CN101754624A - 金属壳体及其成型方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属壳体，其包括底壁及沿底壁边缘向一侧延伸的折弯部。折弯部经过镦粗处理且其纵向切面的金相图显示该折弯部有且仅有一条因金属晶粒受挤压形成的褶皱。上述金属壳体的折弯部的内部金属晶粒流动方向较为平滑、有序，内部微裂纹较少，强度较高。本发明还提供一种上述金属壳体的成型方法。

Description

金属壳体及其成型方法
技术领域
本发明是关于一种金属壳体及其成型方法，尤其是关于一种应用于电子装置的金属壳体及其成型方法。
背景技术
近年来，金属壳体由于其具有强度高、硬度好、质感佳等特点，被广泛应用于笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、移动电话等便携式电子装置中。
一种常见的金属壳体的制备方法一般包括如下步骤：
拉深成型，即将一金属板材拉深成型为一壳体工件。该工件包括一个底壁及沿底壁边缘向远离底壁的方向延伸的折弯部。
镦粗成型，使用模具对工件的折弯部进行镦粗处理，使折弯部的厚度大于底壁的厚度，并为后续的铣削加工留出足够的尺寸余量。镦粗时，镦刀的刀刃一般与折弯部的延伸方向垂直。
铣削成型，使用数控机床将该工件的折弯部加工成所需形状，以形成金属壳体。
请参阅图1，在对使用上述方法成型的金属壳体的折弯部进行金相分析时发现，折弯部内部金属晶粒流动方向较为混乱，且在图1中A、B两个区域形成了两个较大的褶皱。这两个褶皱的中心处形成了较为明显的微裂纹。这些微裂纹导致折弯部强度不高，在进行铣削加工时容易破碎，甚至发生整块折弯部从底壁上脱落的情况，严重影响产品质量。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种强度较高、内部微裂纹较少的金属壳体及上述金属壳体的成型方法。
一种金属壳体，其包括底壁及沿底壁边缘向一侧延伸的折弯部。折弯部经过镦粗处理且其纵向切面的金相图显示该折弯部有且仅有一条因金属晶粒受挤压形成的褶皱。
一种金属壳体成型方法，其包括：提供一金属板；拉深成型，将该金属板拉深成具有底壁和折弯部的工件，该折弯部具有一受力端面；镦粗成型，使用模具对工件的折弯部进行镦粗处理，模具包括镦刀，镦刀相对工件沿折弯部延伸方向运动，镦刀包括刀刃，刀刃所在平面和折弯部的受力端面其中至少一与折弯部延伸方向所成角度为55度至65度；及铣削成型，将折弯部加工成所需形状，以形成金属壳体。
镦粗成型时，折弯部所受到的来自镦刀的推力可分解为沿折弯部延伸方向的第一分力和与折弯部延伸方向垂直的第二分力。在第二分力的作用下，折弯部内部金属晶粒被引导主要朝一个方向平滑、有序地流动，因此只在某一特定部位产生单一褶皱。实验证明，使用该成型方法加工出的金属壳体的折弯部内部微裂纹较少，强度较高。
附图说明
图1是一种金属壳体的镦粗折弯部纵向切面的金相图。
图2是本发明实施例的金属壳体的立体示意图。
图3是图2所示金属壳体沿III-III线的局部剖视图。
图4是图2所示金属壳体的镦粗折弯部纵向切面的金相图。
图5是本发明实施例所采用的模具和一种待加工壳体工件的剖视图。
图6是图5所示VI部的放大图。
图7是图5所示模具合模时的剖视图。
图8是图7所示VIII部的放大图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的金属壳体及其成型方法作进一步的详细说明。
请同时参阅图2和图3，本实施例的金属壳体10为笔记本电脑壳体，其包括一个近似矩形的底壁11及沿底壁11边缘向一侧延伸的四个折弯部12。该金属壳体10为铝合金制成，四个折弯部12顺次连接，并与底壁11共同形成一个具有开口的腔体(未标示)。当折弯部12的厚度为T，底壁11的厚度为K时，则满足以下关系：1＜T/K≤1.76。折弯部12包括一受力端面121，其与折弯部12的延伸方向122形成一倾斜角C。倾斜角C的范围在55度至65度之间。本实施例中，倾斜角C为60度。可以理解，金属壳体10的底壁11也可为三角形、五边形、六边形等，此时折弯部12的数量与底壁11的边数相对应。
请参阅图4，所示为在21±5℃的温度及40～80％RH的湿度条件下，使用金相显微镜拍摄的工件10的折弯部12纵向切面的放大倍数为50倍的金相图。由图4可知，折弯部12有且仅有一条因金属晶粒受挤压形成的褶皱。另外，与图1相比，折弯部12内部金属晶粒流动方向较为平滑、有序，A区域的微裂纹长度变短，B区域的微裂纹基本消失。
请参阅图5至图8，下面就本发明实施例的金属壳体10的成型方法作进一步详细说明。一种用于制造上述金属壳体10的方法包括以下步骤：
(1)提供一金属板(图未示)。
(2)拉深成型，对该金属板进行拉深处理使其成型为待加工壳体工件10a。请同时参阅图5和图6，工件10a包括一个底壁11a及沿底壁11a边缘向一侧延伸的折弯部12a。折弯部12a具有一受力端面121a及一延伸方向122a。受力端面121a与延伸方向122a垂直。底壁11a及折弯部12a的厚度均为K。
(3)镦粗成型，使用如图5所示本实施例的模具20对工件10a的折弯部12a进行镦粗处理，以增加折弯部12a的厚度和强度，并为后续的铣削加工留出足够的尺寸余量。
本实施例所使用的模具20包括下模组件21和上模组件22。下模组件21包括下模座211、下模板212、下垫板213、下挡板214、凸模215、四个镦刀216、弹簧217及导套218。下模座211、下模板212、下垫板213及下挡板214相对固定。下挡板214大体为矩形环状体，其中部形成矩形容纳腔(未标示)，凸模215可在该容纳腔内移动。凸模215大致为矩形，其上端面与工件10a的底壁11a的形状相一致。镦刀216固定在下垫板213上，且位于下挡板214与凸模215之间。镦刀216的高度比下挡板214及凸模215的高度低。镦刀216上端形成刀刃2161。刀刃2161朝靠近下挡板214的方向倾斜。刀刃2161所在平面与折弯部12a的延伸方向122a形成一角度D。角度D的范围在55度至65度之间。本实施例中，角度D为60度。下挡板214包括左侧面2141，凸模215包括右侧面2151。左侧面2141与右侧面2151相互平行。左侧面2141、右侧面2151及刀刃2161共同形成一个容纳折弯部12a的型腔219。型腔219的宽度为L，且满足1＜L/K≤1.76。弹性件217一端固定在下模座211上，另一端穿过下模板212和下垫板212与凸模215相连。本实施例中，弹性件217为氮气弹簧。
上模组件22包括上模座221、凹模222及导柱223。凹模222与上模座221相对固定，其下端与工件10a的底壁11a的形状相一致，其用于合模时对底壁11a施力。导柱223固定在上模座221上，并能进入下模组件21的导套218内，以确保凹模222与凸模215能够精确配合。
请同时参阅图7和图8。合模作业时，上模组件22下行，导柱223首先进入导套218内。当凹模222与工件10a的底壁11a相接触时，凸模215开始向下移动并压缩弹性件217，此后工件10a的折弯部12a进入型腔219内并与镦刀216相接触。上模组件22继续下行时，镦刀216的刀刃2161相对工件10a沿延伸方向122a方向运动，对折弯部12a施力使折弯部12a的内部材料在型腔219内流动并最终而将型腔219充满。
由于刀刃2161所在平面与折弯部12a的折弯部12a的延伸方向122a成一定夹角，因此镦粗时折弯部12a所受到的推力F的方向没有与延伸方向122a重合，而是与延伸方向122a构成一角度θ。角度θ的范围在25度至35度之间。本实施例中，角度θ为30度。推力F可分解为沿延伸方向122a的分力F1和与延伸方向122a垂直的分力F2。在分力F2的作用下，折弯部12内部金属晶粒被引导主要朝靠近底壁11a的方向平滑、有序地流动，从而只在图4所示的靠近底壁11a的内侧A区域形成单一的褶皱。
(4)铣削成型，使用数控机床将工件10a的折弯部12a加工成所需形状，以形成金属壳体10。
在对工件10a进行铣削加工时发现，折弯部12a的强度大幅提高，没有出现破碎掉落的情况。
可以理解，如果镦刀216的刀刃2161朝远离下挡板214的方向倾斜，则成型后的金属壳体10的受力端面121朝远离底壁11的方向倾斜。
如果弹性件217固定在下模板212上，下模座211也可省略。如果镦刀216和下挡板214固定在下模板212上，下垫板213也可省略。如果凸模215固定在下模板212上，弹性件217也可省略。如果无需对金属壳体10的折弯部12的表面质量进行管控，下挡板214也可省略。
镦刀216也可固定在该上模组件22上，例如固定到上模座221上，此时凸模215设于上模座221上，且凹模222对应设在下模座212上。
基于同样原理，如果工件10a的折弯部12a受力端面121a与延伸方向122a形成55度至65度的夹角，则镦刀216的刀刃2161所在平面也可与折弯部12a的延伸方向122a垂直，最后成型的金属壳体10也能够达到同样的效果。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内作其它变化，当然，这些依据本发明精神所作的变化，都包含在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种金属壳体，其包括底壁及沿该底壁边缘向一侧延伸的折弯部，该折弯部经过镦粗处理，其特征在于：该折弯部纵向切面的金相图显示该折弯部有且仅有一条因金属晶粒受挤压形成的褶皱。
2.如权利要求1所述的金属壳体，其特征在于：该折弯部还包括一受力端面，该受力端面与该折弯部的延伸方向形成55度至65度的倾斜角。
3.如权利要求2所述的金属壳体，其特征在于：该金属壳体由铝合金制成，该金属壳体的该折弯部为多个，该多个折弯部顺次连接，并与底壁共同形成具有开口的腔体。
4.如权利要求1所述的金属壳体，其特征在于：当该底壁厚度为K，该折弯部厚度为T时，则1＜T/K≤1.76。
5.一种金属壳体成型方法，其包括：
提供一金属板；
拉深成型，将该金属板拉深成具有底壁和折弯部的工件，该折弯部具有一受力端面；
镦粗成型，使用模具对该工件的折弯部进行镦粗处理，该模具包括镦刀，该镦刀相对该工件沿该折弯部延伸方向运动，该镦刀包括刀刃，该刀刃所在平面和该折弯部的该受力端面其中至少一与该折弯部延伸方向所成角度为55度至65度；及
铣削成型，将该折弯部加工成所需形状，以形成金属壳体。
6.如权利要求5所述的金属壳体成型方法，其特征在于：该锻造模具包括上模组件、下模组件，该镦刀固定在该上模组件或该下模组件上，该上模组件朝该下模组件运动使该镦刀对该折弯部施力，该镦刀包括刀刃，该刀刃朝靠近该下打板的方向倾斜，该刀刃所在平面与该折弯部延伸方向所成的角度为55度至65度。
7.如权利要求6所述的金属壳体成型方法，其特征在于：该下模组件包括下模板、凸模和下打板，该凸模用于定位该工件，其与该下模板可移动相连，该镦刀和该下打板分别与该下模板固定且该镦刀位于该下打板和该凸模之间，该下打板包括第一侧面，该凸模包括第二侧面，该第一侧面、该第二侧面及该镦刀的该刀刃共同形成一型腔，当该型腔的宽度为L，该工件的该底壁的厚度为K时，则1＜L/K≤1.76，该上模包括凹模，该凸模与该凹模配合使该工件的该折弯部进入该型腔。
8.如权利要求7所述的金属壳体成型方法，其特征在于：该下打板为环状体，其中部形成容纳腔，该凸模可在该容纳腔内移动。
9.如权利要求8所述的金属壳体成型方法，其特征在于：该凸模的上端面与该工件的该底壁形状相一致。
10.如权利要求9所述的金属壳体成型方法，其特征在于：该下模组件还包括下模座和弹性件，该下模板与该下模座固定，该弹性件一端与该凸模相连，另一端与该下模座相连。
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