一种框架模具快速制造方法
【专利摘要】本发明提出一种框架模具快速制造方法，是以木质高密度纤维板作为坯料制作木质模具，使用薄钢板焊接出框架模具的框架结构。下一步在渐进成形机床上，采用渐进成形技术，在模板上加工成形框架模具型面。接下来将模板和框架结构焊接到一起。再经热处理对框架模具去应力退火，达到所需的性能指标。最后，使用渐进成形设备或数控加工设备精铣框架模具型面使模具达到所需的精度要求。该方法中使用的焊接设备、渐进成形设备、热处理设备和数控加工设备采用市场已有设备，不限具体型号，能满足零件制造要求即可。本发明中使用渐进成形技术成形框架模具的型面，相比于是用冲压工艺，对于批量小，种类多的框架模具来说，成本降低且缩短了模具的制造周期。
【专利说明】
一种框架模具快速制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及模具的制造方法，尤其涉及适合复合材料框架模具制造方法，用于复合材料的成形，属于模具制造加工技术领域。
【技术背景】
[0002]现在航空制造领域为了减轻飞机重量，提高经济性，复合材料得到大量应用。因复合材料的成形通常在模具中完成，随着复合材料的需求越来越大，产品的种类越来越多，迫切的需要一种可以快速制造模具的方法。
[0003]目前实际生产那过程中，通常使用框架模具作为辅材成型过程中的模具。框架模具一般是由支撑结构和模板组成。支撑结构一般由金属型材制成，用于支撑上面的模板;模板主要采用钣金、冲压工艺制成所需的型面。框架模具热容量小，便于热量的传导，且重量较轻，转运方便。这种结构适用于热压罐成型、真空袋成型、真空导入成型等多种复合材料成型工艺。
[0004]但是模板在传统冲压制造过程中，需要制作型面成形的模具。对于批量少，种类繁多，型面复杂的复合材料模具，成本高，周期长。相对于传统冲压工艺，渐进成形技术的技术特点更加适合制造框架模具。渐进成形技术是依据分层制造思想，把三维零件二维化，利用成型工具头，沿着轮廓等高线逐层挤压出所需零件形状，具有无模具或使用简单模具等优点，对于生产小批量产品，具有成本低，生产效率高的优势。因此，如何从提高效率、降低成本等方面入手，发展先进工艺，利用渐进成形技术实现低成本快速制造，是制造框架模具迫切的需要。
【
【发明内容】
】
[0005]1、目的:本发明的目的是为了解决传统模具制造的高成本、高耗时等问题，而提供一种基于渐进成形技术快速制造框架模具的制造方法。
[0006]2、技术方案:
[0007]以木质高密度纤维板作为坯料制作木质模具，使用薄钢板焊接出框架模具的框架结构。下一步在渐进成形机床上，采用渐进成形技术，在模板上加工成形框架模具型面。接下来将模板和框架结构焊接到一起。再经热处理对框架模具去应力退火，达到所需的性能指标。最后，使用渐进成形设备或数控加工设备精铣框架模具型面使模具达到所需的精度要求。该方法中使用的焊接设备、渐进成形设备、热处理设备和数控加工设备采用市场已有设备，不限具体型号，能满足零件制造要求即可。
[0008]本发明提出一种框架模具快速制造方法，该方法包含以下步骤:
[0009]步骤一、材料及设备准备:根据框架模具形状和性能的要求准备相应尺寸和材质的模板和框架结构；以木质高密度纤维板作为坯料制作渐进成形加工过程中使用的木质模具；
[0010]步骤二、渐进成形技术成形型面:相对于传统钣金、冲压工艺制成所需的型面，本方法使用更加高效，经济的渐进成形技术成形模板的型面;将木质模具和模板固定到渐进成形设备上，采用渐进成形技术，使模板成形出设计的框架模具的型面尺寸；
[0011]步骤三、模具结构加强:框架模具的模板表面加工完成之后，从渐进成形机床上取下，将模板与框架结构焊接到一起形成框架模具；
[0012]步骤四、热处理:使用热处理设备，将框架模具放到热处理设备中，通过热处理技术，使框架模具达到模具的使用要求；
[0013]步骤五、模具表面微处理:热处理完成之后，将框架模具安装到渐进成形设备或数控加工设备，根据零件最终尺寸要求进行外形的精确数控加工，得到最终尺寸零件，加工结束。
[0014]其中，步骤一中框架结构是根据框架模具的受力情况，在保证模具的刚度和对模板有效支撑的基础上，使用焊接设备，将钢板焊接而成的支撑结构；
[0015]其中，步骤四中的热处理技术主要指去应力退火，消除加工应力和焊接产生的热应力，也可以采用其他热处理方式对框架模具的材料进行热处理强化。
[0016]3、优点及功效:本发明中使用渐进成形技术成形框架模具的型面，相比于是用冲压工艺，对于批量小，种类多的框架模具来说，成本降低且缩短了模具的制造周期。
【【附图说明】】
[0017]图1是本发明一种框架模具快速制造方法工艺流程图。
[0018]图2a是本发明设备及材料。
[0019]图2b是本发明渐进成形技术成形型面。
[0020]图2c是本发明模具结构加强并进行热处理。
[0021]图2d是本发明模具表面微处理。
[0022]图3是本发明成形的型面尺寸。
[0023]图4是本发明具体实施例中得到的最终模具图。
[0024]图中符号说明如下:
[0025]I模板;2框架结构;3木质模具;4渐进成形设备；
[0026]5机床夹具;6渐进成形成型工具;7数控加工设备;8球头铣刀；
【【具体实施方式】】
[0027]拟采用低膨胀合金4J36作为框架模具的材料，模板采用8mm厚的低膨胀合金4J36钢板，框架结构采用6mm厚的低膨胀合金4J36钢板焊接而成。成形的型面尺寸如图3所示，其中型面需要成形的区域长a = 340mm，宽b = 140mm，高C = 20mm。制造目标为制造框架模具。下面结合图1 -4说明本发明的具体实施步骤:
[0028]步骤一、根据所需成形的型面尺寸(图3)准备采用500mm X 300mm X 8mm的低膨胀合金4J36钢板作为模板I，6mm厚的低膨胀合金4J36钢板焊接而成的框架结构2;准备10块20mm厚木质高密度纤维板，使用木胶将木质高密度纤维板粘结成200mm厚的坯料，根据成形模板表面制作渐进成形加工过程中使用的木质模具3;
[0029]步骤二、如图2a、2b、2c及2d所示，将木质模具3固定到渐进成形设备4上，将模板放置在木质模具3之上，通过机床夹具5固定;在渐进成形成型工具6的作用下，利用渐进成形技术，将模板成形成为如图3所示的型面尺寸，其中型面需要成形的区域长a = 340mm，宽b =140mm，高 c = 20mm ；
[0030]步骤三、将加工好的模板从渐进成形设备上取下，如图2a、2b、2c及2d所示，将模板I放置到框架结构2之上;利用焊接设备，采用气体保护电弧焊方法，使用ER55-Nil焊丝将模板和框架结构焊接到一起；
[0031]步骤四、使用热处理设备，将框架模具放到热处理设备中，进行去应力退火，在温度190°C ( ± 10°C)下保持6-7个小时，然后在加热设备中缓慢冷却；
[0032]步骤五、热处理完成之后，将框架模具从加热设备中取出，并将框架模具安装到数控加工设备7上，使用球头立铣刀8，型号为直柄球头立铣刀5GB/T20773-2006，进刀速度3000mm/min，主轴转速2400r/min，根据图3所示的型面尺寸，对模板进行精确数控加工，得到最终尺寸零件，加工结束。
【主权项】
1.一种框架模具快速制造方法，其特征在于，该方法包含以下步骤: 步骤一、材料及设备准备:根据框架模具形状和性能的要求准备相应尺寸和材质的模板和框架结构；以木质高密度纤维板作为坯料制作渐进成形加工过程中使用的木质模具；步骤二、渐进成形技术成形型面:将木质模具和模板固定到渐进成形设备上，采用渐进成形技术，使模板成形出设计的框架模具的型面尺寸； 步骤三、模具结构加强:框架模具的模板表面加工完成之后，从渐进成形机床上取下，将模板与框架结构焊接到一起形成框架模具； 步骤四、热处理:使用热处理设备，将框架模具放到热处理设备中，通过热处理技术，使框架模具达到模具的使用要求； 步骤五、模具表面微处理:热处理完成之后，将框架模具安装到渐进成形设备或数控加工设备，根据零件最终尺寸要求进行外形的精确数控加工，得到最终尺寸零件，加工结束。2.根据权利要求1所述的一种框架模具快速制造方法，其特征在于:步骤一中框架结构是根据框架模具的受力情况，在保证模具的刚度和对模板有效支撑的基础上，使用焊接设备，将钢板焊接而成的支撑结构。3.根据权利要求1所述的一种框架模具快速制造方法，其特征在于:步骤四中的热处理技术是指去应力退火，消除加工应力和焊接产生的热应力对框架模具的材料进行热处理强化。
【文档编号】B23P15/24GK105855820SQ201610286053
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】李小强, 韩凯, 李东升
【申请人】北京航空航天大学