CN108480539B - 金属笔记本电脑外壳摆辗成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属笔记本电脑外壳摆辗成形方法，包括以下步骤：S1、制作坯料；S2、将坯料放置于下模上，坯料上方放置摆头；所述下模包括移动滑块和固定模套，当摆辗成形结束时，固定模套保持不动，顶料杆推动移动滑块向上运动，将锻件整体顶出；下模型腔四周布置定位孔；S3、下模带动坯料向摆头靠近，金属笔记本电脑外壳内表面复杂三维结构由摆头连续多道次空间包络成形，外表面由作直线运动轨迹的下模成形。本发明通过摆头空间包络一次整体成形金属笔记本电脑外壳，生产效率高、材料利用率高、生产成本低。摆辗可以细化晶粒组织，可以形成连续的金属流线，从而显著提高金属笔记本电脑外壳的机械强度和耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及笔记本电脑外壳加工制造技术领域，更具体地说，涉及一种金属笔记本电脑外壳摆辗成形方法。
背景技术
金属笔记本电脑外壳强度高、耐磨性好，已逐渐取代传统的塑料外壳，在笔记本电脑行业得到广泛应用。笔记本电脑外壳属于薄板类零件，不仅具有复杂的三维结构，而且表面积大，若采用整体模锻，由于高径比过小，工件中易出现变形死区，导致上下模刚性打击，变形抗力大，模具损害严重。同时，薄板上的复杂三维结构也无法成形。目前，金属笔记本电脑外壳主要采用切削加工进行制造。切削加工制造周期长，生产效率低，材料利用率低，生产成本高。而且切削加工不能细化晶粒组织，不能形成连续的金属流线，因而难以制造高强度、高耐磨性笔记本电脑外壳。
摆辗属于连续局部塑性成形新技术，可以直接成形金属笔记本电脑外壳内表面复杂三维结构，生产效率高、材料利用率高、生产成本低。更重要的是，摆辗可以细化晶粒组织、获得连续合理的金属流线，从而显著提高金属笔记本电脑外壳的机械强度和耐磨性。摆辗是高性能金属笔记本电脑外壳先进制造技术。目前，还没有关于金属笔记本电脑外壳摆辗成形方法的报道和记载。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种金属笔记本电脑外壳摆辗成形方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种金属笔记本电脑外壳摆辗成形方法，包括以下步骤：
S1、制作坯料；
S2、将坯料放置于下模上，坯料上方放置摆头；所述下模包括移动滑块和固定模套，当摆辗成形结束时，固定模套保持不动，顶料杆推动移动滑块向上运动，将锻件整体顶出；下模型腔四周布置定位孔；
S3、下模带动坯料向摆头靠近，金属笔记本电脑外壳内表面复杂三维结构由摆头连续多道次空间包络成形，外表面由作直线运动轨迹的下模成形。
上述方案中，所述坯料为近似矩形板料，坯料材料选用铝合金、镁合金、不锈钢或钛合金。
上述方案中，摆头表面任一点的运动轨迹如方程(1)所示：
其中，坐标系位于摆头锥顶点，(x,y,z)是摆头表面任一点坐标，γ是摆头倾斜角度，ω是双偏心套转动角速度，t是时间。
上述方案中，摆头几何形状计算公式为方程(2)所述：
其中，(x1,y1,z1)是笔记本电脑外壳锻件内表面任一点坐标，(x,y,z)是摆头表面任一点坐标，H是摆辗中心到笔记本电脑外壳锻件内表面的垂直距离。
上述方案中，所述坯料经预处理后涂抹MoS2润滑剂，然后再放入下模中。如果是冷摆辗成形，坯料需经退火软化处理；如果是热摆辗成形，坯料需加热到相应温度。
实施本发明的金属笔记本电脑外壳摆辗成形方法，具有以下有益效果：
(1)金属笔记本电脑外壳量大面广，若采用整体模锻，由于高径比过小，工件中易出现变形死区，导致上下模刚性打击，变形抗力大，模具损害严重。同时，薄板上的复杂三维结构也无法成形。目前，金属笔记本电脑外壳主要采用切削加工进行制造。切削加工制造周期长，生产效率低，材料利用率低，生产成本高。而且切削加工不能细化晶粒组织，不能形成连续的金属流线，因而难以制造高强度、高耐磨性笔记本电脑外壳。本发明将解决金属笔记本电脑外壳制造技术难题，通过摆头空间包络一次整体成形金属笔记本电脑外壳，生产效率高、材料利用率高、生产成本低。
(2)摆辗可以细化晶粒组织，可以形成连续的金属流线，从而显著提高金属笔记本电脑外壳的机械强度和耐磨性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是金属笔记本电脑外壳内表面示意图；
图2是金属笔记本电脑外壳外表面示意图；
图3是金属笔记本电脑外壳锻件示意图；
图4是摆辗摆头三维模型示意图；
图5是摆辗下模三维模型示意图；
图6是金属笔记本电脑外壳摆辗精密成形示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2，待加工的金属笔记本电脑外壳的三维尺寸为：长度310mm，宽度226mm，最大厚度5.15mm，圆角半径10mm。其摆辗成形方法包括以下步骤：
(1)锻件设计。由金属笔记本电脑外壳零件设计锻件，在金属笔记本电脑外壳零件单面增加0.5mm的机加工余量；飞边设计在笔记本电脑外壳内表面边缘位置，为保证内表面复杂三维结构充填饱满，飞边厚度设计为1.0mm，且飞边与水平面成45°倾角。金属笔记本电脑外壳锻件如图3所示。
(2)坯料3设计。坯料3设计为近似矩形板料，其长度和宽度分别等于锻件的长度311mm和宽度227mm，坯料3厚度由锻件尺寸确定为2.3mm。坯料3材料选用6063铝合金，金属笔记本电脑外壳采用冷摆辗成形，坯料3软化工艺为：坯料3随炉加热至400～420℃，保温3～4h后随炉冷却至150℃，然后出炉空冷。
(3)金属笔记本电脑外壳内表面复杂三维结构由作特定运动轨迹的摆头2连续多道次空间包络成形，外表面由作直线运动轨迹的下模成形。
(4)摆头运动。由于笔记本电脑外壳为非回转零件，为保证其内表面复杂三维结构成形精度，摆头绕竖直轴线每转动一周后必须回到起始位置，摆头2表面任一点的运动轨迹如方程(1)所示：
其中，坐标系位于摆头2锥顶点，(x,y,z)是摆头2表面任一点坐标，γ是摆头2倾斜角度，ω是双偏心套转动角速度，t是时间。
(5)模具设计。摆头2是一个型面与笔记本电脑外壳锻件内表面相匹配的圆锥体，摆头2的锥顶点位于笔记本电脑外壳几何中心的轴线上，摆头2几何形状计算公式为方程(2)，摆头三维模型示意图如图4所示。
其中，(x1,y1,z1)是笔记本电脑外壳锻件内表面任一点坐标，(x,y,z)是摆头表面任一点坐标，H是摆辗中心到笔记本电脑外壳锻件内表面的垂直距离。摆辗下模型腔由模具和笔记本电脑外壳锻件外表面做布尔运算得到，如图5所示。
(6)下模定位孔1设计。摆辗是局部成形，坯料3在摆辗成形过程中受力不均衡。同时由于笔记本电脑外壳表面积大，摆辗成形中易出现翘曲现象，从而导致其成形精度难以控制。在下模型腔四周布置定位孔1，当金属流进定位孔1后，有效控制翘曲进而保证成形精度。定位孔1直径0.6mm，深度0.4mm，如图5所示。
(7)顶出机构设计。为减小摆辗薄壁金属笔记本电脑外壳锻件出模变形，采用整体式顶出机构，即将下模设计为组合模具形式，组合下模由移动滑块4和固定模套5组成。当摆辗成形结束时，固定模套5保持不动，顶料杆6推动移动滑块4向上运动，将锻件整体顶出，如图6所示。
(8)通过切割或冲裁获得步骤(2)形状尺寸的坯料3，坯料3经步骤(2)软化处理后涂抹MoS2润滑剂，再放入摆辗下模中，摆头按照方程(1)运动，下模带动坯料3向摆头靠近，在模具作用下，金属笔记本电脑外壳被摆头空间包络成形。金属笔记本电脑外壳摆辗精密成形示意图如图6所示。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (3)
1.一种金属笔记本电脑外壳摆辗成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制作坯料；
S2、将坯料放置于下模上，坯料上方放置摆头；所述下模包括移动滑块和固定模套，当摆辗成形结束时，固定模套保持不动，顶料杆推动移动滑块向上运动，将锻件整体顶出；下模型腔四周布置定位孔；
S3、下模带动坯料向摆头靠近，金属笔记本电脑外壳内表面复杂三维结构由摆头连续多道次空间包络成形，外表面由作直线运动轨迹的下模成形；
摆头表面任一点的运动轨迹如方程(1)所示：
其中，坐标系位于摆头锥顶点，(x,y,z)是摆头表面任一点坐标，γ是摆头倾斜角度，ω是双偏心套转动角速度，t是时间；
摆头几何形状计算公式为方程(2)所示：
其中，(x1,y1,z1)是笔记本电脑外壳锻件内表面任一点坐标，(x,y,z)是摆头表面任一点坐标，H是摆辗中心到笔记本电脑外壳锻件内表面的垂直距离。
2.根据权利要求1所述的金属笔记本电脑外壳摆辗成形方法，其特征在于，所述坯料为近似矩形板料，坯料材料选用铝合金、镁合金、不锈钢或钛合金。
3.根据权利要求2所述的金属笔记本电脑外壳摆辗成形方法，其特征在于，所述坯料经预处理后涂抹MoS2润滑剂，然后再放入下模中。
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