[发明专利]一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构及其制作方法

权利要求书

1.一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构，其特征在于：包括所述上模块(1)和下模块(4)；

所述上模块(1)和下模块(4)均为低熔点合金材质；所述上模块(1)和下模块(4)的工作面能够根据需要制作的冲压钣金件形状而相互吻合。其中，所述上模块(1)和/或下模块(4)工作面的外凸棱角上嵌合有镶块(2)；

所述镶块(2)通过增材制造制成，且镶块(2)材料采用强度和硬度大于低熔点合金强度和硬度的模具钢。

2.根据权利要求1所述的一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构，其特征在于：所述镶块(2)的工作面为光滑面；所述镶块(2)与外凸棱角嵌合的表面设置有多孔。

3.根据权利要求3所述的一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构，其特征在于：所述镶块(2)通过液固复合铸造方式分别嵌合在上模块(1)和下模块(4)的外凸棱角上。

4.根据权利要求1所述的一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构，其特征在于：所述上模块(1)或下模块(4)的外侧还设置有压边圈；

所述压边圈的基体材料为低熔点合金。

5.根据权利要求1所述的一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构，其特征在于：还包括下模板(7)和上模板(10)；

所述上模块(1)固定在上模板(10)的下表面上；所述下模块(4)固定在下模板(7)的上表面上。

6.根据权利要求5所述的一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构，其特征在于：还包括导柱(8)和导套(9)；

所述导套(9)竖向安装在上模板(10)上；所述导柱(8)竖向安装在下模板(7)上；所述导套(9)和导柱(8)相对应，导柱(8)的上端穿入在导套(9)中。

7.一种基于权利要求1所述增材制造镶块增强的板料成形软模结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立需要制作的冲压钣金件的三维模型；

2)将所述冲压钣金件的三维模型导入成形分析软件，对冲压成形过程进行数值模拟分析；

3)分析冲压成形模拟结果，提取上模块(1)、下模块(4)在压力机下死点位置的Mises应力分布云图；

4)根据上模块(1)、下模块(4)在压力机下死点位置的Mises应力分布，确定所述镶块(2)的个数、位置，并围绕存在最大Mises应力的部位确定镶块(2)形状，完成镶块(2)三维模型的构建；

5)将增材制造镶块(2)的三维模型输入3D打印设备，通过增材制造方式获得钢质镶块(2)；

6)采用3D打印方式，完成上模块(1)、下模块(4)与钢质镶块(2)液固复合铸造的型砂模壳的制作；

7)将钢质镶块(2)与液固复合铸造的型砂模壳放入浇铸模型，钢质镶块(2)在型砂模壳上定位并通过粘接固定；然后将熔融的低熔点合金溶液倒入浇铸模型并凝固成形，完成上模块(1)、下模块(4)的制作。

8.根据权利要求7所述的一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构的制作方法，其特征在于：在步骤2)中，对冲压成形过程进行数值模拟分析前，通过输入边界条件并完成有限元分析的前处理，提交运算。

9.根据权利要求8所述的一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构的制作方法，其特征在于：在步骤2)中，对冲压成形过程进行数值模拟分析时，上模块(1)和下模块(4)按照实际的材料设置为可变形体进行计算。

10.根据权利要求7所述的一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构的制作方法，其特征在于，在完成上模块(1)、下模块(4)的制作后，还包括步骤8)和步骤9)：

8)将上模块(1)、下模块(4)的工作面进行加工，达到钣金件冲压所需的尺寸精度和表面质量要求；

9)将上模块(1)、下模块(4)分别安装在对应的上模板(10)和下模板(7)上，完成冲压模具组装。