CN1903473A - 一种镁合金手机外壳的温热成形方法及其专用模具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及合金板材冲压成形技术，具体为一种镁合金手机外壳的温热成形方法及其专用模具，主要应用于镁合金板材温热拉深工艺成形。其工艺流程是：加热压边圈和凹模→模具涂润滑剂→坯料涂润滑剂→坯料加热→凸模预热→拉深成形。压边圈和凹模加热到170℃～180℃，凸模预热至70～100℃，成形温度为170℃～180℃，拉深速度为0.5～2mm/s。在模具结构上采用分块式组合拉深凹模，使模具更换简单，寿命可以提高3倍；组合拉深凹模中的成形垫块改善了成形件的受力状态，使成品率提高。本发明的优点：工艺参数控制准确，材料利用率高，制品表面质量好，刚性强，形状和尺寸精度高；模具寿命长、生产成本低，以及工艺、装置简单。

Description

一种镁合金手机外壳的温热成形方法及其专用模具
技术领域
本发明涉及合金板材冲压成形技术，具体为一种镁合金手机外壳的温热成形方法及其专用模具，主要应用于镁合金板材温热拉深工艺成形。
背景技术
金属镁及其合金是迄今在工程中应用的最轻的结构金属材料，以质量轻、刚性好、金属光泽好、电磁屏蔽性好和易回收利用为特点的镁合金，成为现代汽车、电子、通讯等行业的首选材料，目前镁合金产品是通过铸造方法获得，其缺点是成品率低，产品有较多的孔洞和疏松，强度低，延展性差，不能满足产品更高要求的使用性能，而且铸造件本身由于工艺要求壁厚不能太薄，不能满足镁合金电子产品轻薄短小的要求。
板材拉深成形加工方式在提高制件质量、生产率、节省材料方面具有显著的优势，而且可以加工出铸造无法加工出的薄壁零件。对于一般金属及其合金来说，拉深成形已是很成熟的技术，但对于镁合金来说，拉深的历史还比较短。主要是由于金属镁的密排六方晶体结构，致使多数镁合金在室温下的塑性成形性很差，升高成形温度，会有效地改善其成形性能，通常需要在250-400℃的温度范围内进行加工成形，这就会带来模具系统相对复杂的弊端，同时产品的造价也比较昂贵，并且当加热时间过长时，容易导致板材内部晶粒粗大，这样会严重降低板材的塑性变形能力，此时坯料很脆，拉深时极易在冲头圆角处拉裂。另外，镁合金对变形速度有显著的敏感性，成形速度和润滑工艺也是镁合金塑性变形的重要工艺参数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镁合金手机外壳的温热成形方法及其专用模具，解决镁合金拉深成形中存在的质量问题，它可以降低生产成本，提高产品的质量和生产效率。
本发明的技术方案是：
一种镁合金手机外壳的温热成形方法，其工艺流程是：加热压边圈和凹模→模具涂润滑剂→坯料涂润滑剂→坯料加热→凸模预热→拉深成形。具体温热成形步骤如下：
1)加热压边圈和凹模
在凹模中均匀放置功率为300W/根的电阻棒10根，将压边圈和凹模加热到170℃～180℃：
2)模具润滑及坯料加热
在凹模、压边圈及坯料上均匀涂抹润滑剂，将坯料放入模具中，加热至170℃～180℃，并保温2～5min；
3)凸模预热至70～100℃；
4)拉深成形，成形速度为0.5～2毫米/秒；
凸模在液压机作用下向下运动，速度控制在0.5～2mm/s，凸模接触坯料后，推动凹模中的成形垫块共同向下运动，成形垫块下方的弹簧被压缩，同时成形垫块对坯料施加反向作用力，拉深成形达到预定变形量后，升起凸模，弹簧复位，顶出成形件。
采用液体的PTFE(聚四氟乙烯)作为润滑剂，该润滑剂不易挥发、使用方便，可避免使用一些传统润滑剂时带来的弊端，如不易清洗及润滑层不均匀。将其均匀涂抹在凹模、压边圈及坯料上，凸模及坯料与凸模接触的部分不涂润滑剂。
一种镁合金手机外壳的温热成形专用模具，具有凸模、压边圈、拉深凹模，该模具的拉深凹模采用分块式组合拉深凹模，包括固定凹模、固定凹模中心开孔内可上、下移动的成形垫块。
该模具仅在凹模中装有均布加热装置来完成坯料与模具共同的加热要求。所述固定凹模侧壁径向均匀安装有电阻棒。
所述固定凹模底部设有垫板，穿过垫板的连接螺栓伸出端置于固定凹模中心开孔，连接螺栓上套装有弹簧，成形垫块安装于连接螺栓伸出端，成形垫块由弹簧顶持，构成自动顶件装置。
本发明的优点在于：
(1)材料利用率高。
(2)制品表面质量好，采用本发明，制造的镁合金手机外壳表面质量好、刚性强、手感好、形状稳定。
(3)本发明采用温热拉深成形，成形温度170℃～180℃，低于通常的镁合金热拉深温度250℃，低的成形温度可以降低操作的复杂性，提高生产效率并且减轻了模具磨损，延长其使用寿命。
(4)本发明采用液体的PTFE(聚四氟乙烯)对凹模、压边圈及坯料的特定部位进行润滑，该润滑剂不易挥发、使用方便，可避免使用一些传统润滑剂时带来的弊端，如不易清洗及润滑层不均匀。
(5)本发明装置简单，生产成本低，提高镁合金成形性能。本发明在模具结构上采用分块式组合拉深凹模，使模具更换简单，模具寿命可以提高3倍，同时组合拉深凹模的成形垫块改善了成形件的受力状态，提高成品率。
(6)本发明模具仅在凹模中装有均布加热装置来完成坯料与模具共同的加热要求，减少了坯料温度降低，并且降低了模具费用。
附图说明
图1为本发明模具结构图。图中：1、垫板；2、固定凹模；3、电阻棒加热孔；4、压边圈；5、定位销；6、凸模；7、固定板；8、坯料；9、连接螺栓；10、成形垫块；11、弹簧。
图2为凸模的结构剖面图。
图3为图2的仰视图。
图4为固定凹模的俯视图。
图5为图4的A-A剖面图。
图6为凹模中的成形垫块的结构剖面图。
图7为图6的俯视图。
具体实施方式
如图1所示，镁合金手机外壳的温热成形专用模具包括垫板1、固定凹模2、电阻棒加热孔3、压边圈4、定位销5、凸模6、固定板7、坯料8、连接螺栓9、成形垫块10、弹簧11等，凸模6通过固定板7固定在上模座上，分块式组合拉深凹模由垫板1、固定凹模2、电阻棒加热孔3、成形垫块10组成，成形垫块10通过连接螺栓9和弹簧11与垫板1连接。
本发明提供了一种镁合金手机外壳的温热成形方法，其流程如下：加热压边圈和凹模→模具涂润滑剂→坯料涂润滑剂→坯料加热→凸模预热→拉深成形。具体温热成形步骤如下：
1)加热压边圈和凹模
在凹模中均匀放置功率为300W/根的电阻棒10根，将压边圈和凹模加热到170℃～180℃；
2)模具润滑及坯料加热
将压边圈和凹模加热至170℃～180℃，在凹模、压边圈及坯料上均匀涂抹润滑剂PTFE(聚四氟乙烯)，凸模及坯料与凸模接触的部分不涂润滑剂；将坯料放入模具中，加热至170℃～180℃，保温2～5min；
3)凸模预热至80～100℃；
4)拉深成形，成形速度为0.5～2mm/s；
凸模6在液压机作用下向下运动，速度控制在0.5～2mm/s，凸模接触坯料8后，推动凹模中的成形垫块10共同运动，弹簧11被压缩，同时成形垫块对坯料施加反向作用力，拉深成形达到预定变形量后，升起凸模6，弹簧11复位，顶出成形件；放上压边圈继续加热成形下一个零件。
实施例
选取镁合金AZ31轧制薄板，机加工成120mm×70mm，圆角半径为30mm坯料。经上述工艺拉深成形达到预定变形量后，升起凸模，弹簧复位，顶出成形件，采用本发明所制造的镁合金手机外壳表面质量好、刚性强、形状和尺寸精度高。加工过程工艺参数如下表所示：
坯料厚度/mm   压边圈和凹模加热温度/℃ 坯料保温时间/min   凸模预热温度/℃ 拉深速度/mm/s
  0.6   170   5   70   0.5
  0.7   175   4   90   1
  0.7   180   2   100   2

Claims (6)

1、一种镁合金手机外壳的温热成形方法，其特征在于工艺流程是：加热压边圈和凹模→模具涂润滑剂→坯料涂润滑剂→坯料加热→凸模预热→拉深成形，具体温热成形步骤如下：
1)加热压边圈和凹模
在凹模中均匀放置电阻棒，将压边圈和凹模加热到170℃～180℃；
2)模具润滑及坯料加热
在凹模、压边圈及坯料上均匀涂抹润滑剂，将坯料放入模具中，加热至170℃～180℃，并保温2～5min；
3)凸模预热至70～100℃；
4)拉深成形，成形速度为0.5～2mm/s；
凸模在液压机作用下向下运动，速度控制在0.5～2mm/s，凸模接触坯料后，推动凹模中的成形垫块共同向下运动，成形垫块下方的弹簧被压缩，同时成形垫块对坯料施加反向作用力，拉深成形达到预定变形量后，升起凸模，弹簧复位，顶出成形件。
2、按照权利要求1所述的镁合金手机外壳的温热成形方法，其特征在于：所述润滑剂采用液体的聚四氟乙烯，均匀涂抹在凹模、压边圈及坯料上。
3、按照权利要求1所述的镁合金手机外壳的温热成形方法，其特征在于：所述步骤1)凹模中电阻棒10根，功率为300W/根。
4、一种镁合金手机外壳的温热成形专用模具，具有凸模、压边圈、拉深凹模，其特征在于：该模具的拉深凹模采用分块式组合拉深凹模，包括固定凹模(2)、固定凹模(2)中心开孔内可上、下移动的成形垫块(10)。
5、按照权利要求4所述的镁合金手机外壳的温热成形专用模具，其特征在于：所述固定凹模(2)侧壁径向均匀安装有电阻棒(3)。
6、按照权利要求4所述的镁合金手机外壳的温热成形专用模具，其特征在于：所述固定凹模(2)底部设有垫板(1)，穿过垫板(1)的连接螺栓(9)伸出端置于固定凹模(2)中心开孔，连接螺栓(9)上套装有弹簧(11)，成形垫块(10)安装于连接螺栓(9)伸出端，成形垫块(10)由弹簧(11)顶持，构成自动顶件装置。
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