[发明专利]一种超声冲击与微织构加工复合处理的冲压模具及方法

说明书

本发明公开了一种超声冲击与微织构加工复合处理的冲压模具及方法，包括：对冲压模具的凸模和凹模进行粗磨和精磨处理；对冲压模具进行三维立体扫描，根据三维点云数据进行超声冲击工具头的工作路径规划；将超声冲击工具头与冲压模具表面接触，对超声冲压工具头施加设定的静压力，同时对工具头施加超声频振动，使得工具头连续冲击模具表面，在冲击过程中按照设定速度使工具头沿规划路径运行；将冲压模具的凸模工作表面分为接触区和非接触区；将冲压模具的凹模工作表面分为接触区和非接触区；再将凸模和凹模的接触区分为圆角区、立面区、其他区；在凸模的圆角区和立面区加工微凸起织构，在凹模的圆角区和立面区加工微沟槽织构。

技术领域

本发明涉及冲压模具表面处理技术领域，具体为一种超声冲击与微织构加工复合处理的冲压模具及方法。

背景技术

冲压模具是冲压工艺中通过压力压迫板料发生塑性变形的重要工具，冲压模具的表面处理技术决定着成形工件的质量。在冲压过程中，模具接触面积大，加之翻边过程中板料变形伴随巨大变形力，使得凹凸模具与板料之间容易发生剧烈摩擦，长时间摩擦易导致模具磨损，降低模具寿命。

目前的模具表面处理技术主要有渗碳、渗氮、镀铬、激光熔覆、TD、PVD、CVD等，这些表面处理技术存在各种缺点：渗碳技术的废气燃烧影响环境，处理后的模具易出现表面晶间氧化等问题；渗氮技术易产生疏松多孔的表面化合物层，且脆性较大；镀铬技术的废液会污染环境，且不适用于高强板；激光熔覆技术其冷却过程中熔覆层内会产生残余应力，缺乏专用材料适配于所有模具；TD覆层处理存在变形量，后期二次加热易导致成形件变形或开裂；PVD物理气相沉积技术的镀层耐热性普遍较差，成本较高；CVD化学气相沉积反应温度高，易导致模具变形，且沉积层界面易发生扩散。

针对冲压模具的摩擦磨损问题，中国专利“一种复合织构轧辊成形模具及其复合织构成形方法”，在轧辊冲压模具表面的不同区域设置微凸起织构和微凹坑织构，提高轧辊模具耐磨性能，改善材料流动。但其直接在光滑模具表面加工的微织构，并没有提高模具表面本身的耐磨性，微织构耐磨性较差，在实际工作中很容易快速被磨掉形貌，从而失去作用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明旨在提供一种冲压模具表面超声冲击与微织构复合处理方法。本发明对冲压模具进行三维形貌分析，规划工具头运行路径，使工具头与模具表面接触，按规划路径运行，施加超声频震动使得工具头连续冲击模具表面，使模具表面纳米晶化。根据模具三维形貌划分微凸起织构加工区和微沟槽织构加工区，在超声冲击后的模具表面上通过激光加工获得微凸起织构和微沟槽织构。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了超声冲击与微织构加工复合处理冲压模具的方法，包括以下几个步骤：

步骤(1)对冲压模具的凸模和凹模进行粗磨和精磨处理；

步骤(2)对超声冲击工具头的工作路径进行规划；

步骤(3)将超声冲击工具头与冲压模具表面接触，对超声冲压工具头施加设定的静压力，同时对工具头施加超声频振动，使得工具头连续冲击模具表面，在冲击过程中按照设定速度使工具头沿规划路径运行；

步骤(4)将冲压模具的凸模工作表面分为接触区和非接触区；将冲压模具的凹模工作表面分为接触区和非接触区；再将凸模和凹模的接触区分为圆角区、立面区、其他区；

步骤(5)在凸模的圆角区和立面区加工微凸起织构，在凹模的圆角区和立面区加工微沟槽织构。

上述冲压模具表面超声冲击与微织构复合处理方法，通过该方法加工后的冲压模具表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性提高，同时模具表面摩擦特性和材料流动得到主动优化，模具工作过程中的摩擦磨损大幅降低，模具寿命增长，模具冲压获得的成形件质量有所提高。