CN107363163B - 冲压模具的调整方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种冲压模具的调整方法。提供了一种调整冲压模具的方法。所述方法包括：提供双面冲压模具，所述双面冲压模具被构造为在所述双面冲压模具闭合时根据期望的几何结构从钣金坯件成形部件；调整所述部件的期望的几何结构；以堆叠构造的方式将层层材料反复地沉积到双面冲压模具的第一侧部上，以修改双面冲压模具的第一侧部的几何结构，使得双面冲压模具根据调整后的期望的几何结构从钣金坯件成形部件。

Description

冲压模具的调整方法
技术领域
本公开涉及用于通过钣金成形部件的冲压模具。
背景技术
冲压模具可用于制造被设计为具有特定的详细尺寸和形状的产品或产品组件(即，部件)。由冲压模具制成的产品或组件的设计变化可能会需要构造新模具，而产生大量的成本。构造新模具的成本可能大得足以批准放弃设计变化，而导致采纳用于生产的非最优的设计。此外，模具可能会随时间而磨损或者可能会由于使用而在局部部分受到损伤。
发明内容
提供了一种调整冲压模具的方法。所述方法包括：提供冲压模具，所述冲压模具具有冲头，所述冲头在所述冲压模具闭合时接合由底模限定的腔，以根据期望的几何结构从钣金坯件成形部件；以堆叠构造的方式将层层材料反复地沉积到所述冲头上，以修改所述冲压模具的几何结构，从而改变在所述冲压模具闭合时从钣金坯件成形的部件的期望的几何结构。
提供了一种调整冲压模具的方法，所述方法包括：提供双面冲压模具，所述双面冲压模具被构造为在双面冲压模具闭合时根据期望的几何结构从钣金坯件成形部件；以堆叠构造的方式将层层材料反复地沉积到双面冲压模具的第一侧部上，以修改双面冲压模具的第一侧部的几何结构，使得双面冲压模具根据调整后的期望的几何结构从钣金坯件成形部件。
根据本发明的一个实施例，以堆叠构造的方式将层层材料反复地沉积到双面冲压模具的第一侧部上的操作包括：将材料沉积到双面冲压模具的第一侧部的外表面的局部区域上，所述第一侧部接合双面冲压模具的第二侧部以从钣金坯件成形部件。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：沿着第二侧部的外表面，从所述双面冲压模具的第二侧部的与材料被添加到双面冲压模具的第一侧部的外表面的局部区域上的位置相对的位置去除材料。
根据本发明的一个实施例，双面冲压模具的第一侧部是限定腔的底模。
根据本发明的一个实施例，双面冲压模具的第二侧部是被构造为与所述腔接合以从钣金坯件成形所述部件的冲头。
根据本发明的一个实施例，以堆叠构造的方式将层层材料反复地沉积到双面冲压模具的第一侧部上的操作包括：将材料沉积到双面冲压模具的第一侧部的整个外表面上，所述双面冲压模具的第一侧部的外表面接合双面冲压模具的第二侧部的外表面以从钣金坯件成形部件。
根据本发明的一个实施例，被沉积到双面冲压模具的第一侧部的整个外表面上的材料的厚度大体上均匀。
根据本发明的一个实施例，所述材料经由三维打印工艺以堆叠构造的方式反复地、层层地沉积到双面冲压模具的第一侧部上。
根据本发明的一个实施例，所述三维打印工艺是定向能量沉积。
根据本发明的一个实施例，所述三维打印工艺是电子束自由成形制造。
提供了一种调整冲压模具的方法，所述方法包括：提供冲压模具，所述冲压模具具有冲头，所述冲头在所述冲压模具闭合时沿着所述冲头的轮廓接合由底模限定的腔，以根据期望的轮廓从具有第一厚度的钣金坯件成形部件；在保持所述冲头的轮廓的同时，以堆叠构造的方式将层层材料反复地沉积到所述冲头的轮廓上，使得闭合所述冲压模具将根据所述期望的轮廓从具有小于第一厚度的第二厚度的钣金坯件成形部件。
根据本发明的一个实施例，被沉积到所述冲头的轮廓上的材料的厚度大体上均匀。
附图说明
图1是冲压模具的等轴测视图，还示出了钣金坯件和在冲压模具中由钣金坯件成形的部件；
图2是沿着图1中的线2-2截取的截面视图，其示出了根据第一实施例的冲压模具的调整；
图3是沿着图1中的线2-2截取的截面视图，其示出了根据第二实施例的冲压模具的调整；以及
图4是示出调整冲压模具的尺寸的方法的流程图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为示例，其他实施例可采用各种可替代形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或更多个其他附图中示出的特征组合以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。
参照图1，示出了冲压模具10的等轴测视图。冲压模具10可以是双面冲压模具(two-sided stamping die)。冲压模具10包括模组，模组包括第一侧部和第二侧部。模组的第一侧部可以是冲头(punch)12而模组的第二侧部可以是限定有腔16的底模14。冲头12被构造为沿着纵向方向18接合底模14，使得被设置在冲头12与底模14之间的钣金坯件20形成具有期望的几何结构和形状的部件22。冲头12和底模14接合还可被称为使模组闭合，而纵向方向18还可被称为模组闭合的方向。钣金坯件20和部件22可以是能够在冲压过程中成形的任何金属材料，其包括但不限于钢、镁、镁合金、铝以及铝合金。冲头12可包括柱部24，柱部24包括仿形表面或轮廓，该仿形表面或轮廓在冲头12接合底模14时匹配且顺应腔16的形状，以将设置在冲头12与底模14之间的钣金坯件20变形为最终的部件22。
参照图2，示出了沿着图1中的线2-2截取的截面视图，其示出了根据第一实施例的冲压模具10的调整。在图2中，冲压模具10的几何结构已通过将材料层26添加到冲头12的局部区域28而被修改。可通过以堆叠构造的方式将层层材料依次沉积到冲头12上来添加材料层26(在沉积材料层26时冲头12的方位可能在截面的平面内旋转180°)。材料层26可沉积到冲头12的与底模14接合且处于局部区域28内的外表面30上。更具体地，材料层26可沉积到冲头12的与腔16接合且处于局部区域28内的一部分外表面30上。虽然在图2中示出的局部区域28具有特定的位置和大小，但是应理解的是，局部区域28的所示出的位置和大小仅用于示出的目的。局部区域的位置和大小可根据将材料层沉积到冲头12的外表面上的位置而变化。可响应于部件22的期望的几何结构的调整(例如，部件的设计变化)而根据期望的大小、形状以及几何结构将材料层26添加到冲头12。可选地，可响应于由于使用冲压模具10产生的损伤或磨损和撕裂而将材料层26添加到冲头12以修复冲压模具10。此外，沿着限定腔16的底模14的外表面34，可从底模14的与材料被沉积到冲头12的外表面30的局部区域28上的位置相对的区域32去除材料。从底模14的外表面34去除材料的区域32可在底模14中产生与被添加到冲头12的材料层26的形状和几何结构匹配的空间(void)。可选地，材料层26可被沉积到限定腔16的底模14的外表面34的局部区域上，并且可沿着与腔16接合的冲头12的外表面30从冲头12的一定区域去除材料。
参照图3，示出了沿着图1中的线2-2截取的截面视图，其示出了根据第二实施例的冲压模具10的调整。在图3中，冲压模具10的几何结构已通过将材料层26'添加到与底模14的腔16接合的冲头12的外表面30的整个部分而被修改。可选地，冲压模具10的几何结构可通过将材料层26'添加到冲头12的与底模14接合的整个外表面30而被修改。可通过以堆叠构造的方式将层层材料依次沉积到冲头12上而添加材料层26'(在沉积材料层26'时冲头12的方位可能在截面的平面内旋转180°)。材料层26'可沉积到冲头的外表面30上，使得材料层26'具有大体上均匀的总厚度。大体上均匀的厚度可以指均匀厚度T的正负20％的范围。这包括在均匀厚度T的80％与120％之间的任意增量值。可响应于部件22的期望的几何结构的调整(例如，部件的设计变化)而将材料层26'添加到冲头12。更具体地，可响应于使部件22的计量厚度(gauge thickness)减小的设计变化且在部件22的形状或几何结构不存在其他设计变化时添加材料层26'。可选地，材料层26'可沉积到底模14的整个外表面34上或者底模14的外表面34的限定腔16的整个部分上。
图2和图3中分别描述的材料层26和26'可经由添加制造工艺而沉积到冲头12和/或底模14的表面上。添加制造还可被称为三维(3D)打印。可使用的添加制造工艺包括但不限于：熔融沉积成型(FDM，fused deposition modeling)、熔丝制造(fused filamentfabrication，FFF)、自动注浆成型(Robocasting)或直写成型(DIW，direct ink writing)、粉末层喷头3D打印(3DP，Powder bed and inkjet head 3D printing)、电子束熔炼(Electron beam melting，EBM)、选择性激光熔化(SLM，selective laser melting)、选择性热烧结(SHS，Selective heat sintering)、选择性激光烧结(SLS，selective lasersintering)、直接金属激光烧结(DMLS，Direct metal laser sintering)、定向能量沉积(DED、directed energy deposition)、电子束自由成形制造(EBF，electron beamfreeform fabrication)。
冲头12、底模14以及所添加的材料层(26和26')可由任何期望的加工材料(tooling material)制成。所期望的加工材料包括但不限于：可通过诸如热处理的工艺进行局部硬化的铝合金和钢合金。局部硬化部可对应于冲头12和/或底模与将被成型为部件22的钣金坯件20之间的接触位置。
参照图4，示出了调整冲压模具10的尺寸的方法100。方法100可包括通过以参照图2和图3中的实施例所描述的方法添加材料层(26和26')来调整冲压模具10的尺寸。在步骤102处，方法100提供双面冲压模具10，该冲压模具10被构造为在闭合冲压模具10时，根据部件22的期望的几何结构，从钣金坯件20成形部件22。如上所述，冲压模具10可包括在模具闭合时与由底模14限定的腔16接合以根据期望的几何结构成形部件22的冲头12。当冲头12接合底模14和腔16时，钣金坯件20变形为可在任意给定截面处具有期望的轮廓或外形的部件22。部件22在任意给定截面处的期望的轮廓或外形可与在冲头12或底模14任意给定截面处的冲头12的轮廓或外形和/或底模14的轮廓或外形相对应。冲头12和/或底模14的期望的轮廓或外形可分别与冲头12接合的底模14的外表面30以及限定腔16的底模14的外表面34对应。
然后，方法100继续行进至步骤104，在步骤104处对部件22的期望的几何结构进行调整。期望的几何结构的设计变化可以是部件22的轮廓或外形的变化或者可以是在不改变部件22的轮廓或外形的情况下的计量厚度的变化。一旦已经调整了部件22的期望的几何结构，方法100便继续行进至步骤106。
在步骤106处，将层层材料以堆叠构造的方式反复地沉积到冲压模具10的第一侧部(冲头12或底模14)上，以改变冲压模具10的第一侧部的几何结构，使得冲压模具10根据调整后的期望的几何结构而从钣金坯件20成形部件22。可通过上述添加制造工艺中的任意工艺来添加材料层。如上所述，可将材料层添加到冲压模具10的第一侧部的局部区域或整个外表面。如果将材料层添加到冲压模具10引起冲压模具10的轮廓或外形的调整(即，冲头12的外表面30或底模14的外表面34的轮廓或外形的调整)，则部件22的轮廓或外形将会有相应的变化。如果添加的材料层形成覆盖冲压模具10的第一侧部的整个外表面的大体上均匀的层，则部件22的轮廓或外形将不会有变化。然而，将大体上均匀的层添加到冲压模具10的第一侧部的整个外表面上将重构冲压模具10，从而产生计量厚度不同的部件22。
可选地，可响应于冲压模具的磨损或损伤而将材料层层地沉积到冲压模具10的第一侧部和/或第二侧部上。在此可选实施例中，可省略步骤104，并且步骤106将根据步骤102中的期望的几何结构来成形部件，而不根据步骤104的调整后的期望的几何结构来成形部件。
然后，该方法继续行进至步骤108，在步骤108中，可从冲压模具10的第二侧部(冲头12或底模14)的与材料被沉积到冲压模具10的第一侧部的外表面上的位置相对的区域去除材料。从冲压模具10的第二侧部的外表面去除材料会产生与被沉积到冲压模具10的第一侧部上的材料层的形状和几何结构匹配的空间。在某些的情况下，并根据冲压模具10的第一侧部是如何改变的(通过材料层的添加)，步骤108可能不是必需的并可整体地省略。
图4中示出的方法100的流程图仅用于示出的目的。应理解的是，方法100的一些步骤或框可重新布置或整体地省略。
说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可做出各种改变。如前所述，可将各种实施例的特征组合以形成可能没有明确描述或示出的进一步的实施例。尽管各种实施例可能被描述为在一个或更多个期望特性方面提供优点或者优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的总体系统属性。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。

Claims (10)

1.一种冲压模具的调整方法，包括：
提供冲压模具，所述冲压模具具有冲头，在所述冲压模具闭合时所述冲头与由底模限定的腔接合，以根据期望的几何结构从钣金坯件成形部件；
以堆叠构造的方式将层层材料反复地沉积到冲头上，以修改冲压模具的几何结构，从而改变在冲压模具闭合时从钣金坯件成形的部件的期望的几何结构。
2.如权利要求1所述的冲压模具的调整方法，其中，以堆叠构造的方式将层层材料反复地沉积到冲头上的操作包括：将材料沉积到与腔接合以从钣金坯件成形部件的冲头的外表面的局部区域上。
3.如权利要求2所述的冲压模具的调整方法，还包括：沿着限定腔的底模的外表面从所述底模的与材料被添加到与腔接合的冲头的外表面的局部区域上的位置相对的部分去除材料。
4.如权利要求1所述的冲压模具的调整方法，其中，以堆叠构造的方式将层层材料反复地沉积到冲头上的操作包括：将材料沉积到与腔接合以从钣金坯件成形部件的冲头的整个外表面上。
5.如权利要求4所述的冲压模具的调整方法，其中，被沉积到冲头的整个外表面上的材料的厚度大体上均匀。
6.如权利要求1所述的冲压模具的调整方法，其中，所述材料经由三维打印工艺以堆叠构造的方式反复地、层层地沉积到冲头上。
7.如权利要求6所述的冲压模具的调整方法，其中，所述三维打印工艺是定向能量沉积。
8.如权利要求6所述的冲压模具的调整方法，其中，所述三维打印工艺是电子束自由成形制造。
9.一种冲压模具的调整方法，包括：
提供双面冲压模具，所述双面冲压模具被构造为在双面冲压模具闭合时根据期望的几何结构从钣金坯件成形部件；
以堆叠构造的方式将层层材料反复地沉积到双面冲压模具的第一侧部上，以修改双面冲压模具的第一侧部的几何结构，使得双面冲压模具根据调整后的期望的几何结构从钣金坯件成形部件。
10.一种冲压模具的调整方法，包括：
提供冲压模具，所述冲压模具具有冲头，所述冲头在冲压模具闭合时沿着冲头的轮廓接合由底模限定的腔，以根据期望的轮廓从具有第一厚度的钣金坯件成形部件；
在保持冲头的轮廓的同时，以堆叠构造的方式将层层材料反复地沉积到冲头的轮廓上，使得闭合冲压模具将根据所述期望的轮廓从具有小于第一厚度的第二厚度的钣金坯件成形部件。
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