[发明专利]一种异形件相变复合成型装置及加工方法

说明书

本发明公开一种异形件相变复合成型装置，包括复合冲头和模具组件，模具组件内设有模型槽，模型槽内设有直壁段和难以进行刚性冲压加工的异形段，复合冲头包括刚性体和低熔点合金，模具组件上设有板坯，低熔点合金用于对板坯进行异形段冲压成型，模具组件内还设有加热器，加热器用于将低熔点合金半液化；本发明还公开了一种异形件相变复合成型装置的加工方法，控制模具组件温度在120℃以下，复合冲头下压，使板坯在直壁段成型，控制模具组件的温度在135≤t＜175℃，对异形段进行整体成型。本发明提供一种可以对带有异形结构的壳体零件通过用对钣金进行冲压的加工方式来成型的一种异形件相变复合成型装置及加工方法。

技术领域

本发明属于冲压加工设备领域，特别涉及一种异形件相变复合成型装置及加工方法。

背景技术

一些壳体零件因为结构或者美观的需要，会在设计过程中进行异形结构的设计，而在传统加工工艺中，这些异形结构难以通过冲压成型，往往需要进行车床、切割机、折弯机、焊接机等设备进行多次加工才能成型，或者通过模具浇注，再进行表面打磨抛光的方式成型。而这两种加工方式中，前者在加工成型中，工艺复杂，步骤多，并且会造成大量原材料的浪费，而后者则需要进行模具的制作，对于一些折弯较多的异形结构，其浇注口较多，造成其生产成本较高，生产周期长，且在打磨抛光过程中，易对零件造成损伤。

发明内容

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种异形件相变复合成型装置，包括复合冲头和模具组件，所述复合冲头设于模具组件的上方，所述模具组件内设有模型槽，所述模型槽内设有直壁段和难以进行刚性冲压加工的异形段，所述异形段设于直壁段的底端，所述复合冲头包括刚性体和低熔点合金，所述低熔点合金设于复合冲头的前端，所述模具组件上设有板坯，所述低熔点合金用于对板坯进行异形段冲压成型，所述模具组件内还设有加热器，所述加热器用于将低熔点合金半液化。

与现有技术相比，本发明的优点在于：传统的冲压加工工艺中，冲头多以高硬度、高强度的材料制作而成，因此冲头的冲压结构受到很大的局限性，当模型槽的底部宽度大于模型槽的插入端宽度时，冲头难以对模具的底部进行成型，同时当模型槽内设有尖角待加工结构时，冲头也不能进行相应的尖角结构设计，否则在冲头进行冲压过程中会对冲头造成破坏，从而造成尖角结构难以通过冲压加工的方式进行加工，而通过本发明的设计，复合冲头在进行冲压加工过程中，复合冲头先通过直壁段，对板坯进行直壁段的成型，待复合冲头顶着板坯移动到与模型槽的底部相抵时，此时复合冲头上的刚性体与直壁段相配合，封闭刚性体与板坯之间的空间，即封闭低熔点合金所处空间，而后通过加热器加温，使低熔点合金半液化，半液化的低熔点合金是固液混合状态，对板坯具备一定膨胀成型的能力，此时复合冲头可以继续冲压，使半液化的低熔点合金进行高压膨胀，补足异形段的板坯冲压成型，从而完成带有异形结构的壳体零件通过钣金进行冲压的加工方式来成型的目的。

作为改进，所述低熔点合金采用70Sn-30In制造而成，通过所述改进，70Sn-30In材料为含有70%的锡与含有30%的铟，它的固相线为120℃，液相线为175℃。该合金凝固区间为55℃，便于控制固液相转变，且成本低。

作为改进，所述异形段包括第一异形部，所述第一异形部设于直壁段的底端，所述第一异形部的外径大于直壁段的直径，所述第一异形部的边缘呈光滑的弧面，当加工第一异形部时，所述模具组件内温度为155≤t＜175℃，通过所述改进，当模具组件内温度为155≤t＜175℃时，此时低熔点合金处于高液相状态，使低熔点合金具备较好的流动性，同时相较于纯液态的流体，分子之间的吸引力更强，更容易被密封，不容易从刚性体与板坯之间流出，在复合冲头的高压作用下，低熔点合金可以向外膨胀，带动板坯膨胀，完成板坯进行第一异形部的冲压加工成型，该过程适用于结构变化平缓的第一异形部，即第一异形部的边缘为光滑的弧面。