一种用于金属壳件或板件的热加工成形设备及制法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热加工领域，尤指一种用于金属壳件或板件的热加工成形设备及制法。
【背景技术】
[0002]随着3C产业(电子、计算机和通讯)的快速成长，诸如手机或笔记本电脑等3C产品的金属外壳件，厚度越来越薄、重量越来越轻量化，造型越来越美观。目前3C产品的金属外壳件，以厚度1.0mm或以下的铝或镁合金薄外壳件(以下简称薄金属壳件)满足轻、薄、短、小的特点而成为主流。
[0003]在现有技术中，金属壳件或板件(以下简称金属工件)的加工，包括:
[0004]1.CNC加工:使用计算机数字控制机床(CNC)将整块金属材料雕刻、铣出预定形状的金属工件；
[0005]2.模具锻造加工:使用压力锻造机(Press Forging)施予压力使胚料在模具的模穴内成形后，再脱模制得预定形状的金属工件；
[0006]3.冲压抽形加工:使用冲压抽形法对金属片材冲切及抽出预定形状的金属工件；及
[0007]4.压铸加工:将金属熔液铸入模穴及冷却成形预定形状的金属工件。
[0008]使用CNC加工金属工件的缺点，包括:加工时间长，需加工15分钟至I小时，形状复杂的金属工件甚至需要加工2小时；尤其是金属工件的表面有铣刀痕，必须进行表面喷砂处理消去刀痕。
[0009]使用冲压抽形加工金属工件的成本最便宜，但缺点在于:经冲压成形的金属工件的成形角度不锐利，且金属工件的表面有模具刮痕，须抛光后再喷砂处理。
[0010]使用压铸加工金属工件的缺点，包括:压铸成形的金属工件表面有氧化皮层、气孔，须研磨、补土及抛光，且表面处理无法做表面阳极或电镀，只能做喷漆涂装，无金属感。
[0011]在接近金属材料的熔点90%的温度下进行热加工成形，金属工件在模具内可获得最佳热塑性成形。然而，目前业界使用模具锻造加工金属工件的锻造加工温度，皆未达到金属材料的最佳热塑性，原因是金属工件在模具内的成形温度一旦提升到最佳热塑性，高温使金属工件软化成形于模穴内后，在脱模时，金属工件仍处于高温软化状态，有严重的黏模问题，无法从模具内的模穴中取出，除非以工具破坏金属工件的形状再挖出来。
[0012]为了解决金属工件脱模时无法取出的问题，金属工件的热加工成形温度，业界大多设定在金属材料熔点的60%左右。例如，铝合金6061、6063胚料的熔点为660°C，业界使用模具锻造加工铝合金工件的锻造温度，即设定在360°C?420°C之间；在400°C左右的模具内，铝合金工件是保持以固态形式被锻造加工成形，脱模时，铝合金工件不需要冷却就可以直接脱模从模具内取出。
[0013]但，使用模具锻造加工金属工件的缺点，也在于:模具锻造加工温度设定较低，锻造加工材料在模具内的成形条件，是在尚未达到最佳热塑性状态下进行热塑性成形，导致金属工件无法实现具锐利角度的交界边线或呈现具有浅显浮凸图案的成形表面。其次，一旦需要结合CNC加工金属工件时，金属工件的表面同样需要进行表面喷砂处理消去刀痕。
[0014]例如，如图1所示，3C产品的薄金属壳件90，当第一表面91及第二表面92的交界边线需要呈角度锐利的边线A时，以业界目前使用的模具锻造加工薄金属壳件90的制程，是不能以单一模具、单一锻造工序而制得。业界目前的成形制法，是结合模具锻造加工及CNC加工，使用约10-15副模具，经10-15道锻造工序，循序锻造出薄金属壳件90的外观，若第一表面91及第二表面92交界的锐角仍有不足，再使用CNC修边加工；或者，使用约3-5副模具，经3-5道锻造工序，循序锻造具有薄金属壳件90的初步胚形后，再以CNC铣床精修加工。最后，进行表面喷砂处理消去刀痕。
[0015]所以，现有技术中的传统金属工件模具锻造加工制程，已不适用或不利于使用单一模具锻造加工轻、薄、短、小的金属工件。
【发明内容】
[0016]有鉴于此，本发明的主要目的在于对现有技术中的金属工件热加工制程提出改进，且披露一种用于制造金属工件(包括金属壳件或板件)的新颖热加工成形设备及制法，在制造金属工件的制程中，热加工温度可以提高到金属材料熔点的90 %左右，使金属材料在接近金属材料的熔点下进行最佳热塑性加工并制成金属工件，再使用专属的冷却装置解决金属工件高温软化黏模的问题，以顺利脱模取出金属工件。
[0017]本发明的用于制造金属工件的热加工成形设备，使用用途包括:在接近金属材料的熔点下对金属材料进行最佳热塑性加工(以下简称高温热塑成形)，对经过高温热塑成形而贴黏于模穴内的金属工件，具备顺利脱模用途。
[0018]所述用于制造金属工件的热加工成形设备，至少包括一成形装置、一冷却装置及一预热装置，且使用三组相同构造的热加工母模，各自按成形、冷却或预热的重复循环运转顺序到达所述成形装置、所述冷却装置及所述预热装置；其中，在制程中独立使用冷却装置对成形模具进行冷却的结果是，金属胚料在模具内的热加工温度可以提高到金属材料熔点的90%左右，除了金属胚料的热加工塑性成形极佳外，金属工件的脱模问题也获得解决，所制得的金属工件可以实现使用单一模具快速量产及制得具优质表面或呈现具有浅显浮凸图案表面及具锐利交界边线的金属工件，还兼具顺利从模具脱模及省略喷砂处理的双重优势。
[0019]所述热加工母模、所述成形装置、所述冷却装置及所述预热装置的具体结构，包括:
[0020]每组热加工母模设有一模穴(包括单模穴或多模穴)，供置入一金属胚料及使用热锻压或热塑气压热加工制得金属工件，优选为制得厚度介于0.1?3.0mm金属工件；
[0021]所述成形装置具有一上加热模座及一下加热模座，温度设定接近金属胚料的熔点，较佳实施例为温度设定为接近金属胚料的熔点90%左右，优选为温度设定保持介于180°C?600°C，最优选为温度设定保持介于420°C?600°C，所述上加热模座的下方锁固一热加工公模或密封模，所述下加热模座供从所述预热装置到达的所述热加工母模固定于其上，且所述上加热模座对所述下加热模座闭合，使得所述热加工公模对已固定的所述热加工母模的模穴中的金属胚料高温热塑成形为高温软化金属工件；或者，使所述热加工密封模密封住所述热加工母模的模穴，再进行高温高压气体吹塑成形为金属工件；
[0022]所述冷却装置具有一上冷却模座及一下冷却模座，温度保持介于5°C?75°C，所述下冷却模座供从所述成形装置到达的所述热加工母模固定于其上，且所述上冷却模座及所述下冷却模座闭合夹住所述热加工母模并进行冷却至温度介于25°C?320°C后，脱模及取出冷却固化的金属工件；
[0023]所述预热装置具有一上预热模座及一下预热模座，温度设定为接近金属胚料的熔点，较佳实施例为温度设定为接近金属胚料的熔点90%左右，优选为温度设定保持介于180°C?600°C，最优选为温度设定保持介于420°C?600°C，所述下预热模座供从所述冷却装置到达的所述热加工母模固定于其上，且所述上预热模座及所述下预热模座闭合夹住所述热加工母模进行加温预热。
[0024]本发明的金属工件制法，适用于使用高温热塑成形并贴黏于模穴内的金属工件顺利脱模，尤其适用于制得厚度0.1?3.0mm金属工件，且所制得金属工件可以实现具锐利角度的交界边线或呈现具有浅