一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺方法，属于旋塑模具加工领域。本方法是利用金属板材制作旋塑深腔模具的型腔或型芯，在金属板材成型加工前，沿一个维度或多个维度方向对金属板材所需变形的区域进行预先切割，释放金属板材在一个维度或多个维度方向上的内部应力，然后利用渐进式无模快速成型工艺对预先切割的金属板材进行加工，在无模成型结束后，用激光粉末烧结或堆焊技术对网状结构的缝隙部位进行填补，最后将模具表面抛光就得到了所需的旋塑深腔模具的型腔或型芯。此方法解决了传统渐进成型工艺无法加工深腔模具的难题，提高了旋塑深腔模具加工精度，也避免了局部过度拉伸变薄模具强度达不到要求和回弹的缺陷的产生，成型效率提高。
【专利说明】一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于旋塑模具的加工制造领域，涉及一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺。
【背景技术】
[0002]旋塑深腔模具是旋塑模具的一种主要类型，目前国内生产旋塑深腔模具的成型工艺主要有冲压成型工艺、铸造成型工艺和无模成型工艺等。这些成型工艺有以下弊端:
[0003]1、因为冲压成型工艺只能加工型腔简单的薄壁模具，无法加工型腔较为复杂的旋塑成型深腔模具，从而缩小了模具加工的范围，限制了旋塑产品的设计和种类；此外，冲压成型工艺加工深腔模具时会出现板材破裂现象。
[0004]2、旋塑模具一般为大型质轻薄壁模具，采用铸造成型工艺加工此类模具原料利用率低、模具精度低且加工周期长。
[0005]3、无模成型是一种比较常用的薄壁模具加工方法，目前比较典型的是旋压成型和渐进成型，旋压成型只能加工回转体零件，加工范围小；渐进成型在加工深腔模具时会出现板材破裂和回弹现象，严重影响加工精度。
【发明内容】
[0006]针对现有的旋塑模具加工工艺无法制备大型的薄壁深腔模具，且加工过程中出现反弹，无法保证模具的精度的缺陷，提供一种全新的旋塑深腔模具降维快速成型工艺方法，以提高旋塑深腔模具的加工精度。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺，利用金属板材制作旋塑深腔模具的型腔或型芯，即在金属板材成型加工前，沿一个维度或多个维度方向对金属板材所需变形的区域进行预先切割，释放金属板材在一个维度或多个维度方向上的内部应力，然后利用渐进式无模快速成型工艺对预先切割的金属板材进行加工，在无模成型结束后，用激光粉末烧结或堆焊技术对网状结构的缝隙部位进行填补，最后将模具表面抛光就得到了所需的旋塑深腔模具，一个维度是指沿板材某个方向(或X或Y方向)切开缝隙，二个维度是指沿板材两个方向(X和Y方向)切开缝隙。渐进式无模快速成型工艺一般是通过多次接近的方法来形成模腔，因为深腔模具对板材的拉伸比较剧烈，如果一次拉伸到位，局部会拉断，而采用多次拉伸，可缓和拉伸过程，使得模具深腔部位各处的壁厚基本均匀。此渐进过程与降维过程结合，基本消除了变形部位回弹，成型后的形状精度保持持久，制品质量稳定。
[0008]本发明一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺，具体成型过程如下:
[0009]第一步:采用降维加工工艺，首先对待加工的金属板材，沿一个维度或多个维度方向对金属板材所需变形的区域进行切割，得到若干个缝隙，缝隙的个数根据深腔部位的形状和尺寸确定，或同时考虑拉伸后板材的厚度来综合确定；
[0010]第二步:将第一步中切割好的金属板材固定在渐进式快速无模成型机的托板上，并用锁紧机构和压板固定金属板材，然后利用三自由度机械手臂对金属板材所需变形的区域进行加工，在成型刀对金属板材加工的过程中，金属板材及其预先切开的缝隙会随着木模的形状变大，金属板材通过渐进的方式向预期形状靠近；
[0011]第三步:在无模成型结束后，金属板材变成与所设定模具形状相同的网状结构，深腔模具处虽然有缝隙，但整体形状已经形成，金属板材所需变形的区域的板材厚度基本相同；
[0012]第四步:最后利用激光粉末烧结或堆焊技术对网状结构的缝隙部位进行填补，最后将模具表面抛光就得到了所需的旋塑深腔模具的型腔或型芯。此工序中，如果缝隙较大，在焊接前，可采用与深腔部位板材厚度相同的板材，按照缝隙的形状切割和成型一个或多个接缝板，将接缝板与深腔模具的金属板材进行焊接，这样可以减少堆焊的工作量，提高焊接效率，减少需抛光的面积，生产效率进一步提高。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014]1、本发明一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺，通过预先对金属板料进行切割，当进行渐进成型加工时，成型刀对金属板料施加压力，金属板料开始变形，由于预先对金属板料进行了切割，释放了一个方向上的应力，所以不会再出现回弹和破裂现象。此方法解决了传统渐进成型工艺无法加工深腔模具的难题，提高了旋塑深腔模具加工的效率和精度，也避免了局部过度拉伸变薄模具强度达不到要求的缺陷的产生。
[0015]2、本发明一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺，当渐进成型加工结束时，切割金属板料形成的缝隙会因为板料变形而变大，通过激光粉末烧结工艺或堆焊技术对这些间隙进行填补。此方法解决了激光粉末烧结和堆焊成型模具效率低的不足，提高了模具加工效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺被预先切割的金属板材示意图。
[0017]图2是本发明一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺金属板材无模成型示意图。
[0018]图3是本发明一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺金属板材成型后的示意图。
[0019]图4是图3的俯视图。
[0020]图中，1-托板,2-锁紧机构,3-压板,4-金属板材,5-三自由度机械手臂，6_成型刀，7-导柱，8-底座，9-木模，10-机器台阶，11-需成型的区域，12-预先切开的缝隙，13-金属板材需填补的间隙。
【具体实施方式】
[0021]本发明一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺，降维是指通过预先切开缝隙，释放材料在该方向的内部应力，这样无模渐进旋压成型时，材料在沿缝隙方向就没有内部拉伸作用，容易成型，降低了金属板材旋压渐进成型时的回弹率。具体成型过程如下:
[0022]第一步:采用降维加工工艺，首先在待加工的金属板材4所需变形的区域11上，沿一个维度方向进行预先切割，在金属板材4上生成缝隙12，如图1所示，使得金属板材4在一个维度或多个维度方向上的内部应力得到完全释放，保证后续工序在进行加工的时候，金属板材4在该方向上的内部拉伸作用消除；
[0023]第二步:将第一步中切割好的金属板材4固定在渐进式快速无模成型机的托板I上，并用锁紧机构2和压板3固定金属板材4，成型刀6由三自由度机械手臂5带动，托板I沿着导柱7移动，木模9位于底座8上，机器台阶10用于操作者的站立，三自由度机械手臂5带动成型刀6进行渐进式加工，如图2所示，在成型刀6对金属板材4加工的过程中，金属板材4和预先切开的缝隙12会随着木模9的形状变大；
[0024]第三步:在无模成型结束后，金属板材4会变成与所设定模具形状相同的网状结构，如图3和图4所示；
[0025]第四步:利用激光粉末烧结或堆焊技术对金属板材需填补的间隙13进行填补，最后将模具表面抛光就得到了所需的旋塑深腔模具的型腔或型芯。
【权利要求】
1.一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺，利用金属板材制作旋塑深腔模具的型腔或型芯，其特征在于:第一步:采用降维加工工艺，首先对待加工的金属板材，沿一个维度或多个维度方向对金属板材所需变形的区域进行切割，得到若干个缝隙； 第二步:将第一步中切割好的金属板材固定在渐进式快速无模成型机的托板上，并用锁紧机构和压板固定金属板材，然后利用三自由度机械手臂对金属板材所需变形的区域进行加工，金属板材通过渐进的方式向预期形状靠近； 第三步:在无模成型结束后，金属板材变成与所设定模具形状相同的网状结构； 第四步:利用激光粉末烧结或堆焊技术对网状结构的缝隙部位进行填补，最后将模具表面抛光就得到了所需的旋塑深腔模具的型腔或型芯。
2.根据权利要求1所述的一种旋塑深腔模具降维快速成型工艺，其特征在于:在所述的第四步焊接前，采用与深腔部位板材厚度相同的板材，按照缝隙的形状切割和成型一个或多个接缝板，将接缝板与深腔模具的金属板材进行焊接，然后将模具表面抛光得到所需的旋塑深腔模具的型腔或型芯。
【文档编号】B23P25/00GK103567730SQ201310331960
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】杨卫民, 秦柳, 肖鑫, 丁玉梅, 虞华春, 朱国才 申请人:北京化工大学, 宁波格林美孚新材料科技有限公司