[实用新型]锻造模具及电子装置金属外壳

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于电子装置金属外壳制造的锻造模具以及由该锻造模具制备的电子装置金属外壳。

背景技术

3C电子装置（Computer, Communication and Consumer electronic）的外形一般是扁平长方体形状。其外壳常为薄抽屉状凹形，由一中央薄腹板及其四周的边框次结构围成外壳凹腔。外壳的外正表面一般是平面，但也可设计为弧面。四周边框的外侧表面为平面或弧面。凹腔内腹板和边框上通常设计有腹板次结构和边框次结构，作为安装其它元器件的结构（如螺柱、凸台、卡扣和铰接缘等）或充当外壳的强化结构（如强化筋和加强肋等）。凹腔敞开处可安装显示屏和按键等人机交流界面，如平板电脑与盒盖式手提电脑的屏幕或键盘，也可以装配外壳盖。外壳腹板和四周边框可开设有开关孔、接线孔、USB孔、按键孔、光盘槽，或触摸板孔和键盘孔等各种功能和形状的开口，也可以几乎没有孔槽。

电子装置一体化金属外壳是指其中央腹板、边框、腹板次结构和边框次结构都是由一整体或一整块金属成型而来。“一体化”也可称“一体成型”、“整体成型”或“统一”等，英文称之为unibody、unified、integral、homogenous或integrally formed等。如果一体化金属外壳中间腹板材料的厚度与周围边框材料的厚度显著不同，同时包含材料厚度有变化的边框次结构和腹板次结构，从而造成这种一体化金属外壳横截面上的材料厚度是发生变化的，则可称之为“一体化变截面金属外壳”。美国专利公开US20120030930、US20120050988和US20110164365中分别描述的电子装置一体化金属外壳便属于这种一体化变截面金属外壳。而当一体化变截面金属外壳中央的腹板很薄时，可称之为“一体化变截面薄腹板金属外壳”。

如今的电子装置，尤其是便携电子装置（如手机、平板电脑、MP3、GPS和手提电脑等）的外壳力求尽可能的轻、薄、外观效果好，而轻金属材料则是制造轻、薄金属外壳的首选。由于比重低、比屈服强度高（材料的屈服强度与其密度之比）、阳极氧化后外观可装饰性优异等，铝合金已成为制造便携电子装置一体化变截面金属外壳的主要材料。

然而，不论使用何种金属或合金，生产这种一体化变截面薄腹板金属外壳是金属加工业的一大难题。

美国专利US8341832 公开了一种电子装置外壳的全机加工生产方法，可以成型出性能优异、外表美观的一体化变截面薄腹板铝合金外壳。但是，这种全机加工方法的材料利用率低，机加工成本高昂。

金属通常经过锻造后，具有良好的机械性能。因此锻造方法也可用于开发生产电子装置一体化变截面薄腹板金属外壳坯件，再经过后续机加工将坯件成型为外壳终件。但是，锻造工艺通常难以成型出大面积的薄腹板铝合金坯件。即便是使用超大吨位的锻造设备，也很难锻压出大面积的薄腹板铝合金外壳坯件。原因在于，巨大的锻造压力会使铝合金和模具间产生异常大的摩擦力，阻碍金属向四周流动，难以将板材成型为薄腹板锻件。

为了降低锻造薄腹板锻件所需的巨大压力，中国授权公告号为CN101850396B的专利，CN202447570U专利和 CN102513485A专利申请公开了三种相似的两步冲锻方法和模具，用于成型电子装置一体化变截面薄腹板镁合金或铝合金外壳坯件。但这种两步冲锻并没有真正解决锻造压力大的问题。

中国授权公告号为CN2031170902U实用新型专利和中国公开号为CN103231002A实用新型专利申请，公开了一种锻造制坯模具及应用于电子装置的金属外壳的成型方法，可以一步冷锻或热锻金属外壳坯件，然后机加工成型为外壳终件。比全机加工生产方法材料利用率高，所需机加工时间少。该锻造模具及成型方法所制成的外壳坯件的外壳内部凹腔是接近净成型，只需很少的机加工，但外壳的外表面仍需要较多的机加工。对于外观要求高的移动电子装置的金属外壳的外表面，尤其是对非平面的带有弧形的外表面，机加工时间长，生产成本高。

为了解决外表面机加工费时的问题，在电子装置一体化变截面铝合金外壳的制造上，已应用多步锻造制坯工艺。将一块6xxx系列铝合金板经多步冷锻制造出外表面接近净成型的外壳坯件，然后机加工成型为终件。但多步锻造所需的多套模具成本高，多次锻造也降低了锻造效率。而且，多步锻造在底部为平面的外壳制造中，与全机加工方法相比，难以有效的提高材料的利用率。

因此，有必要提供新的锻造模具，可以一步锻造出外表面接近净成型的外壳坯件，大幅降低外壳外表面的机加工量，且材料利用率高。这种新锻造模具的技术原理还应该对各种形状底面的外壳均有效。