镁合金薄壳件热冲锻成形模具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种镁合金薄壳件热冲锻成形模具，主要用于电子消费类产品的外壳生产，如ＭＰ３播放机、手机、ＰＤＡ、数码相机等。该模具的凸模侧面具有凸模约束壁，分别对应薄壳件的侧壁，凸模约束壁壁厚与薄壳件侧壁厚度相同，凸模约束壁底面长度小于对应的薄壳件侧壁长度，形成可容纳多余金属的流出槽。将厚度为１．５ｍｍ～６ｍｍ的镁合金坯料作为毛坯，将模具加热至２００～４００℃，坯料加热至２５０～４５０℃，坯料均匀涂抹上润滑剂后，放入凹模内，凸模向下运动冲锻出壳形件。本实用新型专利技术生产出的外壳具有较复杂的几何外形，可带有螺丝柱、加强筋等；壁厚薄、尺寸精度高；表面质量好、机械性能高；生产效率高、材料利用率高。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术涉及镁合金塑性加工生产技术，特别涉及一种具有较复杂几何外形(如可带有螺丝柱、加强筋等)的镁合金薄壳件热冲锻成形模具。
技术介绍
近几年来电脑、通讯产品、消费性电子等3C产品大行其道，而此类物品常须有便携性。目前大部分便携式产品的结构材料仍以工程塑胶为主，虽然其性能通常可以满足便携式产品结构的需求(如强度够、轻量、低成本、制造容易、周边厂商配合容易等)，但随着社会需求的不断发展，各种塑胶材料在结构刚性、散热性等已开始逐渐不能满足要求。特别是对产品材料特性要求更高，如电磁波干扰屏蔽、可回收性等，传统塑胶材料无法满足这些需求。镁是工业中最轻的结构金属材料，其密度仅为1.74g/cm。镁及镁合金具有一些吸引人的性质优良的导热性、导电性及电磁屏蔽性能；高的比强度、比刚度和减震性能；优良的加工工艺性能，如良好的铸造性能、机械加工性能，以及在保护气氛下有良好的焊接性能。镁的资源丰富，在当前日益严峻的能源与环境的压力下，镁合金易于回收和有利于环保等特点使其受到世人瞩目。因此对于追求轻、薄、短、小及环境保护的高科技产品而言，镁合金将是本世纪最热门的金属材料之一，有望得到长足的发展。目前，镁合金产品主要采用压铸技术加工，但压铸仍有许多无法克服的缺点比如生产速度慢、优良率低、表面孔洞等。与铸造镁合金相比，变形镁合金在组织上更细、成分上更均匀、内部更致密，因此变形镁合金比铸造镁合金有高强度和高延伸率，而且塑性加工具有表面质量好、生产速度快、优良率高等优点，因此开发镁合金塑性加工技术是目前亟待进行的工作。常见的镁合金塑性加工方法，如冲压，无法成形较复杂的几何外形。3C产品薄壳件内通常都带有突起的螺丝孔和加强筋等较复杂的部件，螺丝孔可用来连接上下外壳，还可安装LCD和其它电子元件；加强筋可提高薄壳件的刚度。这些部位则无法以冲压等方式成形。而采用热冲锻工艺进行此类薄壳件加工是一种形之有效的方法。
技术实现思路
本技术目的是提供一种镁合金薄壳件热冲锻成形模具，解决复杂的几何外形的成形问题，可获得材料利用率高、表面质量好的镁合金薄壳件。本技术的技术方案是一种镁合金薄壳件热冲锻成形模具，主要包括上模板、凹模垫板、退块、凹模、芯杆、凸模、凸模固定板、下模板。其中凹模放于凹模垫板上，退块和芯杆放入凹模内，用螺钉与定位销钉将凹模和凹模垫板固定于下模板上，凸模安装于凸模固定板，用螺钉和定位销钉固定于上模板。模具的主要特征是凸模具有与薄壳件的螺丝柱、加强筋相对应的螺丝柱孔和加强筋槽，凸模侧面具有凸模约束壁，分别对应薄壳件的侧壁，凸模约束壁壁厚与薄壳件侧壁厚度相同，凸模约束壁底面长度小于对应的薄壳件侧壁长度，形成可容纳多余金属的流出槽。所述凸模约束壁底面长度约占所对应的薄壳件侧壁长度的4/5～9/10。所述模具安装有加热、保温装置；凹模内径向分布有加热棒孔，加热棒置于加热棒孔内。本技术的主要优点1、本技术改进凸模几何外形，增加约束壁和流出槽，使薄壳件侧壁平整、高度均匀、切边量少、节省坯料。2、本技术成形的薄壁件几何外形较复杂，可带有螺丝柱、加强筋等，方便上、下外壳连接，易于安装电子产品内部的线路板和LCD等部件，提高了产品刚度，生产的薄壳件适用于3C产品。3、本技术外壳壁厚薄，厚度可达到0.5～0.8mm，符合3C产品要求的轻、薄、短、小的特点。4、本技术通过本方式成形的镁合金薄壳件，表面质量好，简化后续表面处理过程。5、本技术在合理的工艺参数下进行加工，可得到细小的晶粒，产品的机械性能高于其它方式成形的产品。附图说明图1为本技术镁合金热冲锻模具结构剖面图。图2a-b为本技术的凹模剖面图。其中，图2a为主视图；图2b为图2a的C-C剖视图。图3为采用本技术制造的一个典型产品图。图4为制造图3所示产品的凸模图。图中，1下模板；2凹模垫板；3退块；4凹模；5芯杆；6凸模；7凸模固定板；8上模板；9薄壳件；10螺丝柱；11加强筋；12角落；13侧壁；14加热棒孔；15螺丝柱孔；16加强筋槽；17流出槽；18约束壁底面；19凸模约束壁。具体实施方式以下结合附图和具体实施对本技术进行进一步的说明。如图1和图2a-b所示，所采用的模具主要包括下模板1、凹模垫板2、退块3、凹模4、芯杆5、凸模6、凸模固定板7、上模板8。其中凹模4放于凹模垫板2上，退块3和芯杆5放入凹模4内，用螺钉与定位销钉将凹模4和凹模垫板2固定于下模板1上。凸模6安装于凸模固定板7，用螺钉和定位销钉固定于上模板8。如图3所示，热冲锻薄壳件9内部带有4个螺丝柱10，1个加强筋11。预成形薄壳件为四方形，难点在于壳内部不但要成形出螺丝柱和加强筋，而且薄壳件四个角12难以成形。取镁合金AZ31轧制或挤压板材(厚度为1.5mm～6mm)一块，其面积与预成形薄壳件底部面积相等，可刚好平放入凹模内。根据预成形薄壳件成品的形状和体积，按体积相等原则，适当留出余量，精确计算出所需坯料的厚度。将坯料进行表面抛光处理，然后放入加热炉中加热至250～450℃。在此温度下，镁合金的塑性好，能有效降低设备吨位，同时不会发生晶粒长大现象。将模具预热至200～400℃，最好保持温度在300℃以上。将坯料均匀涂抹润滑剂液体聚四氟乙烯(PTFE)或二硫化钼或石墨，然后放入凹模4内，置于芯杆5上。凹模内径向分布有12个加热棒孔14，将加热棒置于加热棒孔14内。加热模具，可保证坯料温度在所需变形温度范围内，如图2a-b所示。凸模6开始向下运动，速度为10～500毫米/秒，施加力的大小与凸模截面积、凸模速度和成品薄壳件的厚度相关，大约在5～15吨/厘米2。对应预成形薄壳件9的螺丝柱10和加强筋11，凸模6具有螺丝柱孔15和加强筋槽16。在凸模6作用下，能成形4个螺丝柱10和加强筋11。根据镁合金的塑性变形特性，预成形薄壳件侧壁13中间的成形高度通常远高于四个角落12的成形高度。为此，如图4所示，本技术的凸模具有4个凸模约束壁19，分别对应预成形薄壳件的4个侧壁。如凸模约束壁19对应预成形薄壳件的侧壁13。凸模约束壁19可限制薄壳件侧壁13中间的成形高度，有效提高四个角落12的成形高度。如当镁合金材料变形流动到凸模约束壁底面18处时，凸模约束壁19将限制材料继续向上流动，而向两侧流动，流向角落，从而提高了四个角落12的成形高度。凸模约束壁底面长度小于薄壳件侧壁长度，所述凸模约束壁底面长度约占所对应的薄壳件侧壁长度的4/5～9/10。这样可形成流出槽17，多余的金属可从流出槽17中流出。当冲锻结束后，从模具中取出成形件，冷却后，进行切边，切去多余边部。然后进行机加工，包括钻孔、切削等。最后进行表面处理和喷涂，完成成品的制造。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金薄壳件热冲锻成形模具，包括下模板（１）、凹模垫板（２）、退块（３）、凹模（４）、芯杆（５）、凸模（６）、凸模固定板（７）、上模板（８），其中：凹模（４）放于凹模垫板（２）上，退块（３）和芯杆（５）放入凹模（４）内，凹模（４）和凹模垫板（２）固定于下模板（１）上，凸模（６）安装于凸模固定板（７），凸模（６）和凸模固定板（７）固定于上模板（８），其特征在于：凸模（６）具有与薄壳件的螺丝柱、加强筋相对应的螺丝柱孔（１５）和加强筋槽（１６），凸模（６）侧面具有凸模约束壁（１９），分别对应薄壳件的侧壁（１３），凸模约束壁（１９）壁厚与薄壳件侧壁（１３）厚度相同，凸模约束壁底面长度小于对应的薄壳件侧壁（１３）长度，形成可容纳多余金属的流出槽（１７）。

【技术特征摘要】
1.一种镁合金薄壳件热冲锻成形模具，包括下模板(1)、凹模垫板(2)、退块(3)、凹模(4)、芯杆(5)、凸模(6)、凸模固定板(7)、上模板(8)，其中凹模(4)放于凹模垫板(2)上，退块(3)和芯杆(5)放入凹模(4)内，凹模(4)和凹模垫板(2)固定于下模板(1)上，凸模(6)安装于凸模固定板(7)，凸模(6)和凸模固定板(7)固定于上模板(8)，其特征在于凸模(6)具有与薄壳件的螺丝柱、加强筋相对应的螺丝柱孔(15)和加强筋槽(16)，凸模(6)侧面具有凸模约束壁(19)，分别对应薄壳件...

【专利技术属性】
技术研发人员：李章刚，张士宏，徐永超，王忠堂，郑文涛，任丽梅，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]