
2)采用D12平頭銑刀銑削模塊除裝夾面外所有剩余的平面；
3)使用中心帶孔的鉆頭，同時(shí)機(jī)床開啟主軸中心出水功能，鉆直徑10mm、直徑14mm、直徑18mm通水孔。鉆直徑14_、直徑18mm通水孔時(shí)先使用直徑IOmm鉆頭鉆孔,然后使用直徑14mm、直徑18mm鉆頭擴(kuò)孔。4)加工深孔端部的螺紋孔所要求的孔徑、深度，換相應(yīng)的絲錐攻絲。5)采用D6R3、D4R2球頭銑刀，半精銑模塊曲面，各面留精加工余量0. 2mm，此處注意檢查不得出現(xiàn)尖角不小于Rl。(6)加工好的模塊進(jìn)行真空淬火處理到硬度HRC55以上； (7)精加工使用五軸五聯(lián)動(dòng)加工中心，按照加工程序單，采用相應(yīng)刀具將模塊各表面加工到最終尺寸。D4R2、D4R1.5球頭銑刀，精銑模塊各面至最終尺寸；并清角完成。(8)將加工完成的多件模塊進(jìn)行組裝、調(diào)試。
權(quán)利要求
1.一種熱沖壓模具型腔的制造方法，其特征是包括以下步驟 (1)對(duì)模具型腔進(jìn)行CAD設(shè)計(jì)，建立型腔的3D模型，然后根據(jù)型腔面的形狀和冷卻管路排布的需要將3D模型分成相應(yīng)的模塊； (2)鍛打單個(gè)模塊毛坯，毛坯去應(yīng)力退火后粗銑基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)孔； (3)分別編寫所需的模塊加工程序，并編制好程序單，設(shè)置好加工參數(shù)； (4)配置多臺(tái)機(jī)床，將加工模塊所需的刀具全部預(yù)設(shè)正確，裝卡工件到正確位置； (5)按程序單順序執(zhí)行加工程序； (6)真空淬火處理，模塊硬度HRC55以上； (7)精加工按照加工程序單，采用相應(yīng)刀具將模塊各表面加工到最終尺寸； (8)將加工完成的多件模塊進(jìn)行組裝、調(diào)試。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱沖壓模具型腔的制造方法，其特征是所述步驟(5)加工步驟 1)采用球頭銑刀粗銑模塊毛坯的外形曲面； 2)采用平頭銑刀銑削毛坯剩余的平面； 3)加工冷卻系統(tǒng)深孔至最終尺寸； 4)加工深孔端部的螺紋孔至最終尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的熱沖壓模具型腔的制造方法，其特征是所屬步驟(I)中的單一模塊重量小于lOOKg，并模擬分析各模塊熱傳遞效果，優(yōu)化冷卻管路排布。
全文摘要
本發(fā)明涉及模具制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種超強(qiáng)鋼板熱沖壓成型模具型腔的制造方法。包括以下步驟對(duì)模具型腔進(jìn)行CAD設(shè)計(jì)，建立型腔的3D模型并分成相應(yīng)的模塊；鍛打模塊毛坯，粗銑基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)孔；編寫所需的模塊加工程序；配置多臺(tái)機(jī)床，做好生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作；執(zhí)行加工程序；真空淬火處理，模塊硬度HRC55以上；精加工最終尺寸；將加工完成的多件模塊進(jìn)行組裝、調(diào)試。上述技術(shù)方案，可以使用鍛造毛坯的模具鋼來(lái)制造熱沖壓模具，并且采用真空淬火后硬度在HRC55以上，極大地提高了模具的耐磨損性，延長(zhǎng)了模具壽命。
文檔編號(hào)B21D37/20GK102641960SQ20121013431
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者任曉琪, 燕愛平, 高義山, 高義新 申請(qǐng)人:山東大王金泰集團(tuán)有限公司