專利名稱：熱沖壓模具型腔的制造方法
技術領域：
本發明涉及模具制造技術領域，尤其是一種超強鋼板熱沖壓成型模具型腔的制造方法。
背景技術：
采用超強鋼板熱沖壓成形技術是實現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，其工藝過程的核心部分是利熱沖壓模具中將處于熱狀態下的高強鋼板在 拉伸成形的同時進行淬火處理，使鋼板由奧氏體組織轉變成馬氏體組織，以實現鋼板的高抗拉強度。熱沖壓成形模具是超強鋼板熱沖壓成形技術中的關鍵環節。熱沖壓成形模具的結構，主要是由上、下模架、型腔、定位機構等部分組成。上、下模架是用來固定型腔的平臺，并分別連接在液壓機的滑塊和工作臺上，為開合模傳遞動力并提供導向。型腔包括凸模和凹模，分別由數個單獨模塊組成，分別通過分流板固定在上、下模架上。型腔是用來拉伸成型零件外形，同時通過各個單獨模塊上的冷卻管路的液體流動帶走零件的熱量，實現零件的組織轉變。定位機構對機械手送來的料片進行定位。汽車品牌規格種類繁多，相應的熱沖壓零件的形狀和尺寸千差萬別，熱沖壓成型模具的型腔也隨之變化，組成型腔的各單獨模塊是影響熱沖壓成型模具質量和生產周期的關鍵因素。常用的模具型腔制造方法是使用深孔鉆機床，模塊分別劃線鉆孔、采用定位裝置確定孔位置逐個加工。這種制造方法效率低、加工誤差大、生產周期長等缺點。中國專利數據庫公開了如下兩種熱沖壓成型模具型腔的加工方式
(I)專利申請號201110094085. 0公開了《一種汽車高強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，預埋，然后鑄造在模具表面下，然后進行加工的方法。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境惡劣，型腔面首先接觸780°C以上的高溫，然后在IOS內急劇冷卻到200°C以下，同時型腔面要承受800T壓力，模具壽命一般要求20萬次以上。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，整個模具報廢。(2)專利申請號200910066588. X公開了《一種熱沖壓成形模具》，其是結合模具工作表面的形狀在其內部設置一系列的冷卻凹槽，在配流板上設置相應的凸起，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構來達到冷卻均勻、易于加工冷卻管道的目的。該方案凸、凹模是兩層結構，為了提高冷卻效率，其凸、凹模必然不能太厚，在頻繁沖擊作業的狀態下，會影響模具的密封效果、凸、凹模會產生變形進而影響零件質量，尤其是表面積較大的零件，影響更大。
發明內容
本發明的目的就是針對現有技術存在的不足，提供一種工藝簡單，有利于提高工件強度、而且生產效率高、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，本發明的技術方案包括以下步驟(I)對模具型腔進行CAD設計，建立型腔的3D模型，然后根據型腔面的形狀和冷卻管路排布的需要將3D模型分成相應的模塊。(2)鍛打單個模塊毛坯，毛坯去應力退火，粗銑基準面、基準孔加工等前期工作。(3)分別編寫所需的模塊加工程序，并編制好程序單，設置好加工參數。(4)配置多臺機床，做好生產前的準備工作，將加工模塊所需的刀具全部預設正確，裝卡工件到正確位置。
(5)按程序單順序執行加工程序。(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行組裝、調試。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。采用上述技術方案后，本發明取得的有益成果是
型腔在建立3D模型后，分成了多個模塊，可以使用多臺小型機床同時加工各模塊，取消了對大型數控龍門銑床的依賴，并且大大縮短了加工周期。每一個模塊都采用程序單標準作業，如果模具長時間使用造成局部模塊損壞時，可以補做損壞的模塊，而不必使整個型腔報廢。由于將基準面加工后的工件轉入五軸五聯動加工中心進行精加工，工件實現了一次裝夾到位，而且工件周轉次數少，各部位的相對關系得到保證，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。上述技術方案，可以使用鍛造毛坯的模具鋼來制造熱沖壓模具，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，延長了模具壽命。
附圖I為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式如附圖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)對根據熱沖壓零件對模具型腔進行CAD設計，建立模具和型腔的3D模型，然后根據型腔面的形狀和冷卻管路排布的需要將3D模型分成相應的單個模塊，每塊重量小于IOOKg ;一般上模塊數量要少于下模塊，上模塊可以設置為9塊，下模塊設置為12塊。模擬分析各模塊熱傳遞效果，優化冷卻管路排布。(2)定制鍛打單個模塊毛坯、毛坯去應力退火，完成模塊的粗銑、基準面、基準孔加工等前期工作。
(3)分別編寫所需的模塊加工程序，并編制好程序單，設置好加工參數。由于是已知技術，不再贅述。(4)配置5臺五軸五聯動立式高速加工中心，做好生產前的準備工作將加工模塊所需的刀具全部預設正確，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系得到保證。(5)按程序單順序執行加工程序，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，同時機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通水孔時先使用直徑IOmm鉆頭鉆孔,然后使用直徑14mm、直徑18mm鉆頭擴孔。4)加工深孔端部的螺紋孔所要求的孔徑、深度，換相應的絲錐攻絲。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尖角不小于Rl。(6)加工好的模塊進行真空淬火處理到硬度HRC55以上； (7)精加工使用五軸五聯動加工中心，按照加工程序單，采用相應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行組裝、調試。
權利要求
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)對模具型腔進行CAD設計，建立型腔的3D模型，然后根據型腔面的形狀和冷卻管路排布的需要將3D模型分成相應的模塊； (2)鍛打單個模塊毛坯，毛坯去應力退火后粗銑基準面、基準孔； (3)分別編寫所需的模塊加工程序，并編制好程序單，設置好加工參數； (4)配置多臺機床，將加工模塊所需的刀具全部預設正確，裝卡工件到正確位置； (5)按程序單順序執行加工程序； (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行組裝、調試。
2.根據權利要求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.根據權利要求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，優化冷卻管路排布。
全文摘要
本發明涉及模具制造技術領域，尤其是一種超強鋼板熱沖壓成型模具型腔的制造方法。包括以下步驟對模具型腔進行CAD設計，建立型腔的3D模型并分成相應的模塊；鍛打模塊毛坯，粗銑基準面、基準孔；編寫所需的模塊加工程序；配置多臺機床，做好生產前的準備工作；執行加工程序；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行組裝、調試。上述技術方案，可以使用鍛造毛坯的模具鋼來制造熱沖壓模具，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，延長了模具壽命。
文檔編號B21D37/20GK102641960SQ20121013431
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月3日 優先權日2012年5月3日
發明者任曉琪, 燕愛平, 高義山, 高義新 申請人:山東大王金泰集團有限公司