CN113828722B - 一种硬盘盒体挤压模具的设计方法 - Google Patents

一种硬盘盒体挤压模具的设计方法 Download PDF

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Abstract

一种硬盘盒体挤压模具的设计方法,属于盒形件成形技术领域,其特征在于包括以下设计步骤:1)确定硬盘盒体的材料和几何尺寸;2)确定坯料形状和几何尺寸;3)确定凸模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数;4)确定凹模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数;5)确定坯料、凸模和凹模构成的适用于硬盘盒体挤压成形的几何装配体。本发明优点是设计过程简单、快捷,模具材料及尺寸可靠,硬盘盒体成形极限大、尺寸精度高。

Description

一种硬盘盒体挤压模具的设计方法
技术领域
本发明属于盒形件制造技术领域,具体涉及一种硬盘盒体挤压模具的设计方法。
背景技术
硬盘盒体是大型工作站主机、便携式移动硬盘的关键部件,主流的硬盘存储容量均在6TB以下,转速为5400~7200转/分,目前该类盒体制造技术主要有机械切削加工、低压铸造成形、1火次等温热锻成形、1火次热预锻+1火次等温热锻、4~6火次热锻成形,这些技术均存在材料和能源浪费严重、生产效率低、设备吨位要求高和四周壁厚成形极限小等缺点,热锻后在高度方向上存在褶皱现象,薄壁区域尺寸回弹严重导致外形尺寸精度降低。当硬盘容量达到10TB、转速达到3万转/分以上时,上述技术制造的盒体在长时运转条件下发热严重,服役性能和使用寿命显著降低,因此需要在盒体腔内充氦气、氮气等惰性气体进行保护,以兼具高强、高导热散热和高气密性等特殊性能,而上述技术无法满足该类盒体的高性能精确成形制造。发明专利申请号(201910191508.7)公开了一种镁合金硬盘壳体精锻成形方法,即通过预制板坯铸件-双级均匀化-热预锻-热终锻-中间固溶处理-冷精锻-双级时效来实现,但该技术工序繁多,尤其是在预锻、终锻和精锻过程中涉及的模具众多、模具加工复杂,所需设备投入较大,并且坯料和锻件多次加热会导致能源、材料浪费严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硬盘盒体挤压模具的设计方法,可以有效克服现有技术存在的缺点。
本发明目的是这样实现的,其特征在于包括以下设计步骤:
(1)确定硬盘盒体的材料和几何尺寸:硬盘盒体的材料为铝锌合金,其化学成分(重量分数)锌为15~20%,其余为铝;设定硬盘盒体的几何尺寸为:长度L=170~173mm,宽度W=100~103mm,高度H=40~42mm,厚边壁厚B=10~10.5mm,薄边壁厚B1=5~5.5mm,大圆槽半径R=15~15.2mm,小圆槽半径R1=5~5.2mm,盒底厚度b=5~5.5mm,磁头直径d=10~12mm,磁头高度h=30~33mm,磁头与盒底连接半径r=5~5.2mm;
(2)确定坯料形状和几何尺寸:用于挤压成形的坯料采用圆形铸坯,直径为D0=60~63mm,高度为H0=70~73mm;
(3)确定凸模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数:凸模的材料为Cr10Mo2V2,几何尺寸为:长度Lt=155~157mm,宽度Wt=90~92mm,高度Ht=35~37mm,大圆弧半径Rt=15~15.2mm,小圆弧半径rt=5~5.2mm,磁头孔型直径dt=10~12mm及深度ht=30~33mm,磁头孔与凸模端部过渡圆弧半径rg=5~5.2mm,凸模座长度Lt1=Lt+(10~15)mm、Lt2=Lt+(120~150)mm,凸模座宽度Wt1=Wt+(10~15)mm、Wt2=Wt+(80~100)mm,凸模座高度Ht1=15~20mm、Ht2=30~40mm;热处理工艺参数为:1030℃保温10h后油冷至室温,然后在530℃保温3h后冷至220℃保温2h再空冷至室温,最后在-90℃~-150℃液氮环境中深冷处理时控制凸模表面的硬度在64~68HRC;
(4)确定凹模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数:凹模的材料为42Cr5Mo2SiV,孔型几何尺寸为:长度La=170~173mm,宽度Wa=100~103mm,深度Ha=42~46mm,内圆槽半径Ra=5~5.2mm,壁厚Ba=20~25mm,凹模座长度La1=La+2Ba+(120~150)mm,凹模座宽度Wa1=200~220mm,凹模座高度Ha1=45~50mm;热处理工艺参数为:1050℃保温8h后油冷至室温,然后再在620℃保温3h后空冷至室温,最后高频处理时控制凹模表面的硬化层深度为0.8~1.5mm;
(5)确定圆铸坯、凸模和凹模构成的装配体:根据所设计出的圆铸坯、凸模和凹模尺寸,确定适用于硬盘盒体挤压成形的几何装配体。
本发明的优点及有益效果是:可以大幅减少模具加工和设备投入、节约材料能源消耗,在凸、凹模型腔内盒体的等效应变量和成形极限大、尺寸精度高。当硬盘容量达到10TB、转速达到3万转/分以上时,在挤压成形后的盒体腔内充氦气、氮气等惰性气体进行保护,可以兼具高强韧、高导散热、高气密性等性能优势。
附图说明
图1为硬盘盒体示意图;
图2为硬盘盒体的俯视图;
图3为图2中A-A剖视图;
图4为挤压凸模示意图;
图5为挤压凸模的俯视图;
图6为图5中B-B剖视图;
图7为挤压凹模示意图;
图8为挤压凹模的俯视图;
图9为图8中C-C剖视图;
图10为硬盘盒体挤压成形的几何装配体示意图;
图中:1—凸模2—圆铸坯3—凹模4—连杆及弹簧装置;
L—盒体的长度,W—盒体的宽度,H—盒体的高度,B—盒体的厚边壁厚,B1—盒体的薄边壁厚,R—盒体大圆槽半径,R1—盒体小圆槽半径,b—盒体的底部厚度,d—磁头直径,h—磁头高度,r—磁头与盒底连接半径;
Lt—凸模长度,Wt—凸模宽度,Ht—凸模高度,Rt—凸模大圆弧半径,rt—凸模小圆弧半径,dt—凸模磁头孔型直径,ht—凸模磁头孔型深度,rg—磁头孔与凸模端部过渡圆弧半径,Lt1、Lt2—凸模座长度,Wt1、Wt2—凸模座宽度,Ht1、Ht2—凸模座高度;
La—凹模长度,Wa—凹模宽度,Ha—凹模深度,Ra—凹模内圆槽半径,Ba—凹模壁厚,La1—凹模座长度,Wa1—凹模座宽度,Ha1—凹模座高度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1、图4、图7和图10所示为硬盘盒体、挤压凹模、挤压凸模和挤压成形的几何装配体示意图,即本发明的一种硬盘盒体挤压模具的设计方法。
实施例1
本实施例提供一种硬盘盒体挤压模具的设计方法,其设计步骤如下:
(1)确定硬盘盒体的材料和几何尺寸:硬盘盒体的材料为铝锌合金,其化学成分(重量分数)锌为15~20%,其余为铝;设定硬盘盒体的几何尺寸为:长度L=170mm,宽度W=100mm,高度H=40mm,厚边壁厚B=10mm,薄边壁厚B1=5mm,大圆槽半径R=15mm,小圆槽半径R1=5mm,盒底厚度b=5mm,磁头直径d=10mm,磁头高度h=30mm,磁头与盒底连接半径r=5mm,如图1~3所示;
(2)确定坯料形状和几何尺寸:用于挤压成形的坯料采用圆形铸坯,直径为D0=60mm,高度为H0=70mm;
(3)确定凸模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数:凸模的材料为Cr10Mo2V2,几何尺寸为:长度Lt=155mm,宽度Wt=90mm,高度Ht=35mm,大圆弧半径Rt=15mm,小圆弧半径rt=5mm,磁头孔型直径dt=10mm及深度ht=30mm,磁头孔与凸模端部过渡圆弧半径rg=5mm,凸模座长度Lt1=165mm、Lt2=275mm,凸模座宽度Wt1=100mm、Wt2=170mm,凸模座高度Ht1=15mm、Ht2=30mm,如图4~6所示;热处理工艺参数为:1030℃保温10h后油冷至室温,然后在530℃保温3h后冷至220℃保温2h再空冷至室温,最后在-90℃液氮环境中深冷处理时控制凸模表面的硬度在68HRC;
(4)确定凹模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数:凹模的材料为42Cr5Mo2SiV,孔型几何尺寸为:长度La=170mm,宽度Wa=100mm,深度Ha=42mm,内圆槽半径Ra=5mm,壁厚Ba=20mm,凹模座长度La1=330mm,凹模座宽度Wa1=200mm,凹模座高度Ha1=45mm,如图7~9所示;热处理工艺参数为:1050℃保温8h后油冷至室温,然后再在620℃保温3h后空冷至室温,最后高频处理时控制凹模表面的硬化层深度为0.8mm;
(5)确定圆铸坯、凸模和凹模构成的装配体:根据所设计出的圆铸坯、凸模和凹模尺寸,确定适用于硬盘盒体挤压成形的几何装配体,如图10所示。
实施例2
本实施例提供一种硬盘盒体挤压模具的设计方法,其设计步骤如下:
(1)确定硬盘盒体的材料和几何尺寸:硬盘盒体的材料为铝锌合金,其化学成分(重量分数)锌为15~20%,其余为铝;设定硬盘盒体的几何尺寸为:长度L=172mm,宽度W=102mm,高度H=41mm,厚边壁厚B=10.3mm,薄边壁厚B1=5.3mm,大圆槽半径R=15.1mm,小圆槽半径R1=5.1mm,盒底厚度b=5.3mm,磁头直径d=11mm,磁头高度h=32mm,磁头与盒底连接半径r=5.1mm,如图1~3所示;
(2)确定坯料形状和几何尺寸:用于挤压成形的坯料采用圆形铸坯,直径为D0=61mm,高度为H0=72mm;
(3)确定凸模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数:凸模的材料为Cr10Mo2V2,几何尺寸为:长度Lt=156.4mm,宽度Wt=91.4mm,高度Ht=35.7mm,大圆弧半径Rt=15.1mm,小圆弧半径rt=5.1mm,磁头孔型直径dt=11mm及深度ht=32mm,磁头孔与凸模端部过渡圆弧半径rg=5.1mm,凸模座长度Lt1=168.4mm、Lt2=291.4mm,凸模座宽度Wt1=103.4mm、Wt2=181.4mm,凸模座高度Ht1=18mm、Ht2=35mm,如图4~6所示;热处理工艺参数为:1030℃保温10h后油冷至室温,然后在530℃保温3h后冷至220℃保温2h再空冷至室温,最后在-120℃液氮环境中深冷处理时控制凸模表面的硬度在66HRC;
(4)确定凹模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数:凹模的材料为42Cr5Mo2SiV,孔型几何尺寸为:长度La=172mm,宽度Wa=102mm,深度Ha=44mm,内圆槽半径Ra=5.1mm,壁厚Ba=23mm,凹模座长度La1=353mm,凹模座宽度Wa1=210mm,凹模座高度Ha1=48mm,如图7~9所示;热处理工艺参数为:1050℃保温8h后油冷至室温,然后再在620℃保温3h后空冷至室温,最后高频处理时控制凹模表面的硬化层深度为1.2mm;
(5)确定圆铸坯、凸模和凹模构成的装配体:根据所设计出的圆铸坯、凸模和凹模尺寸,确定适用于硬盘盒体挤压成形的几何装配体,如图10所示。
实施例3
本实施例提供一种硬盘盒体挤压模具的设计方法,其设计步骤如下:
(1)确定硬盘盒体的材料和几何尺寸:硬盘盒体的材料为铝锌合金,其化学成分(重量分数)锌为15~20%,其余为铝;设定硬盘盒体的几何尺寸为:长度L=173mm,宽度W=103mm,高度H=42mm,厚边壁厚B=10.5mm,薄边壁厚B1=5.5mm,大圆槽半径R=15.2mm,小圆槽半径R1=5.2mm,盒底厚度b=5.5mm,磁头直径d=12mm,磁头高度h=33mm,磁头与盒底连接半径r=5.2mm,如图1~3所示;
(2)确定坯料形状和几何尺寸:用于挤压成形的坯料采用圆形铸坯,直径为D0=63mm,高度为H0=73mm;
(3)确定凸模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数:凸模的材料为Cr10Mo2V2,几何尺寸为:长度Lt=157mm,宽度Wt=92mm,高度Ht=37mm,大圆弧半径Rt=15.2mm,小圆弧半径rt=5.2mm,磁头孔型直径dt=12mm及深度ht=33mm,磁头孔与凸模端部过渡圆弧半径rg=5.2mm,凸模座长度Lt1=172mm、Lt2=307mm,凸模座宽度Wt1=107mm、Wt2=192mm,凸模座高度Ht1=15mm、Ht2=30mm,如图4~6所示;热处理工艺参数为:1030℃保温10h后油冷至室温,然后在530℃保温3h后冷至220℃保温2h再空冷至室温,最后在-150℃液氮环境中深冷处理时控制凸模表面的硬度在64HRC;
(4)确定凹模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数:凹模的材料为42Cr5Mo2SiV,孔型几何尺寸为:长度La=173mm,宽度Wa=103mm,深度Ha=46mm,内圆槽半径Ra=5.2mm,壁厚Ba=25mm,凹模座长度La1=373mm,凹模座宽度Wa1=220mm,凹模座高度Ha1=50mm,如图7~9所示;热处理工艺参数为:1050℃保温8h后油冷至室温,然后再在620℃保温3h后空冷至室温,最后高频处理时控制凹模表面的硬化层深度为1.5mm;
(5)确定圆铸坯、凸模和凹模构成的装配体:根据所设计出的圆铸坯、凸模和凹模尺寸,确定适用于硬盘盒体挤压成形的几何装配体,如图10所示。

Claims (1)

1.一种硬盘盒体挤压模具的设计方法,其特征在于按以下设计步骤实现:
(1)确定硬盘盒体的材料和几何尺寸:硬盘盒体的材料为铝锌合金,其化学成分(重量分数)锌为15~20%,其余为铝;设定硬盘盒体的几何尺寸为:长度L=170~173mm,宽度W=100~103mm,高度H=40~42mm,厚边壁厚B=10~10.5mm,薄边壁厚B1=5~5.5mm,大圆槽半径R=15~15.2mm,小圆槽半径R1=5~5.2mm,盒底厚度b=5~5.5mm,磁头直径d=10~12mm,磁头高度h=30~33mm,磁头与盒底连接半径r=5~5.2mm;
(2)确定坯料形状和几何尺寸:用于挤压成形的坯料采用圆形铸坯,直径为D0=60~63mm,高度为H0=70~73mm;
(3)确定凸模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数:凸模的材料为Cr10Mo2V2,几何尺寸为:长度Lt=155~157mm,宽度Wt=90~92mm,高度Ht=35~37mm,大圆弧半径Rt=15~15.2mm,小圆弧半径rt=5~5.2mm,磁头孔型直径dt=10~12mm及深度ht=30~33mm,磁头孔与凸模端部过渡圆弧半径rg=5~5.2mm,凸模座长度Lt1=Lt+(10~15)mm、Lt2=Lt+(120~150)mm,凸模座宽度Wt1=Wt+(10~15)mm、Wt2=Wt+(80~100)mm,凸模座高度Ht1=15~20mm、Ht2=30~40mm;热处理工艺参数为:1030℃保温10h后油冷至室温,然后在530℃保温3h后冷至220℃保温2h再空冷至室温,最后在-90℃~-150℃液氮环境中深冷处理时控制凸模表面的硬度在64~68HRC;
(4)确定凹模的材料、几何尺寸和热处理工艺参数:凹模的材料为42Cr5Mo2SiV,孔型几何尺寸为:长度La=170~173mm,宽度Wa=100~103mm,深度Ha=42~46mm,内圆槽半径Ra=5~5.2mm,壁厚Ba=20~25mm,凹模座长度La1=La+2Ba+(120~150)mm,凹模座宽度Wa1=200~220mm,凹模座高度Ha1=45~50mm;热处理工艺参数为:1050℃保温8h后油冷至室温,然后再在620℃保温3h后空冷至室温,最后高频处理时控制凹模表面的硬化层深度为0.8~1.5mm;
(5)确定圆铸坯、凸模和凹模构成的装配体:根据所设计出的圆铸坯、凸模和凹模尺寸,确定适用于硬盘盒体挤压成形的几何装配体。
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Legal Events

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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
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Application publication date: 20211224

Assignee: Guilin Youcheng Electronic Technology Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980043655

Denomination of invention: Design Method of an Extrusion Mold for Hard Disk Box Body

Granted publication date: 20230530

License type: Common License

Record date: 20231017

Application publication date: 20211224

Assignee: Guilin Qiyun New Materials Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980043652

Denomination of invention: Design Method of an Extrusion Mold for Hard Disk Box Body

Granted publication date: 20230530

License type: Common License

Record date: 20231018

Application publication date: 20211224

Assignee: Guilin Jianhong Mold Manufacturing Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980043651

Denomination of invention: Design Method of an Extrusion Mold for Hard Disk Box Body

Granted publication date: 20230530

License type: Common License

Record date: 20231017