[發(fā)明專利]基于旋轉(zhuǎn)模具的非等厚薄殼件漸進(jìn)成形裝置與方法

在審

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• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108273904A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 溫彤;胡金;張夢;陳霞
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于旋轉(zhuǎn)模具的非等厚薄殼件漸進(jìn)成形裝置與方法，所述裝置由機(jī)架、輥模組、導(dǎo)向系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成，輥模組包括上輥模和下輥模，且上、下輥模的環(huán)狀模塊外表面有型槽。成形時，首先確定軋件的加工余量、拔模斜度并增加工藝補(bǔ)充；將平板坯料的一端送入反向旋轉(zhuǎn)的上、下輥模之間，利用型槽對板坯進(jìn)行順序碾壓，使之產(chǎn)生逐漸的塑性變形并得到軋件，再對軋件進(jìn)行分割和后處理得到最終零件。本發(fā)明可在較小載荷下對板坯進(jìn)行成形，得到各種帶凸起筋肋或凹陷溝槽、以及凸柱(臺)等局部非等厚幾何特征的薄殼件，生產(chǎn)效率、材料利用率和模具壽命高，制件力學(xué)性能好，且成形裝置僅用電力即可運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬塑性成形領(lǐng)域，尤其涉及一種基于旋轉(zhuǎn)模具的非等厚薄殼件漸進(jìn)成形裝置與方法。

背景技術(shù)

“軋制板+沖壓”是當(dāng)前最主要的金屬薄殼件生產(chǎn)方式，由于生產(chǎn)效率和材料利用率高、大批量制造時成本低，因此在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)沖壓使用的板料一般為光滑、等厚的平板，如果制件上需要附加一些結(jié)構(gòu)或固定一些配件，通常只能采用點(diǎn)焊、鉚接、螺紋連接(如焊接螺母)或者沖孔(以及翻孔)等方法，不僅工藝繁瑣、生產(chǎn)效率低、可靠性差，而且不利于實(shí)現(xiàn)輕量化與緊湊化。這種局面嚴(yán)重制約了許多產(chǎn)品、特別是一些高端產(chǎn)品的生產(chǎn)。

以量大面廣的計算機(jī)、通信和消費(fèi)類電子產(chǎn)品(Computer、Communication、ConsumerElectronics，簡稱3C產(chǎn)品)為例。為提高檔次和耐用度，近年來相關(guān)產(chǎn)品越來越多地采用了金屬(如不銹鋼、鋁合金等)替代塑料來制造外殼；與此同時，隨著輕量化、集成化等方面的要求越來越高，3C產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計日趨緊湊、復(fù)雜，特別是由于內(nèi)部需裝配各種電子元器件，因此殼體內(nèi)側(cè)常常設(shè)計了一些筋肋或凸柱、凸臺等非等厚的局部幾何特征。但傳統(tǒng)沖壓無法得到這類殼體件，為此，人們曾借助于精密鑄造、粉末冶金等一些其他的材料成形方法。如2008年之前，日本廠商就依靠鋁合金精鑄外殼，加上小型化的多層電路和柔性PCB板、小尺寸硬盤與內(nèi)存等技術(shù)，制造出了PR200、Q2010等一系列價格高昂的輕薄筆記本電腦，在相關(guān)市場一統(tǒng)天下。但利用精密鑄造或粉末冶金制造金屬薄殼件，不僅生產(chǎn)效率低、成本高，在制件強(qiáng)度以及表面質(zhì)量等方面也難以滿足要求。

為發(fā)揮塑性成形高效、省材的優(yōu)勢，人們針對非等厚薄殼件的成形也開發(fā)了“板料體積成形”或“沖鍛成形”等方法【張士宏,周麗新,王忠堂.板材零件局部體積成形技術(shù)研究.塑性工程學(xué)報,2008,15(2):31-36；羅建成.不等壁厚板材零件沖鍛成形增厚機(jī)理與試驗(yàn)研究,華中科技大學(xué)碩士論文,2011】。但這些方法主要基于壓力機(jī)上模具往復(fù)運(yùn)動的傳統(tǒng)壓制方式，由于成形載荷大、模具壽命低，相關(guān)應(yīng)用受到很大限制。

2008年，美國蘋果公司創(chuàng)造性地結(jié)合了現(xiàn)代CNC(計算機(jī)數(shù)控)技術(shù)的發(fā)展，率先采用了一種稱為“Unibody”的殼體件生產(chǎn)工藝，即利用CNC機(jī)床將一整塊的金屬厚板直接切削加工為復(fù)雜的薄壁殼體，同時保留一些局部的凸起等非等厚的幾何結(jié)構(gòu)。Unibody摒棄了利用沖壓、精密鑄造、粉末冶金等方法生產(chǎn)薄殼件的思路，且相比傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的殼體可大幅度減少零件與螺絲數(shù)量、簡化組裝過程，從而得到更輕、更薄的產(chǎn)品，因此迅速在3C產(chǎn)品中得到推廣應(yīng)用，并徹底改變了移動電子產(chǎn)品設(shè)計的傳統(tǒng)規(guī)則【楊道陵.Unibody技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用.求知導(dǎo)刊,2015(1):66-67】。迄今為止，蘋果著名的iPhone系列手機(jī)、MacBook Air筆記本電腦以及眾多其他品牌的3C產(chǎn)品，就大量采用了Unibody工藝來生產(chǎn)外殼。但基于切削加工的Unibody對CNC設(shè)備要求很高，對于大批量的3C產(chǎn)品生產(chǎn)而言，在生產(chǎn)效率、材料利用率以及制造成本等方面也存在先天不足。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)無法滿足實(shí)踐中對非等厚輕量化薄殼件的生產(chǎn)需求，有必要開發(fā)新的成形工藝。

發(fā)明內(nèi)容

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于旋轉(zhuǎn)模具的非等厚薄殼件漸進(jìn)成形裝置與方法，可在較小的載荷下對平板坯料進(jìn)行塑性成形，得到各種帶凸起筋肋或凹陷溝槽，以及凸柱、凸臺等局部非等厚幾何特征的薄殼件。