一種框架模具快速制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種框架模具快速制造方法，是以木質(zhì)高密度纖維板作為坯料制作木質(zhì)模具，使用薄鋼板焊接出框架模具的框架結(jié)構(gòu)。下一步在漸進(jìn)成形機(jī)床上，采用漸進(jìn)成形技術(shù)，在模板上加工成形框架模具型面。接下來將模板和框架結(jié)構(gòu)焊接到一起。再經(jīng)熱處理對框架模具去應(yīng)力退火，達(dá)到所需的性能指標(biāo)。最后，使用漸進(jìn)成形設(shè)備或數(shù)控加工設(shè)備精銑框架模具型面使模具達(dá)到所需的精度要求。該方法中使用的焊接設(shè)備、漸進(jìn)成形設(shè)備、熱處理設(shè)備和數(shù)控加工設(shè)備采用市場已有設(shè)備，不限具體型號，能滿足零件制造要求即可。本發(fā)明中使用漸進(jìn)成形技術(shù)成形框架模具的型面，相比于是用沖壓工藝，對于批量小，種類多的框架模具來說，成本降低且縮短了模具的制造周期。
【專利說明】
一種框架模具快速制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模具的制造方法，尤其涉及適合復(fù)合材料框架模具制造方法，用于復(fù)合材料的成形，屬于模具制造加工技術(shù)領(lǐng)域。
【技術(shù)背景】
[0002]現(xiàn)在航空制造領(lǐng)域?yàn)榱藴p輕飛機(jī)重量，提高經(jīng)濟(jì)性，復(fù)合材料得到大量應(yīng)用。因復(fù)合材料的成形通常在模具中完成，隨著復(fù)合材料的需求越來越大，產(chǎn)品的種類越來越多，迫切的需要一種可以快速制造模具的方法。
[0003]目前實(shí)際生產(chǎn)那過程中，通常使用框架模具作為輔材成型過程中的模具?？蚣苣＞咭话闶怯芍谓Y(jié)構(gòu)和模板組成。支撐結(jié)構(gòu)一般由金屬型材制成，用于支撐上面的模板;模板主要采用鈑金、沖壓工藝制成所需的型面?？蚣苣＞邿崛萘啃?，便于熱量的傳導(dǎo)，且重量較輕，轉(zhuǎn)運(yùn)方便。這種結(jié)構(gòu)適用于熱壓罐成型、真空袋成型、真空導(dǎo)入成型等多種復(fù)合材料成型工藝。
[0004]但是模板在傳統(tǒng)沖壓制造過程中，需要制作型面成形的模具。對于批量少，種類繁多，型面復(fù)雜的復(fù)合材料模具，成本高，周期長。相對于傳統(tǒng)沖壓工藝，漸進(jìn)成形技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)更加適合制造框架模具。漸進(jìn)成形技術(shù)是依據(jù)分層制造思想，把三維零件二維化，利用成型工具頭，沿著輪廓等高線逐層擠壓出所需零件形狀，具有無模具或使用簡單模具等優(yōu)點(diǎn)，對于生產(chǎn)小批量產(chǎn)品，具有成本低，生產(chǎn)效率高的優(yōu)勢。因此，如何從提高效率、降低成本等方面入手，發(fā)展先進(jìn)工藝，利用漸進(jìn)成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)低成本快速制造，是制造框架模具迫切的需要。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]1、目的:本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)模具制造的高成本、高耗時等問題，而提供一種基于漸進(jìn)成形技術(shù)快速制造框架模具的制造方法。
[0006]2、技術(shù)方案:
[0007]以木質(zhì)高密度纖維板作為坯料制作木質(zhì)模具，使用薄鋼板焊接出框架模具的框架結(jié)構(gòu)。下一步在漸進(jìn)成形機(jī)床上，采用漸進(jìn)成形技術(shù)，在模板上加工成形框架模具型面。接下來將模板和框架結(jié)構(gòu)焊接到一起。再經(jīng)熱處理對框架模具去應(yīng)力退火，達(dá)到所需的性能指標(biāo)。最后，使用漸進(jìn)成形設(shè)備或數(shù)控加工設(shè)備精銑框架模具型面使模具達(dá)到所需的精度要求。該方法中使用的焊接設(shè)備、漸進(jìn)成形設(shè)備、熱處理設(shè)備和數(shù)控加工設(shè)備采用市場已有設(shè)備，不限具體型號，能滿足零件制造要求即可。
[0008]本發(fā)明提出一種框架模具快速制造方法，該方法包含以下步驟:
[0009]步驟一、材料及設(shè)備準(zhǔn)備:根據(jù)框架模具形狀和性能的要求準(zhǔn)備相應(yīng)尺寸和材質(zhì)的模板和框架結(jié)構(gòu)；以木質(zhì)高密度纖維板作為坯料制作漸進(jìn)成形加工過程中使用的木質(zhì)模具；
[0010]步驟二、漸進(jìn)成形技術(shù)成形型面:相對于傳統(tǒng)鈑金、沖壓工藝制成所需的型面，本方法使用更加高效，經(jīng)濟(jì)的漸進(jìn)成形技術(shù)成形模板的型面;將木質(zhì)模具和模板固定到漸進(jìn)成形設(shè)備上，采用漸進(jìn)成形技術(shù)，使模板成形出設(shè)計的框架模具的型面尺寸；
[0011]步驟三、模具結(jié)構(gòu)加強(qiáng):框架模具的模板表面加工完成之后，從漸進(jìn)成形機(jī)床上取下，將模板與框架結(jié)構(gòu)焊接到一起形成框架模具；
[0012]步驟四、熱處理:使用熱處理設(shè)備，將框架模具放到熱處理設(shè)備中，通過熱處理技術(shù)，使框架模具達(dá)到模具的使用要求；
[0013]步驟五、模具表面微處理:熱處理完成之后，將框架模具安裝到漸進(jìn)成形設(shè)備或數(shù)控加工設(shè)備，根據(jù)零件最終尺寸要求進(jìn)行外形的精確數(shù)控加工，得到最終尺寸零件，加工結(jié)束。
[0014]其中，步驟一中框架結(jié)構(gòu)是根據(jù)框架模具的受力情況，在保證模具的剛度和對模板有效支撐的基礎(chǔ)上，使用焊接設(shè)備，將鋼板焊接而成的支撐結(jié)構(gòu)；
[0015]其中，步驟四中的熱處理技術(shù)主要指去應(yīng)力退火，消除加工應(yīng)力和焊接產(chǎn)生的熱應(yīng)力，也可以采用其他熱處理方式對框架模具的材料進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。
[0016]3、優(yōu)點(diǎn)及功效:本發(fā)明中使用漸進(jìn)成形技術(shù)成形框架模具的型面，相比于是用沖壓工藝，對于批量小，種類多的框架模具來說，成本降低且縮短了模具的制造周期。
【【附圖說明】】
[0017]圖1是本發(fā)明一種框架模具快速制造方法工藝流程圖。
[0018]圖2a是本發(fā)明設(shè)備及材料。
[0019]圖2b是本發(fā)明漸進(jìn)成形技術(shù)成形型面。
[0020]圖2c是本發(fā)明模具結(jié)構(gòu)加強(qiáng)并進(jìn)行熱處理。
[0021]圖2d是本發(fā)明模具表面微處理。
[0022]圖3是本發(fā)明成形的型面尺寸。
[0023]圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例中得到的最終模具圖。
[0024]圖中符號說明如下:
[0025]I模板;2框架結(jié)構(gòu);3木質(zhì)模具;4漸進(jìn)成形設(shè)備；
[0026]5機(jī)床夾具;6漸進(jìn)成形成型工具;7數(shù)控加工設(shè)備;8球頭銑刀；
【【具體實(shí)施方式】】
[0027]擬采用低膨脹合金4J36作為框架模具的材料，模板采用8mm厚的低膨脹合金4J36鋼板，框架結(jié)構(gòu)采用6mm厚的低膨脹合金4J36鋼板焊接而成。成形的型面尺寸如圖3所示，其中型面需要成形的區(qū)域長a = 340mm，寬b = 140mm，高C = 20mm。制造目標(biāo)為制造框架模具。下面結(jié)合圖1 -4說明本發(fā)明的具體實(shí)施步驟:
[0028]步驟一、根據(jù)所需成形的型面尺寸(圖3)準(zhǔn)備采用500mm X 300mm X 8mm的低膨脹合金4J36鋼板作為模板I，6mm厚的低膨脹合金4J36鋼板焊接而成的框架結(jié)構(gòu)2;準(zhǔn)備10塊20mm厚木質(zhì)高密度纖維板，使用木膠將木質(zhì)高密度纖維板粘結(jié)成200mm厚的坯料，根據(jù)成形模板表面制作漸進(jìn)成形加工過程中使用的木質(zhì)模具3;
[0029]步驟二、如圖2a、2b、2c及2d所示，將木質(zhì)模具3固定到漸進(jìn)成形設(shè)備4上，將模板放置在木質(zhì)模具3之上，通過機(jī)床夾具5固定;在漸進(jìn)成形成型工具6的作用下，利用漸進(jìn)成形技術(shù)，將模板成形成為如圖3所示的型面尺寸，其中型面需要成形的區(qū)域長a = 340mm，寬b =140mm，高 c = 20mm ；
[0030]步驟三、將加工好的模板從漸進(jìn)成形設(shè)備上取下，如圖2a、2b、2c及2d所示，將模板I放置到框架結(jié)構(gòu)2之上;利用焊接設(shè)備，采用氣體保護(hù)電弧焊方法，使用ER55-Nil焊絲將模板和框架結(jié)構(gòu)焊接到一起；
[0031]步驟四、使用熱處理設(shè)備，將框架模具放到熱處理設(shè)備中，進(jìn)行去應(yīng)力退火，在溫度190°C ( ± 10°C)下保持6-7個小時，然后在加熱設(shè)備中緩慢冷卻；
[0032]步驟五、熱處理完成之后，將框架模具從加熱設(shè)備中取出，并將框架模具安裝到數(shù)控加工設(shè)備7上，使用球頭立銑刀8，型號為直柄球頭立銑刀5GB/T20773-2006，進(jìn)刀速度3000mm/min，主軸轉(zhuǎn)速2400r/min，根據(jù)圖3所示的型面尺寸，對模板進(jìn)行精確數(shù)控加工，得到最終尺寸零件，加工結(jié)束。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種框架模具快速制造方法，其特征在于，該方法包含以下步驟: 步驟一、材料及設(shè)備準(zhǔn)備:根據(jù)框架模具形狀和性能的要求準(zhǔn)備相應(yīng)尺寸和材質(zhì)的模板和框架結(jié)構(gòu)；以木質(zhì)高密度纖維板作為坯料制作漸進(jìn)成形加工過程中使用的木質(zhì)模具；步驟二、漸進(jìn)成形技術(shù)成形型面:將木質(zhì)模具和模板固定到漸進(jìn)成形設(shè)備上，采用漸進(jìn)成形技術(shù)，使模板成形出設(shè)計的框架模具的型面尺寸； 步驟三、模具結(jié)構(gòu)加強(qiáng):框架模具的模板表面加工完成之后，從漸進(jìn)成形機(jī)床上取下，將模板與框架結(jié)構(gòu)焊接到一起形成框架模具； 步驟四、熱處理:使用熱處理設(shè)備，將框架模具放到熱處理設(shè)備中，通過熱處理技術(shù)，使框架模具達(dá)到模具的使用要求； 步驟五、模具表面微處理:熱處理完成之后，將框架模具安裝到漸進(jìn)成形設(shè)備或數(shù)控加工設(shè)備，根據(jù)零件最終尺寸要求進(jìn)行外形的精確數(shù)控加工，得到最終尺寸零件，加工結(jié)束。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種框架模具快速制造方法，其特征在于:步驟一中框架結(jié)構(gòu)是根據(jù)框架模具的受力情況，在保證模具的剛度和對模板有效支撐的基礎(chǔ)上，使用焊接設(shè)備，將鋼板焊接而成的支撐結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種框架模具快速制造方法，其特征在于:步驟四中的熱處理技術(shù)是指去應(yīng)力退火，消除加工應(yīng)力和焊接產(chǎn)生的熱應(yīng)力對框架模具的材料進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。
【文檔編號】B23P15/24GK105855820SQ201610286053
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】李小強(qiáng), 韓凱, 李東升
【申請人】北京航空航天大學(xué)