CN111531013A - 一种盒体零件制备方法及制备模具 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种盒体零件制备方法及制备模具，所述模具包括上模板与下模板，上模板与下模板之间配合形成一用于待加工件成型的成型腔，待加工件包括盒底及围设于所述盒底的盒壁，盒壁及其与盒底之间设有储料区，其中：上模板，设有用于压合所述盒底内侧的辅助冲头以及进气通道；下模板，设有用于压合所述盒底与盒壁外侧的成型腔壁以及排气通道；模具还包括加热装置，加热装置分别设置于上模板与下模板内部；上模板与下模板合模时，配合进气通道与排气通道在成型腔中形成一气胀区；待加工件的储料区放置于气胀区中进行高温气胀成型。该申请实施例提高了盒体零件的成型质量，进而提高了盒体零件的制造良品率。

Description

一种盒体零件制备方法及制备模具

技术领域

本申请涉及自动化设备领域，特别涉及一种盒体零件制备方法及制备模具。

背景技术

为了提升产品的质感，利用薄金属板材即轻且薄的特性实现5G、通讯、电视产品或其他电子产品的外部壳体结构，以获得厚度重量上的优势，从而达到高品质高科技感是目前各大品牌厂的诉求。

在盒体零件的成型过程中，一般会对金属板材进行冲压拉深，使得金属板材利用冲压拉深工艺形成相应的零件形状。如今的盒体零件为了追求更好的形态特点，经常会在盒体零件的盒壁或其他位置设置复杂结构，如设置边角或其他需要反扣、内折等形态的结构。

但是，采用冲压拉深等手段容易使得在复杂结构处出现起皱、擦痕，或者壁厚不均匀导致破裂等问题，难以把控盒体零件的成型质量，制造过程的良品率相对较低。

发明内容

本申请提供了一种盒体零件制备方法及制备模具，可以提高盒体零件的制造良品率。

本申请实施例公开了一种盒体零件制备模具，所述模具包括上模板与下模板，所述上模板与下模板之间配合形成一用于待加工件成型的成型腔，所述待加工件包括盒底及围设于所述盒底的盒壁，所述盒壁及其与盒底之间设有储料区，其中：

所述上模板，设有用于压合所述盒底内侧的辅助冲头以及进气通道，所述进气通道的一端口与所述模具的外部连通，另一端口穿出所述辅助冲头与所述成型腔连通；

所述下模板，设有用于压合所述盒底与盒壁外侧的成型腔壁以及排气通道，所述排气通道的一端口与所述模具的外部连通，另一端口穿出所述成型腔壁与所述成型腔连通；

所述模具还包括加热装置，所述加热装置分别设置于所述上模板与下模板内部；

所述上模板与下模板合模时，配合所述进气通道与所述排气通道在所述成型腔中形成一气胀区；所述待加工件的储料区放置于所述气胀区中进行高温气胀成型。

可选的，所述待加工件的储料区包括：

拉深储料区，位于所述盒底与所述盒壁之间；以及

反拉储料区，位于所述盒壁的外围。

可选的，所述上模板与下模板之间设有用于压紧所述待加工件并使所述成型腔密封的压料板。

可选的，所述下模板的成型腔壁上设有用于使所述待加工件的盒壁倒扣的倒扣结构；

所述上模板与下模板合模时，所述倒扣结构与所述待加工件的储料区相对。

可选的，所述下模板设有用于所述待加工件脱模的脱模滑块；

所述脱模滑块可相对于水平方向倾斜滑动，所述倒扣结构设于所述脱模滑块的外侧。

可选的，所述倒扣结构在相对于所述待加工件的盒壁边缘处设有用于形成倒扣边角的凸沿。

可选的，所述上模板与下模板合模时，其中：

所述倒扣结构与所述待加工件的拉深储料区相对；

所述上模板与下模板之间设有用于压紧所述待加工件并使所述成型腔密封的压料板，所述凸沿与所述压料板之间的区域与所述待加工件的反拉储料区相对。

本申请还公开了一种盒体零件制备方法，所述方法包括：

预成型待加工件，所述待加工件包括盒底及围设于所述盒底的盒壁，所述盒壁及其与盒底之间设有储料区；

将所述待加工件放入制备模具的成型腔中进行合模；

对所述制备模具进行加热并向所述成型腔注入惰性气体，以对所述待加工件的储料区进行气胀成型；

泄气减压，脱模获得气胀成型后的盒体零件。

可选的，所述对所述制备模具进行加热并向成型腔注入惰性气体，包括：

将所述制备模具加热至T≥0.3Ts；

其中Ts为板材超塑温度，T为模具温度。

可选的，所述对所述制备模具进行加热并向成型腔注入惰性气体，包括：

控制所述待加工件的变形速率V≤10mm/s。

可选的，将所述待加工件放入制备模具进行合模，包括：

通过压料板压紧所述待加工件的边缘，使所述成型腔处于密封状态。

可选的，所述待加工件的储料区包括：

拉深储料区，位于所述盒底与所述盒壁之间；以及

反拉储料区，位于所述盒壁的外围。

由上可知，本申请实施例中的盒体零件制备方法及制备模具，通过对设有储料区的待加工件进行高温气胀，使得待加工件的储料区材料能够在制备模具中利用气胀成型让待加工件的盒壁用于拉伸补偿，以形成边角或倒扣等复杂结构，提高了盒体零件的成型质量，进而提高了盒体零件的制造良品率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的待加工件的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的盒体零件制备模具的第一状态结构示意图。

图3为本申请实施例提供的盒体零件制备模具的第二状态结构示意图。

图4为本申请实施例提供的盒体零件制备模具的第三状态结构示意图。

图5为本申请实施例提供的盒体零件制备方法的实现流程。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

请参阅图1，图中示出了本申请实施例提供的待加工件的结构。

其中，该待加工件为通过预成型而获得的产品的过度形态。

如图1所示，为了减少成型过程中所出现的起皱、擦痕，或者壁厚不均匀导致破裂等问题，该待加工件1包括盒底及围设于盒底的盒壁，该盒壁及其与盒底之间设有储料区。

该待加工件1的盒底长度L小于已成型的盒体零件的盒底长度，且待加工件1的高度H小于已成型的盒体零件的盒底长度，以便于在气胀成型过程中利用储料区进行补料，避免过度延展变薄。

通过在盒壁，及其与盒底之间的储料区，使得在后续成型过程中能够让更多的材料在气胀成型时进行补偿，可以减小边角材料最终高温气胀时的延展率，从而避免材料严重变薄导致破裂的风险。

在一实施例中，待加工件1的储料区包括拉深储料区11以及反拉储料区12。该拉深储料区11位于盒底与盒壁之间，该反拉储料区12，位于盒壁的外围。

具体的，该拉深储料区11中可以预置用于四个盒壁成型拉伸的凸包，以补偿所形成的四个盒壁的材料。该反拉储料区12可以预置用于反向拉深的凸包，预成形的反向拉伸迫使外围材料流向该区域，补偿盒壁外围因拉伸而出现的材料不足的情况。

因为在成型过程中反向储料区的材料消耗相对于拉深储料区11的材料消耗更大，因此该反拉储料区12的材料储备可以相对于拉深储料区11的材料储备更多，也即预成型的凸包尺寸更大。

请参阅图2，图中示出了本申请实施例提供的盒体零件制备模具的第一状态结构。

其中，第一状态为该盒体零件制备模具的合模状态。

如图2所示，该盒体零件制备模具包括上模板2与下模板3，该上模板2与下模板3之间配合形成一用于待加工件1成型的成型腔。也即待加工件1放置于成型腔中进行高温气胀成型。

该上模板2，设有用于压合盒底内侧的辅助冲头21以及进气通道22，该进气通道22的一端口与模具的外部连通，另一端口穿出辅助冲头21与成型腔连通。

该进气通道22的进气一端可以与用于供气的供气装置连接，以使供气装置的气体通过进气通道22进入到成型腔中。该气体可以采用惰性气体，如氦气等。该上模板2的辅助冲头21的头部尺寸可以与待加工件1的底部内侧相近，以在合模时能够压紧该待加工件1的底部，便于后续对待加工件1的储料区进行气胀拉伸。

具体的，该进气通道22的端口可以包括多个，可以设于与待加工件1的储料区相对的位置，以使气体能够直接通入到成型腔的气胀区中。

该下模板3，设有用于压合盒底与盒壁外侧的成型腔壁31以及排气通道32，该排气通道32的一端口与模具的外部连通，另一端口穿出成型腔壁31与成型腔连通。

其中，该成型腔壁31的形状与盒体零件的外侧形状相应，以使待加工件1受到气胀成型后能贴合至该成型腔壁31上并利用成型腔壁31塑形。该排气通道32用于将成型腔中下模板3与待加工件1之间的气体进行排出，使得该区域中的气压不至于影响气胀过程。

在一实施例中，为了实现气胀成型，在上模板2与下模板3之间设有用于压紧待加工件1并使成型腔密封的压料板5。通过压料板5对待加工件1的压紧，不仅可以避免待加工件1移位，而且使得待加工件1与上模板2之间形成一密封空间，便于通入气体形成高压。

该模具还包括加热装置4，该加热装置4分别设置于上模板2与下模板3内部。具体的，该加热装置4可以包括多根热管，该热管均匀排布于上模板2与下模板3内。

可以理解的，该模具的加热装置4可以采用其他加热形式，例如半导体发热等形式，具体的模具加热形式在此不作限定。

在上模板2与下模板3合模时，配合进气通道22与排气通道32在所述成型腔中形成一气胀区；该待加工件1的储料区放置于气胀区中进行高温气胀成型。

请参阅图3，图中示出了本申请实施例提供的盒体零件制备模具的第二状态结构。

其中，该盒体零件制备模具的第二状态结构为高温气胀状态。

当需要进行高温气胀时，首先对模具进行加热，使得待加工件1受到高温的作用提高其延展性，以使储料区中的材料可以更容易随着气胀而进行拉伸流动。

然后利用进气通道22向成型腔通入气体，使得处于待加工件1与上模板2之间处于高压状态。此时，待加工件1的储料区在气压的挤胀过程中，在成型腔的气胀区进行气胀，延展至成型腔壁31上以形成盒体零件的产品形态。

在一实施例中，该下模板3的成型腔壁31上设有用于使待加工件1的盒壁倒扣的倒扣结构331；在上模板2与下模板3合模时，该倒扣结构331与待加工件1的储料区相对。

该倒扣结构331的上部相对于下部向下模板3的中部倒扣，待加工件1在高温气胀后可以与倒扣结构331配合形成相对于盒底倒扣的盒壁。当进行高温气胀时，待加工件1的拉深储料区11会受到气压作用向倒扣结构331一侧拉深，并将待加工件1与成型腔壁31之间的空气通过排气通道32对所进入的气体进行排出，以形成盒壁。

在一实施例中，该倒扣结构331在相对于待加工件1的盒壁边缘处设有用于形成倒扣边角的凸沿332。该凸沿332可以使待加工件1在气胀过程中拉伸储料区形成倒扣状态下的边角，以满足对边角的加工需求。

在一实施例中，倒扣结构331与待加工件1的拉深储料区11相对，而凸沿332与压料板5之间的区域与待加工件1的反拉储料区12相对。通过上述位置设定，可以使得倒扣结构331利用待加工件1的拉深储料区11对待加工件1的盒壁进行拉伸成型，而凸沿332利用待加工件1的反拉储料区12对待加工件1的边角结构进行拉伸成型，进一步避免盒体零件成型过程中出现盒壁过薄的情况。

当然，除了在模具中上述倒扣结构331以及凸沿332的方式对待加工件1进行气胀成型，还可以通过设置其他结构来对储料区进行挤压拉伸形成所需的盒体结构，本申请对此不作限定。

通过设置凸沿332并配合待加工件1的储料区进行气胀成型，可以解决传统金属板材成型无法获得极致边角结构的缺点，提高对金属板材的复杂结构的加工能力。

请参阅图4，图中示出了本申请实施例提供的盒体零件制备模具的第三状态结构。

其中，该盒体零件制备模具的第三状态为脱模状态。

在将气胀后的工件进行脱模时，可以先利用进气通道进行泄气减压，以便于进行脱模。

在一实施例中，为了便于具有倒扣特征的盒壁脱模，可以将倒扣结构331设置成用于待加工件1脱模的脱模滑块33；该脱模滑块33可相对于水平方向倾斜滑动，如斜向上一定角度进行滑动，使得成型后的待加工件1进行脱出。

该倒扣结构331设于脱模滑块33的外侧，也即倒扣结构331安装于脱模滑块33的外侧或与脱模滑块33一体成型。

通过对气胀后的待加工件1进行脱模后，可以进一步对其进行加工，通过裁切去除多余部分，以获得具有倒扣结构331及边角的盒体零件。可以理解的，对待加工件1进行高温气胀完成后，其他具体的加工成型过程可以根据实际情况而定。

上述在待加工件1设置储料区与高温气胀工艺的配合，可以克服一般成形如冷拉伸、冷胀形因弹性变形造成的产品回弹的问题，并且降低了传统高温气胀成型对材料精细化的苛刻要求，便于加工方式的推广应用。

由上可知，本申请实施例中的盒体零件制备模具，通过对设有储料区的待加工件1进行高温气胀，使得待加工件1的储料区材料能够在制备模具中利用气胀成型让待加工件1的盒壁用于拉伸补偿，以形成边角或倒扣等复杂结构，提高了盒体零件的成型质量，进而提高了盒体零件的制造良品率。

请参阅图5，图中示出了本申请实施例提供的盒体零件制备方法的实现流程。

如图5所示，该盒体零件制备方法包括以下步骤。

101、预成型待加工件，所述待加工件包括盒底及围设于盒底的盒壁，所述盒壁及其与盒底之间设有储料区。

其中，该待加工件可以参考图1中所示出的待加工件，包括盒底及围设于盒底的盒壁，该盒壁及其与盒底之间设有储料区。

该待加工件的盒底长度L小于已成型的盒体零件的盒底长度，且待加工件的高度H小于已成型的盒体零件的盒底长度，以便于在气胀成型过程中利用储料区进行补料，避免过度延展变薄。

通过在盒壁，及其与盒底之间的储料区，使得在后续成型过程中能够让更多的材料在气胀成型时进行补偿，可以减小边角材料最终高温气胀时的延展率，从而避免材料严重变薄导致破裂的风险。

在一实施例中，待加工件的储料区包括拉深储料区以及反拉储料区。该拉深储料区位于盒底与盒壁之间，该反拉储料区，位于盒壁的外围。

具体的，该拉深储料区中可以预置用于四个盒壁成型拉伸的凸包，以补偿所形成的四个盒壁的材料。该反拉储料区可以预置用于反向拉深的凸包，预成形的反向拉伸迫使外围材料流向该区域，补偿盒壁外围因拉伸而出现的材料不足的情况。

因为在成型过程中反向储料区的材料消耗相对于拉深储料区的材料消耗更大，因此该反拉储料区的材料储备可以相对于拉深储料区的材料储备更多，也即预成型的凸包尺寸更大。

102、将待加工件放入制备模具的成型腔中进行合模。

在这过程中，为了实现气胀成型，在上模板与下模板之间设有用于压紧待加工件并使成型腔密封的压料板。通过压料板对待加工件的压紧，不仅可以避免待加工件移位，而且使得待加工件与上模板之间形成一密封空间，便于通入气体形成高压。

当需要进行高温气胀时，首先对模具进行加热，使得待加工件受到高温的作用提高其延展性，以使储料区中的材料可以更容易随着气胀而进行拉伸流动。

然后利用进气通道向成型腔通入气体，使得处于待加工件与上模板之间处于高压状态。此时，辅助冲头对盒体边缘部分施加向下的拉力，迫使材料向待加工件的底部边线流动，并使待加工件的储料区在气压的挤胀过程中延展至成型腔壁上并与之贴合，以形成盒体零件的产品形态。

103、对制备模具进行加热并向成型腔注入惰性气体，以对待加工件的储料区进行气胀成型。

在一实施例中，对制备模具进行加热并向成型腔注入惰性气体，可以包括：将所述制备模具加热至T≥0.3Ts。其中Ts为板材超塑温度，T为模具温度。经过上述加热，可以提高材料的流动性，能更好地配合气胀使待加工件的储料区成型。

在一实施例中，对制备模具进行加热并向成型腔注入惰性气体，还可以包括：控制待加工件的变形速率V≤10mm/s。以产品不开裂不严重变薄为原则，较小的变形速率可以提高待加工件的材料流动成型效果，确保待加工件的成型质量。

另外，在向成型腔注入惰性气体以获得高压的过程中，气体所施加的压力可以为1-100MPa之间，当然该压力值可以根据不同材料的特性进行设定，以使该待加工件的气胀过程符合加工要求，具体的压力值在此不作限定。

104、泄气减压，脱模获得气胀成型后的盒体零件。

在将气胀后的工件进行脱模时，可以先利用进气通道进行泄气减压，以便于进行脱模。

在一实施例中，为了便于具有倒扣特征的盒壁脱模，可以将倒扣结构设置成用于待加工件脱模的脱模滑块；该脱模滑块可相对于水平方向倾斜滑动，如斜向上一定角度进行滑动，使得成型后的待加工件进行脱出。

该倒扣结构设于脱模滑块的外侧，也即倒扣结构安装于脱模滑块的外侧或与脱模滑块一体成型。

通过对气胀后的待加工件进行脱模后，可以进一步对其进行加工，通过裁切去除多余部分，以获得具有倒扣结构及边角的盒体零件。可以理解的，对待加工件进行高温气胀完成后，其他具体的加工成型过程可以根据实际情况而定。

上述在待加工件设置储料区与高温气胀工艺的配合，可以克服一般成形如冷拉伸、冷胀形因弹性变形造成的产品回弹的问题，并且降低了传统高温气胀成型对材料精细化的苛刻要求，便于加工方式的推广应用。

由上可知，本申请实施例中的盒体零件制备方法，通过对设有储料区的待加工件进行高温气胀，使得待加工件的储料区材料能够在制备模具中利用气胀成型让待加工件的盒壁用于拉伸补偿，以形成边角或倒扣等复杂结构，提高了盒体零件的成型质量，进而提高了盒体零件的制造良品率。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种盒体零件制备模具，其特征在于，所述模具包括上模板与下模板，所述上模板与下模板之间配合形成一用于待加工件成型的成型腔，所述待加工件包括盒底及围设于所述盒底的盒壁，所述盒壁及其与盒底之间设有储料区，其中：

所述上模板，设有用于压合所述盒底内侧的辅助冲头以及进气通道，所述进气通道的一端口与所述模具的外部连通，另一端口穿出所述辅助冲头与所述成型腔连通；

所述下模板，设有用于压合所述盒底与盒壁外侧的成型腔壁以及排气通道，所述排气通道的一端口与所述模具的外部连通，另一端口穿出所述成型腔壁与所述成型腔连通；

所述模具还包括加热装置，所述加热装置分别设置于所述上模板与下模板内部；

所述上模板与下模板合模时，配合所述进气通道与所述排气通道在所述成型腔中形成一气胀区；所述待加工件的储料区放置于所述气胀区中进行高温气胀成型。

2.如权利要求1所述的盒体零件制备模具，其特征在于，所述待加工件的储料区包括：

拉深储料区，位于所述盒底与所述盒壁之间；以及

反拉储料区，位于所述盒壁的外围。

3.如权利要求1所述的盒体零件制备模具，其特征在于，所述上模板与下模板之间设有用于压紧所述待加工件并使所述成型腔密封的压料板。

4.如权利要求2所述的盒体零件制备模具，其特征在于，所述下模板的成型腔壁上设有用于使所述待加工件的盒壁倒扣的倒扣结构；

所述上模板与下模板合模时，所述倒扣结构与所述待加工件的储料区相对。

5.如权利要求4所述的盒体零件制备模具，其特征在于：

所述下模板设有用于所述待加工件脱模的脱模滑块；

所述脱模滑块可相对于水平方向倾斜滑动，所述倒扣结构设于所述脱模滑块的外侧。

6.如权利要求4或5所述的盒体零件制备模具，其特征在于，所述倒扣结构在相对于所述待加工件的盒壁边缘处设有用于形成倒扣边角的凸沿。

7.如权利要求6所述的盒体零件制备模具，其特征在于，所述上模板与下模板合模时，其中：

所述倒扣结构与所述待加工件的拉深储料区相对；

所述上模板与下模板之间设有用于压紧所述待加工件并使所述成型腔密封的压料板，所述凸沿与所述压料板之间的区域与所述待加工件的反拉储料区相对。

8.一种盒体零件制备方法，其特征在于，所述方法包括：

预成型待加工件，所述待加工件包括盒底及围设于所述盒底的盒壁，所述盒壁及其与盒底之间设有储料区；

将所述待加工件放入制备模具的成型腔中进行合模；

对所述制备模具进行加热并向所述成型腔注入惰性气体，以对所述待加工件的储料区进行气胀成型；

泄气减压，脱模获得气胀成型后的盒体零件。

9.如权利要求8所述的盒体零件制备方法，其特征在于，所述对所述制备模具进行加热并向成型腔注入惰性气体，包括：

将所述制备模具加热至T≥0.3Ts；

其中Ts为板材超塑温度，T为模具温度。

10.如权利要求8所述的盒体零件制备方法，其特征在于，所述对所述制备模具进行加热并向成型腔注入惰性气体，包括：

控制所述待加工件的变形速率V≤10mm/s。

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