CN103394592B - 用于超塑成型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于超塑成型的模具和方法。其中，用于超塑成型的模具包括：上模，上模上设置具有冲头的预成型模腔，以用于预成型；以及下模，下模上向内凹设有成型模腔，成型模腔与预成型模腔对应，以使下模和上模闭合时成型模腔和预成型模腔形成封闭空间，并且，上模和下模分别设置有上进气孔和下进气孔，上进气孔和下进气孔均与封闭空间相通。利用本发明的用于超塑成型的模具，不仅能够在同一模具进行冲压成型和超塑成型两种工艺，并且冲压成型、预成形以及成形三个步骤可以在同一模具完成，从而创造性地结合了两种工艺的优点，将两者的缺点互相抵消，不仅可以快速成形，而且可以有效地控制产品的厚度，减少了超塑成形对原材料超塑性要求。

Description

用于超塑成型的方法

技术领域

本发明涉及制造技术领域，具体而言，涉及一种用于超塑成型的模具和方法。

背景技术

超塑成型技术，尤其是超塑气胀成型技术是一个比较新颖、先进而未成熟的技术，具有性能好、精度高、工序简单、操作方便等优点，在保证产品质量的同时还节约了能源和设备，但现有的超塑成形技术存在着两个重大缺点，一个问题是成形速度比较慢，一般比传统工艺慢几倍到几十倍，应付大量甚至巨量的生产需要极多的设备及场地，因此，超塑成形的市场定位一般定在中低产量产品，并且定位在中高端，追求细节的产品上；另一个问题是成形产品厚薄不一致，尤其是成型复杂结构的产品，产品非常容易破裂。厚薄不均会产生两个问题：1.影响成形产品的力学性能；2.影响产品的成品率，浪费原材料，导致制备成本升高。由于超塑成形的特殊好处，加上行业中一直缺少对例如盒状金属产品的有效加工手法，市场对超塑盒状成产品的需求愈来愈大，用途多为壳体，但厚度不平均及生产速度慢都会为其可行性大打折扣，更矛盾的是，常规冲压对复杂成形产品达不到预先拉伸比较厚位置的作用，甚至将比较薄的地方拉得更薄，不利于成形产品的性能，甚至令产品在气胀成形时已经破裂。

因此，目前的超塑成型技术有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种用于超塑成型的模具和方法。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于超塑成型的模具。根据本发明实施例，所述模具包括：上模，所述上模上设置具有冲头的预成型模腔，以用于预成型；以及下模，所述下模上向内凹设有成型模腔，所述成型模腔与所述预成型模腔对应，以使所述下模和所述上模闭合时所述成型模腔和所述预成型模腔形成封闭空间，并且，所述上模和所述下模分别设置有上进气孔和下进气孔，所述上进气孔和所述下进气孔与所述封闭空间相通。

利用根据本发明实施例的用于超塑成型的模具，不仅能够在同一模具进行冲压成型和超塑成型两种工艺，并且冲压成型、预成形以及成形三个步骤可以在同一模具完成，从而创造性地结合了两种工艺的优点，将两者的缺点互相抵消，不仅可以快速成形，而且可以有效地控制产品的薄厚度，减少了超塑成形对原材料超塑性的要求，适用于工业化、规模化生产，具有广阔的应用空间和巨大的市场推广价值。使用根据本发明实施例的用于超塑成型的模具进行成型分为三个主要步骤，第一步：下模和上模闭合形成封闭空间，原材料在冲头的冲压条件进行冲压成型，以获得冲压成型工件；第二步，完成冲压成型后，从下进气孔向封闭空间输入一定气压的气体，使冲压成型工件向预成型模腔拉伸，直至完全贴模，以获得预成型工件；第三步，完成预成型后，从上进气孔向封闭空间输入一定气压的气体，使预成型工件向成型模腔拉伸，直至完全贴模，以获得成型工件，然后利用模具的顶出机构出模，即可获得成型产品。

根据本发明的一些实施例，上述用于超塑成型的模具还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述预成型模腔具有环形凹槽、球形、椭圆球形、扇形、波浪形、马鞍形以及方形中的至少一种预成形结构。由此，在成形时，由于预成形结构的存在，原材料可以根据设计鼓起不同形状的泡，鼓起泡后厚度变薄，可以起到两个积极作用：(1).原材料薄处成形时所需的力量小，在成形时会更优先变形及变薄，如果该位置按理想状态落在成形工件比较难变薄的位置，可以进一步将原材料借用到需要的位置；(2).基于力学矢量分析，气胀成形时原材料鼓起泡的位置会倾向摊平，因此可利用鼓起的泡的摊平倾向将厚度保护区推向预先设计的理想的位置，帮助将板材的厚度保护区落在最终工件的边角，从而可以解决的例如盒形工件的边角厚度比其他位置薄等问题，使产品的薄厚均匀，机械性能更好。

根据本发明的一个实施例，所述冲头为具有预成型结构的冲头。由此，冲头可以具有成型模腔，进一步可以成型结构复杂的产品，使制备产品的种类更加丰富，增加产品卖点，从而使本发明的模具的适用范围更广泛。

和/或，所述冲头表面的预定区域向内凹陷或向外突出。由此，可以成型多种类、不同结构的产品，满足不同的需求。

和/或，所述模具的预定位置设置有石墨。由此，石墨在液压机的压力下可以填补任何微小的空隙，而且在高温下不会熔化或分解，可以长期保持封气效果，封气效果非常理想，有利于抑制成型时产生孔洞。

和/或，所述上模和所述下模分别连接有上加热板和下加热板，所述上加热板和所述下加热板分别连接有上隔热板和下隔热板。由此，可以根据实际需求对模具加热，使模具能够保持合理的成型温度。

进一步地，还可以将温度控制系统和气压控制系统应用在上述模具上。

在本发明的另外一个方面，本发明提出了一种用于超塑成型的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：冲压成型，以便对原材料进行第一步的冲压成型，获得冲压成型工件；预成型，以便对所述冲压成型工件进行第二步的预成型，获得预成型工件；以及成型，以便对所述预成型工件进行第三步的成型，获得成型产品，并且，所述冲压成型、所述预成型以及所述成型在同一模具中完成。

利用根据本发明实施例的用于超塑成型的方法，能够在同一模具进行冲压成型和超塑成型两种工艺，冲压成型、预成形和成形三个步骤可以在同一模具完成，从而完美地结合了两种工艺的优点，将两者的缺点互相抵消，不仅可以快速成形，而且可以有效地控制产品的薄厚度，减少了超塑成形对原材料超塑性的要求，适用于工业化、规模化生产，具有广阔的应用空间和巨大的市场推广价值。

根据本发明的一些实施例，上述用于超塑成型的方法还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述冲压成型为热冲压成型。由此，避免了回弹引起的例如尺寸超差等问题，使成形出来的产品表面质量良好，。

根据本发明的一个实施例，所述模具为根据以上实施例所述的模具，前面针对用于超塑成型的模具所描述的特征和优点，也当然地适用该方法，不再赘述。

根据本发明的一个实施例，在所述模具的所述冲头中进行所述冲压成型，在所述模具的所述预成型模腔中进行所述预成型，在所述模具的所述成型模腔中进行所述成型。由此，三道工序放到同一模具进行，使现有的超塑气胀成形的成型速度大幅加快，因此显著降低了生产成本，亦令超塑成形足以应付大规模生产，同时还可以保留超塑成形的所有好处。

根据本发明的一个实施例，所述模具的所述下模和所述上模闭合形成封闭空间，原材料在所述冲头的所述预成型结构中完成冲压成型，以获得冲压成型工件；完成所述冲压成型后，从所述下进气孔向所述封闭空间输入一定气压的气体，使所述冲压成型工件向所述预成型模腔拉伸，直至完全贴模，以获得预成型工件；完成预成型后，从所述上进气孔向所述封闭空间输入一定气压的气体，使所述预成型工件向所述成型模腔拉伸，直至完全贴模，以获得成型工件，然后利用模具的顶出机构出模，以获得成型产品。

根据本发明的一个实施例，所述模具为通过计算机三维仿真优化设计的模具。

根据本发明的实施例的用于超塑成型的模具和方法可以实现下列优点至少之一：

1、根据本发明的实施例的用于超塑成型的模具和方法，与传统的冲压技术相比，可以成型更复杂或有内扣的盒状产品，而比现有的先冲压后气胀成形的技术相比，能成形出更复杂的产品，例如可以成型出最小等于R0.5的尖角，而且成形成品率高；

2、根据本发明的实施例的用于超塑成型的模具和方法，由于利用了冲压的速度快优势，加上利用预成形的设计，避免了大幅度拉伸，并且将三步工序放到同一模具进行，使现有的超塑气胀成形的成型速度大幅加快，因此显著降低了生产成本，亦令超塑成形足以应付大规模生产，同时又保留超塑成形的所有好处；

3、根据本发明的实施例的用于超塑成型的模具和方法，和单纯超塑气胀成形及先冲压后气胀成形的技术相比，大幅度提高成型产品的厚薄平均度，改善幅度是现有技术所有预成型方案都不能比拟的；

4、根据本发明的实施例的用于超塑成型的模具和方法，由于提高了成型产品整体，特别是产品边角的厚薄平均度，例如可以保证在产品拥有如R0.5的难成型尖角时仍保持最薄处最少为最厚处50％的厚度，提高盒状成型产品的成形性能，避免产品过早破裂而造成废品率高的问题，同时大大提高了产品的物理性能，如避免了四角处因磕碰变形；

5、根据本发明的实施例的用于超塑成型的模具和方法，由于结合了气胀预成型及冲压预成型两种技术，预成型方案的设计自由度极大，可以按照最终成形件的实际需要及厚薄分布、设计出合适的预成型方案；反过来,由于预成型的设计自由度上升，产品成形性能上升，对产品设计的自由度亦比现有的超塑成型大幅提高；

6、根据本发明的实施例的用于超塑成型的模具和方法，如以上5所述，本发明令超塑技术更进一步，拥有现有金属成型工艺(包括冲压、超塑成形、挤压成形等)无法比拟的成型自由度，可以让设计师的设计自由度增加，制造出前所未有的新产品；

7、根据本发明的实施例的用于超塑成型的模具和方法，成型产品精度高、没有一般金属成形技术的物料回弹，而且表面质量好，因此可以应用在精度要求高的产品上，如电子产品外壳、交通工具外壳、工程结构件、家具等；

8、根据本发明的实施例的用于超塑成型的模具和方法，制备工艺简单、成型速度快、成本低、成品率高，适于工业化大批量生产，为超塑气胀成形的量化生产创造了有利条件，有利于推动超塑成形技术的发展和应用。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术中的一个超塑气胀成形的成型示意图；

图2是现有技术中的另外一个超塑气胀成形的成型示意图；

图3是根据本发明一个实施例的用于超塑成型的模具的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的用于超塑成型的方法的流程示意图。

附图标记：

上模1、下模2、冲头3、上进气孔4、下进气孔5、上加热板6、下加热板7、上隔热板8、下隔热板9。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的组件或具有相同或类似功能的组件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”“等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

现有超塑成型技术中存在主要技术问题是：1，冲压成型、预成形以及成形三道工序往往是分开进行的，一般是先采用冲压预先将板材变成与最终工件形状相近的冲压件，然后再以超塑气胀成形技术成形出细节的部份，但如果工件形状复杂，传统冲压技术无法做出形状和最终相近的预成形件，并且还延长了成形时间，导致工件的成形废品率增加；2，现有的预成型技术纯粹将易变薄区的材料先保留，因为只作预先保留很有可能因保护区过早贴模，此时只留有一小部份的材料可以拉伸出极小的圆角，难以成型结构复杂的产品，还会导致产品机械性能下降及厚度不均匀等问题，在此以现有技术中的超塑气胀成型技术来成形盒状工件为例举出两个实例，实例1：参考图1，板材一开始会以一个半球状的形态向下成形(第一条线，由上至下，下同)，当板材第一次接触模具表面时(第二条线)，两个表面会产生磨擦力，限制甚至防止板材继续流动，不参与之后的变形，随着不断成形，板材被模具贴死的面积愈来愈大(第三条线)，愈后期的成形可供拉伸的材料愈少，以至到了最后，难度最高的尖角要由一个面积很小板材去拉伸而成，其中以盒的四个边角问题最为严重；实例2：参考图2，在两边角位置将只能由两边仍未贴模的原材料A的少量部分拉伸出来，导致成型时间长，工件厚度过薄，容易破裂。因而，实际上目前尚无能够有效地解决上述技术问题的模具和方法。本发明的发明人惊奇地发现，通过本发明的技术方案，能够有效地解决现有技术中的例如上述的技术问题。结合以上所述的发明内容以及以下部分，本发明技术方案的特征和优点将得到详细地描述。

需要特别说明的是，上述的“发现”均是本发明的发明人在付出了大量艰苦的劳动后，意外获得的。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于超塑成型的模具。根据本发明实施例，如图3所示，该模具包括：上模1和下模2，上模1上预成型模腔内设置冲头3，预成型模腔用于对原材料进行预成型，预成型模腔结构可以选自环形凹槽、球形、椭圆球形、扇形、波浪形、马鞍形以及方形，冲头3的形状和结构不受特别限制，优选地，通过在冲头3设置预成型结构，例如冲头表面的预定区域向内凹陷或向外突出，冲头3的预成型结构可以用于对原材料进行冲压成形；下模2端面上向内凹设有成型模腔，该成型模腔与预成型模腔对应，以使上模1和下模2闭合时成型模腔和预成型模腔形成封闭空间，并且，上模1和下模2分别设置有上进气孔4和下进气孔5，通过上进气孔4和下进气孔5可以向封闭空间输入一定压力气体。在使用时，成型分为三个主要步骤，第一步为冲压成型：上模1和下模2闭合形成封闭空间，原材料在冲头3的冲压条件首先进行冲压成型，获得冲压成型工件；第二步为预成型，从下进气孔5向封闭空间输入一定气压的气体，使冲压成型工件向预成型模腔拉伸，直至完全贴模，获得预成型工件；第三步为成型，从上进气孔4向封闭空间输入一定气压的气体，使预成型工件向成型模腔拉伸，直至完全贴模，以获得成型工件，然后利用模具的顶出机构出模，即可获得成型产品。当然，相关技术人员也可以借鉴现有技术的其它成形手段，不再赘述。

在现有技术中，冲头3只有大体简单的形状，或冲头3虽然拥有细节，却是直接作为最终工件形状，因此只将预成型限制在很简单的形状上，缺乏对预成形件的细节处理，因此没有将预成型的作用充分发挥出来。而在本发明中，令冲头3本身拥有一些细节，通过在冲头3设置预成型结构，例如冲头3表面的预定区域向内凹陷或向外突出，并且将冲压成型仅仅作为成型的一个步骤、一个完善的预成型手段，从而使产品的设计自由度到大大提高，例如可以成型一些具有图案、文字的产品等。

本发明的发明人发现，由于需要保护原材料某些特定位置的厚度，让原材料在第一步冲压成型及第二步预成形时提早接触冲头3，并且在第二步预成形后接近第三步最终形态，能够将原材料直接向难成形位置填充，冲头3的形状和结构必须经过详细计算及合理设计。有鉴于此，本发明在设计和制造冲头3时，首先借助计算机三维仿真软件预先设计出可将原材料的厚度保护区推送到如四边及四个边角等预定位置的第二步预成型工件的形状和结构，然后再逆向设计出第一步冲压成形所使用的冲头3的形状和结构，最后再结合数控车床来制备冲头3。

进一步地，还可以对上述模具做改进，例如根据本发明的一些实施例，如图3所示，上模1和下模2分别连接有上加热板6和下加热板7，上加热板6和下加热板7分别连接有上隔热板8和下隔热板9，从而使模具能够获得理想的成型温度。

在本发明中，本发明的发明人创造性地在模具中应用了石墨，在模具的预定位置设置石墨，优选采用耐高温性能可以达到1000摄氏度的石墨，石墨在液压机的压力下可以填补任何微小的空隙，而且在高温下不会熔化或分解，可以长期保持封气效果，封气效果非常理想，有利于抑制成型时产生孔洞。

在本发明的另外一个方面，本发明提出了一种用于超塑成型的方法。参考图4，根据本发明的实施例，用于超塑成型的方法可以包括以下步骤：

S1：冲压成型

在该步骤中，通过对原材料进行冲压成型S1可以获得冲压成型工件。

在利用根据本发明实施例的用于超塑成型的方法进行成形时，所用模具的种类以及结构不受特别限制。例如根据本发明的一些实施例，所用模具为以上实施例所述的模具，参考图3和图4，冲压成型S1时，上模1和下模2闭合形成封闭空间，冲头3此时形成预成型模腔，原材料在冲头3的冲压条件首先进行冲压成型，获得冲压成型工件。另外，前面针对用于超塑成型的模具所描述的特征和优点，也当然地适用该方法，不再赘述。

本发明的发明人在研究中发现，由于金属拉伸动作比弯曲类动作时间长很多，一个工件的成型时间主要由总拉伸的时间来决定。有鉴于此，本发明将成型拆解为冲压成型、预成形以及成形三个步骤，而且成型面曲线经过优化，例如冲头的成型曲面已经预先经过优化设计，将高难度的尖角位置直接以已预先弯曲的板材填充，从而使每个步骤所需要进行的拉伸率大幅减少(三个步骤加起来的总拉伸量亦大幅减少)，再加上速度快的冲压将工件的大致形状已经成形出来，因此本发明的技术方案可以取得大幅缩短成型时间的效果。

S2：预成型

在该步骤中，对步骤S1中获得的冲压成型工件进行预成型S2，可以获得预成型工件，并且，冲压成型S1和预成型S2必须在同一模具中完成。

根据本发明的一些实施例，参考图3和图4，完成冲压成型S1后，从下进气孔5向封闭空间输入一定气压的气体，使冲压成型工件向预成型模腔拉伸，直至完全贴模，以获得预成型工件。相关技术人员也可以借鉴现有技术的其它成形手段，不再赘述。

本发明的发明人在研究中发现，第二步预成型S2的形状设计有两个要点：1.与第三步成型S3(详见以下所述)的形状、即最终形状相近；2.在第三步成型S3时不会变薄的位置要预先拉薄，会变薄的位置要预先作保护。本发明采用的保护原材料厚度的技术手段是：1.在第一步热冲压成型S1时让原材料的保护点最先接触冲头；2.在第二步预成型S2(即气胀成形)时让原材料的保护点最先接触预成型模腔(实际上是冲头)。

S3：成型

在该步骤中，对步骤S2中获得的预成型工件进行成型S3，可以获得成型产品，并且，冲压成型S1、预成型S2以及成型S3必须在同一模具中完成。

根据本发明的一些实施例，参考图3和图4，预成型S2后，从上进气孔4向封闭空间输入一定气压的气体，使预成型工件向成型模腔拉伸，直至完全贴模，以获得成型工件，然后利用模具的顶出机构出模，即可获得成型产品。当然，相关技术人员也可以借鉴现有技术的其它成形手段，不再赘述。

本发明的发明人在研究中发现，由于第三步成形S3的工件移动方向和最终工件的厚薄以至会否在成形过程中起折或过早贴模有决定性关系，因此在本发明中，模具气流管道的位置、数量、大小、方向以及气流的大小和方向等都必须经过详细计算及计算机三维仿真，以令工件离开冲头3的一刻会以最佳的路径向下模成型腔拉伸。本发明为了提高成形速度，同时保证厚度均匀，增加量产化的条件，必须按原材料超塑性、原材料的物理性能、成形工件的复杂程度、成形工件的尺寸比例、成形工件的尺寸及厚度要求等参数来计算优化冲头速度、气胀成形压力、气胀成形时间这三项工艺输入。当然，相关技术人员也可以借鉴现有技术的可用手段，不再赘述。

在本发明中，模具的设计及制备技术手段不受特别限制。例如根据本发明的具体实施例，模具为通过有限元模拟优化设计的模具，模具预成形型腔的结构通过有限元模拟优化设计，然后数控加工而成，实现把最终产品在成形时所需要的量预先成形出来，预成形的结构旨在改善产品的均匀性。

为了进一步详细阐述本发明的技术方案，下面通过具体的实施例对本发明进行说明，需要说明的是这些实施例仅仅是为了说明目的，而不能以任何方式解释成对本发明的限制。另外，在下列实施例中如果没有特别说明，则所采用的设备和材料均为市售可得的。

实施例1

下面阐述设计和制备如图3所示的模具。

参考图3和图4，首先使用计算机三维仿真软件预先设计出可将原材料的厚度保护区推送到四边及四个边角的第二步预成型S2的预成型工件(经S1及S2制备而成)的形状和结构，然后再逆向设计出第一步冲压成型S1及第二步预成形S2使用的冲头3的形状和结构，最后再结合数控车床来制备模具。

实施例2

下面阐述，利用实施例1所述模具、以牌号5083铝合金板材为原材料制备笔记本外壳的成型工艺。

参考图3和图4，先将牌号5083铝合金板材喷上水剂氮化硼，然后预热到500摄氏度，通过液压机的作用，上模1和下模2闭合密封，以上模1的冲头3向下压板材，将板材压进下模2的成型模腔中，进行第一步冲压成型S1，然后通过下进气孔5施加0.1～1MPa的正气压，同时可以在反方向通过上进气孔4施加一个比正气压小的背压以抑制孔洞，保压1～5分钟，板材逐渐变形，最终与上模2的预成形型腔贴合，形成预成形工件，之后通过上进气孔4施加0.1～4MPa的正气压，同样在反方向通过下进气孔5施加一个比正压小的背压以抑制空洞化，保压5～40分钟，形成成型工件，然后开模，取出冷却，经机加工及表面处理后即成最终产品。

结果：产品厚薄均匀，最薄处为最厚处的约60％厚度，而且表面尺寸精准，和模具表面精度完全一致，完全符合金属笔记本外壳的要求，而且，对于一般冲压难于制造的内扣式壳体零件有着不可替代的优越性，满足了电子产品的一体化技术要求，且工艺时间可以节省50％以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种用于超塑成型的方法，其特征在于，所述方法包括：

冲压成型，以便对原材料进行第一步的冲压成型，获得冲压成型工件；

预成型，以便对所述冲压成型工件进行第二步的预成型，获得预成型工件；以及成型，以便对所述预成型工件进行第三步的成型，获得成型产品，

并且，

所述冲压成型、所述预成型以及所述成型在同一模具中完成；

所述模具包括：

上模，所述上模上设置具有冲头的预成型模腔，以用于预成型_；以及

下模，所述下模上向内凹设有成型模腔，所述成型模腔与所述预成型模腔对应，以使所述下模和所述上模闭合时所述成型模腔和所述预成型模腔形成封闭空间，

并且，

所述上模和所述下模分别设置有上进气孔和下进气孔，所述上进气孔和所述下进气孔均与所述封闭空间相通；

所述预成型模腔具有环形凹槽、球形、椭圆球形、扇形、波浪形、马鞍形以及方形中的至少一种结构；

所述冲头为具有预成型结构的冲头；

所述冲头表面的预定区域向内凹陷或向外突出；

和/或，所述模具的预定位置设置有石墨；

和/或所述上模连接有上加热板，所述下模连接有下加热板，所述上加热板连接有隔热板，所述下加热板连接有下隔热板，

在所述模具的所述冲头中进行所述冲压成型，在所述模具的所述预成型模腔中进行所述预成型，在所述模具的所述成型模腔中进行所述成型。

2.根据权利要求1所述的用于超塑成型的方法，其特征在于，所述模具的所述下模和所述上模闭合形成封闭空间，原材料在所述冲头的所述预成型结构中完成冲压成型，以获得冲压成型工件；完成所述冲压成型后，从所述下进气孔向所述封闭空间输入一定气压的气体，使所述冲压成型工件向所述预成型模腔拉伸，直至完全贴模，以获得预成型工件；完成预成型后，从所述上进气孔向所述封闭空间输入一定气压的气体，使所述预成型工件向所述成型模腔拉伸，直至完全贴模，以获得成型产品。

3.根据权利要求1所述的用于超塑成型的方法，其特征在于，所述模具为通过计算机三维仿真优化设计的模具。