[發明專利]一種結合3D打印與金屬切削工藝的熱沖壓模具制造方法

在審

• 申請號: 201810342408.5
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108637110A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 蔡萬華;單忠德;閆沁太;姜超;黃江華;賈瑞鵬
• 申請（專利權）人: 北京機科國創輕量化科學研究院有限公司;機械科學研究總院海西（福建）分院有限公司
• 主分類號: B21D37/20
• 分類號: B21D37/20;B22F3/00;B33Y10/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種具有冷卻管道模具的設計加工方法，能夠經濟高效的加工出與模腔形狀基本貼合的圓形或異形截面冷卻管道。首先采用銑削等切削加工方法加工熱沖壓模具基體和部分用于進出水的直管道，之后采用金屬3D打印技術在基體上逐層堆積出冷卻管道部分，最后采用切削加工、打磨等方法加工模具型腔表面。與現有銑削、鉆孔等切削加工方法相比，模具冷卻管道的走向可與模具型腔形狀更為貼合，管道截面形狀可采用非圓形結構，設計靈活性更高。與完全采用3D打印方法相比，大幅降低了金屬粉末的使用量和堆積層厚度，降低了材料費用，縮短了加工時間。

技術領域

本發明涉及超高強鋼熱沖壓模具、壓鑄模具等具有冷卻管道模具的設計加工方法，特別涉及模具冷卻管道的設計加工。

背景技術

超高強鋼熱沖模具具有成形和淬火兩大功能，目前主要采用鉆孔、銑削等機加工方法加工模具冷卻管道，受限于鉆孔僅能加工直孔等限制，冷卻管道不能完全貼合模具型腔表面，造成模具冷卻不均勻，表面溫度不一致。金屬3D打印用粉末價格遠高于常規模具鋼，打印速度低，完全采用3D打印方法制造模具成本過高，難以推廣。

發明內容

本發明提供一種結合了3D打印與金屬切削工藝的熱沖壓模具設計制造方法，能夠經濟高效加工出與模腔形狀基本貼合，圓形或異形截面的冷卻管道。

超高強鋼熱沖壓模具在基體內布置有冷卻管道，該方法首先采用銑削等切削加工方法加工熱沖壓模具基體和用于進出水的直管道，之后采用金屬3D打印技術在基體上逐層堆積出冷卻管道部分，最后采用切削加工、打磨等方法加工模具型腔表面。

模具由基體和冷卻管道層兩部分組成，分界面見附圖2中的2所示虛線，分界面以下是基體，分界面以上是冷卻管道層，分界面的設計應能滿足切削加工和金屬3D打印的工藝要求。熱沖壓模具基體，見附圖2中5，可采用常規鍛造熱作模具鋼，如H13等，基體上分界面的粗糙度應滿足金屬3D打印工藝要求，基體上應鉆孔加工出部分冷卻管道，見附圖2中6。熱沖壓模具冷卻管道層，見附圖2中1，可采用同軸送粉等金屬3D打印方法加工，應盡量選用熱導率高的金屬粉末，管道可根據模具型腔形狀設計，見附圖2中4，管道截面可采用橢圓等特殊形狀。熱沖壓模具型腔表面，見附圖2中3，可采用銑削、打磨等方法加工，達到尺寸精度、表面光潔度要求。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明；

圖1是本發明一實施例熱沖壓模具鑲塊的示意圖；

圖2是本圖1中熱沖壓模具鑲塊A-A截面圖；

附圖中的標記編號說明如下：

1-冷卻管道層，2-冷卻管道層與基體之間的界面，3-模腔表面，4-冷卻管道，5-模具基體，6-輔助管道。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參見圖1，圖1是本發明結合3D打印與金屬切削加工的熱沖壓模具制造方法一實施例的示意圖，具體以超高強鋼熱沖壓模具為例進行說明。本實施例的模具鑲塊如圖1所示，沿A-A面的剖視圖見圖2，鑲塊主要由模具基體5、冷卻管道層1兩部分組成。首先，設計模具時可根據模具型腔形狀設計冷卻管道4的走向和截面形狀，不用考慮鉆孔等加工方式僅能加工直孔的限制，并設計其它輔助管道6供進出水。在加工該鑲塊時，可采用常規模具鋼作為模具基體材料，采用銑削等切削加工方法加工出界面2，并鉆出輔助管道6。之后，采用同軸送粉等3D打印方法在模具基體上逐層堆積出冷卻管道層1，盡量選用高導熱系數的金屬粉末。最后采用銑削、打磨等加工方法加工模具鑲塊型腔面，達到粗糙度要求。