[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

说明书

本发明公开了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，所述软模结构包括上模块、下模块、下模板、导柱、导套和上模板；上模块固定在上模板上，下模块固定在下模板上；模块和下模块的基体采用低熔点合金；上模块和下模块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，上模块和/或下模块工作面的外凸棱角上均嵌合有镶块；镶块通过增材制造制成；本发明可实现复杂钣金件的快速、经济成形，同时制件表面质量与尺寸精度高；采用增材制造制作钢质镶块，工作表面与冲压件的吻合度以及与模块基体的结合强度高，镶块设计灵活；低熔点合金模块与镶块材料可回收，模具成本低、制作周期短。

技术领域

本发明属于板料成形领域，具体涉及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。

背景技术

冲压是当前应用最为广泛的板料成形方法，特别是在汽车、家电等大批量生产中占有统治地位。但传统冲压工艺由于需要专用的钢质模具，在用户定制、产品开发等单件与中小批量的钣金件生产时，存在制造成本高、开发周期长等问题。如何实现钣金件的快速、经济成形，一直是制造领域努力的重要方向。从上世纪80年代开始，人们陆续开发了软模成形、局部加热成形、粘性介质成形、颗粒介质成形、激光成形、爆炸成形等快速模具或无模的板料成形技术，以期满足小批量钣金件生产的需求。近年来，随着数字化及相关技术的发展，数控渐进成形、多点成形等板料柔性成形方法也成为关注重点。但迄今为止，上述方法均因存在各自的缺陷而未能得到实质性的普及应用。特别是在成形精度或表面质量方面，这些无模或快速板料成形大多难以获得满足实际需求的制件精度和表面质量。

采用锌合金或铝合金等低熔点合金的软模冲压技术，由于利用了与冲压相同的“整体变形”原理，成形精度高、质量好、开发周期短，且与采用高分子树脂材料的快速软模相比，低熔点合金材料可回收并反复使用，是当前汽车开发等领域快速、经济板料成形的首选方法。但由于低熔点合金质地较软、容易变形，不能制作具有清晰棱角的冲压件。为此，人们曾采用在模具型面的角部镶嵌钢条的方法，已增加模块局部的强度。但由于钢条形状难以与制件形状吻合，同时钢条与模块低熔点合金的本体嵌合性不佳，实际应用的效果较差。因此，有必要对现有低熔点合金的软模冲压技术进行改进，以满足生产实践的需求。

发明内容

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构，包括上模块和下模块。

所述上模块和下模块均为低熔点合金材质。所述上模块和下模块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，所述上模块和/或下模块工作面的外凸棱角上嵌合有镶块。

所述镶块通过增材制造制成，且镶块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。

进一步，所述镶块的工作面为光滑面。所述镶块与外凸棱角嵌合的表面设置有多孔。

进一步，所述镶块通过液固复合铸造方式分别嵌合在上模块和下模块的外凸棱角上。

进一步，所述上模块或下模块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。

进一步，还包括下模板和上模板。

所述上模块固定在上模板的下表面上。所述下模块固定在下模板的上表面上。

进一步，还包括导柱和导套。

所述导套竖向安装在上模板上。所述导柱竖向安装在下模板上。所述导套和导柱相对应，导柱的上端穿入在导套中。

本发明还公开一种增材制造镶块增强的板料成形软模结构的制作方法，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。