CN103084466B - 柔性冲头超声微拉深分步成形方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔性冲头超声微拉深分步成形方法：①调节凹模底部的升降头，确定可调凹模腔的深度；②将金属箔坯料定位于凹模的坯料定位框内；③将高分子材料粉末铺设于金属箔坯料之上；④使用超声焊机加热加压；⑤调节凹模底部的升降头，使升降头下降，分步增加凹模深度，并执行上述第④步骤；⑥多次调节凹模底部的升降头，使升降头逐次下降，直至金属箔坯料完全被拉深成形；⑦关停超声焊机，开模；⑧取出成形件。该深度可调凹模底部设有升降头，该升降头一端连接升降调节装置，并通过该升降调节装置驱动调节该升降头的升降。上述方法及其装置能有效避免或改善微小拉深件成形过程中的拉裂、起皱及拉偏现象，提高成形件的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种成形方法及其装置，特别是涉及一种微型钣金零件拉深成形方法及其装置。
背景技术
拉深是利用拉深模具将平板毛坯压制成各种开口的空心工件，或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法。其形变过程是：随着凸模的不断下行，留在凹模端面上的毛坯外径不断缩小，毛坯逐渐被拉进凸模与凹模间的间隙中形成直壁，而处于凸模下面的材料则成为拉深件的底，平面毛坯就变成具有一定的直径和高度的杯形件。为防止拉深成形过程中凹模型腔边缘和周围的板料产生起皱现象，一般需要设置压边圈，且需要控制凸模与凹模之间的间隙均匀性。对于普通钣金零件的拉深成形，凸模与凹模的定位相对比较容易做到，而对于微型钣金零件（厚度尺寸≤0.3mm，其它尺寸≤3mm）的拉深成形，由于钣金零件尺寸小、厚度薄，凸模与凹模间隙以及凸模截面都相当细微，加工困难，承受载荷能力低，造成模具寿命短、甚至撞损模具。
对于微型钣金零件的拉深成形，由于晶粒尺寸与取向和摩擦带来的尺寸效应，也是严重影响其成形十分困难的因素；此外，现有超声焊接工艺主要用于各种板料或块体之间的焊接，尚未见有用于将高分子粉末材料熔化后使之作为软性凸模完成微型钣金零件的拉深成形工艺。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种柔性冲头超声微拉深分步成形方法，其特征在于,包括有凹模和超声焊机，该超声焊机包括超声焊机机身和超声焊机焊头，该凹模包括凹模身，该凹模身上端面设有坯料定位框和模腔，该柔性冲头超声微拉深分步成形方法包括以下步骤:
①确定模腔的深度；
②将金属箔坯料定位于凹模的坯料定位框内；
③将高分子材料粉末铺设于金属箔坯料之上；
④使用超声焊机加热加压，超声焊机的熔接时间为0.1秒~20.0秒，压力为0.05 MPa ~1.00MPa，保压时间为0.1秒~20.0秒；然后抬起超声焊机焊头；
⑤加大凹模模腔的深度，然后执行上述第④步骤；
⑥多次调节凹模模腔，使凹模模腔的深度逐次加大，直至金属箔坯料完全被拉深成形；
⑦关停超声焊机，抬起超声焊机焊头，然后分离开模；
⑧去除高分子材料粉末及凝固物，从模腔中取出拉深成形零件。
该模腔为深度可调模腔，该深度可调模腔底部设有升降调节装置，并通过该升降调节装置驱动调节该升降头的升降，该柔性冲头超声微拉深分步成形方法包括以下步骤:
①确定深度可调模腔的深度；
②将金属箔坯料定位于凹模的坯料定位框内；
③将高分子材料粉末铺设于金属箔坯料之上；
④使用超声焊机加热加压，超声焊机的熔接时间为0.1秒~20.0秒，压力为0.05 MPa ~1.00MPa，保压时间为0.1秒~20.0秒；然后抬起超声焊机焊头；
⑤调节升降头，使深度可调模腔的深度加大，添加少量高分子材料粉末，然后执行上述第④步骤；
⑥多次调节凹模中的升降头，使深度可调模腔的深度逐次加大，直至金属箔坯料完全被拉深成形；
⑦关停超声焊机，抬起超声焊机焊头，然后分离开模；
⑧去除高分子材料粉末及凝固物，从深度可调凹模腔中取出拉深成形制件。
该高分子材料粉末，是聚氯乙烯PVC粉末、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS粉末、聚丙烯PP粉末、聚乙烯PE粉末、聚甲醛POM粉末、聚苯乙烯粉末PS和乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA粉末中的一种。
该金属箔坯料是铜箔、铝箔和钢箔中的一种。
一种实现权利要求1柔性冲头超声微拉深分步成形方法的装置，包括有凹模和超声焊机，该超声焊机包括超声焊机机身和超声焊机焊头，该凹模包括凹模身，该凹模身上端面设有坯料定位框和深度可调模腔，其特征在于，该深度可调模腔底部设有升降调节装置，并通过该升降调节装置驱动调节该升降头的升降。
该凹模身内设有一空腔，该空腔上端与该深度可调模腔相通，该空腔下端直通该凹模身下端面。
该升降调节装置包括依次连接的升降头、限转方块、升限螺杆和电机输出轴，该升降头固定于该限转方块一端。
该限转方块设于该空腔内，该限转方块可在空腔内上下移动从而限制该升降头转动。
该升限螺杆和电机输出轴外设有联轴套，该联轴套上设有可使电机输出轴与该联轴套锁紧的锁紧螺钉。
该联轴套上端设有限位槽，固定件一端插入联轴套上端限位槽内，联轴套可相对于固定件转动，固定件另一端通过连接螺钉固定于凹模模身下端面。
本发明的拉深成形方法，使用高分子材料粉末铺设于拉深坯料上进行拉深，以有效避免或改善微小拉深件成形过程中的拉裂、起皱及拉偏现象，提高成形件的质量，且彻底解决了凸模与凹模之间间隙均匀化问题，显著提高模具使用寿命；由于设于凹模槽内的升降头，使得凹模槽深度可调，这就使得整个拉深工艺可以分步拉深坯料至成形，这种分步拉深成形工艺使得拉深过程循序渐进，拉深成形件质量比一步拉深成形更高。
附图说明
图1是本发明实施例的柔性冲头超声微拉深分步成形装置的凹模示意图。
图2是本发明实施例的柔性冲头超声微拉深分步成形装置示意图。
图3是本发明另一实施例的柔性冲头超声微拉深分步成形装置示意图。
图4是图2中A处的放大图。
图5是图3中B处的放大图。
其中：10、凹模； 11、凹模身； 112、坯料定位框； 114、深度可调模腔； 116、空腔； 12、电机输出轴； 13、联轴套； 14、升限螺杆； 15、限转方块； 16、升降头； 17、固定件； 18、限位槽； 192、连接螺钉； 194、锁紧螺钉；
20、超声焊机焊头；
32、金属箔坯料； 34、成形制件；
42、高分子材料粉末； 44、高分子材料粉末及凝固物。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的柔性冲头超声微拉深分步成形方法及其装置作进一步的详细说明。
请参见图1至图5所示，本发明实施例的一种柔性冲头超声微拉深分步成形方法，包括有凹模10和超声焊机，该超声焊机包括超声焊机机身和超声焊机焊头20，该凹模10包括凹模身11，该凹模身11上端面设有坯料定位框112和模腔，该柔性冲头超声微拉深分步成形方法包括以下步骤:
①确定模腔的深度；
②将金属箔坯料32定位于凹模10的坯料定位框112内；
③将高分子材料粉末42铺设于金属箔坯料32之上；
④使用超声焊机加热加压，超声焊机的熔接时间为0.1秒~20.0秒，压力为0.05 MPa ~1.00MPa，保压时间为0.1秒~20.0秒；然后抬起超声焊机焊头20；
⑤加大凹模模腔的深度，然后执行上述第④步骤；
⑥多次调节凹模模腔，使凹模模腔的深度逐次加大，直至金属箔坯料32完全被拉深成形；
⑦关停超声焊机，抬起超声焊机焊头20，然后分离开模；
⑧去除高分子材料粉末及凝固物44，从模腔中取出拉深成形制件34。
该模腔可以是模腔口逐渐变小的阶梯模，通过超声焊机焊头20的分步骤加热加压，使金属箔坯料32逐次拉深，直至完全被拉深成形。
本发明另一实施例的一种柔性冲头超声微拉深分步成形方法，该模腔为深度可调模腔114，该深度可调模腔114底部设有升降调节装置，并通过该升降调节装置驱动调节该升降头116的升降，该柔性冲头超声微拉深分步成形方法包括以下步骤:
①确定深度可调模腔114的深度；
②将金属箔坯料32定位于凹模10的坯料定位框112内；
③将高分子材料粉末42铺设于金属箔坯料32之上；
④使用超声焊机加热加压，超声焊机的熔接时间为0.1秒~20.0秒，压力为0.05 MPa ~1.00MPa，保压时间为0.1秒~20.0秒；然后抬起超声焊机焊头20；
⑤调节升降头16，使深度可调模腔114的深度加大，添加少量高分子材料粉末42，然后执行上述第④步骤；
⑥多次调节凹模10中的升降头16，使深度可调模腔114的深度逐次加大，直至金属箔坯料32完全被拉深成形；
⑦关停超声焊机，抬起超声焊机焊头20，然后分离开模；
⑧去除高分子材料粉末及凝固物44，从深度可调凹模腔114中取出拉深成形零件44。
该高分子材料粉末42是聚氯乙烯PVC粉末、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS粉末、聚丙烯PP粉末、聚乙烯PE粉末、聚甲醛POM粉末、聚苯乙烯粉末PS和乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA粉末中的一种；该金属箔坯料30是铜箔、铝箔和钢箔中的一种。
请参见图1至图5所示，一种实现微型钣金零件拉深成形方法的装置，包括有凹模10和超声焊机，该超声焊机包括超声焊机机身和超声焊头20，该凹模10包括凹模身11，该凹模身11上端面设有坯料定位框112和深度可调模腔114，其特征在于，该深度可调模腔114底部设有升降调节装置，并通过该升降调节装置驱动调节该升降头16的升降；该凹模10内设有一空腔116，该空腔116上端与该深度可调模腔114相通，该空腔116下端直通该凹模11下端面。
该升降调节装置包括一体的升降头16、限转方块15、升限螺杆14；该限转方块15置于空腔116内，该限转方块15可在空腔116内上下移动从而限制该升降头16转动。
该升限螺杆14和电机输出轴12外设有联轴套13，该联轴套13上设有可使电机输出轴12与该联轴套13锁紧的锁紧螺钉194；该联轴套13上端设有限位槽18，固定件17一端插入联轴套13上端限位槽18内，该联轴套13可相对于固定件17转动，固定件17另一端通过连接螺钉192固定于凹模10模身下端面。
综上所述，本发明的拉深成形方法，使用高分子材料粉末铺设于拉深坯料上进行拉深，以有效避免或改善微小拉深件成形过程中的拉裂、起皱及拉偏现象，提高成形件的质量，且彻底解决了凸模与凹模之间间隙均匀化问题，显著提高模具使用寿命；由于设于凹模内的升降头16，使得凹模深度可调，这就使得整个拉深工艺可以分步拉深坯料至成形，这种分步拉深成形工艺使得拉深过程循序渐进，拉深成形件质量比一步拉深成形更高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种柔性冲头超声微拉深分步成形方法，其特征在于,包括有凹模和超声焊机，该超声焊机包括超声焊机机身和超声焊机焊头，该凹模包括凹模身，该凹模身上端面设有坯料定位框和模腔，该柔性冲头超声微拉深分步成形方法包括以下步骤:
①确定模腔的深度；
②将金属箔坯料定位于凹模的坯料定位框内；
③将高分子材料粉末铺设于金属箔坯料之上；
④使用超声焊机加热加压，超声焊机的熔接时间为0.1秒～20.0秒，压力为0.05MPa～1.00MPa，保压时间为0.1秒～20.0秒；然后抬起超声焊机焊头；
⑤加大凹模模腔的深度，然后执行上述第④步骤；
⑥多次调节凹模模腔，使凹模模腔的深度逐次加大，直至金属箔坯料完全被拉深成形；
⑦关停超声焊机，抬起超声焊机焊头，然后分离开模；
⑧去除高分子材料粉末及凝固物，从深度可调凹模腔中取出拉深成形零件。
2.一种柔性冲头超声微拉深分步成形方法，其特征在于：包括有凹模和超声焊机，该超声焊机包括超声焊机机身和超声焊机焊头，该凹模包括凹模身，该凹模身上端面设有坯料定位框和模腔，该模腔为深度可调模腔，该深度可调模腔底部设有升降调节装置，并通过该升降调节装置驱动调节该升降头的升降，该柔性冲头超声微拉深分步成形方法包括以下步骤:
①确定深度可调模腔的深度；
②将金属箔坯料定位于凹模的坯料定位框内；
③将高分子材料粉末铺设于金属箔坯料之上；
④使用超声焊机加热加压，超声焊机的熔接时间为0.1秒～20.0秒，压力为0.05MPa～1.00MPa，保压时间为0.1秒～20.0秒；然后抬起超声焊机焊头；
⑤调节升降头，使深度可调模腔的深度加大，添加少量高分子材料粉末，然后执行上述第④步骤；
⑥多次调节凹模中的升降头，使深度可调模腔的深度逐次加大，直至金属箔坯料完全被拉深成形；
⑦关停超声焊机，抬起超声焊机焊头，然后分离开模；
⑧去除高分子材料粉末及凝固物，从深度可调凹模腔中取出拉深成形零件。
3.如权利要求1或2所述的柔性冲头超声微拉深分步成形方法，其特征在于：该高分子材料粉末，是聚氯乙烯PVC粉末、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS粉末、聚丙烯PP粉末、聚乙烯PE粉末、聚甲醛POM粉末、聚苯乙烯粉末PS和乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA粉末中的一种。
4.如权利要求1或2所述的柔性冲头超声微拉深分步成形方法，其特征在于：该金属箔坯料是铜箔、铝箔和钢箔中的一种。
5.一种实现权利要求2柔性冲头超声微拉深分步成形方法的装置，包括有凹模和超声焊机，该超声焊机包括超声焊机机身和超声焊机焊头，该凹模包括凹模身，该凹模身上端面设有坯料定位框和深度可调模腔，其特征在于，该深度可调模腔底部设有升降调节装置，并通过该升降调节装置驱动调节该升降头的升降。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该凹模身内设有一空腔，该空腔上端与该深度可调模腔相通，该空腔下端直通该凹模身下端面。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，该升降调节装置包括依次连接的升降头、限转方块、升限螺杆和电机输出轴，该升降头固定于该限转方块一端。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该限转方块设于该空腔内，该限转方块可在空腔内上下移动从而限制该升降头转动。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该升限螺杆和电机输出轴外设有联轴套，该联轴套上设有可使电机输出轴与该联轴套锁紧的锁紧螺钉。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该联轴套上端设有限位槽，固定件一端插入联轴套上端限位槽内，联轴套可相对于固定件转动，固定件另一端通过连接螺钉固定于凹模模身下端面。
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