一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝方法，屬于旋塑模具加工領(lǐng)域。本方法是利用金屬板材制作旋塑深腔模具的型腔或型芯，在金屬板材成型加工前，沿一個維度或多個維度方向?qū)饘侔宀乃枳冃蔚膮^(qū)域進行預先切割，釋放金屬板材在一個維度或多個維度方向上的內(nèi)部應力，然后利用漸進式無?？焖俪尚凸に噷︻A先切割的金屬板材進行加工，在無模成型結(jié)束后，用激光粉末燒結(jié)或堆焊技術(shù)對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的縫隙部位進行填補，最后將模具表面拋光就得到了所需的旋塑深腔模具的型腔或型芯。此方法解決了傳統(tǒng)漸進成型工藝無法加工深腔模具的難題，提高了旋塑深腔模具加工精度，也避免了局部過度拉伸變薄模具強度達不到要求和回彈的缺陷的產(chǎn)生，成型效率提高。
【專利說明】一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于旋塑模具的加工制造領(lǐng)域，涉及一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]旋塑深腔模具是旋塑模具的一種主要類型，目前國內(nèi)生產(chǎn)旋塑深腔模具的成型工藝主要有沖壓成型工藝、鑄造成型工藝和無模成型工藝等。這些成型工藝有以下弊端:
[0003]1、因為沖壓成型工藝只能加工型腔簡單的薄壁模具，無法加工型腔較為復雜的旋塑成型深腔模具，從而縮小了模具加工的范圍，限制了旋塑產(chǎn)品的設計和種類；此外，沖壓成型工藝加工深腔模具時會出現(xiàn)板材破裂現(xiàn)象。
[0004]2、旋塑模具一般為大型質(zhì)輕薄壁模具，采用鑄造成型工藝加工此類模具原料利用率低、模具精度低且加工周期長。
[0005]3、無模成型是一種比較常用的薄壁模具加工方法，目前比較典型的是旋壓成型和漸進成型，旋壓成型只能加工回轉(zhuǎn)體零件，加工范圍??；漸進成型在加工深腔模具時會出現(xiàn)板材破裂和回彈現(xiàn)象，嚴重影響加工精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有的旋塑模具加工工藝無法制備大型的薄壁深腔模具，且加工過程中出現(xiàn)反彈，無法保證模具的精度的缺陷，提供一種全新的旋塑深腔模具降維快速成型工藝方法，以提高旋塑深腔模具的加工精度。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝，利用金屬板材制作旋塑深腔模具的型腔或型芯，即在金屬板材成型加工前，沿一個維度或多個維度方向?qū)饘侔宀乃枳冃蔚膮^(qū)域進行預先切割，釋放金屬板材在一個維度或多個維度方向上的內(nèi)部應力，然后利用漸進式無模快速成型工藝對預先切割的金屬板材進行加工，在無模成型結(jié)束后，用激光粉末燒結(jié)或堆焊技術(shù)對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的縫隙部位進行填補，最后將模具表面拋光就得到了所需的旋塑深腔模具，一個維度是指沿板材某個方向(或X或Y方向)切開縫隙，二個維度是指沿板材兩個方向(X和Y方向)切開縫隙。漸進式無模快速成型工藝一般是通過多次接近的方法來形成模腔，因為深腔模具對板材的拉伸比較劇烈，如果一次拉伸到位，局部會拉斷，而采用多次拉伸，可緩和拉伸過程，使得模具深腔部位各處的壁厚基本均勻。此漸進過程與降維過程結(jié)合，基本消除了變形部位回彈，成型后的形狀精度保持持久，制品質(zhì)量穩(wěn)定。
[0008]本發(fā)明一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝，具體成型過程如下:
[0009]第一步:采用降維加工工藝，首先對待加工的金屬板材，沿一個維度或多個維度方向?qū)饘侔宀乃枳冃蔚膮^(qū)域進行切割，得到若干個縫隙，縫隙的個數(shù)根據(jù)深腔部位的形狀和尺寸確定，或同時考慮拉伸后板材的厚度來綜合確定；
[0010]第二步:將第一步中切割好的金屬板材固定在漸進式快速無模成型機的托板上，并用鎖緊機構(gòu)和壓板固定金屬板材，然后利用三自由度機械手臂對金屬板材所需變形的區(qū)域進行加工，在成型刀對金屬板材加工的過程中，金屬板材及其預先切開的縫隙會隨著木模的形狀變大，金屬板材通過漸進的方式向預期形狀靠近；
[0011]第三步:在無模成型結(jié)束后，金屬板材變成與所設定模具形狀相同的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，深腔模具處雖然有縫隙，但整體形狀已經(jīng)形成，金屬板材所需變形的區(qū)域的板材厚度基本相同；
[0012]第四步:最后利用激光粉末燒結(jié)或堆焊技術(shù)對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的縫隙部位進行填補，最后將模具表面拋光就得到了所需的旋塑深腔模具的型腔或型芯。此工序中，如果縫隙較大，在焊接前，可采用與深腔部位板材厚度相同的板材，按照縫隙的形狀切割和成型一個或多個接縫板，將接縫板與深腔模具的金屬板材進行焊接，這樣可以減少堆焊的工作量，提高焊接效率，減少需拋光的面積，生產(chǎn)效率進一步提高。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]1、本發(fā)明一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝，通過預先對金屬板料進行切割，當進行漸進成型加工時，成型刀對金屬板料施加壓力，金屬板料開始變形，由于預先對金屬板料進行了切割，釋放了一個方向上的應力，所以不會再出現(xiàn)回彈和破裂現(xiàn)象。此方法解決了傳統(tǒng)漸進成型工藝無法加工深腔模具的難題，提高了旋塑深腔模具加工的效率和精度，也避免了局部過度拉伸變薄模具強度達不到要求的缺陷的產(chǎn)生。
[0015]2、本發(fā)明一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝，當漸進成型加工結(jié)束時，切割金屬板料形成的縫隙會因為板料變形而變大，通過激光粉末燒結(jié)工藝或堆焊技術(shù)對這些間隙進行填補。此方法解決了激光粉末燒結(jié)和堆焊成型模具效率低的不足，提高了模具加工效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝被預先切割的金屬板材示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝金屬板材無模成型示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝金屬板材成型后的示意圖。
[0019]圖4是圖3的俯視圖。
[0020]圖中，1-托板,2-鎖緊機構(gòu),3-壓板,4-金屬板材,5-三自由度機械手臂，6_成型刀，7-導柱，8-底座，9-木模，10-機器臺階，11-需成型的區(qū)域，12-預先切開的縫隙，13-金屬板材需填補的間隙。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝，降維是指通過預先切開縫隙，釋放材料在該方向的內(nèi)部應力，這樣無模漸進旋壓成型時，材料在沿縫隙方向就沒有內(nèi)部拉伸作用，容易成型，降低了金屬板材旋壓漸進成型時的回彈率。具體成型過程如下:
[0022]第一步:采用降維加工工藝，首先在待加工的金屬板材4所需變形的區(qū)域11上，沿一個維度方向進行預先切割，在金屬板材4上生成縫隙12，如圖1所示，使得金屬板材4在一個維度或多個維度方向上的內(nèi)部應力得到完全釋放，保證后續(xù)工序在進行加工的時候，金屬板材4在該方向上的內(nèi)部拉伸作用消除；
[0023]第二步:將第一步中切割好的金屬板材4固定在漸進式快速無模成型機的托板I上，并用鎖緊機構(gòu)2和壓板3固定金屬板材4，成型刀6由三自由度機械手臂5帶動，托板I沿著導柱7移動，木模9位于底座8上，機器臺階10用于操作者的站立，三自由度機械手臂5帶動成型刀6進行漸進式加工，如圖2所示，在成型刀6對金屬板材4加工的過程中，金屬板材4和預先切開的縫隙12會隨著木模9的形狀變大；
[0024]第三步:在無模成型結(jié)束后，金屬板材4會變成與所設定模具形狀相同的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖3和圖4所示；
[0025]第四步:利用激光粉末燒結(jié)或堆焊技術(shù)對金屬板材需填補的間隙13進行填補，最后將模具表面拋光就得到了所需的旋塑深腔模具的型腔或型芯。
【權(quán)利要求】
1.一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝，利用金屬板材制作旋塑深腔模具的型腔或型芯，其特征在于:第一步:采用降維加工工藝，首先對待加工的金屬板材，沿一個維度或多個維度方向?qū)饘侔宀乃枳冃蔚膮^(qū)域進行切割，得到若干個縫隙； 第二步:將第一步中切割好的金屬板材固定在漸進式快速無模成型機的托板上，并用鎖緊機構(gòu)和壓板固定金屬板材，然后利用三自由度機械手臂對金屬板材所需變形的區(qū)域進行加工，金屬板材通過漸進的方式向預期形狀靠近； 第三步:在無模成型結(jié)束后，金屬板材變成與所設定模具形狀相同的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)； 第四步:利用激光粉末燒結(jié)或堆焊技術(shù)對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的縫隙部位進行填補，最后將模具表面拋光就得到了所需的旋塑深腔模具的型腔或型芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋塑深腔模具降維快速成型工藝，其特征在于:在所述的第四步焊接前，采用與深腔部位板材厚度相同的板材，按照縫隙的形狀切割和成型一個或多個接縫板，將接縫板與深腔模具的金屬板材進行焊接，然后將模具表面拋光得到所需的旋塑深腔模具的型腔或型芯。
【文檔編號】B23P25/00GK103567730SQ201310331960
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】楊衛(wèi)民, 秦柳, 肖鑫, 丁玉梅, 虞華春, 朱國才 申請人:北京化工大學, 寧波格林美孚新材料科技有限公司