CN103785736B - 一种薄板微成形的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄板微成形的方法及装置，其适用于板材的微成形技术领域。所述的方法是，先利用计算机控制抽气装置将微型模具的上腔及孔抽成真空状态，然后通过控制器控制电磁线圈放电，放电所产生的电磁力驱动金属板带动其上方的弹性介质向上运动，由于弹性介质上方密封着不可压缩的液体介质，向上运动的弹性介质挤压液体介质，工件在液体介质与微型模具间受到挤压，产生塑性变形，可复制出微型模具的形貌，最后弹性介质回弹，带动金属板恢复到初始位置，更换工件，可多次重复加工工件使其成形。并公开了该装置。本发明的成形效率高、成形质量好，可以实现微器件的低成本批量化生产。

Description

一种薄板微成形的装置

技术领域

本发明涉及微成形技术领域，具体地说涉及一种薄板微成形的方法及装置。

背景技术

液压成形是指利用液体作为传力介质或模具使工件成形的一种塑形加工技术，也称液力成形。液压成形作为一种成形方法，具有如下优点：一是仅需要凹模或凸模，液体介质相应地作为凸模或凹模，省去一般模具费用和加工时间，而且液体作为凸模可以成形很多刚性模具无法成形的复杂零件；二是液体作为传力介质具有实时可控性，通过液压闭环伺服系统和计算机控制系统可以按给定的曲线精确控制压力，确保工艺参数在设定的数值内，并且随时可变可调，大大提高工艺柔性。

因此，国内外众多学者已经开始将液压成形技术用于塑性成形。例如专利CN2510196Y公开了金属薄板液压成形模具装置，适用于小批量多车型的车身覆盖件等复杂薄板件的净成形生产,还适用于金属薄板件的净成形生产，但其成形过程中同时需要凸模和凹模，增加制作成本；专利CN1817501A公开了液压成形装置以及液压成形方法，可将薄板成形为复杂形状，能有效防止褶皱产生；专利CN102083565A提出了一种液压成形加工方法及液压成形加工品，目的为了以不残留压曲和皱纹的方式液压成行加工扩管的区域长的液压成形加工品，通过三道工序使内压达到一定压力值，从而得到成品加工品，过程比较复杂，而且内压不容易控制；专利CN1559719A提出了一种金属板材液压成形方法及其模具装置，可用于成形带缩口的零件及形状复杂、变形量大的薄板金属零件的成形加工，其液体是液压油，成本比较高，而且只适合宏观成形；专利CN102740991A公开了液压成形方法和液压成形装置，通过对配置于模具内的坯料管，向内部供给成形液而负载内压，并且沿管轴方向负载压缩载荷，来得到液压成形品的液压成形方法和液压成形装置，但其只适合管状类零件成形。

由以上可以看出，人们已经开始将液压应用于塑性成形，但并未涉及利用液压成形技术在微器件上复制微特征。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种薄板微成形的方法及装置，能够精确复制微模具上的微细特征到工件上，其适用薄板的快速成形，特别适合于难成形薄板材料的成形，可以实现工件的低成本批量化生产。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种薄板微成形的方法，包括以下步骤：

步骤1：计算机通过控制抽气装置将微型模具的上腔及微型模具的孔抽成真空状态；

步骤2：计算机通过调节控制器对电磁线圈放电，放电后产生的电磁力驱动金属板，带动金属板上方的弹性介质一起向上运动；

步骤3：弹性介质上方密封着不可压缩的液体介质，向上运动的弹性介质挤压液体介质，工件在液体介质与微型模具间受到挤压，使工件产生塑性变形，配合微型模具，可复制出微型模具的形貌，实现工件的快速精密成形；

步骤4：在工件成形之后，弹性介质回弹，带动金属板恢复到初始位置，更换工件，可多次重复加工工件使其成形。

步骤3和4中所述的工件是薄板。

一种薄板微成形的装置，该装置包括外壁、金属板、弹性介质、液体介质、环形卡套、密封垫片、微型模具、支架、抽气装置、计算机、控制器、底座和电磁线圈；

所述的控制器的一端连接计算机，另一端与电磁线圈相连，控制器通过计算机发出的指令控制电磁线圈；所述的底座设于外壁的底部，底座的上面设有电磁线圈，电磁线圈上面设有金属板，金属板上面设有弹性介质，弹性介质的两端分别与外壁相连；弹性介质与外壁和微型模具之间形成密封腔体；所述弹性介质上方的密封腔体内充满了液体介质；所述的液体介质是水，通过电磁力驱动金属板，金属板带动弹性介质挤压液体介质，利用液体作为可变凸模，使得工件受力均匀，同时工件表面不会产生擦伤，提高了工件质量。

所述支架设于外壁的上部，支架与外壁之间设有环形垫圈以保证密封，通过螺栓固定位置。所述的微型模具设于支架的底部，工件设于微型模具的下面，工件下面设有环形卡套，工件与环形卡套之间设有密封垫片；工件通过环形卡套及密封垫片固定并贴合在微型模具的下表面以保证密封。所述的微型模具上设有多个均匀分布的凹坑，工件一次性可以成形多个凹坑，实现大面积微成形。

所述的抽气装置与微型模具相连，抽气装置同时与计算机连接，由计算机控制抽气装置；所述的抽气装置和控制器均通过数据线与计算机相连。

所谓弹性介质，若某物体在外力作用下产生形变；当外力去掉之后，物体能迅速恢复到受力前的形态和大小，物体的这种性质称为弹性。具有这种性质的物质，称之为弹性介质。所述的弹性介质可以是天然橡胶或者合成橡胶。

所述的金属板是导电性良好的材料；所述的工件是薄板，所述的薄板是金属薄板或者非金属薄板。

有益效果：本发明利用的电磁力成形是高能效成形的一种,其有很多其他装置很难替代的优点：速度快，生产率高；电磁成形工艺无摩擦，无润滑剂，节省工序，无污染；电磁成形机没有运动部分，维护简单，不会出现机械压力机超载等问题；工装及模具简单，费用低；可以实现金属与非金属零件的联接与装配；本发明利用电磁力驱动金属板作为成形力源，参数可调，精确可控，具有较大柔性；而且通过液体压力确保了工件受力均匀、成形效率高和成形质量好，适用于薄板的快速成形，特别适合于难成形材料的成形，可以实现微器件的低成本批量化生产。

附图说明

图1为本发明的一种薄板微成形的装置的结构示意图

图中：1：外壁；2：金属板；3：弹性介质；4：液体介质；5：环形卡套；6：密封垫片；7：工件；8：微型模具；9：螺栓；10：环形垫圈；11：支架；12：抽气装置；13：计算机；14：控制器；15：底座；16：电磁线圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1所示，一种薄板微成形的方法，包括以下步骤：

步骤1：计算机13通过控制抽气装置12将微型模具8的上腔及微型模具8的凹坑抽成真空状态；

步骤2：计算机13通过调节控制器14对电磁线圈16放电，放电后产生的电磁力驱动金属板2，带动金属板2上方的弹性介质3一起向上运动；

步骤3：弹性介质3上方密封着不可压缩的液体介质4，向上运动的弹性介质3挤压液体介质4，工件7在液体介质4与微型模具8间受到挤压，使工件7产生塑性变形，配合微型模具8，可复制出微型模具8的形貌，实现工件7的快速精密成形；

步骤4：在工件7成形之后，弹性介质3回弹，带动金属板2恢复到初始位置，更换工件7，可多次重复加工工件7使其成形。

步骤3和4中所述的工件7是薄板。

一种薄板微成形的装置，该装置包括外壁1、金属板2、弹性介质3、液体介质4、环形卡套5、密封垫片6、微型模具8、支架11、抽气装置12、计算机13、控制器14、底座15和电磁线圈16；

所述的控制器14的一端连接计算机13，另一端与电磁线圈16相连，控制器14通过计算机13发出的指令控制电磁线圈16；所述的底座15设于外壁1的底部，底座15的上面设有电磁线圈16，电磁线圈上面设有金属板2，金属板2上面设有弹性介质3，弹性介质3的两端分别与外壁1相连；弹性介质3与外壁1和微型模具8之间形成密封腔体；所述弹性介质3上方的密封腔体内充满了液体介质4；所述的液体介质4是水，通过电磁力驱动金属板2，金属板2带动弹性介质3挤压液体介质4，利用液体作为可变凸模，使得工件7受力均匀，同时工件7表面不会产生擦伤，提高了工件7的质量。

所述支架11设于外壁1的上部，架11与外壁1之间设有环形垫圈10以保证密封，通过螺栓9固定位置。所述的微型模具8设于支架11的底部，工件7设于微型模具8的下面，工件7下面设有环形卡套5，工件7与环形卡套5之间设有密封垫片6；工件7通过环形卡套5及密封垫6片固定并贴合在微型模具8的下表面以保证密封。所述的微型模具8上设有多个均匀分布的凹坑，工件7一次性可以成形多个凹坑，实现大面积微成形。

所述的抽气装置12的与微型模具8连接，抽气装置12同时与计算机13连接，由计算机13控制抽气装置12；所述的抽气装置12和控制器14均通过数据线与计算机13相连。

所述的弹性介质3可以是天然橡胶或者合成橡胶。

所述的金属板2是导电性良好的材料；所述的工件7是薄板，所述的薄板是金属薄板或者非金属薄板。

具体实施过程如下：

首先，将微型模具8固定在支架11上，将工件7用环形卡套5及密封垫片6固定并贴合在微型模具8表面以保证密封，支架11放置于外壁1上，并通过4个螺栓9固定位置，支架11与外壁1之间放置环形垫圈10以保证密封；其次，通过计算机13控制抽气装置12，抽气装置12在控制器14放电之前先将微型模具8的上腔及微型模具8的孔抽成真空状态，控制器14对电磁线圈16放电，放电所产生的电磁力驱动金属板2，金属板2及其上方的弹性介质3同时向上运动，由于弹性介质3上方密封着液体介质4，液体介质4不可压缩，向上运动的弹性介质3挤压液体介质4，进而产生高压液体，工件7在液体介质4与微型模具8间受到挤压，使工件7产生塑性变形，结合微型模具8上的凹坑，使得工件6复制出凹坑的形状，实现工件的快速精密成形；最后，弹性介质3回弹，恢复到初始位置，更换工件7，可多次重复加工工件7使其成形。

Claims (8)

1.一种薄板微成形的装置，其特征在于：该装置包括外壁、金属板、弹性介质、液体介质、环形卡套、密封垫片、微型模具、支架、抽气装置、计算机、控制器、底座和电磁线圈；

所述的控制器的一端连接计算机，另一端与电磁线圈相连，控制器通过计算机发出的指令控制电磁线圈；所述的底座设于外壁的底部，底座的上面设有电磁线圈，电磁线圈上面设有金属板，金属板上面设有弹性介质，弹性介质的两端分别与外壁相连；弹性介质与外壁和微型模具之间形成密封腔体；所述弹性介质上方的密封腔体内充满了液体介质；

所述支架设于外壁的上部，所述的微型模具设于支架的底部，工件设于微型模具的下面，工件下面设有环形卡套，工件与环形卡套之间设有密封垫片；

所述的抽气装置与微型模具相连，抽气装置同时与计算机连接，由计算机控制抽气装置。

2.如权利要求1所述的一种薄板微成形的装置，其特征在于：所述的金属板是导电性良好的材料；所述的工件是薄板。

3.如权利要求1所述的一种薄板微成形的装置，其特征在于：所述的微型模具上设有多个均匀分布的凹坑。

4.如权利要求1所述的一种薄板微成形的装置，其特征在于：所述的液体介质是水。

5.如权利要求1所述的一种薄板微成形的装置，其特征在于：所述的支架与外壁之间设有环形垫圈，通过螺栓固定位置。

6.如权利要求1所述的一种薄板微成形的装置，其特征在于：所述的抽气装置和控制器通过数据线与计算机相连。

7.如权利要求2所述的一种薄板微成形的装置，其特征在于：所述的薄板是金属薄板或者非金属薄板。

8.如权利要求1所述的一种薄板微成形的装置，其特征在于：所述的弹性介质是天然橡胶或者合成橡胶。