CN102641960A - 热冲压模具型腔的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模具制造技术领域，尤其是一种超强钢板热冲压成型模具型腔的制造方法。包括以下步骤：对模具型腔进行CAD设计，建立型腔的3D模型并分成相应的模块；锻打模块毛坯，粗铣基准面、基准孔；编写所需的模块加工程序；配置多台机床，做好生产前的准备工作；执行加工程序；真空淬火处理，模块硬度HRC55以上；精加工最终尺寸；将加工完成的多件模块进行组装、调试。上述技术方案，可以使用锻造毛坯的模具钢来制造热冲压模具，并且采用真空淬火后硬度在HRC55以上，极大地提高了模具的耐磨损性，延长了模具寿命。

Description

热冲压模具型腔的制造方法

技术领域

本发明涉及模具制造技术领域，尤其是一种超强钢板热冲压成型模具型腔的制造方法。

背景技术

采用超强钢板热冲压成形技术是实现汽车轻量化和提高汽车安全性的主要方法。热冲压成形技术，其工艺过程的核心部分是利热冲压模具中将处于热状态下的高强钢板在拉伸成形的同时进行淬火处理，使钢板由奥氏体组织转变成马氏体组织，以实现钢板的高抗拉强度。热冲压成形模具是超强钢板热冲压成形技术中的关键环节。

热冲压成形模具的结构，主要是由上、下模架、型腔、定位机构等部分组成。上、下模架是用来固定型腔的平台，并分别连接在液压机的滑块和工作台上，为开合模传递动力并提供导向。型腔包括凸模和凹模，分别由数个单独模块组成，分别通过分流板固定在上、下模架上。型腔是用来拉伸成型零件外形，同时通过各个单独模块上的冷却管路的液体流动带走零件的热量，实现零件的组织转变。定位机构对机械手送来的料片进行定位。

汽车品牌规格种类繁多，相应的热冲压零件的形状和尺寸千差万别，热冲压成型模具的型腔也随之变化，组成型腔的各单独模块是影响热冲压成型模具质量和生产周期的关键因素。常用的模具型腔制造方法是使用深孔钻机床，模块分别划线钻孔、采用定位装置确定孔位置逐个加工。这种制造方法效率低、加工误差大、生产周期长等缺点。

中国专利数据库公开了如下两种热冲压成型模具型腔的加工方式：

（1）专利申请号201110094085.0公开了《一种汽车高强钢板冲压件热成型模具制造方法》，方案是按照模具型面的形状弯曲好管路，连接成管路系统，预埋，然后铸造在模具表面下，然后进行加工的方法。保证冷却管路随形，冷却效果均匀。由于热冲压模具的工作环境恶劣，型腔面首先接触780℃以上的高温，然后在10S内急剧冷却到200℃以下，同时型腔面要承受800T压力，模具寿命一般要求20万次以上。该方案属于金属铸造范畴，不能提供组织致密的型腔毛坯，影响模具寿命，一旦损坏，整个模具报废。

（2）专利申请号200910066588.X公开了《一种热冲压成形模具》，其是结合模具工作表面的形状在其内部设置一系列的冷却凹槽，在配流板上设置相应的凸起，凸、凹模与配流板组合在一起形成的空腔做为冷却管道。此方案通过改变型腔的结构来达到冷却均匀、易于加工冷却管道的目的。该方案凸、凹模是两层结构，为了提高冷却效率，其凸、凹模必然不能太厚，在频繁冲击作业的状态下，会影响模具的密封效果、凸、凹模会产生变形进而影响零件质量，尤其是表面积较大的零件，影响更大。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的不足，提供一种工艺简单，有利于提高工件强度、而且生产效率高、精度高的热冲压成型模具型腔的制造方法。

为解决上述问题，本发明的技术方案包括以下步骤：

（1）对模具型腔进行CAD设计，建立型腔的3D模型，然后根据型腔面的形状和冷却管路排布的需要将3D模型分成相应的模块。

（2）锻打单个模块毛坯，毛坯去应力退火，粗铣基准面、基准孔加工等前期工作。

（3）分别编写所需的模块加工程序，并编制好程序单，设置好加工参数。

（4）配置多台机床，做好生产前的准备工作，将加工模块所需的刀具全部预设正确，装卡工件到正确位置。

（5）按程序单顺序执行加工程序。

（6）真空淬火处理，模块硬度HRC55以上。

（7）精加工：按照加工程序单，采用相应刀具将模块各表面加工到最终尺寸。

（8）将加工完成的多件模块进行组装、调试。

上述方案中还包括：所属步骤（1）中的单一模块重量小于100Kg，并模拟分析各模块热传递效果，优化冷却管路排布。所述步骤（5）加工步骤包括：

1）采用球头铣刀粗铣模块毛坯的外形曲面；

2）采用平头铣刀铣削毛坯剩余的平面；

3）加工冷却系统深孔至最终尺寸；

4）加工深孔端部的螺纹孔至最终尺寸。

采用上述技术方案后，本发明取得的有益成果是：

型腔在建立3D模型后，分成了多个模块，可以使用多台小型机床同时加工各模块，取消了对大型数控龙门铣床的依赖，并且大大缩短了加工周期。

每一个模块都采用程序单标准作业，如果模具长时间使用造成局部模块损坏时，可以补做损坏的模块，而不必使整个型腔报废。

由于将基准面加工后的工件转入五轴五联动加工中心进行精加工，工件实现了一次装夹到位，而且工件周转次数少，各部位的相对关系得到保证，提高了工件的互换性。

真空淬火后采用高速铣削技术精铣模块型腔面，确保工件表面粗糙度低于Ra0.8um，摆脱了模块必须人工研磨的工作，加工后的模块可以直接装到模具上使用。

上述技术方案，可以使用锻造毛坯的模具钢来制造热冲压模具，并且采用真空淬火后硬度在HRC55以上，极大地提高了模具的耐磨损性，延长了模具寿命。

附图说明

附图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

如附图1所示，一种热冲压模具型腔的制造方法，它包括以下步骤：

（1）对根据热冲压零件对模具型腔进行CAD设计，建立模具和型腔的3D模型，然后根据型腔面的形状和冷却管路排布的需要将3D模型分成相应的单个模块，每块重量小于100Kg；一般上模块数量要少于下模块，上模块可以设置为9块，下模块设置为12块。模拟分析各模块热传递效果，优化冷却管路排布。

（2）定制锻打单个模块毛坯、毛坯去应力退火，完成模块的粗铣、基准面、基准孔加工等前期工作。

（3）分别编写所需的模块加工程序，并编制好程序单，设置好加工参数。由于是已知技术，不再赘述。

（4）配置5台五轴五联动立式高速加工中心，做好生产前的准备工作将加工模块所需的刀具全部预设正确，装卡工件到正确位置，装甲牢靠。通过工件的一次装卡，工件各部位的相互位置关系得到保证。

（5）按程序单顺序执行加工程序，主要程序步骤是：

1）采用D12R6球头铣刀粗铣模块毛坯的外形表面；

2）采用D12平头铣刀铣削模块除装夹面外所有剩余的平面；

3）使用中心带孔的钻头，同时机床开启主轴中心出水功能，钻直径10mm、直径14mm、直径18mm通水孔。钻直径14mm、直径18mm通水孔时先使用直径10mm钻头钻孔，然后使用直径14mm、直径18mm钻头扩孔。

4）加工深孔端部的螺纹孔所要求的孔径、深度，换相应的丝锥攻丝。

5）采用D6R3、D4R2球头铣刀，半精铣模块曲面，各面留精加工余量0.2mm，此处注意检查不得出现尖角不小于R1。

（6）加工好的模块进行真空淬火处理到硬度HRC55以上；

（7）精加工：使用五轴五联动加工中心，按照加工程序单，采用相应刀具将模块各表面加工到最终尺寸。D4R2、D4R1.5球头铣刀，精铣模块各面至最终尺寸；并清角完成。

（8）将加工完成的多件模块进行组装、调试。

Claims (3)

1.一种热冲压模具型腔的制造方法，其特征是：包括以下步骤：

（1）对模具型腔进行CAD设计，建立型腔的3D模型，然后根据型腔面的形状和冷却管路排布的需要将3D模型分成相应的模块；

（2）锻打单个模块毛坯，毛坯去应力退火后粗铣基准面、基准孔；

（3）分别编写所需的模块加工程序，并编制好程序单，设置好加工参数；

（4）配置多台机床，将加工模块所需的刀具全部预设正确，装卡工件到正确位置；

（5）按程序单顺序执行加工程序；

（6）真空淬火处理，模块硬度HRC55以上；

（7）精加工：按照加工程序单，采用相应刀具将模块各表面加工到最终尺寸；

（8）将加工完成的多件模块进行组装、调试。

2.根据权利要求1所述的热冲压模具型腔的制造方法，其特征是：所述步骤（5）加工步骤：

1）采用球头铣刀粗铣模块毛坯的外形曲面；

2）采用平头铣刀铣削毛坯剩余的平面；

3）加工冷却系统深孔至最终尺寸；

4）加工深孔端部的螺纹孔至最终尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的热冲压模具型腔的制造方法，其特征是：所属步骤（1）中的单一模块重量小于100Kg，并模拟分析各模块热传递效果，优化冷却管路排布。