專利名稱：高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及箔板微拉深成形裝置及方法，具體涉及高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置及方法。
背景技術(shù)：
微電子技術(shù)和微系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展，對箔板微小構(gòu)件的需求日益增大，其中比較具有代表性的就是微型圓筒件，該類零件作為封裝件、容器等有著較廣的應(yīng)用。然而，受摩擦尺寸效應(yīng)的影響，拉深成形過程中箔板所受摩擦力隨構(gòu)件尺寸減小增加顯著，箔板因局部明顯減薄而破裂，拉深成形的圓筒件極限拉深比(箔板直徑與圓筒件直徑之比)較小，限制了其應(yīng)用范圍。近年來，強(qiáng)度較低的金屬如純鋁、純銅箔板圓筒件需求量增加，而較低的材料強(qiáng)度也很難拉深成形出直徑較小(如直徑1. Omm)的圓筒件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決較低材料強(qiáng)度的箔板很難拉深成形出直徑較小的圓筒件的問題，進(jìn)而提出高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置及方法。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明包括上模座、下模座、磁制伸縮微驅(qū)動器、凸模、背壓頂桿、背壓彈簧、導(dǎo)柱、拉深沖頭、蝶形彈簧、上模組件和下模組件，上模座、上模組件、下模組件、下模座由上至下依次設(shè)置，上模組件的上端與上模座的下表面連接，下模組件的下端與下模座的上表面連接，磁制伸縮微驅(qū)動器、凸模由上至下依次設(shè)置在上模組件內(nèi)，磁制伸縮微驅(qū)動器與高頻電源連接，磁制伸縮微驅(qū)動器的動力輸出端與凸模的上端連接，背壓彈簧和背壓頂桿由上至下依次設(shè)置在凸模的空腔內(nèi)，拉深沖頭插裝在下模組件的上表面上，且拉深沖頭上端的端部可穿過凸模下端端面的通孔與凸模空腔內(nèi)的背壓頂桿的下端端面接觸，導(dǎo)柱的上端插裝在上模組件內(nèi)，導(dǎo)柱的下端插裝在下模組件內(nèi)，蝶形彈簧套裝在凸模上端的外側(cè)壁上。本發(fā)明所述高頻振動輔助箔板微拉深成形方法的具體步驟如下步驟一、將上模座和下模座分別固定在沖壓成形機(jī)的上工作臺和下工作臺上，將箔板安放在凹模固定板的上表面上；步驟二、將磁制伸縮微驅(qū)動器與高頻電源連接，設(shè)定振動頻率為20KHz，開始振動；步驟三、上模組件在沖壓成形機(jī)的帶動下從死點向下運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到指定位移量時，落料壓邊圈與箔板接觸；步驟四、上模組件繼續(xù)下移時，凸模與箔板接觸，并與落料凹模一起給箔板一定剪切力，箔板在剪切力的作用下發(fā)生彈性變形、塑性變形、產(chǎn)生裂紋、撕裂，制備出微拉深所需的坯料；步驟五、上模組件繼續(xù)向下移動，在拉深壓邊圈與凸模作用下，箔板坯料被壓緊，實現(xiàn)微拉深壓邊，箔板坯料被拉深沖頭拉入凸模內(nèi)，進(jìn)行圓筒件的拉深；
步驟六、當(dāng)微拉深成形后，上模組件在沖壓成形機(jī)帶動下向上運(yùn)動，直至回到死點，至此，箔板落料、拉深成形過程結(jié)束。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中高頻振動可以降低摩擦力、抑制裂紋萌生和擴(kuò)展，從受力分析角度分析，微拉深成形中應(yīng)用降低法蘭處的摩擦力，而保持沖頭圓角處的摩擦力不變。本發(fā)明中，將高頻振動施加在微拉深成形中的法蘭部分，使得微拉深成形中的法蘭處摩擦力明顯降低，并能夠改善由尺寸效應(yīng)帶來的影響，而沖頭圓角處不受高頻振動的影響，摩擦基本不變，從而提高箔板材料的極限拉深比；高頻振動的作用，能夠抑制裂紋的萌生與擴(kuò)展，因而降低了箔板因拉深變形而產(chǎn)生破裂的風(fēng)險。結(jié)果，在高頻振動的輔助下，改善了微拉深成形中法蘭部分的摩擦力，抑制了裂紋的萌生，能夠顯著提高箔板微拉深成形性能。另外，箔板微拉深所用的箔板坯料非常小，如拉深直徑1. Omm圓筒時，用的坯料直徑為2. 0mm。如此小的坯料制備與拉深中的定位均非常困難。為此，本發(fā)明提出了落料-拉深成形方法，在高頻振動輔助下落料成形出微小坯料，然后在原位進(jìn)行微拉深成形，解決了坯料制備與定位等難題。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置包括上模座1、下模座2、磁制伸縮微驅(qū)動器3、凸模4、背壓頂桿5、背壓彈簧6、導(dǎo)柱7、拉深沖頭8、蝶形彈簧21、上模組件和下模組件，上模座1、上模組件、下模組件、下模座2由上至下依次設(shè)置，上模組件的上端與上模座I的下表面連接，下模組件的下端與下模座2的上表面連接，磁制伸縮微驅(qū)動器3、凸模4由上至下依次設(shè)置在上模組件內(nèi)，磁制伸縮微驅(qū)動器3與高頻電源連接，磁制伸縮微驅(qū)動器3的動力輸出端與凸模4的上端連接，背壓彈簧6和背壓頂桿5由上至下依次設(shè)置在凸模4的空腔內(nèi)，拉深沖頭8插裝在下模組件的上表面上，且拉深沖頭8上端的端部可穿過凸模4下端端面的通孔與凸模4空腔內(nèi)的背壓頂桿5的下端端面接觸，導(dǎo)柱7的上端插裝在上模組件內(nèi)，導(dǎo)柱7的下端插裝在下模組件內(nèi)，蝶形彈簧21套裝在凸模4上端的外側(cè)壁上。
具體實施方式
二 結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置的上模組件包括上模板9、上模固定板10、落料壓邊圈11和限位套12，上模板9、上模固定板10、落料壓邊圈11由上至下依次設(shè)置在限位套12內(nèi)，上模板9的上端與上模座I的下表面連接。本實施方式的技術(shù)效果是限位套12對模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個限位作用，保證模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間有一個很好的配合。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置的上模組件還包括第一壓邊彈簧13，第一壓邊彈簧13設(shè)置在上模固定板10與落料壓邊圈11之間。
本實施方式的技術(shù)效果是壓邊彈簧13能夠保證在沖裁圓片階段對材料有一個壓邊作用，保證圓環(huán)的順利沖裁。 其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置的下模組件包括凹模固定板14、下模板15和落料凹模16，凹模固定板14、下模板15由上至下依次設(shè)置，導(dǎo)柱7的下端由上至下依次穿過凹模固定板14和下模板15，落料凹模16嵌裝在凹模固定板14的上表面上，拉深沖頭8安裝在落料凹模16的內(nèi)腔中。本實施方式的技術(shù)效果是導(dǎo)柱7能夠在模具工作當(dāng)中對模具的運(yùn)行有一個導(dǎo)向的作用。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置的下模組件還包括導(dǎo)套17，導(dǎo)套17套裝在導(dǎo)柱7下端的外側(cè)壁上。本實施方式的技術(shù)效果是在模具工作時導(dǎo)套17能夠使導(dǎo)柱7順利地起到導(dǎo)向作用，導(dǎo)柱7能夠在導(dǎo)套17中順利地運(yùn)動。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
六結(jié)合體圖1說明本實施方式，本實施方式所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置的下模組件還包括拉伸壓邊圈18，拉深壓邊圈18套裝在拉深沖頭8的外側(cè)壁上。本實施方式的技術(shù)效果是拉深壓邊圈18能夠在拉深過程中對圓片的邊緣起到一個壓邊的作用，保證拉深順利進(jìn)行。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
七結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置的下模組件還包括第二壓邊彈簧19，第二壓邊彈簧19套裝在拉深沖頭8下端外側(cè)壁上。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
八結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置還包括力傳感器20，力傳感器20安裝在下模座2內(nèi)，且力傳感器20的感應(yīng)端與拉深沖頭8的下端接觸。本實施方式中力傳感器20與數(shù)據(jù)采集裝置連接。本實施方式的技術(shù)效果是數(shù)據(jù)采集裝置可通過力傳感器采集微拉深成形過程中箔板的變化數(shù)值信息。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一、二、三、四、五、六或七相同。
具體實施方式
九結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種利用具體實施方式
一所述裝置進(jìn)行高頻振動輔助箔板微拉深成形的方法的具體步驟如下步驟一、將上模座I和下模座2分別固定在沖壓成形機(jī)的上工作臺和下工作臺上，將箔板安放在凹模固定板14的上表面上；步驟二、將磁制伸縮微驅(qū)動器3與高頻電源連接，設(shè)定振動頻率為20KHz，開始振動；步驟三、上模組件在沖壓成形機(jī)的帶動下從死點向下運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到指定位移量時，落料壓邊圈11與箔板接觸；步驟四、上模組件繼續(xù)下移時，凸模4與箔板接觸，并與落料凹模16 —起給箔板一定剪切力，箔板在剪切力的作用下發(fā)生彈性變形、塑性變形、產(chǎn)生裂紋、撕裂，制備出微拉深所需的還料；步驟五、上模組件繼續(xù)向下移動，在拉深壓邊圈18與凸模4作用下，箔板坯料被壓緊，實現(xiàn)微拉深壓邊，箔板坯料被拉深沖頭8拉入凸模4內(nèi)，進(jìn)行圓筒件的拉深；步驟六、當(dāng)微拉深成形后，上模組件在沖壓成形機(jī)帶動下向上運(yùn)動，直至回到死點，至此，箔板落料、拉深成形過程結(jié)束。本實施方式的步驟三中由于第一壓邊彈簧13具有一定的預(yù)緊力，會將一定的壓力施加到箔板上，實現(xiàn)壓邊，所施加的壓力可通過更改第一壓邊彈簧13的長度來調(diào)節(jié)。本實施方式的步驟五中凸模4的高頻振動降低了箔板坯料與拉伸壓邊圈18、凸模4之間的摩擦力；同時，利用背壓頂桿5施加背壓，抑制箔板拉深成形中箔板減薄，提高箔板的拉深性能。本實施方式的步驟六中上模組件向上運(yùn)動時，在第一壓邊彈簧13的作用下，拉深壓邊圈18將拉深成形的圓筒件頂出拉深沖頭8，落料壓邊圈11將箔板從凸模4上卸料。本實施方式中死點是指上模座向上運(yùn)動的最頂端。本發(fā)明的工作原理是磁制伸縮微驅(qū)動器3在高頻電源的驅(qū)動下按設(shè)定的頻率和振幅工作，磁制伸縮微驅(qū)動器3與凸模4之間具有一定的預(yù)緊力，當(dāng)磁制伸縮微驅(qū)動器3輸出位移時，推動凸模4向下移動，當(dāng)達(dá)到預(yù)定位移量時，磁制伸縮微驅(qū)動器3鎖定，凸模4在蝶形彈簧21的作用下向上移動，這樣，在高頻電源的驅(qū)動下，磁制伸縮微驅(qū)動器3和蝶形彈簧21共同作用，帶動凸模4上下高頻振動。
權(quán)利要求
1.高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置，其特征在于所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置包括上模座(I)、下模座(2)、磁制伸縮微驅(qū)動器(3)、凸模(4)、背壓頂桿(5)、背壓彈簧(6)、導(dǎo)柱(7)、拉深沖頭(8)、蝶形彈簧(21)、上模組件和下模組件，上模座(I)、上模組件、下模組件、下模座(2)由上至下依次設(shè)置，上模組件的上端與上模座(I)的下表面連接， 下模組件的下端與下模座(2)的上表面連接，磁制伸縮微驅(qū)動器(3)、凸模(4)由上至下依次設(shè)置在上模組件內(nèi)，磁制伸縮微驅(qū)動器(3)與高頻電源連接，磁制伸縮微驅(qū)動器(3)的動力輸出端與凸模(4)的上端連接，背壓彈簧(6)和背壓頂桿(5)由上至下依次設(shè)置在凸模(4)的空腔內(nèi)，拉深沖頭(8)插裝在下模組件的上表面上，且拉深沖頭(8)上端的端部可穿過凸模(4)下端端面的通孔與凸模(4)空腔內(nèi)的背壓頂桿(5)的下端端面接觸，導(dǎo)柱(7) 的上端插裝在上模組件內(nèi)，導(dǎo)柱(7)的下端插裝在下模組件內(nèi)，蝶形彈簧(21)套裝在凸模(4)上端的外側(cè)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置，其特征在于所述上模組件包括上模板(9)、上模固定板(10)、落料壓邊圈(11)和限位套(12)，上模板(9)、上模固定板(10)、落料壓邊圈(11)由上至下依次設(shè)置在限位套(12)內(nèi)，上模板(9)的上端與上模座(I)的下表面連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置，其特征在于所述上模組件還包括第一壓邊彈簧(13)，第一壓邊彈簧(13)設(shè)置在上模固定板(10)與落料壓邊圈(11)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置，其特征在于所述下模組件包括凹模固定板(14)、下模板(15)和落料凹模(16)，凹模固定板(14)、下模板(15)由上至下依次設(shè)置，導(dǎo)柱(7)的下端由上至下依次穿過凹模固定板(14)和下模板(15)，落料凹模(16)嵌裝在凹模固定板(14)的上表面上，拉深沖頭(8)安裝在落料凹模(16)的內(nèi)腔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置，其特征在于所述下模組件還包括導(dǎo)套(17)，導(dǎo)套(17)套裝在導(dǎo)柱(7)下端的外側(cè)壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置，其特征在于所述下模組件還包括拉伸壓邊圈(18)，拉深壓邊圈(18)套裝在拉深沖頭(8)的外側(cè)壁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置，其特征在于所述下模組件還包括第二壓邊彈簧(19)，第二壓邊彈簧(19)套裝在拉深沖頭(8)下端外側(cè)壁上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置，其特征在于所述高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置還包括力傳感器(20)，力傳感器(20)安裝在下模座(2)內(nèi)，且力傳感器(20)的感應(yīng)端與拉深沖頭(8)的下端接觸。
9.一種利用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行高頻振動輔助箔板微拉深成形的方法，其特征在于所述高頻振動輔助箔板微拉深成形的方法的具體步驟如下步驟一、將上模座(I)和下模座(2)分別固定在沖壓成形機(jī)的上工作臺和下工作臺上， 將箔板安放在凹模固定板(14)的上表面上；步驟二、將磁制伸縮微驅(qū)動器(3)與高頻電源連接，設(shè)定振動頻率為20KHz，開始振動；步驟三、上模組件在沖壓成形機(jī)的帶動下從死點向下運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到指定位移量時，落料壓邊圈(11)與箔板接觸；步驟四、上模組件繼續(xù)下移時，凸模(4)與箔板接觸，并與落料凹模(16) —起給箔板一定剪切力，箔板在剪切力的作用下發(fā)生彈性變形、塑性變形、產(chǎn)生裂紋、撕裂，制備出微拉深所需的還料；步驟五、上模組件繼續(xù)向下移動，在拉深壓邊圈(18)與凸模(4)作用下，箔板坯料被壓緊，實現(xiàn)微拉深壓邊，箔板坯料被拉深沖頭(8)拉入凸模(4)內(nèi)，進(jìn)行圓筒件的拉深；步驟六、當(dāng)微拉深成形后，上模組件在沖 壓成形機(jī)帶動下向上運(yùn)動，直至回到死點，至此，箔板落料、拉深成形過程結(jié)束。
全文摘要
高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置及方法，它涉及箔板微拉深成形裝置及方法，具體涉及高頻振動輔助箔板微拉深成形裝置及方法。本發(fā)明為了解決較低材料強(qiáng)度的箔板很難拉深成形出直徑較小的圓筒件的問題。本發(fā)明的上模座、上模組件、下模組件、下模座由上至下依次設(shè)置，上模組件的上端與上模座的下表面連接，下模組件的下端與下模座的上表面連接，磁制伸縮微驅(qū)動器、凸模由上至下依次設(shè)置在上模組件內(nèi)，磁制伸縮微驅(qū)動器與高頻電源連接，磁制伸縮微驅(qū)動器的動力輸出端與凸模的上端連接，背壓彈簧和背壓頂桿由上至下依次設(shè)置在凸模的空腔內(nèi)，拉深沖頭插裝在下模組件的上表面上，蝶形彈簧套裝在凸模上端的外側(cè)壁上。本發(fā)明用于箔板微拉深成形。
文檔編號B21D33/00GK103042109SQ20121058452
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者王春舉, 單德彬, 郭斌, 徐杰, 皇韶峰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)