[发明专利]用于超塑成型的模具和方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造技术领域，具体而言，涉及一种用于超塑成型的模具和方法。

背景技术

超塑成型技术，尤其是超塑气胀成型技术是一个比较新颖、先进而未成熟的技术，具有性能好、精度高、工序简单、操作方便等优点，在保证产品质量的同时还节约了能源和设备，但现有的超塑成形技术存在着两个重大缺点，一个问题是成形速度比较慢，一般比传统工艺慢几倍到几十倍，应付大量甚至巨量的生产需要极多的设备及场地，因此，超塑成形的市场定位一般定在中低产量产品，并且定位在中高端，追求细节的产品上；另一个问题是成形产品厚薄不一致，尤其是成型复杂结构的产品，产品非常容易破裂。厚薄不均会产生两个问题：1.影响成形产品的力学性能；2.影响产品的成品率，浪费原材料，导致制备成本升高。由于超塑成形的特殊好处，加上行业中一直缺少对例如盒状金属产品的有效加工手法，市场对超塑盒状成产品的需求愈来愈大，用途多为壳体，但厚度不平均及生产速度慢都会为其可行性大打折扣，更矛盾的是，常规冲压对复杂成形产品达不到预先拉伸比较厚位置的作用，甚至将比较薄的地方拉得更薄，不利于成形产品的性能，甚至令产品在气胀成形时已经破裂。

因此，目前的超塑成型技术有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种用于超塑成型的模具和方法。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于超塑成型的模具。根据本发明实施例，所述模具包括：上模，所述上模上设置具有冲头的预成型模腔，以用于预成型；以及下模，所述下模上向内凹设有成型模腔，所述成型模腔与所述预成型模腔对应，以使所述下模和所述上模闭合时所述成型模腔和所述预成型模腔形成封闭空间，并且，所述上模和所述下模分别设置有上进气孔和下进气孔，所述上进气孔和所述下进气孔与所述封闭空间相通。

利用根据本发明实施例的用于超塑成型的模具，不仅能够在同一模具进行冲压成型和超塑成型两种工艺，并且冲压成型、预成形以及成形三个步骤可以在同一模具完成，从而创造性地结合了两种工艺的优点，将两者的缺点互相抵消，不仅可以快速成形，而且可以有效地控制产品的薄厚度，减少了超塑成形对原材料超塑性的要求，适用于工业化、规模化生产，具有广阔的应用空间和巨大的市场推广价值。使用根据本发明实施例的用于超塑成型的模具进行成型分为三个主要步骤，第一步：下模和上模闭合形成封闭空间，原材料在冲头的冲压条件进行冲压成型，以获得冲压成型工件；第二步，完成冲压成型后，从下进气孔向封闭空间输入一定气压的气体，使冲压成型工件向预成型模腔拉伸，直至完全贴模，以获得预成型工件；第三步，完成预成型后，从上进气孔向封闭空间输入一定气压的气体，使预成型工件向成型模腔拉伸，直至完全贴模，以获得成型工件，然后利用模具的顶出机构出模，即可获得成型产品。

根据本发明的一些实施例，上述用于超塑成型的模具还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述预成型模腔具有环形凹槽、球形、椭圆球形、扇形、波浪形、马鞍形以及方形中的至少一种预成形结构。由此，在成形时，由于预成形结构的存在，原材料可以根据设计鼓起不同形状的泡，鼓起泡后厚度变薄，可以起到两个积极作用：（1）.原材料薄处成形时所需的力量小，在成形时会更优先变形及变薄，如果该位置按理想状态落在成形工件比较难变薄的位置，可以进一步将原材料借用到需要的位置；（2）.基于力学矢量分析，气胀成形时原材料鼓起泡的位置会倾向摊平，因此可利用鼓起的泡的摊平倾向将厚度保护区推向预先设计的理想的位置，帮助将板材的厚度保护区落在最终工件的边角，从而可以解决的例如盒形工件的边角厚度比其他位置薄等问题，使产品的薄厚均匀，机械性能更好。

根据本发明的一个实施例，所述冲头为具有预成型结构的冲头。由此，冲头可以具有成型模腔，进一步可以成型结构复杂的产品，使制备产品的种类更加丰富，增加产品卖点，从而使本发明的模具的适用范围更广泛。

和/或，所述冲头表面的预定区域向内凹陷或向外突出。由此，可以成型多种类、不同结构的产品，满足不同的需求。

和/或，所述模具的预定位置设置有石墨。由此，石墨在液压机的压力下可以填补任何微小的空隙，而且在高温下不会熔化或分解，可以长期保持封气效果，封气效果非常理想，有利于抑制成型时产生孔洞。

和/或，所述上模和所述下模分别连接有上加热板和下加热板，所述上加热板和所述下加热板分别连接有上隔热板和下隔热板。由此，可以根据实际需求对模具加热，使模具能够保持合理的成型温度。