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。

作为改进，所述异形段还包括第二异形部，所述第二异形部设于直壁段的底端，所述第二异形部为锐角凹槽，当加工第二异形部时，所述模具组件内温度为135≤t＜155℃，通过所述改进，当模具组件内温度为135≤t＜155℃时，此时低熔点合金处于高固相状态，该状态下的低熔点合金不仅具有一定的流动性，其分子间的吸引力仅次于纯固态，可承受较大的压力，半液化的低熔点合金依旧不容易流出，对板坯可以进行更好的膨胀变形，从而对于一些锐角凹槽也能进行很好的成型，避免了传统的那种对锐角凹槽的冲压工艺会破坏冲头的情况。

作为改进，所述模具组件包括壳体和成型模芯，所述壳体内设有一个用于放置成型模芯的放置槽，所述模型槽设于成型模芯上，所述成型模芯可拆卸连接在放置槽内，所述加热器沿着放置槽的周向放置，所述壳体通过多个模块叠加形成，所述加热器设于相邻的两个模块之间，通过所述改进，实现了成型模芯、加热器的安装，保证了加热器对成型模芯内的加热效果，同时加热器也易于拆卸、更换。

作为改进，所述放置槽的侧面呈倾斜设置，所述放置槽的底部设有用于将成型模芯顶出放置槽的顶出杆，所述顶出杆与驱动器连接，所述成型模芯通过多块模芯沿周向拼接而成，通过所述改进，放置槽的侧面呈倾斜设置，不仅可以在待板坯加工完成后，顶出杆顶出成型模芯更方便，还可以使多块模芯置入放置槽时，沿着斜面自动拼接，合模更精准，不易产生飞边。

作为改进，所述刚性体与低熔点合金的连接处设有T形块，所述低熔点合金与刚性体的连接处设有与T形块相契合的T形槽，通过所述改进，可以将刚性体与低熔点合金进行固定连接，避免低熔点合金从刚性体上脱落，同时也可以避免在冲压过程中刚性体与低熔点合金发生偏移的情况。

作为改进，所述模具组件上设有用于放置板坯的坯料槽，所述坯料槽的上方可移动连接有压板，所述压板用于防止在冲压板坯时，板坯两侧翘起，所述压板上设有供复合冲头穿过的冲压孔，通过所述改进，可以避免在冲压时板坯两侧翘起，还可以增加板坯两侧的摩擦力，使板坯的被冲压过程中，板坯两侧的牢固性更高，被冲压的板坯仅通过拉伸变形的方式来完成冲压成型，使成型后的零件厚度更统一、均匀。

一种异形件相变复合成型装置的加工方法，包括一种异形件相变复合成型装置，其步骤如下，

S1：将板坯放置到坯料槽上，压板下移，盖在板坯上；

S2：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；

S3：待低熔点合金与模型槽底部相抵时，控制模具组件的温度在155≤t＜175℃，对第一异形部进行整体成型；

S4：待第一异形部整体成型完成后，控制模具组件的温度在135≤t＜155℃，对第二异形部进行整体成型。

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，控制模具组件温度在120℃以下，避免低熔点合金液化，同时可以提高板坯活性，使板坯更容易被冲压拉伸，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，先控制模具组件的温度在155≤t＜175℃，以低压对异形段进行低熔点合金的膨胀填充，再控制模具组的温度在135≤t＜155℃，以高压对异形段进行低熔点合金的二次膨胀填充，通过由低压到高压的过程，使低熔点合金的膨胀填充过程呈一个由易至难的过程，使低熔点合金的膨胀填充过程更稳定，更均匀，避免出现板坯的膨胀厚度不匀的情况，并且在由高液相向高固相转变过程中，高液相的低熔点合金更容易进入到锐角凹槽中，而后高液相的低熔点合金转变为高固相来执行对锐角凹槽的冲压，可以大大降低对锐角凹槽的冲压难度，同时也降低了复合冲头的输出功率，减少了高压冲压的时间，使设备具有更长的使用寿命，最终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，还包括步骤，

S5：待板坯定型后，退出复合冲头，压板上移，顶出杆从顶出成型模芯；

S6：所述成型模芯拆解成多个模芯，取出成型板材；

S7：将板材置于175℃以上环境中，并且倒扣，将板材内的低熔点合金分离并收集，用于再次制作复合冲头；通过所述改进，在板坯冲压成型后，可以从模具组件中取出成型后的板坯，并且可以将低熔点合金从板坯中分离并且收集，进行复合冲头的再次生产，不会对低熔点合金造成大量的浪费，也避免了异形件在生产过程中成本大大提高。