一种冲压成型模具及其制造方法与流程

本发明涉及汽车试制技术领域，具体涉及一种冲压成型模具及其制造方法。

背景技术：

现有技术中，在汽车试制行业，白车身试制阶段的模具大都采用铸铁或锌合金铸件软模，其制造工艺流程较长，通常仅铸件浇铸周期就要两周以上，特别是现阶段随着政府对环境保护的重视，污染企业排污整治逐步开展，很多不符合环保法规的铸造厂关停，使得铸件需预约排队，铸件完成后，还需cnc通过开粗、半精加工、精加工工序才能完成软模的制造，导致软模的制造周期非常长，且制造成本高，故，现有的白车身试制用软模已逐渐无法满足汽车白车身试制阶段产品的短周期交付需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种冲压成型模具及其制造方法解决上述技术问题。

一种冲压成型模具，包括上模、压边圈和下模；

所述上模包括依次连接的上模板、上模身和上模承载部，所述压边圈包括依次连接的压边圈承载部和压边圈模身，所述下模包括依次连接的下模板、下模身和下模承载部；

其中，所述上模承载部、压边圈承载部和下模承载部由碳纤维用高强度树脂成型，所述上模身、压边圈模身和下模身由碳纤维用中强度树脂、型砂和螺纹钢骨架成型；

在所述上模承载部设置有锁模块上部，在所述压边圈承载部设置有与锁模块上部匹配的锁模块下部。

进一步的，在所述下模板上开设有多个油压机顶杆通过孔，在所述下模身和下模板之间设置有垫板，所述垫板可拆卸连接在所述下模板上。

进一步的，所述上模板、下模板、垫板由45号钢制得，平面度不大于0.1mm，所述上模身与所述上模板、所述下模身与所述垫板之间通过地脚螺栓连接。

进一步的，所述碳纤维用高强度树脂的密度为3.1g/cm3，固化后屈服强度不低于170mpa；

所述碳纤维用中强度树脂的密度为1.16g/cm3，固化后屈服强度不低于160mpa。

一种上述冲压成型模具制造方法，包括如下步骤：

上模制造：提供上模板，在所述上模板上浇注上模身，在固化后的所述上模身上浇注上模承载部；

压边圈制造：提供一公用模板，在所述模板上浇注压边圈模身，在固化后的所述压边圈模身上浇注压边圈承载部；

下模制造：提供下模板，在所述下模板上浇注下模身，在固化后的所述下模身上浇注下模承载部。

进一步的，上模制造/下模制造通过下述步骤进行：

a.用epp泡沫块通过快速精雕机加工出上模成型面/下模成型面；

将碳纤维用中强度树脂与第一固化剂按重量比2:1在混料机内混合，得到第一混合物；在所述第一混合物内加入所述第一固化剂4-6倍重量的型砂，在混料机内混合，得到第二混合物；

b.将所述上模板/下模板置于标准平台上，旋入地脚螺栓；

c.按设计定位尺寸将制作好的上模木质浇注腔体/下模木质浇注腔体置于所述上模板/下模板上，铺设一层所述第二混合物，放入螺纹钢骨架，继续填入定量的所述第二混合物，放置2-2.5小时使所述第二混合物固化；

d.根据设计尺寸，使所述epp泡沫块的上模成型面/下模成型面朝下，与所述上模木质浇注腔体/下模木质浇注腔体围成封闭型腔；

e.将碳纤维用高强度树脂与第二固化剂按重量比12:1在反应筒内搅拌混合，得到第三混合物；

f.将所述第三混合物从所述epp泡沫块的浇口倒入所述封闭型腔，放置2-2.5小时使所述第三混合物固化；

g.拆除所述epp泡沫块和上模木质浇注腔体/下模木质浇注腔体，得到所述上模/下模。

进一步的，所述第一混合物固化后的屈服强度不低于160mpa，所述第三混合物固化后的屈服强度不低于170mpa。

进一步的，压边圈制造还包括在所提供的公用模板上喷脱模剂，以及使成型后的压边圈与所述公用模板分离的步骤。

进一步的，所述下模制造还包括在提供的所述下模板上可拆卸连接垫板的步骤，然后在所述垫板上浇注下模身，在固化后的所述下模身上浇注下模承载部。

进一步的，所述制造方法还包括在下模制造后的下述步骤：

锁模块安装：提供锁模块上部、锁模块下部，将所述锁模块上部安装至所述上模承载部，将所述锁模块下部安装至所述压边圈承载部；

合模：将所述压边圈安装在所述下模上，将所述上模置于所述下模上，使所述锁模块上部与锁模块下部互配连接。

有益效果：本发明提供的冲压成型模具，接触冲压料片的模具承载面采用高强度的碳纤维用树脂材料成型，模身采用价格较低的中密度树脂加以螺纹钢骨架增强，该冲压成型模具的强度接近现有铸铁或锌合金铸造软模，可广泛应用于汽车白车身试制行业中。较现有铸铁或锌合金铸造软模，所述冲压成型模具的制造方法省去了周期漫长的铸造环节和cnc加工工序，制造周期短、制造成本低，缩短白车身试制的研发制作周期，满足汽车白车身试制行业产品短周期交付的需求，可广泛应用于汽车白车身试制行业的模具制作中。

附图说明

图1是本发明实施例中冲压成型模具的纵向剖视图；

图2是本发明实施例中冲压成型模具制造方法的流程框图。

具体实施方式

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“横”、“纵”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种冲压成型模具，用于汽车试制行业的快速冲压成型，特别是拉伸深度较低的汽车白车身快速样件打样，具有制造周期短、制作成本低的优点，可满足汽车白车身试制行业产品短周期交付的需求。本发明还提供了一种所述冲压成型模具的制造方法。

实施例1：

请参阅图1，本实施例提供了一种冲压成型模具，图1示出了所述冲压成型模具的纵向剖视结构，所述冲压成型模具包括上模10、压边圈20和下模30。本实施例中，所述上模10为凹模，所述下模30为凸模，所述压边圈20套设在所述下模30上，所述压边圈20与所述下模30为浮动式间隙连接，即所述压边圈20可在所述下模30的轴向产生一定的位移量，可相对于所述下模30上升或下降。

所述上模10包括从上至下依次连接的上模板11、上模身12和上模承载部13，所述压边圈20包括从上至下依次连接的压边圈承载部22和压边圈模身21，所述下模30包括从下至上依次连接的下模板31、下模身32和下模承载部33。其中，所述上模承载部13、压边圈承载部22和下模承载部33为与冲压料片直接接触的部分，即为直接承载冲压力的部分。

本实施例中，所述上模承载部13、压边圈承载部22和下模承载部33由碳纤维用高强度树脂成型，所述上模身12、压边圈模身21和下模身32由碳纤维用中强度树脂、型砂和螺纹钢骨架成型。本文中所述的碳纤维用树脂指碳纤维胶。

其中，所述碳纤维用高强度树脂为固化后屈服强度不低于170mpa的碳纤维用树脂，树脂及配对固化剂型号为es170r/es170h,其密度为3.1g/cm3；所述碳纤维用中强度树脂为固化后屈服强度不低于160mpa的碳纤维用树脂，树脂及配对固化剂型号为es160r/es160h,其密度为1.16g/cm3；所述型砂可以为现有技术中的铸造用填充砂或其他铸造砂。

进一步的，在所述上模承载部13设置有上模成型面130，在所述下模承载部33设置有下模成型面330，所述上模成型面130与下模成型面330匹配。所述上模成型面130、下模成型面330与冲压件的预冲压形状相匹配，所述上模成型面130与下模成型面330共同作用至冲压料片上，使其成型为相应形状的冲压件。

进一步的，所述上模板11、下模板31由45号钢制得，所述上模板11、下模板31的平面度均不大于0.1mm，所述上模身12成型在所述上模板11上，与所述上模板11通过地脚螺栓51固定连接，所述下模身32成型在所述下模板31上，与所述下模板31通过地脚螺栓固定连接，以确保所述上模板11与上模身12、下模板31与下模身32之间的牢固连接。

进一步的，在所述下模板31上开设有多个油压机顶杆通过孔310，在进行冲压操作时，油压机顶杆穿过所述顶杆通过孔310将所述压边圈20顶起，将冲压料片置于所述压边圈20的压边圈承载部22上，使所述上模10下降，并压着所述冲压料片和所述压边圈20向下运行，直至所述上模成型面130与下模成型面330接触并挤压所述冲压料片，使所述冲压料片成型为冲压件，后所述上模10上升复位。

进一步的，在所述上模承载部13上设置有锁模块上部41，在所述压边圈承载部22上设置有锁模块下部42，所述锁模块上部41与锁模块下部42匹配。优选所述锁模块上部41与锁模块下部42均为钢质组件。

当所述冲压模具在不使用情况下，所述上模10置于所述下模30上，所述锁模块上部41与锁模块下部42互配连接，防止所述上模10和下模30在外力作用下产生相对位移，起到确保模具装配精度的作用；当所述冲压模具安装在压机上时，所述锁模块上部41与锁模块下部42保持互配连接状态，所述上模板11与压机滑块、下模板31与压机台面压板通过螺栓紧固连接；在冲压上料过程中，压机滑块上行，带动所述锁模块上部41与锁模块下部42分离；冲压成型时，压机滑块下行，带动所述上模10下降，所述锁模块上部41与锁模块下部42重新连接，以确保所述上模成型面130与下模成型面330的精确接触，完成产品的冲压成型。

本实施例中，所述锁模块上部41安装在上模10呈凸块的模角上，所述锁模块下部42安装在压边圈20呈凹块的模角上，所述凸块模角和所述凹块模角分别为形状、尺寸相匹配的接插件结构。其中，所述锁模块上部41、锁模块下部42均为模具标准件，通过螺钉分别与镶在上模10、压边圈20模角内的钢质螺纹套连接，有了钢制锁模块，克服了模角直接用树脂材料不耐磨的缺陷。

在本实施例的一个实施方式中，在所述下模身32和下模板31之间还设置有垫板34，所述垫板34可拆卸连接在所述下模板31上。进一步的，所述垫板34与所述下模板31之间为螺纹配合，通过螺栓固定连接，可以理解的，所述垫板34与所述下模板31之间也可采用现有技术中其他的可拆卸连接方式。

本实施方式中，所述垫板34由45号钢制得，其平面度不大于0.1mm，所述下模身32成型在所述垫板34上，所述下模身32与所述垫板34之间通过地脚螺栓52固定连接，以确保所述垫板34与下模身32之间的牢固连接。

本实施方式中，加工有油压机顶杆过孔310的下模板31可作为所有模具的公用模板，可根据需要，从所述下模30上拆卸下来，用于其他的模具，以降低冲压模具的制造和使用成本。

本发明所提供的冲压成型模具，对拉伸深度较浅、冲次不高的汽车白车身试制产品，可完全替代传统铸铁或锌合金铸件模具，且制造周期短、制造成本低，缩短了白车身试制的研发制作周期，可满足汽车白车身试制行业产品短周期交付的需求，具有广泛的市场前景。

本实施例所提供的冲压成型模具，可适用于拉伸深度为10mm～30mm的汽车白车身试制冲压件的成型，其可承受的总冲次为80～100次。

实施例2：

请同时参阅图1和图2，本实施例提供了一种如实施例1所述冲压成型模具的制造方法，图2示出了所述冲压成型模具制造方法的流程，该制造方法包括如下步骤：

s1.上模制造：提供上模板11，在所述上模板11上浇注上模身12，在固化后的所述上模身12上浇注上模承载部13。

s2.压边圈制造：提供一公用模板，然后在所述公用模板上浇注压边圈模身21，在固化后的所述压边圈模身21上浇注压边圈承载部22。

s3.下模制造：提供下模板31，在所述下模板31上浇注下模身32，在固化后的所述下模身32上浇注下模承载部33。

在本实施例的一个实施方式中，所述步骤s1具体通过下述步骤完成上模10的制造：

a1.用epp泡沫块通过快速精雕机加工出上模成型面；将碳纤维用中强度树脂与第一固化剂按重量比2:1在混料机内混合，得到第一混合物；在所述第一混合物内加入所述第一固化剂4-6倍重量的型砂，在混料机内混合，得到第二混合物。

b1.将所述上模板11置于标准平台上，旋入地脚螺栓51。

c1.按设计定位尺寸将制作好的上模木质浇注腔体置于所述上模板11上，铺设一层所述第二混合物，放入螺纹钢骨架61，继续填入定量的所述第二混合物，放置2-2.5小时使所述第二混合物固化。优选放置时间为2小时。

d1.根据设计尺寸，使所述epp泡沫块的上模成型面朝下，与所述上模木质浇注腔体围成第一封闭型腔。

e1.将碳纤维用高强度树脂与第二固化剂按重量比12:1在反应筒内搅拌混合，得到第三混合物。

f1.将定量的所述第三混合物从所述epp泡沫块的浇口倒入所述第一封闭型腔，放置2-2.5小时使所述第三混合物固化。优选放置时间为2小时。

g1.拆除所述epp泡沫块和上模木质浇注腔体，得到所述上模10。

在本实施例的一个实施方式中，所述步骤s2具体通过下述步骤完成压边圈20的制造：

a2.用epp泡沫块通过快速精雕机加工出压边圈成型面；将碳纤维用中强度树脂与第一固化剂按重量比2:1在混料机内混合，得到第一混合物；在所述第一混合物内加入所述第一固化剂4-6倍重量的型砂，在混料机内混合，得到第二混合物。

b2.将一公用模板置于标准平台上，按设计定位尺寸将制作好的压边圈木质浇注腔体置于所述公用模板上，铺设一层所述第二混合物，放入螺纹钢骨架63，继续填入定量的所述第二混合物，放置2-2.5小时使所述第二混合物固化。优选放置时间为2小时。

c2.将碳纤维用高强度树脂与第二固化剂按重量比12:1在反应筒内搅拌混合，得到第三混合物。

d2.根据设计尺寸，使所述epp泡沫块的压边圈成型面朝下，与所述压边圈木质浇注腔体围成第二封闭型腔。

e2.将定量的所述第三混合物倒入所述压边圈木质浇注腔体，放置2-2.5小时使所述第三混合物固化。优选放置时间为2小时。

f2.拆除所述epp泡沫块和压边圈木质浇注腔体，得到所述压边圈20。

进一步的，所述步骤b2还包括在提供的所述公用模板上喷脱模剂的步骤，以便于在步骤f2中，可顺利将所述压边圈20与所述公用模板分离。

在本实施例的一个实施方式中，所述步骤s3具体通过下述步骤完成下模30的制造：

a3.用epp泡沫块通过快速精雕机加工出下模成型面；将碳纤维用中强度树脂与第一固化剂按重量比2:1在混料机内混合，得到第一混合物；在所述第一混合物内加入所述第一固化剂4-6倍重量的型砂，在混料机内混合，得到第二混合物。

b3.将所述下模板31置于标准平台上，旋入地脚螺栓。

c3.按设计定位尺寸将制作好的下模木质浇注腔体置于所述下模板31上，铺设一层所述第二混合物，放入螺纹钢骨架62，继续填入定量的所述第二混合物，放置2-2.5小时使所述第二混合物固化。优选放置时间为2小时。

d3.根据设计尺寸，使所述epp泡沫块的下模成型面朝下，与所述下模木质浇注腔体围成第三封闭型腔。

e3.将碳纤维用高强度树脂与第二固化剂按重量比12:1在反应筒内搅拌混合，得到第三混合物。

f3.将定量的所述第三混合物从所述epp泡沫块的浇口倒入所述第三封闭型腔，放置2-2.5小时使所述第三混合物固化。优选放置时间为2小时。

g3.拆除所述epp泡沫块和下模木质浇注腔体，得到所述下模30。

进一步的，所述第一混合物固化后的屈服强度不低于160mpa，所述第三混合物固化后的屈服强度不低于170mpa。本实施例中，所述碳纤维用中强度树脂的型号为es160r,对应的，所述第一固化剂的型号为es160h，所述碳纤维用中强树脂与所述第一固化剂混合固化后的屈服强度为160mpa；所述碳纤维用高强度树脂的型号为es170r,对应的，所述第二固化剂的型号为es170h，所述碳纤维用高强树脂与所述第二固化剂混合固化后的屈服强度为170mpa。

优选的，所述第二混合物中，所述碳纤维用中强度树脂、第一固化剂及型砂的重量比为2:1:5。所述螺纹钢骨架61、62、63由螺纹钢焊接而成，优选所述螺纹钢的公称直径为8mm～20mm，如所述螺纹钢可选自公称直径为8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、20mm螺纹钢中的一种或多种，实际应用时，可根据模具的规格需要选择不同公称直径的螺纹钢。

在本实施例一个优选的实施方式中，上述步骤b3为：在置于标准平台上的所述下模板31上可拆卸连接垫板34，在所述垫板34上旋入地脚螺栓，然后在所述垫板34上浇注所述下模身32，并在固化后的所述下模身32上浇注所述下模承载部33。其中，所述下模身32、下模承载部33浇注的具体步骤与s3中的相同，此处不再赘述。

所述垫板34的设置，使加工有油压机顶杆过孔310的下模板31可作为所有模具的公用模板，可根据需要，将所述下模板31从所述下模30上拆卸下来，用于其他的模具，以降低冲压模具的制造和使用成本。

请继续参阅图2，本实施例中，所述冲压成型模具的制造方法还包括在步骤s3后的下述步骤：

提供锁模块上部41、锁模块下部42，将所述锁模块上部41、锁模块下部42分别安装至所述上模承载部13、压边圈承载部22的模角上。

在安装前，根据锁模块组件的安装位置，预先在上模10和压边圈20的凸凹树脂模角部镶入钢质螺纹套，所述锁模块上部41、锁模块下部42通过螺钉与所述钢质螺纹套连接。

s5.合模：将所述压边圈20套入所述下模30上，将所述上模10置于所述下模30上，使所述锁模块上部41与锁模块下部42互配连接，以确保所述上模成型面130与下模成型面330的精确装配。

所述冲压成型模具以合模后的状态入库备用。

本发明所提供的冲压成型模具制造方法，较现有铸铁或锌合金铸造软模制造，省去了周期漫长的铸造环节和cnc加工工序，制造周期短、制造成本低，缩短白车身试制的研发制作周期，满足汽车白车身试制行业产品短周期交付的需求，可广泛应用于汽车白车身试制行业的模具制作中。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。