一種薄板微成形的方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種薄板微成形的方法及裝置，其適用于板材的微成形【技術(shù)領(lǐng)域】。所述的方法是，先利用計(jì)算機(jī)控制抽氣裝置將微型模具的上腔及孔抽成真空狀態(tài)，然后通過(guò)控制器控制電磁線圈放電，放電所產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)金屬板帶動(dòng)其上方的彈性介質(zhì)向上運(yùn)動(dòng)，由于彈性介質(zhì)上方密封著不可壓縮的液體介質(zhì)，向上運(yùn)動(dòng)的彈性介質(zhì)擠壓液體介質(zhì)，工件在液體介質(zhì)與微型模具間受到擠壓，產(chǎn)生塑性變形，可復(fù)制出微型模具的形貌，最后彈性介質(zhì)回彈，帶動(dòng)金屬板恢復(fù)到初始位置，更換工件，可多次重復(fù)加工工件使其成形。并公開(kāi)了該裝置。本發(fā)明的成形效率高、成形質(zhì)量好，可以實(shí)現(xiàn)微器件的低成本批量化生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種薄板微成形的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微成形【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)涉及一種薄板微成形的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓成形是指利用液體作為傳力介質(zhì)或模具使工件成形的一種塑形加工技術(shù)，也稱(chēng)液力成形。液壓成形作為一種成形方法，具有如下優(yōu)點(diǎn):一是僅需要凹模或凸模，液體介質(zhì)相應(yīng)地作為凸模或凹模，省去一般模具費(fèi)用和加工時(shí)間，而且液體作為凸?？梢猿尚魏芏鄤傂阅＞邿o(wú)法成形的復(fù)雜零件；二是液體作為傳力介質(zhì)具有實(shí)時(shí)可控性，通過(guò)液壓閉環(huán)伺服系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以按給定的曲線精確控制壓力，確保工藝參數(shù)在設(shè)定的數(shù)值內(nèi)，并且隨時(shí)可變可調(diào),大大提高工藝柔性。
[0003]因此，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者已經(jīng)開(kāi)始將液壓成形技術(shù)用于塑性成形。例如專(zhuān)利CN2510196Y公開(kāi)了金屬薄板液壓成形模具裝置，適用于小批量多車(chē)型的車(chē)身覆蓋件等復(fù)雜薄板件的凈成形生產(chǎn)，還適用于金屬薄板件的凈成形生產(chǎn)，但其成形過(guò)程中同時(shí)需要凸模和凹模，增加制作成本；專(zhuān)利CN1817501A公開(kāi)了液壓成形裝置以及液壓成形方法，可將薄板成形為復(fù)雜形狀，能有效防止褶皺產(chǎn)生；專(zhuān)利CN102083565A提出了一種液壓成形加工方法及液壓成形加工品，目的為了以不殘留壓曲和皺紋的方式液壓成行加工擴(kuò)管的區(qū)域長(zhǎng)的液壓成形加工品，通過(guò)三道工序使內(nèi)壓達(dá)到一定壓力值，從而得到成品加工品，過(guò)程比較復(fù)雜，而且內(nèi)壓不容易控制；專(zhuān)利CN1559719A提出了一種金屬板材液壓成形方法及其模具裝置，可用于成形帶縮口的零件及形狀復(fù)雜、變形量大的薄板金屬零件的成形加工，其液體是液壓油，成本比較高，而且只適合宏觀成形；專(zhuān)利CN102740991A公開(kāi)了液壓成形方法和液壓成形裝置，通過(guò)對(duì)配置于模具內(nèi)的坯料管，向內(nèi)部供給成形液而負(fù)載內(nèi)壓，并且沿管軸方向負(fù)載壓縮載荷，來(lái)得到液壓成形品的液壓成形方法和液壓成形裝置，但其只適合管狀類(lèi)零件成形。
[0004]由以上可以看出，人們已經(jīng)開(kāi)始將液壓應(yīng)用于塑性成形，但并未涉及利用液壓成形技術(shù)在微器件上復(fù)制微特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種薄板微成形的方法及裝置，能夠精確復(fù)制微模具上的微細(xì)特征到工件上，其適用薄板的快速成形，特別適合于難成形薄板材料的成形，可以實(shí)現(xiàn)工件的低成本批量化生產(chǎn)。
[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種薄板微成形的方法，包括以下步驟:
步驟1:計(jì)算機(jī)通過(guò)控制抽氣裝置將微型模具的上腔及微型模具的孔抽成真空狀態(tài)；步驟2:計(jì)算機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)控制器對(duì)電磁線圈放電，放電后產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)金屬板，帶動(dòng)金屬板上方的彈性介質(zhì)一起向上運(yùn)動(dòng)；
步驟3:彈性介質(zhì)上方密封著不可壓縮的液體介質(zhì)，向上運(yùn)動(dòng)的彈性介質(zhì)擠壓液體介質(zhì)，工件在液體介質(zhì)與微型模具間受到擠壓，使工件產(chǎn)生塑性變形，配合微型模具，可復(fù)制出微型模具的形貌，實(shí)現(xiàn)工件的快速精密成形；
步驟4:在工件成形之后，彈性介質(zhì)回彈，帶動(dòng)金屬板恢復(fù)到初始位置，更換工件，可多次重復(fù)加工工件使其成形。
[0007]步驟3和4中所述的工件是薄板。
[0008]一種薄板微成形的裝置，該裝置包括外壁、金屬板、彈性介質(zhì)、液體介質(zhì)、環(huán)形卡套、密封墊片、微型模具、支架、抽氣裝置、計(jì)算機(jī)、控制器、底座和電磁線圈；
所述的控制器的一端連接計(jì)算機(jī)，另一端與電磁線圈相連，控制器通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令控制電磁線圈；所述的底座設(shè)于外壁的底部，底座的上面設(shè)有電磁線圈，電磁線圈上面設(shè)有金屬板，金屬板上面設(shè)有彈性介質(zhì)，彈性介質(zhì)的兩端分別與外壁相連；彈性介質(zhì)與外壁和微型模具之間形成密封腔體；所述彈性介質(zhì)上方的密封腔體內(nèi)充滿(mǎn)了液體介質(zhì)；所述的液體介質(zhì)是水，通過(guò)電磁力驅(qū)動(dòng)金屬板，金屬板帶動(dòng)彈性介質(zhì)擠壓液體介質(zhì)，利用液體作為可變凸模，使得工件受力均勻，同時(shí)工件表面不會(huì)產(chǎn)生擦傷，提高了工件質(zhì)量。
[0009]所述支架設(shè)于外壁的上部，支架與外壁之間設(shè)有環(huán)形墊圈以保證密封，通過(guò)螺栓固定位置。所述的微型模具設(shè)于支架的底部，工件設(shè)于微型模具的下面，工件下面設(shè)有環(huán)形卡套，工件與環(huán)形卡套之間設(shè)有密封墊片；工件通過(guò)環(huán)形卡套及密封墊片固定并貼合在微型模具的下表面以保證密封。所述的微型模具上設(shè)有多個(gè)均勻分布的凹坑，工件一次性可以成形多個(gè)凹坑，實(shí)現(xiàn)大面積微成形。
[0010]所述的抽氣裝置與微型模具相連，抽氣裝置同時(shí)與計(jì)算機(jī)連接，由計(jì)算機(jī)控制抽氣裝置；所述的抽氣裝置和控制器均通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)相連。
[0011]所謂彈性介質(zhì)，若某物體在外力作用下產(chǎn)生形變；當(dāng)外力去掉之后，物體能迅速恢復(fù)到受力前的形態(tài)和大小，物體的這種性質(zhì)稱(chēng)為彈性。具有這種性質(zhì)的物質(zhì)，稱(chēng)之為彈性介質(zhì)。所述的彈性介質(zhì)可以是天然橡膠或者合成橡膠。
[0012]所述的金屬板是導(dǎo)電性良好的材料；所述的工件是薄板，所述的薄板是金屬薄板或者非金屬薄板。
[0013]有益效果:本發(fā)明利用的電磁力成形是高能效成形的一種，其有很多其他裝置很難替代的優(yōu)點(diǎn):速度快，生產(chǎn)率高；電磁成形工藝無(wú)摩擦，無(wú)潤(rùn)滑劑，節(jié)省工序，無(wú)污染；電磁成形機(jī)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部分，維護(hù)簡(jiǎn)單，不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械壓力機(jī)超載等問(wèn)題；工裝及模具簡(jiǎn)單，費(fèi)用低；可以實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬零件的聯(lián)接與裝配；本發(fā)明利用電磁力驅(qū)動(dòng)金屬板作為成形力源，參數(shù)可調(diào)，精確可控，具有較大柔性；而且通過(guò)液體壓力確保了工件受力均勻、成形效率高和成形質(zhì)量好，適用于薄板的快速成形，特別適合于難成形材料的成形，可以實(shí)現(xiàn)微器件的低成本批量化生產(chǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的一種薄板微成形的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中:1:外壁；2:金屬板；3:彈性介質(zhì)；4:液體介質(zhì)；5:環(huán)形卡套；6 封塾片；7:工件；8:微型模具；9:螺栓；10:環(huán)形墊圈；11:支架；12:抽氣裝置；13:計(jì)算機(jī)；14:控制器；15:底座；16:電磁線圈?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例
[0016]如圖1所示，一種薄板微成形的方法，包括以下步驟:
步驟1:計(jì)算機(jī)13通過(guò)控制抽氣裝置12將微型模具8的上腔及微型模具8的凹坑抽成真空狀態(tài)；
步驟2:計(jì)算機(jī)13通過(guò)調(diào)節(jié)控制器14對(duì)電磁線圈16放電，放電后產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)金屬板2，帶動(dòng)金屬板2上方的彈性介質(zhì)4 一起向上運(yùn)動(dòng)；
步驟3:彈性介質(zhì)4上方密封著不可壓縮的液體介質(zhì)4，向上運(yùn)動(dòng)的彈性介質(zhì)3擠壓液體介質(zhì)4，工件7在液體介質(zhì)4與微型模具8間受到擠壓，使工件7產(chǎn)生塑性變形，配合微型模具8，可復(fù)制出微型模具8的形貌，實(shí)現(xiàn)工件7的快速精密成形；
步驟4:在工件7成形之后，彈性介質(zhì)3回彈，帶動(dòng)金屬板2恢復(fù)到初始位置，更換工件7，可多次重復(fù)加工工件7使其成形。
[0017]步驟3和4中所述的工件7是薄板。
[0018]一種薄板微成形的裝置，該裝置包括外壁1、金屬板2、彈性介質(zhì)3、液體介質(zhì)4、環(huán)形卡套5、密封墊片6、微型模具8、支架11、抽氣裝置12、計(jì)算機(jī)13、控制器14、底座15和電磁線圈16 ；
所述的控制器14的一端連接計(jì)算機(jī)13，另一端與電磁線圈16相連，控制器14通過(guò)計(jì)算機(jī)13發(fā)出的指令控制電磁線圈16 ;所述的底座15設(shè)于外壁I的底部，底座15的上面設(shè)有電磁線圈16，電磁線圈上面設(shè)有金屬板2，金屬板2上面設(shè)有彈性介質(zhì)3，彈性介質(zhì)3的兩端分別與外壁I相連；彈性介質(zhì)3與外壁I和微型模具8之間形成密封腔體；所述彈性介質(zhì)3上方的密封腔體內(nèi)充滿(mǎn)了液體介質(zhì)4 ;所述的液體介質(zhì)4是水，通過(guò)電磁力驅(qū)動(dòng)金屬板2，金屬板2帶動(dòng)彈性介質(zhì)3擠壓液體介質(zhì)4，利用液體作為可變凸模，使得工件7受力均勻，同時(shí)工件7表面不會(huì)產(chǎn)生擦傷，提高了工件7的質(zhì)量。
[0019]所述支架11設(shè)于外壁I的上部，架11與外壁I之間設(shè)有環(huán)形墊圈10以保證密封，通過(guò)螺栓9固定位置。所述的微型模具8設(shè)于支架11的底部，工件7設(shè)于微型模具8的下面，工件7下面設(shè)有環(huán)形卡套5，工件7與環(huán)形卡套5之間設(shè)有密封墊片6 ;工件7通過(guò)環(huán)形卡套5及密封墊6片固定并貼合在微型模具8的下表面以保證密封。所述的微型模具8上設(shè)有多個(gè)均勻分布的凹坑，工件7 —次性可以成形多個(gè)凹坑，實(shí)現(xiàn)大面積微成形。
[0020]所述的抽氣裝置12的與微型模具8連接，抽氣裝置12同時(shí)與計(jì)算機(jī)13連接，由計(jì)算機(jī)13控制抽氣裝置12 ;所述的抽氣裝置12和控制器14均通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)13相連。
[0021]所述的彈性介質(zhì)3可以是天然橡膠或者合成橡膠。
[0022]所述的金屬板2是導(dǎo)電性良好的材料；所述的工件7是薄板，所述的薄板是金屬薄板或者非金屬薄板。
[0023]具體實(shí)施過(guò)程如下:
首先，將微型模具8固定在支架11上，將工件7用環(huán)形卡套5及密封墊片6固定并貼合在微型模具8表面以保證密封，支架11放置于外壁I上，并通過(guò)4個(gè)螺栓9固定位置，支架11與外壁I之間放置環(huán)形墊圈10以保證密封；其次，通過(guò)計(jì)算機(jī)13控制抽氣裝置12，抽氣裝置12在控制器14放電之前先將微型模具8的上腔及微型模具8的孔抽成真空狀態(tài)，控制器14對(duì)電磁線圈16放電,放電所產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)金屬板2,金屬板2及其上方的彈性介質(zhì)3同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)，由于彈性介質(zhì)3上方密封著液體介質(zhì)4，液體介質(zhì)4不可壓縮，向上運(yùn)動(dòng)的彈性介質(zhì)3擠壓液體介質(zhì)4，進(jìn)而產(chǎn)生高壓液體，工件7在液體介質(zhì)4與微型模具8間受到擠壓，使工件7產(chǎn)生塑性變形，結(jié)合微成形模具7上的凹坑，使得工件6復(fù)制出凹坑的形狀，實(shí)現(xiàn)工件的快速精密成形；最后，彈性介質(zhì)3回彈，恢復(fù)到初始位置，更換工件7，可多次重復(fù)加工工件7使其成形。
【權(quán)利要求】
1.一種薄板微成形的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:計(jì)算機(jī)通過(guò)控制抽氣裝置將微型模具的上腔及微型模具的凹坑抽成真空狀態(tài)； 步驟2:計(jì)算機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)控制器對(duì)電磁線圈放電，放電后產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)金屬板，帶動(dòng)金屬板上方的彈性介質(zhì)一起向上運(yùn)動(dòng)； 步驟3:彈性介質(zhì)上方密封著不可壓縮的液體介質(zhì)，向上運(yùn)動(dòng)的彈性介質(zhì)擠壓液體介質(zhì)，工件在液體介質(zhì)與微型模具間受到擠壓，使工件產(chǎn)生塑性變形，配合微型模具，可復(fù)制出微型模具的形貌，實(shí)現(xiàn)工件的快速精密成形； 步驟4:在工件成形之后，彈性介質(zhì)回彈，帶動(dòng)金屬板恢復(fù)到初始位置，更換工件，可多次重復(fù)加工工件使其成形。
2.如權(quán)利要求1所述的一種薄板微成形的方法，其特征在于:步驟3和4中所述的工件是薄板。
3.一種薄板微成形的裝置，其特征在于:該裝置包括外壁、金屬板、彈性介質(zhì)、液體介質(zhì)、環(huán)形卡套、密封墊片、微型模具、支架、抽氣裝置、計(jì)算機(jī)、控制器、底座和電磁線圈； 所述的控制器的一端連接計(jì)算機(jī)，另一端與電磁線圈相連，控制器通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令控制電磁線圈；所述的底座設(shè)于外壁的底部，底座的上面設(shè)有電磁線圈，電磁線圈上面設(shè)有金屬板，金屬板上面設(shè)有彈性介質(zhì)，彈性介質(zhì)的兩端分別與外壁相連；彈性介質(zhì)與外壁和微型模具之間形成密封腔體；所述彈性介質(zhì)上方的密封腔體內(nèi)充滿(mǎn)了液體介質(zhì)； 所述支架設(shè)于外壁的上部，所述的微型模具設(shè)于支架的底部，工件設(shè)于微型模具的下面，工件下面設(shè)有環(huán)形卡套，工件與環(huán)形卡套之間設(shè)有密封墊片； 所述的抽氣裝置與微型模具相連，抽氣裝置同時(shí)與計(jì)算機(jī)連接，由計(jì)算機(jī)控制抽氣裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的金屬板是導(dǎo)電性良好的材料；所述的工件是薄板。
5.如權(quán)利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的微型模具上設(shè)有多個(gè)均勻分布的凹坑。
6.如權(quán)利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的液體介質(zhì)是水。
7.如權(quán)利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的支架與外壁之間設(shè)有環(huán)形墊圈，通過(guò)螺栓固定位置。
8.如權(quán)利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的抽氣裝置和控制器通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)相連。
9.如權(quán)利要求4所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的薄板是金屬薄板或者非金屬薄板。
10.如權(quán)利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的彈性介質(zhì)是天然橡膠或者合成橡膠。
【文檔編號(hào)】B21D26/14GK103785736SQ201410016707
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】王霄, 張迪, 沈宗寶, 顧春興, 顧宇軒, 邱唐標(biāo), 馬友娟, 劉會(huì)霞 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)