CN114310187A - 模具镶块制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种模具镶块制造方法，首先制造一模具镶块基体，并对模具镶块基体加工以在模具镶块基体的第一表面形成水道，然后在水道内填充支撑物，支撑物能够起到支撑作用，避免后续操作堵塞水道，随后在模具镶块基体的第一表面上打印形成覆盖支撑物的壳体，最后对打印壳体后的模具镶块基体进行后处理以去除支撑物，从而形成模具镶块，整个制造方法简单方便，从而解决了目前的水道加工工艺只能加工直线型水道的问题。

Description

模具镶块制造方法

技术领域

本申请涉及模具制造技术领域，特别是涉及一种模具镶块制造方法。

背景技术

热冲压所用的模具为镶块结构，镶块内临近型面区域加工有冷却用水道，水道的加工目前广泛应用深孔钻数控加工工艺完成。但是，这种水道加工工艺只能加工直线型水道，对于复杂型面尤其是局部狭小、过渡型面变化剧烈的区域，水道的加工异常困难。

发明内容

基于此，有必要针对目前的水道加工工艺只能加工直线型水道的问题，提供一种模具镶块制造方法。

本申请实施例提供了一种模具镶块制造方法，模具镶块制造方法包括：

制造一模具镶块基体，并对模具镶块基体加工以在模具镶块基体的第一表面形成水道；

在水道内填充支撑物；

在模具镶块基体的第一表面上打印形成覆盖支撑物的壳体；

对打印壳体后的模具镶块基体进行后处理以去除支撑物，从而形成模具镶块。

在其中一个实施例中，制造一模具镶块基体的步骤包括：

提供一模具镶块毛坯；

对模具镶块毛坯锻打成形至预设尺寸；

对锻打成形后的模具镶块毛坯进行热处理；

对热处理后的模具镶块毛坯进行粗加工，以形成模具镶块基体。

在其中一个实施例中，对模具镶块毛坯锻打成形至预设尺寸的步骤包括：

加热模具镶块毛坯至预设温度，并锻打成形该加热后的模具镶块毛坯至预设尺寸。

在其中一个实施例中，对锻打成形后的模具镶块毛坯进行热处理的步骤包括：

对锻打成形后的模具镶块毛坯进行退火处理。

在其中一个实施例中，对打印壳体后的模具镶块基体进行后处理以去除支撑物的步骤包括：

对模具镶块基体进行热处理；

去除支撑物，并对水道进行抛光；

对模具镶块基体进行精加工，以形成模具镶块。

在其中一个实施例中，对模具镶块基体进行热处理的步骤包括：

对模具镶块基体进行淬火加回火处理。

在其中一个实施例中，壳体的厚度为3mm-18mm。

在其中一个实施例中，撑物包括砂芯。

在其中一个实施例中，水道包括多条；多条水道沿第一方向均匀排布且沿第二方向贯穿模具镶块基体；其中，第一方向和第二方向互相垂直。

在其中一个实施例中，沿垂直于第一表面的方向，水道的截面的形状为圆形。

本申请的一种模具镶块制造方法，首先制造一模具镶块基体，并对模具镶块基体加工以在模具镶块基体的第一表面形成水道，然后在水道内填充支撑物，支撑物能够起到支撑作用，避免后续操作堵塞水道，随后在模具镶块基体的第一表面上打印形成覆盖支撑物的壳体，最后对打印壳体后的模具镶块基体进行后处理以去除支撑物，从而形成模具镶块。整个制造方法简单方便，从而解决了目前的水道加工工艺只能加工直线型水道的问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的模具镶块制造方法所制造的模具镶块的结构示意图；

图2为图1所示的模具镶块的局部剖视图；

图3为本申请实施例提供的模具镶块制造方法的步骤流程图；

图4为本申请实施例提供的模具镶块制造方法中的制造一模具镶块基体的步骤流程图；

图5为本申请实施例提供的模具镶块制造方法中的对打印壳体后的模具镶块基体进行后处理以去除支撑物，从而形成模具镶块的步骤流程图。

其中：100、模具镶块基体；200、水道；300、壳体。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

热冲压所用的模具为镶块结构，镶块内临近型面区域加工有冷却用水道，水道的加工目前广泛应用深孔钻数控加工工艺完成。但是，这种水道加工工艺只能加工直线型水道，对于复杂型面尤其是局部狭小、过渡型面变化剧烈的区域，水道的加工异常困难。

图1为本申请实施例提供的模具镶块制造方法所制造的模具镶块的结构示意图，图2为图1所示的模具镶块的局部剖视图。

如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种模具镶块制造方法，首先制造一模具镶块基体100，模具镶块基体100的制作材料可以是钢材。并对模具镶块基体100加工以在模具镶块基体100的第一表面形成水道200，水道200的截面形状可以是矩形，也可以是圆形，然后在水道200内填充支撑物，支撑物能够起到支撑作用，避免后续操作堵塞水道200。随后在模具镶块基体100的第一表面上打印形成覆盖支撑物的壳体300，具体地，可以使用熔丝3D打印技术打印壳体300，最后对打印壳体300后的模具镶块基体100进行后处理以去除支撑物，从而形成模具镶块。整个制造方法简单方便，从而解决了目前的水道加工工艺只能加工直线型水道的问题。

图3为本申请实施例提供的模具镶块制造方法的步骤流程图。

如图2至图3所示，本申请实施例提供了一种模具镶块制造方法，包括步骤：

S110、制造一模具镶块基体100，并对模具镶块基体100加工以在模具镶块基体100的第一表面形成水道200；

具体地，模具镶块基体可采用铸造工艺成型或锻造工艺成形，第一表面用于形成水道200，且后续支撑物300也设于第一表面上，模具镶块基体100的制作材料可以为钢材，水道200沿第一表面的型面布置，可以理解的是，由于不同模具镶块基体100的第一表面的型面不同，水道200可以根据不同模具镶块基体100的第一表面的型面进行设计。以此使本申请实施例中的模具镶块制造方法适用于不同的模具镶块的制造。

可选地，模具镶块基体100的第一表面为平面，故，水道200沿第一平面的延展方向可呈直线形或S形。也即，水道在第一平面的正投影呈直线形或S形。

可选地，模具镶块基体100的第一表面亦可为非平面，例如，第一表面呈波浪状起伏的非平面，水道200在三维空间内随第一表面的型面的起伏变化而变化。

S120、在水道200内填充支撑物；

需要说明的是，支撑物能够起到支撑作用，进而避免后续操作堵塞水道200，支撑物可以采用单一材料制成物质，也可以是多种材料复合形成的结构，但该支撑物应当便于从水道清除。具体到一些实施例中，该支撑物可以为砂芯。

S130、在模具镶块基体100的第一表面上打印形成覆盖支撑物的壳体300；

具体地，可以采用熔丝3D打印技术在模具镶块基体100的第一表面上打印出覆盖支撑物的壳体300，需要说明的是，壳体300与模具镶块基体100之间的连接强度需满足一定强度，以保证后续成型的模具镶块满足相应的强度要求。

可选地，壳体300的制造材料可以与模具镶块基体100的制作材料可以相同，比如，壳体300的制造材料与模具镶块基体100的制作材料均是钢材，钢材成本低且稳定性高。

可选地，壳体300的制造材料与模具镶块基体100的制作材料也可以不相同，比如，模具镶块基体100的制作材料是钢材，壳体300采用热作模具钢金属焊丝制作，也就是说，热作模具钢金属焊丝由高能激光束或电弧或电子束进行选择性熔化后打印形成壳体300。具体设计可根据实际情况做灵活变动，在此不做限定。

进一步地，壳体300远离水道200的表面的型面与模具镶块基体100的第一表面的型面相同，以使壳体300远离水道200的表面与水道200的各处截面中心的距离均相同。进而使壳体300远离水道200的表面可以被均匀冷却，缩短热成形循环周期中的冷却时间，提高模具镶块的使用寿命。

需要说明的是，在一些实施例中，模具镶块基体100采用钢材精加工的方式铸造形成，壳体300采用3D打印的方式形成，如此大大减少了3D打印材料的用量，同时节省了3D打印的时间，极大的节约了成本。

S140、对打印壳体300后的模具镶块基体100进行后处理以去除支撑物，从而形成模具镶块；

具体地，模具镶块基体100的第一表面上打印出壳体300后，还需要对模具镶块基体100进行后处理以使模具镶块满足设计要求，且提升模具镶块的材料力学性能，进而提升模具镶块的产品质量，以保证模具镶块在后续工作过程中能有足够的结构可靠性以增加模具镶块的寿命。

图4为本申请实施例提供的模具镶块制造方法中的制造一模具镶块基体的步骤流程图。

如图2和图4所示，制造一模具镶块基体的步骤包括：

S210、提供一模具镶块毛坯；

具体地，可以用带锯机切去一定长度的柱状毛坯，需要说明的是，切除柱状毛坯之前需要估算出需要切除的柱状毛坯的尺寸，以使后续模具镶块成型的尺寸与预设尺寸相同。

具体到实施例中，为估算出需要切除的柱状毛坯的尺寸，先提供一个模具镶块的模型，将模具镶块的模型去掉后续需要打印的壳体300，然后测量剩下的模具镶块的模型的尺寸，进而估算出需要切除的柱状毛坯的尺寸。

可以理解的是，因测量出来的尺寸是去掉后续需要打印的壳体300后的尺寸，因此后续打印出的壳体300的尺寸需要与去掉的尺寸相同，进而保证成型的模具镶块尺寸与模型的尺寸相同。

示例地，模具镶块的模型去掉厚度为9mm的壳体300，为保证成型的模具镶块尺寸与模型的尺寸相同，后续在模具镶块基体100的第一表面上需要打印出厚度为9mm的壳体300，进而使成型的模具镶块尺寸与模型的尺寸相同。

S220、对模具镶块毛坯锻打成形至预设尺寸；

具体到实施例中，估算出需要切除的柱状毛坯的尺寸后，将模具镶块毛坯锻打成形至此预设尺寸，可以理解的是，该预设尺寸为预设的成品的模具镶块的尺寸。

进一步地，在另一些实施例中，对模具镶块毛坯锻打成形至预设尺寸的步骤包括：

加热模具镶块毛坯至预设温度，并锻打成形该加热后的模具镶块毛坯至预设尺寸；

具体到实施例中，加热模具镶块毛坯至热锻温度，并锻打成形该加热后的模具镶块毛坯至预设尺寸。

需要说明的是，且将加热后的模具镶块毛坯锻打成形至预设形状，并保证锻打后的模具镶块毛坯的锻比，以使模具镶块后续成型至预设形状。可以理解的是，该预设形状为预设的成品的模具镶块的形状，可根据实际情况做灵活设计。

在另一些实施例中，估算出需要切除的柱状毛坯的尺寸后，将模具镶块毛坯铸造成型至此预设尺寸，在此不做限定。

S230、对锻打成形后的模具镶块毛坯进行热处理；

具体到实施例中，对锻打成形后的模具镶块毛坯进行第一热处理，示例地，对锻打成形后的模具镶块毛坯保温一段时间以后，以一定的速率降温到常温或更低，从而达到改善锻打成形后的模具镶块毛坯组织结构，以提升模具镶块毛坯的材料力学性能，进而保证模具镶块在后续工作过程中能有足够的结构可靠性。

优选地，对锻打成形后的模具镶块毛坯进行热处理的步骤包括：

对锻打成形后的模具镶块毛坯进行退火处理；

可以理解的是，对锻打成形后的模具镶块毛坯进行退火处理，以消除模具镶块毛坯的内应力，且提高模具镶块毛坯的切削性能，进而提高后续成型的模具镶块的可靠性。

S240、对热处理后的模具镶块毛坯进行粗加工，以形成模具镶块基体100；

具体地，对热处理后的模具镶块毛坯留有精加工量，对模具镶块毛坯的各个表面进行粗加工，以去掉模具镶块毛坯的各个表面上不规则表皮，可选地，粗加工工艺的加工方法有粗车、粗刨、粗铣、钻、毛锉等，在此不做限定。

图5为本申请实施例提供的模具镶块制造方法中的对打印壳体后的模具镶块基体进行后处理以去除支撑物，从而形成模具镶块的步骤流程图

如图5所示，对打印壳体后的模具镶块基体进行后处理以去除支撑物的步骤包括：

S310、对模具镶块基体100进行热处理；

具体到实施例中，对模具镶块基体100进行整体第二热处理，先对模具镶块基体100整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织。以减少模具镶块基体100内残余的热应力，且改变模具镶块基体100整体的力学性能，避免低强度点的产生，保证模具镶块基体100组织与性能的均匀，提高模具镶块基体100的质量。

优选地，在一些实施例中，对模具镶块基体100进行热处理的步骤包括：

对模具镶块基体100进行淬火加回火处理；

具体地，先对模具镶块基体100进行淬火，以提高模具镶块基体100的材料强度，但同时模具镶块基体100也会变脆，为了及时消除脆性，然后对模具镶块基体100进行回火。

进一步地，在一些实施例中，模具镶块基体100的材料是钢材，为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，以进行回火。

S320、去除支撑物，并对水道200进行抛光；

具体地，模具镶块基体100进行热处理以后，模具镶块基本已经形成，因模具镶块在后续使用过程中，水道200内需要通入冷却液体，以对模具镶块的表面进行冷却。因此，模具镶块基体100进行热处理以后，水道200内的支撑物需要去除，以防支撑物堵塞水道200，影响后续模具镶块的使用。

进一步地，去除水道200内的支撑物之后，对水道200进行抛光。抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。

更进一步地，抛光可采用机械抛光，比如使用油石条、羊毛轮、砂纸等工具对水道200的表面进行抛光。抛光也可采用化学抛光，在此不做限定。

S330、对模具镶块基体100进行精加工，以形成模具镶块；

具体地，对模具镶块基体100的各个表面进行精加工，使模具镶块基体100的形状尺寸达到预设的形状尺寸的要求，且模具镶块基体100的各个表面达到较高精度和表面质量要求。

可选地，精加工可依靠精度高、刚性好的机床和精细刃磨的刀具用很高或极低的切削速度、很小的切深和进给量，以在模具镶块基体100的表面切去极薄一层金属，进而提高模具镶块基体100的加工精度。

在一些实施例中，壳体300的厚度为3mm-18mm。

具体地，在模具镶块基体100的第一表面上打印形成覆盖支撑物的壳体300的厚度为3mm-18mm。

优选地，壳体300的厚度为9mm，以提高水道200内的冷却液与壳体300的表面之间的热交换效率，进而提高壳体300的冷却速度。

在一些实施例中，支撑物包括砂芯，可以理解的是，在水道200内填充砂芯，方便后续对水道200进行清洁。

可选地，支撑物也可包括其他低熔点金属。

在一些实施例中，水道200包括多条，多条水道200沿第一方向均匀排布且沿第二方向贯穿模具镶块基体100，其中，第一方向和第二方向互相垂直。

进一步地，多条水道200沿模具镶块基体100的第一表面的型面布置，且模具镶块基体100的第一表面的型面具有相互垂直的第一方向和第二方向。多条水道200在模具镶块基体100的第一表面的型面上沿第一方向均匀排布，且沿第二方向贯穿模具镶块基体100。

进一步地，多条水道200的各处截面中心与壳体300远离水道200的表面之间的距离均相同，进而使壳体300远离水道200的表面可以被均匀冷却，缩短热成形循环周期中的冷却时间，提高模具镶块的使用寿命。

更进一步地，相邻水道200的外壁之间的距离为3mm-30mm，以实现水道200在模具镶块基体100的第一表面上的密集排布，增加对壳体300的冷却效果。

在一些实施例中，沿垂直于第一表面的方向，水道200的截面的形状为圆形。

具体地，圆形水道200的直径为3mm-30mm。需要说明的是，圆形水道200可设有多条，多条圆形水道200的直径大小可以相同，也可以不同。具体设计可根据实际情况做灵活变动，在此不做限定。

在另一些实施例中，水道200的截面的形状为矩形。

具体地，矩形水道200的截面长度可为3mm-30mm,矩形水道200的截面宽度可为3mm-30mm。

在其他实施例中，水道200可设有多条，多条水道200的形状可不一致，比如，部分水道200的截面的形状为圆形，部分水道200的截面的形状为矩形。在此不做限定。

如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种模具镶块制造方法，首先制造一模具镶块基体100，并对模具镶块基体100加工以在模具镶块基体100的第一表面形成水道200，然后在水道200内填充支撑物，支撑物能够起到支撑作用，避免后续操作堵塞水道200，随后在模具镶块基体100的第一表面上打印形成覆盖支撑物的壳体300，最后对打印壳体300后的模具镶块基体100进行后处理以去除支撑物，从而形成模具镶块，整个制造方法简单方便，从而解决了目前的水道加工工艺只能加工直线型水道的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种模具镶块制造方法，其特征在于，所述模具镶块制造方法包括：

制造一模具镶块基体，并对所述模具镶块基体加工以在所述模具镶块基体的第一表面形成水道；

在所述水道内填充支撑物；

在所述模具镶块基体的第一表面上打印形成覆盖所述支撑物的壳体；

对打印所述壳体后的所述模具镶块基体进行后处理以去除所述支撑物，从而形成所述模具镶块。

2.根据权利要求1所述的模具镶块制造方法，其特征在于，所述制造一模具镶块基体的步骤包括：

提供一模具镶块毛坯；

对所述模具镶块毛坯锻打成形至预设尺寸；

对锻打成形后的所述模具镶块毛坯进行热处理；

对热处理后的所述模具镶块毛坯进行粗加工，以形成所述模具镶块基体。

3.根据权利要求2所述的模具镶块制造方法，其特征在于，所述对所述模具镶块毛坯锻打成形至预设尺寸的步骤包括：

加热所述模具镶块毛坯至预设温度，并锻打成形该加热后的所述模具镶块毛坯至预设尺寸。

4.根据权利要求2所述的模具镶块制造方法，其特征在于，所述对锻打成形后的所述模具镶块毛坯进行热处理的步骤包括：

对锻打成形后的所述模具镶块毛坯进行退火处理。

5.根据权利要求1所述的模具镶块制造方法，其特征在于，所述对打印所述壳体后的所述模具镶块基体进行后处理以去除所述支撑物的步骤包括：

对所述模具镶块基体进行热处理；

去除所述支撑物，并对所述水道进行抛光；

对所述模具镶块基体进行精加工，以形成所述模具镶块。

6.根据权利要求5所述的模具镶块制造方法，其特征在于，所述对所述模具镶块基体进行热处理的步骤包括：

对所述模具镶块基体进行淬火加回火处理。

7.根据权利要求1所述的模具镶块制造方法，其特征在于，所述壳体的厚度为3mm-18mm。

8.根据权利要求1所述的模具镶块制造方法，其特征在于，所述支撑物包括砂芯。

9.根据权利要求1所述的模具镶块制造方法，其特征在于，所述水道包括多条；

多条所述水道沿第一方向均匀排布且沿第二方向贯穿所述模具镶块基体；

其中，所述第一方向和所述第二方向互相垂直。

10.根据权利要求1所述的模具镶块制造方法，其特征在于，沿垂直于所述第一表面的方向，所述水道的截面的形状为圆形。

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