CN103418771A

CN103418771A - 金属件的铸锻成型方法及铸锻成型设备

Info

Publication number: CN103418771A
Application number: CN2013101046205A
Authority: CN
Inventors: 林崇祺; 张木财
Original assignee: Asustek Computer Inc
Current assignee: Asustek Computer Inc
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明揭示一种金属件的铸锻成型方法，包括下列步骤：将金属原料置入压铸模具的置料槽，金属原料于置料槽中形成熔融状态；成型模具与压铸模具相互闭合，并形成容置空间；将熔融状态的金属原料从置料槽注入容置空间中；将熔融状态的金属原料降温形成第一金属件；将第一金属件与成型模具对应设置于锻压模具；以及透过锻压模具锻压成型模具内的第一金属件，以形成第二金属件。本发明另外揭露一种金属件的铸锻成型设备。本发明仅需锻压一次便可达到已知锻造技术需锻压五次的功效，简化繁复的工序，以及缩短工艺时间，又同时具备高强度及精度。除此之外，不置换成型模具，使成型模具连同第一金属件同时移动至锻压模具的设计，更可固定加工基准原点。

Description

金属件的铸锻成型方法及铸锻成型设备

技术领域

本发明是关于一种金属成型方法。

背景技术

一般常见的金属件的成型方法可分为压铸成型及锻压成型。其中，压铸成型于高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填至压铸型模具中，并在压力下成型和凝固而获得金属铸件的方法。其工艺耗时短，且可通过模具的设计形成立体的结构。然而，由于液态金属充填至模具内的速度快，导致液态金属无法很稳定的充填至模具中，进而使成型后的金属铸件易产生气孔，而必须进行二次加工。除此之外，成型后的金属铸件收缩的形成较为严重，所以通常必须预留较大加工空间，且成型后金属铸件的强度与精度较差。

另外，锻压成型靠金属件本身的延展性，利用锻压机台去锻压成所要金属件形状。而成型后金属铸件的加工精度佳，可维持精密的尺度公差，且强度亦较强，可解决压铸成型所产生的问题。然而，需要施加较大的力量，金属件才能变形，且工序繁复，耗时又长，亦不易形成立体的结构，需花费更多的成本。

金属件以其制品的特性决定使用压铸成型或锻压成型，一般来说，对于强度及精度要求不大的产品会使用压铸成型，而对于强度及精度要求高，且要求重量较轻的产品会使用锻压成型。以电子产品为例，电子产品中用以固定各元件的支架件，便以压铸成型的方法制造；而电子装置面板的机壳则会使用锻压成型，以形成质轻且强度高的机壳以保护电子装置的面板其内部构件。然而，使用锻压成型的工序繁复，必经过多次锻压处理，一般至少需要锻压五次，且每次锻压处理后，仍需进行退火处理及润滑处理后，才可再次进行锻压处理，耗费时程长。除此之外，锻压处理后的金属件，若需以CNC研磨方法进行二次加工以形成立体的结构，则通常仍需二次以上CNC研磨加工，耗费成本高。

因此，如何提供一种金属件的铸锻成型方法及铸锻成型设备，具备锻压成型的特性以制成精度高及强度高的金属件，且同时具备压铸成型工序较少，且耗时较短的特性，以减少制成的工序，可在短时间内制成精度及强度高的金属件，已成为重要课题之一。

发明内容

本发明提供一种金属件的铸锻成型方法及铸锻成型设备，具备锻压成型的特性以制成精度高及强度高的金属件，且同时具备压铸成型工序较少，且耗时较短的特性，以减少制成的工序，可在短时间内制成精度及强度高的金属件。

本发明揭示一种金属件的铸锻成型方法，包括下列步骤：将金属原料置入压铸模具的置料槽，金属原料于置料槽中形成熔融状态；成型模具与压铸模具相互闭合，并形成容置空间；将熔融状态的金属原料从置料槽注入容置空间中；将熔融状态的金属原料降温形成第一金属件；第一金属件与成型模具对应设置于锻压模具；以及透过锻压模具锻压成型模具内的第一金属件，以形成第二金属件。

本发明揭示一种金属件的铸锻成型设备，包括压铸模具、成型模具、锻压模具以及对准装置。压铸模具具有置料槽及出料通道，金属原料于置料槽中形成熔融状态。成型模具对应设置于压铸模具，且成型模具与压铸模具相互闭合后具有容置空间，熔融状态的金属原料通过出料通道注入容置空间中，金属原料降温后形成第一金属件。第一金属件与成型模具对应设置于锻压模具，锻压模具锻压第一金属件以形成第二金属件。对准装置使成型模具分别对应设置于压铸模具及锻压模具。

承上所述，依据本发明的金属件的铸锻成型方法及铸锻成型设备，其先将金属原料压铸成型后，并待降温至部分固化的状态时形成第一金属件，成型模具连同第一金属件移动至锻压模具，再对仅部分固化的第一金属件进行锻压的步骤，故仅需锻压一次便可达到已知锻造技术需锻压五次的功效，简化已知技术繁复的工序，以及缩短工艺时间，又同时具备高强度及精度。除此之外，不置换成型模具，使成型模具连同第一金属件同时移动至锻压模具的设计，更可固定加工基准原点，解决已知技术置换不同模具时，必须先将半成型的金属件脱膜后再移至另一模具，使得加工基准原点不同，而必须再次校正半成型的金属件与模具的基准原点。

另外，本发明的铸锻成型方法还可于真空环境的环境下进行，以避免金属晶粒与空气接触后产生晶粒氧化的情形，更有利于成型后的第二金属件二次加工，且依照本发明的铸锻成型方法所制成的第二金属件具有较完整的立体结构，可简化CNC研磨加工的工序。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的一种金属件的铸锻成型方法的步骤流程图。

图2为依据本发明一实施例的一种金属件的铸锻成型设备的示意图。

图3为图2所示的压铸模具与成型模具的放大示意图。

图4为图1所示的步骤S30的示意图。

图5为图2所示的铸锻成型设备的另一设置方式的示意图。

图6为图5所示的锻压模具与成型模具的放大示意图。

图7为依据本发明另一实施例的一种金属件的铸锻成型方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种金属件的铸锻成型方法及铸锻成型设备，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

图1为依据本发明一实施例的一种金属件的铸锻成型方法的步骤流程图，请参考图1所示。本实施例的一种金属件的铸锻成型方法，可包括以下步骤：将金属原料置入压铸模具的置料槽，金属原料于置料槽中形成熔融状态（S10）；成型模具与压铸模相互闭合，并形成容置空间（S20）；将熔融状态的金属原料从置料槽注入容置空间中（S30）；将熔融状态的金属原料降温形成第一金属件（S40）；将第一金属件与成型模具对应设置于锻压模具（S50）；透过锻压模具锻压成型模具内的第一金属件，以形成第二金属件（S60）。

图2为依据本发明第一实施例的一种金属件的铸锻成型设备的示意图。如图2所示，本发明的第一实施例的铸锻成型设备1包括压铸模具11、成型模具12、锻压模具13以及对准装置14。图3为图2所示的压铸模具与成型模具的放大示意图，请同时参考图1及图3所示。其中，成型模具12对应设置于压铸模具11，而压铸模具11具有置料槽111及出料通道112，其中出料通道112包含第一出料通道112a与第二出料通道112b。于步骤S10中，金属原料M₀置入压铸模具11的置料槽111中形成熔融状态。于本实施例中，压铸模具11还包括第一上模具113及第一下模具114，其中，第一上模具113具有第一出料通道112a及对应于成型模具12的构型。换言之，第一上模具113为外观模具，成型模具12与压铸模具11相互闭合后，第一上模具113与成型模具12共同形成容置空间S（如图4），且容置空间S的外观为使用者所需求的金属件构型。而第一下模具114具有第二出料通道112b，第二出料通道112b与置料槽111相连接。其中，第一上模具113与第一下模具114为可拆卸的结构，第一出料通道112a与第二出料通道112b相连接处为口径较大的通道，可通过拆卸第一上模具113并从第二出料通道112b置入金属原料M₀。

另外，压铸模具11还包括加热装置115，对应设置于置料槽111周围，于本实施例中，设置于置料槽111下方，使金属原料M₀加热形成熔融状态。于其他实施例中，亦可直接将熔融状态的金属原料M₀置入置料槽111中，故本发明的步骤S10不限于金属原料M₀于置料槽111中形成熔融状态或直接将熔融状态的金属原料M₀置于置料槽111中。

于步骤S20中，成型模具12与压铸模11相互闭合，并形成容置空间S，接着，于步骤S30中，熔融状态的金属原料M₀通过压铸模具11的出料通道112注入容置空间S中。图4为图1所示的步骤S30的示意图，请参考图4所示。于本实施例中，压铸模具11还包括气体通道116，通过气体通道116注入气体G，气体G可直接对于熔融状态的金属原料M₀的表面施加压力，而部份的金属原料M₀受压而经由出料通道112注入成型模具12与第一上模具113所形成的容置空间S中。其中，第一出料通道112a为渐缩之通道，故当金属原料M₀经过渐缩的第一出料通道112a，可提升金属原料M₀所受到的压力，使金属原料M₀得以注入容置空间S中。较佳的，气体G为惰性气体，以避免造成金属原料M₀的氧化。于其他实施例中，压铸模具11可为其他机构，使用挤压或高度差的方式，将金属原料M₀经出料信道112注入容置空间S，本发明不以此为限。

于步骤S40中，金属原料M₀于容置空间S中降温形成第一金属件M₁。本发明不限定金属原料M₀所需降至温度，较佳的，降至低于金属原料M₀的再结晶温度，形成至少部分固化的状态，其中，部分固化指表面固化，不会因后续步骤而破坏第一金属件M₁的状态。因此，金属原料M₀种类的不同，适宜的降温温度便有所不同，举例而言，铝及镁的再结晶温度150°C，故使用铝或镁作为金属原料M₀时，当温度降至低于150°C，定义此时容置空间S中的金属件为第一金属件M₁。因此，第一金属件M₁为金属件适合进行步骤S50的状态，即至少部分固化的状态，非指特定的物质，于此特别说明。本发明较佳实施例的金属原料M₀包括铝合金、镁合金、或锌合金，而较佳的，金属原料M₀于容置空间S中降温至金属相变为固态的温度点形成第一金属件M₁，当然，本发明不以此为限。

图5为图2所示的铸锻成型设备的另一设置方式的示意图，请同时参考图2及图5所示。铸锻成型设备1具有对准装置14，使成型模具12分别对应设置于压铸模具11及锻压模具13。于本实施例中，对准装置14连接于成型模具12，驱动成型模具12分别对应设置于压铸模具11及锻压模具13。于实际操作上，对准装置14具有螺杆141、螺帽142及驱动模块143，其中，成型模具12装设于螺帽142，可例如但不限于螺锁的方式固定螺帽142与成型模具12，驱动模块143驱动螺杆141旋转并使螺帽142带动成型模具12于压铸模具11与锻压模具13之间移动。于其他实施例中，对准装置可连接于压铸模具及锻压模具，驱动压铸模具及锻压模具分别对应设置于成型模具。举例来说，压铸模具及锻压模具分别设置于轨道上，并驱使压铸模具或锻压模具移动，以分别与成型模具对应设置，此时，成型模具的设置位置固定。

图6为图5所示的锻压模具与成型模具的放大示意图，请同时参考图5及图6所示。于步骤S50中，第一金属件M₁与成型模具12对应设置于锻压模具13。当金属原料M₀于容置空间S中降温形成第一金属件M₁，对准装置14可带动成型模具12与第一金属件M₁同时移动至锻压模具13的位置，并与锻压模具13对应设置，以进行步骤S60。如前述，第一金属件M₁为表面固化的状态，故不会因为步骤S50移动至锻压模具13，及交换模具的动作而使得第一金属件M₁变形。另外，成型模具12与第一金属件M₁之间可例如但不限于以真空吸附或磁吸附的方式连接，使成型模具12可同时带动第一金属件M₁移动。

于步骤S60中，锻压模具13锻压成型模具12内的第一金属件M₁，以形成第二金属件M₂。于本实施例中，锻压模具13具有冲压装置131及第二上模具132，第二上模具132设置于冲压装置131，冲压装置131可例如但不限于液压、气压或油压装置，以驱动第二上模具132锻压仅部分固化而延展性高的第一金属件M₁，进而形成第二金属件M₂。除此之外，第二上模具132为外观模具，其外观构型与第一上模具113大致相同，可与成型模具12共同形成使用者所需求的金属件构型。于其他实施例中，锻压模具13还可包括冲头设置于冲压装置131，而冲头与第二上模具132连接，而本实施例的第二上模具132为包括冲头的一体的结构，但本发明不以此为限。

而依照本发明的锻压方法先压铸成型，并待降温至部分固化的状态时形成第一金属件M₁，成型模具12连同第一金属件M₁移动至锻压模具13，再对仅部分固化的第一金属件M₁进行锻压的步骤，故仅需锻压一次便可达到已知锻造技术需锻压五次的功效。而较佳的，金属原料M₀于容置空间S中降温形成第一金属件M₁的降温时间大于锻压模具13锻压第一金属件M₁的锻压时间。于实际操作上，铸锻成型设备1还包括控制模块15，与对准装置14耦接，控制成型模具12对应设置于压铸模具11的时间大于对应设置于锻压模具13的时间。而此作法是为确保具有足够的时间，使金属原料M₀固化成第一金属件M₁，且第一金属件M₁的构型不会因移动或转换成锻压模具13而被破坏，以确保固定加工基准原点。本发明所述的加工基准原点指第一金属件M₁与第二金属件M₂皆于成型模具12中成型，无须因应压铸模具11与锻压模具13的不同而更换成型模具12，故可固定加工基准原点。而较佳的，成型模具12设置于压铸模具11的时间为设置于锻压模具13的时间的1.5至2倍。

　　另外，本发明的铸锻成型方法还适于真空环境执行上述步骤S10至步骤S60，以避免金属晶粒与空气接触后产生晶粒氧化的情形，更有利于第二金属件M₂二次加工。于实际操作上，可直接将铸锻设备13设置于真空环境中。

图7依据本发明另一实施例的一种金属件的铸锻成型方法的步骤流程图，如图7所示。本发明较佳实施例的铸锻成型方法还可包括步骤S70，第二金属件M₂自成型模具12脱膜，并对于第二金属件M₂施以退火处理、CNC（Computer Numerical Control）研磨加工、清洗处理、喷砂处理、抛光处理、阳极处理、染色处理、量测处理、或其任意的组合。因此，本发明所述的第二金属件M₂并非最后的金属件完成品，第二金属件M₂自成型模具12脱膜后，更可对于第二金属件M₂进行如前述的二次加工，当然，本发明不以所列举者为限。而有关于金属件二次加工的方式为本发明所属技术领域中具有通常知识者所能理解，故不再赘述。而另需说明的是，依照本发明较佳实施例的铸锻成型方法所形成的第二金属件M₂，因同时具备已知压铸技术可形成立体结构的优点，故以CNC研磨加工进行二次加工时，仅需CNC研磨一次，而以已知锻造技术所制成的金属件，仍必须以CNC研磨二次以上。因此，依照本发明的铸锻成型方法所形成的第二金属件M₂更利于后段二次加工的进行，除了减少工艺工序外，更降低制造成本。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种金属件的铸锻成型方法，其特征在于，包括下列步骤：

将金属原料置入压铸模具的置料槽，该金属原料于上述置料槽中形成熔融状态；

成型模具与上述压铸模具相互闭合，并形成容置空间；

将上述熔融状态的金属原料从上述置料槽注入上述容置空间中；

将上述容置空间中的上述熔融状态的金属原料降温形成第一金属件；

将上述第一金属件与上述成型模具对应设置于锻压模具；以及

透过上述锻压模具锻压上述成型模具内的上述第一金属件，以形成第二金属件。

2.如权利要求1所述的铸锻成型方法，其特征在于，还包括于真空环境执行上述这些步骤。

3.如权利要求1所述的铸锻成型方法，其特征在于，其中上述金属原料降温形成上述第一金属件的降温时间大于锻压上述第一金属件的锻压时间。

4.如权利要求1所述的铸锻成型方法，其特征在于，其中上述第一金属件包括至少部分固化的状态。

5.如权利要求1所述的铸锻成型方法，其特征在于，其中上述金属原料包括铝合金、镁合金、锌合金、或其任意的组合。

6.一种金属件的铸锻成型设备，其特征在于，包括：

压铸模具，具有置料槽及出料通道，金属原料于上述置料槽中形成熔融状态；

成型模具，对应设置于上述压铸模具，且上述成型模具与上述压铸模具相互闭合后具有容置空间，上述熔融状态的金属原料通过上述出料通道注入上述容置空间中，上述金属原料降温后形成第一金属件；

锻压模具，上述第一金属件与上述成型模具对应设置于上述锻压模具，上述锻压模具锻压上述第一金属件以形成第二金属件；以及

对准装置，使上述成型模具分别对应设置于上述压铸模具及上述锻压模具。

7.如权利要求6所述的铸锻成型设备，其特征在于，其中该对准装置连接于该成型模具，驱动该成型模具分别对应设置于该压铸模具及该锻压模具。

8.如权利要求6所述的铸锻成型设备，其特征在于，其中该对准装置连接于该压铸模具及该锻压模具，驱动该压铸模具及该锻压模具分别对应设置于该成型模具。

9.如权利要求6所述的铸锻成型设备，其特征在于，其中该铸锻成型设备设置于真空环境中。

10.如权利要求6所述的铸锻成型设备，其特征在于，其中还包括：

控制模块，与该对准装置耦接，控制该成型模具对应设置于该压铸模具的时间大于对应设置于该锻压模具的时间。