CN103286820B - 一种上置式一体化冲裁贴片的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上置式一体化冲裁贴片的装置及其方法，该装置包括用于支撑整个装置的支架系统、用于传递冲裁力的传动系统和冲裁贴片系统，冲裁贴片系统包括固定设置于支架系统上方的顶座和顶座上方的上顶座，顶座中设置有进料槽，进料槽上方设置有定位滑槽，上顶座中设有约束层放置槽，冲裁贴片系统将冲裁和贴片过程整合一体化。本发明整合了飞片的冲裁和贴片的过程，解决了微小尺寸超薄飞片与K9玻璃约束层贴合过程中操作困难的问题；在现有基础上提高了飞片贴合的精度，一体化操作既节省了大量时间又大大减少了贴合操作的失败率以及飞片的损坏率；解决了飞片易于褶皱和弯曲的问题，以及飞片与K9玻璃约束层贴合位置不够准确的问题。

Description

一种上置式一体化冲裁贴片的装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种上置式冲裁贴片一体化技术方法和专用装置，是应用于激光驱动飞片冲击成形技术中飞片制作与贴合的专用技术和装置，属于机械制造专用设备领域。

背景技术

激光驱动飞片冲击成形技术是一种新型的MEMS微金属零部件成形技术，即通过激光驱动飞片加载的方式代替激光直接冲击，利用激光驱动飞片高速运动，将激光能量转化为飞片的动能，高速运动的飞片作为激光能量的载体，飞行一段距离后与工件材料发生碰撞，在碰撞界面上产生高压冲击波，高压冲击波向材料内部传播, 使得材料在微型模具内产生超快塑性变形，从而实现工件在微模具中的精确成形。

在激光驱动飞片冲击成形技术中所使用的飞片是一种利用金属箔材冲裁出来的超薄金属片，使用时利用粘结剂贴合在K9玻璃约束层中间位置。在现有技术中，飞片主要由冲片机事先大量冲裁制备，然后再一片一片地手工贴合到K9玻璃约束层上。在整个过程中，飞片经过了保存和贴合两个阶段，由于飞片的尺寸太小以及厚度过薄而易于出现褶皱和弯曲的问题，导致飞片损坏不能使用（飞片必须保持平整光滑）；在贴合过程时，使用简易工具手工操作，也会出现贴合位置不够精确的问题，同时操作有难度同样容易出现飞片褶皱和弯曲的现象，成功率和效率都不高。

发明内容

 针对现有技术中激光驱动飞片冲击成形装置及其方法存在的上述问题，本发明提供一种上置式一体化冲裁贴片的装置及其方法，应用于激光驱动飞片冲击成形技术中，使飞片的制作与贴合能够一体化完成。

本发明的技术方案是：

一种上置式一体化冲裁贴片的装置，包括用于支撑整个装置的支架系统、用于传递冲裁力的传动系统和冲裁贴片系统，所述冲裁贴片系统包括固定设置于支架系统上方的顶座和顶座上方的上顶座，所述顶座中设置有用于放置金属箔材的进料槽，进料槽上方设置有用于放置固定于顶座上的凹模板的定位滑槽，所述顶座上还设有与进料槽和顶座下方相连通的通槽，所述上顶座中设有用于放置约束层、下方与定位滑槽间隔相连通的约束层放置槽，所述冲裁贴片系统将冲裁和贴片过程整合一体化。

进一步，所述支架系统包括横向设置于最下方的底座、纵向固定设置于底座上的两根梁架、设置于两根梁架之间上方的大横梁、设置于两根梁架之间下方的小横梁。

进一步，所述传动系统包括手轮、凸轮、凸轮轴、凸模冲头，所述凸轮轴活动穿过小横梁与凸轮，所述凸轮为与凸轮轴固定连接的非对称结构，所述手轮与凸轮轴的最外端固定连接，所述凸模冲头活动穿过大横梁，其下端抵住凸轮、上端冲头可穿过通槽。

进一步，所述大横梁上还设置有导套，大横梁中间开有直孔，所述导套设置于直孔中，凸模冲头穿过导套，与导套过渡配合。

进一步，所述凹模板和约束层使用同一挡边定位，定位挡边的深度保证凹模板的模孔在装置的中心位置。

进一步，所述上顶座中还包括弹性板和小弹簧柱，所述约束层放置槽的上方设有用于放置弹性板的弹性板放置槽，所述小弹簧柱设置于弹性板上方并抵住弹性板。

进一步，所述通槽的直径为10㎜，所述定位滑槽宽50㎜、高度和凹模板的高度相同，所述进料槽宽20㎜、高1.5㎜。

进一步，所述上顶座前面的中间位置设有凹槽，在凹槽内由上至下依次设置宽度不相同的三个矩形槽，最上面的矩形槽为用来放置弹性板和小弹簧柱的弹性板放置槽，中间的矩形槽为在工作时用来插入约束层的约束层放置槽，最下面的矩形槽与下表面相连，用于将约束层和凹模板隔开，并用于保护贴合好的飞片不被摩擦损坏。

进一步，所述凹槽的宽度为50㎜。

一种上置式一体化冲裁贴片装置的使用方法，具体包括如下步骤：

A. 准确装配各零件，校调好精度；

B. 将凹模板插入顶座的定位滑槽之中，并抵住挡边定位好；

C. 将约束层中央位置涂上粘结剂，插入到上顶座中间的约束层放置槽中，并抵住挡边定位好，涂有粘结剂的一面向下；约束层的外端稍露出约束层放置槽之外；

D. 将用于制作飞片的金属箔材插入进料槽中；

E. 转动手轮，使凸轮上顶凸模冲头向上冲程，完成飞片的冲裁之后，凸模冲头继续上顶飞片，并穿过凹模板的模孔；

F. 凸模冲头将飞片压紧在约束层的下表面中间位置，并保持一段时间，期间弹性板紧靠约束层的上表面，与小弹簧柱一起构成了一个缓冲装置，缓冲约束层下表面所受到的压力；

G. 转动手轮使凸模冲头向下回程，取出贴合好飞片的约束层；

H. 准备进入下一工作周期。

本发明的有益效果是：

1、本发明一种上置式一体化冲裁贴片的装置及其方法整合了飞片的冲裁和贴片的过程，取消了现有技术中飞片制备好后需要单独保存的过程，使飞片的制作与贴合能够一体化完成，从而解决了微小尺寸超薄飞片与K9玻璃约束层贴合过程中操作困难的问题；

2、本发明一种上置式一体化冲裁贴片的装置由自身的装配精度来保证飞片与K9玻璃约束层贴合的定位精度，在现有基础上提高了飞片贴合的精度，一体化操作既节省了大量时间又大大减少了贴合操作的失败率以及飞片的损坏率；

3、避免了现有技术中，单独保存飞片时，由于飞片尺寸太小以及厚度过薄而易于褶皱和弯曲的问题，以及飞片与K9玻璃约束层贴合位置不够准确的问题。

附图说明

图1是本发明一种上置式一体化冲裁贴片的装置的正面结构示意图；

图2是本发明一种上置式一体化冲裁贴片的装置的反面结构示意图；

图3是本发明一种上置式一体化冲裁贴片的装置的平面结构示意图；

图4是图4中沿A-A线的结构剖视图；

图5是顶座和上顶座的装配结构示意图；

图6是上顶座的结构示意图；

图7是顶座的结构示意图；

图8是金属箔材工件和飞片的示意图；

图9是飞片和约束层贴合后的示意图。

图中：1、底座；2、梁架；3、手轮；4、凸轮轴；5、小横梁；6、凸轮；7、凸模冲头；8、大横梁；9、导套；10、顶座；11、凹模板；12、上顶座；13、约束层；14、弹性板；15、小弹簧柱；16、进料槽；17、定位滑槽；18、约束层放置槽；19、通槽；20、弹性板放置槽；21、凹槽。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明一种上置式一体化冲裁贴片的装置的结构如图1至图4所示，包括底座1、梁架2、手轮3、凸轮轴4、小横梁5、凸轮6、凸模冲头7、大横梁8、导套9、顶座10、凹模板11、上顶座12、弹性板14、小弹簧柱15。

在底座1上用螺栓对称地固定好一对梁架2。在梁架2下部分适当位置安装两条小横梁5，小横梁5中间具有直孔，凸轮轴4穿过凸轮6，并将凸轮6架设在两条小横梁5的中间位置，位于装置的一个中面上。凸轮轴4在一边小横梁5外延伸，用来安装手轮3，手轮3与凸轮轴4之间利用键连接。大横梁8位于梁架2上部分适当位置，大横梁8中间开有直孔，与导套9过渡配合。凸模冲头7穿过导套，冲头向上，下端抵住凸轮6。

顶座10、上顶座12的装配结构如图5所示，利用螺栓固联在梁架2上方。凹模板11位于顶座10上表面定位滑槽17中，并紧靠挡边定位，使凹模板11中心模孔与凸模冲头7同心对准。顶座10在凹模板11滑槽的下方开有进料槽16，用来通过金属箔材工件；顶座10下表面中间开有通槽19，使冲裁时凸模冲头7得以通过。上顶座12前面加工了用以安装弹性板14和小弹簧柱15以及贴片时放置K9玻璃约束层13的矩形槽（包括弹性板放置槽20和约束层放置槽18）。

顶座10的结构如图7所示，其中间位置加工有直径约10㎜左右的通槽19，上表面依次加工有装配凹模板11的定位滑槽17，以及工作时供金属箔材通过的进料槽16；定位滑槽17宽50㎜左右，高度为凹模板11的高度，深度（定位挡边的深度）应保证装配后，凹模板11的模孔在装置的中心位置；进料槽16宽20㎜左右，高1.5㎜左右。 

上顶座12的结构如图6所示，其前面中间位置加工有宽度约为50㎜的凹槽21，在凹槽21内由上至下依次加工有宽度不相同的三个矩形槽，最上面的矩形槽用来安装弹性板14和小弹簧柱15；中间的矩形槽在工作时用来插入K9玻璃约束层13；最下面的矩形槽与下表面相连，主要作用是将K9玻璃约束层13与凹模板11隔开，并保护贴合好的飞片不被摩擦损坏。

本发明利用了凸轮机构驱动凸模冲头完成冲裁和贴片操作，结构简单，操作轻便准确；设计使用了顶座和上顶座装置，使系统能够定位精确，可以快速完成冲裁贴片一体化操作；利用弹性板（底部装有小弹簧柱）缓冲贴片时K9玻璃约束层所受到的压力，保护K9玻璃约束层不被压坏。金属箔材工件和飞片的结构如图8所示。

本发明一种上置式一体化冲裁贴片的装置的使用方法如下：

首先，将凹模板插入顶座的定位滑槽之中，并抵住挡边定位好。将K9玻璃约束层中央位置涂上粘结剂，插入到上顶座中间的矩形槽中，并抵住挡边定位好，涂有粘结剂的一面向下。

接着，将金属箔材插入进料槽中。

然后，转动手轮使凸轮上顶凸模冲头向上冲程，完成飞片的冲裁之后，凸模冲头继续上顶飞片，并穿过凹模板模孔。凸模冲头将飞片压紧在K9玻璃约束层的下表面中间位置，并保持一段时间，期间弹性板紧靠K9玻璃约束层的上表面，与小弹簧柱一起构成了一个缓冲装置，缓冲K9玻璃约束层下表面所受到的压力。

最后，转动手轮使凸模冲头向下回程，取出贴合好飞片的K9玻璃约束层（上顶座缺口设置即便于取出插件）。准备进入下一轮加工。整个过程中，利用挡边定位，用来定位的面具有较高的平面度和光滑的表面。飞片和约束层贴合后的结构如图9所示。

该方法将冲裁和贴片机构整合一体化，并设计使用挡边使定位准确，两个工序利用一个装置完成，并使用同一个定位系统，实现在飞片制作的同时完成飞片与K9玻璃约束层的精密贴合，既节省了大量时间又大大减少了贴合操作的失败率以及飞片的损坏率。

本发明首次提出整合激光冲击成形技术中飞片冲裁和贴合两个工序，实现一体化操作并设计使用了专用装置，解决了微小尺寸超薄飞片与K9玻璃约束层贴合过程中操作困难的问题；避免了现有技术中，单独保存飞片时，由于飞片尺寸太小以及厚度过薄而易于褶皱和弯曲的问题，以及飞片与K9玻璃约束层贴合位置不够准确的问题。该装置能够实现在飞片制作的同时完成飞片与K9玻璃约束层的精密贴合，其工作过程分为了冲裁和贴片两个先后步骤，结构上也对应有冲裁和贴片两个部分。冲裁部分由手轮等组成的凸轮机构和凸模冲头、凹模板、横梁、导套等零部件组成；贴片部分主要由顶座、上顶座、弹性板 等零部件组成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种上置式一体化冲裁贴片的装置，包括用于支撑整个装置的支架系统、用于传递冲裁力的传动系统和冲裁贴片系统，其特征在于：所述冲裁贴片系统包括固定设置于支架系统上方的顶座（10）和顶座（10）上方的上顶座（12），所述顶座（10）中设置有用于放置金属箔材的进料槽（16），进料槽（16）上方设置有用于放置固定于顶座（10）上的凹模板（11）的定位滑槽（17），所述顶座（10）上还设有与进料槽（16）和顶座（10）下方相连通的通槽（19），所述上顶座（12）中设有用于放置约束层（13）、下方与定位滑槽（17）间隔相连通的约束层放置槽（18），所述冲裁贴片系统将冲裁和贴片过程整合一体化；所述支架系统包括横向设置于最下方的底座（1）、纵向固定设置于底座（1）上的两根梁架（2）、设置于两根梁架（2）之间上方的大横梁（8）、设置于两根梁架（2）之间下方的小横梁（5）；所述传动系统包括手轮（3）、凸轮（6）、凸轮轴（4）、凸模冲头（7），所述凸轮轴（4）活动穿过小横梁（5）与凸轮（6），所述凸轮（6）为与凸轮轴（4）固定连接的非对称结构，所述手轮（3）与凸轮轴（4）的最外端固定连接，所述凸模冲头（7）活动穿过大横梁（8），其下端抵住凸轮（6）、上端冲头可穿过通槽（19）；所述上顶座（12）中还包括弹性板（14）和小弹簧柱（15），所述约束层放置槽（18）的上方设有用于放置弹性板（14）的弹性板放置槽（20），所述小弹簧柱（15）设置于弹性板（14）上方并抵住弹性板（14）。

2.根据权利要求1中任意一项所述的一种上置式一体化冲裁贴片的装置，其特征在于：所述大横梁（8）上还设置有导套（9），大横梁（8）中间开有直孔，所述导套（9）设置于直孔中，凸模冲头（7）穿过导套（9），与导套（9）过渡配合。

3.根据权利要求1所述的一种上置式一体化冲裁贴片的装置，其特征在于：所述凹模板（11）和约束层（13）使用同一挡边定位，定位挡边的深度保证凹模板（11）的模孔在装置的中心位置。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种上置式一体化冲裁贴片的装置，其特征在于：所述通槽（19）的直径为10㎜，所述定位滑槽（17）宽50㎜、高度和凹模板（11）的高度相同，所述进料槽（16）宽20㎜、高1.5㎜。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种上置式一体化冲裁贴片的装置，其特征在于：所述上顶座（12）前面的中间位置设有凹槽（21），在凹槽（21）内由上至下依次设置宽度不相同的三个矩形槽，最上面的矩形槽为用来放置弹性板（14）和小弹簧柱（15）的弹性板放置槽（20），中间的矩形槽为在工作时用来插入约束层（13）的约束层放置槽（18），最下面的矩形槽与下表面相连，用于将约束层（13）和凹模板（11）隔开，并用于保护贴合好的飞片不被摩擦损坏。

6.根据权利要求5所述的一种上置式一体化冲裁贴片的装置，其特征在于：所述凹槽（21）的宽度为50㎜。

7.一种权利要求1至6中任意一项所述的上置式一体化冲裁贴片的装置的使用方法，具体包括如下步骤：

A. 准确装配各零件，校调好精度；

B. 将凹模板（11）插入顶座（10）的定位滑槽（17）之中，并抵住挡边定位好；

C. 将约束层（13）中央位置涂上粘结剂，插入到上顶座（12）中间的约束层放置槽（18）中，并抵住挡边定位好，涂有粘结剂的一面向下；约束层（13）的外端稍露出约束层放置槽（18）之外；

D. 将用于制作飞片的金属箔材插入进料槽（16）中；

E. 转动手轮（3），使凸轮（6）上顶凸模冲头（7）向上冲程，完成飞片的冲裁之后，凸模冲头（7）继续上顶飞片，并穿过凹模板（11）的模孔；

F. 凸模冲头（7）将飞片压紧在约束层（13）的下表面中间位置，并保持一段时间，期间弹性板（14）紧靠约束层（13）的上表面，与小弹簧柱（15）一起构成了一个缓冲装置，缓冲约束层（13）下表面所受到的压力；

G. 转动手轮（3）使凸模冲头（7）向下回程，取出贴合好飞片的约束层（13）；

H. 准备进入下一工作周期。