超聲振動(dòng)輔助金屬微模壓成形裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料微模壓成形裝置及方法，具體涉及高頻振動(dòng)輔助微模壓成形裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微機(jī)電系統(tǒng)和微機(jī)構(gòu)的迅速發(fā)展，微型構(gòu)件的需求量不斷增大，對(duì)微成形質(zhì)量的要求也日益提高，需要有較高的幾何尺寸精度和形位精度。塑性微成形在加工效率、材料利用率、制造成本、零件性能和尺寸精度等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，然而受摩擦尺寸效應(yīng)的影響，微模壓成形過(guò)程中構(gòu)件所受摩擦力隨尺寸減小增加明顯，往往存在微結(jié)構(gòu)充填不完全，成形特征尺寸有限的問(wèn)題，從而限制了微模壓件的廣泛應(yīng)用。迫切需要開(kāi)發(fā)一種微型構(gòu)件成形新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微模壓件的精密成形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種超聲振動(dòng)輔助金屬微模壓成形裝置及其使用方法?？山鉀Q材料微模壓成形中隨成形尺寸減小摩擦力明顯增加，微結(jié)構(gòu)充填不充分，成形特征尺寸有限的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明提供了一種超聲振動(dòng)輔助金屬微模壓成形裝置，其包括下模座、凹模、凹模墊板、凹模固定板、頂桿、頂出螺釘、壓電元件、凸模、凸模固定塊、壓力傳感器，所述凹模固定板固設(shè)在下模座的上表面，所述凹模墊板和凹模均嵌設(shè)在凹模固定板內(nèi)，所述凹模固設(shè)于凹模墊板的頂部，所述頂出螺釘穿設(shè)在下模座中央，并延伸至凹模墊板內(nèi)，所述凹模的底部設(shè)有頂桿，所述凸模固定塊設(shè)置于凹模固定塊的頂部，所述凸模嵌設(shè)在凸模固定塊的底部，所述壓電元件設(shè)置于凸模的頂部，所述壓力傳感器設(shè)置于壓電元件的頂部。
[0006]作為優(yōu)選方案，所述凸模與凸模固定塊之間設(shè)有蝶形彈簧。
[0007]作為優(yōu)選方案，還包括上模座，所述上模座固設(shè)于上模固定塊的頂部，上模座的下表面一端設(shè)有導(dǎo)套，所述下模座與上模座之間通過(guò)導(dǎo)柱固定連接，所述導(dǎo)柱穿設(shè)在導(dǎo)套內(nèi)。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述壓力傳感器與一高頻電源電連接。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述下模固定塊外嵌套有加熱圈。
[0010]—種基于前述的超聲振動(dòng)輔助金屬微模壓成形裝置超聲振動(dòng)輔助金屬微模壓成形方法，其包括如下步驟:
[0011]將所述超聲振動(dòng)輔助金屬微模壓成形裝置放入精密壓力機(jī)內(nèi)，將下模座固定安裝在壓力機(jī)的下工作臺(tái)，將上模座固定安裝在壓力機(jī)的上工作臺(tái)；
[0012]將經(jīng)過(guò)體積不變?cè)碛?jì)算所加工的坯料放入凹模的型腔內(nèi)，通過(guò)加熱圈將模具和坯料加熱到坯料模鍛溫度；
[0013]設(shè)置振動(dòng)頻率，接通高頻電源，開(kāi)始高頻振動(dòng)，振動(dòng)頻率的范圍是I?30KHz ;
[0014]通過(guò)壓力機(jī)向下運(yùn)行驅(qū)動(dòng)凸模向下運(yùn)動(dòng)，坯料在凸模的作用下產(chǎn)生塑性變形，填充凹模型腔；
[0015]壓力機(jī)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的載荷時(shí)，保壓0.5?3min，卸去載荷，微模壓件成形完畢；
[0016]將模具和微模壓件進(jìn)行冷卻，通過(guò)擰緊頂出螺釘將壓力施加在頂桿上，推出所成形的微模壓件。
[0017]上述提到的加熱到模鍛溫度是通過(guò)加熱圈來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱和保證溫度的。通過(guò)加熱圈對(duì)模具和坯料加熱，通過(guò)熱電偶將測(cè)量溫度傳遞到溫度控制儀中，并與其設(shè)定溫度進(jìn)行對(duì)比，高于溫度控制儀上限時(shí)，加熱圈停止加熱，低于溫度控制儀設(shè)定下限溫度時(shí)加熱圈繼續(xù)加熱，直至將溫度控制在設(shè)定溫度。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0019]超聲振動(dòng)輔助金屬微模壓成形方法能直接成形出所要求的微模壓件，避免二次加工，尤其適用于批量生產(chǎn)，加工效率高，成本低。超聲振動(dòng)輔助金屬微模壓件尺寸精度一致性高，互換性好。超聲振動(dòng)輔助金屬微模壓件的流線連續(xù)，避免了機(jī)械加工中的流線切斷現(xiàn)象，有效的提高了微模壓件的機(jī)械性能。超聲振動(dòng)作用可以顯著降低材料塑性變形抗力，使得成形力減小，另外可以降低摩擦力，提升金屬材料微模壓成形充填能力，提高微模壓件表面質(zhì)量以及形狀位置和尺寸精度，使得能夠成形微模壓件的特征尺寸減小，擴(kuò)展微模壓塑性成形范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0020]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中:1、上模座；2、下模座；3、凹模；4、凹模墊板；5、凹模固定板；6、頂桿；7、頂出螺釘；8、加熱圈；9、凸模；10、壓電元件；11、高頻電源；12、壓力傳感器；13、蝶形彈簧；14、凸模固定板；15、導(dǎo)柱；16、導(dǎo)套。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本發(fā)明包括上模座1、下模座2、凹模3、凹模墊板4、凹模固定板5、頂桿6、頂出螺釘7、加熱圈8、凸模9、壓電陶瓷10、高頻電源
11、壓力傳感器12、蝶形彈簧13、凸模固定板14、多個(gè)導(dǎo)柱15和導(dǎo)套16，上模座I和下模座2平行設(shè)置，下模座2的四周設(shè)有多個(gè)導(dǎo)柱15，每根導(dǎo)柱15的一端穿設(shè)在下模座2的底端面上，另一端滑動(dòng)設(shè)置在導(dǎo)套16內(nèi)，導(dǎo)套16設(shè)置在上模座I。凹模固定板5設(shè)置在下模座2，其上設(shè)有凹模安裝孔，凹模墊板4設(shè)置在凹模安裝孔內(nèi)，凹模3安裝在凹模安裝孔內(nèi)位于凹模墊板4上端。凸模9的中線與凹模3的中線重合，凸模9安裝在凸模固定板14的凸模安裝孔內(nèi)，凸模固定板14固定在上模座I的下端面。
[0025]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述超聲振動(dòng)輔助金屬微模壓成形裝置包括頂出機(jī)構(gòu)，由頂桿6和頂出螺釘7構(gòu)成，頂桿6設(shè)置在凹模3內(nèi)，頂出螺釘7由下至上依次穿過(guò)下模座2和凹模墊板4與頂桿6的下端面相抵。
[0026]本實(shí)施方式的