CN107931420B - 基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形方法 - Google Patents

基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形方法 Download PDF

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Abstract

基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形‑校形装置,属于机械加工领域,解决了现有微型薄壁回转体工件的成形方式存在的微型薄壁回转体工件不合格率较高、制造周期长、污染环境和对微型薄壁回转体工件的材料限制大的问题或者微型薄壁回转体工件回弹的问题。所述装置:凸凹模与凹模配合,对待成形的薄板料进行拉深成形,并将得到的拉深件落料在弹压卸料柱上。弹压卸料柱包括卸料柱和弹簧。弹性顶件和弹簧使凸凹模与卸料柱夹紧拉深件。凸凹模还与凸模配合,对夹紧的拉深件进行冲裁成形,得到微型薄壁回转体工件。超声振动源对薄板料施加超声振动。本发明所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形‑校形装置用于微型薄壁回转体工件的成形。

Description

基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形方法
技术领域
本发明涉及一种微型薄壁回转体工件成形-校形装置,属于机械加工领域。
背景技术
微型薄壁回转体工件被广泛地应用于微电子和惯性仪表等领域。然而,微型薄壁回转体工件因其壁厚较小且形状与结构复杂而导致其制造难度较大。
目前,通常采用化学加工方式或拉深成形方式制造微型薄壁回转体工件。
化学加工方式的主要流程为:先采用微细切削工艺制造出微型薄壁回转体工件的胎具,再通过对胎具进行电镀的方式制造微型薄壁回转体工件,最后采用化学腐蚀的方式去除胎具,得到微型薄壁回转体工件。
然而,这种化学加工方式主要存在以下问题:
一、因制造环节多而导致微型薄壁回转体工件的不合格率较高,因制造工艺耗时长而导致制造周期较长。
二、在电镀和腐蚀胎具的环节均涉及化学方法,不仅容易对环境造成污染,更对胎具和微型薄壁回转体工件的材料限制较大。
拉深成形方式指的是通过模具对板料施加复杂的外力,引发板内出现复杂的应力状态,促使板料产生理想方向的流动,进而得到微型薄壁回转体工件。
然而,这种拉深成形方式存在拉深回弹的现象,并且微型薄壁回转体工件的壁厚越小,回弹越严重。因此,采用拉深成形方式制造微型薄壁回转体工件时,工件的精度难以控制。
发明内容
本发明为解决上述微型薄壁回转体工件的制造方式存在的一系列问题,提出了一种基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置。
本发明所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置包括凸凹模1、凹模2、凸模3、弹性顶件4、弹压卸料柱和超声振动源5;
凸凹模1用于与凹模2配合,对待成形的薄板料进行拉深成形,并将得到的拉深件落料在弹压卸料柱上;
弹压卸料柱包括卸料柱6和弹簧7;
弹性顶件4和弹簧7用于使凸凹模1与卸料柱6夹紧拉深件;
凸凹模1还用于与凸模3 配合,对夹紧的拉深件进行冲裁成形,得到微型薄壁回转体工件;
超声振动源5用于对薄板料施加超声振动。
作为优选的是,凸凹模1、凹模2、凸模3和卸料柱6在竖直方向上同轴设置;
在凸凹模1的外壁上、沿着其圆周方向设置有刃口,自凸凹模1的下端向其内部同轴设置有冲裁凹模,弹性顶件4内置于凸凹模1中;
弹压卸料柱位于凹模2内,卸料柱6为上端开孔、下端开口的空心柱且其上端面与拉深件的外形相匹配,卸料柱6套设在凸模3的外部,凸模3的上端超出卸料柱6的上端孔;
超声振动源5经凸凹模1对薄板料施加超声振动。
作为优选的是,所述成形-校形装置还包括凸凹模固定板8、凸凹模固定座9、压边板 10、凹模固定板11、下垫板12和下模座13;
凹模固定板11、下垫板12和下模座13通过内螺栓固设,凸凹模固定座9、压边板 10和凹模固定板11通过限位拉板14固设;
凸模3的下端在贯穿下垫板12后,与下模座13固设;
凹模固定板11用于固定凹模2,凹模2固设在下垫板12上;
凸凹模固定板8和压边板10共同用于固定凸凹模固定座9;
凸凹模固定座9用于凸凹模1的导向和限位。
作为优选的是,所述成形-校形装置还包括上模座15和上垫板16;
上模座15和上垫板16通过内螺栓固设,超声振动源5内置在上模座15和上垫板16内且其振动端超出上垫板16,所述振动端与凸凹模1固连;
在外力作用下,凸凹模1的下端能够依次经凸凹模固定座9和压边板10内的通孔与压紧在凹模2上的薄板料相接触。
作为优选的是,卸料柱6的中部沿着其径向、向外延伸形成突出部,卸料柱6固设在下垫板12上,弹簧7套在卸料柱6上且位于所述突出部与下垫板12之间。
作为优选的是,在上垫板16的下端面上设置有多个压边弹簧17;
压边弹簧17的下端在贯穿凸凹模固定板8后,与压边板10相接。
作为优选的是,上垫板16与凸凹模固定板8通过导柱和导套来定位。
本发明所述的成形-校形装置采用了拉深、落料、冲裁和校形一体化的加工工艺,该加工工艺包括以下步骤:
步骤一、开启超声振动源;
步骤二、通过凸凹模与凹模的配合,对薄板料进行拉深成形,并将得到的拉深件落料在弹压卸料柱上;
步骤三、在弹性顶件和弹簧的作用下,凸凹模与卸料柱夹紧拉深件;
步骤四、通过凸凹模与凸模的配合,对夹紧的拉深件进行冲裁成形,得到微型薄壁回转体工件。
步骤三采用凸凹模与卸料柱夹紧拉深件,不仅能够对拉深件进行校形,更为步骤四的冲裁成形起到压边的作用。
在步骤四完成后、开模前,凸凹模与卸料柱持续夹紧微型薄壁回转体工件,对微型薄壁回转体工件起到校形的作用。
超声振动源用于在薄板料成形的过程中,持续对其施加超声振动。超声振动能够提高薄板料的塑性,改善其微观结构,明显改善薄板料的拉深成形效果和拉深件的冲裁成形效果。除此之外,超声振动能够对微型薄壁回转体工件施加微量变形,能够抑制微型薄壁回转体工件的回弹,起到了对微型薄壁回转体工件进一步校形的作用,保证了微型薄壁回转体工件的精度。
本发明所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置采用使薄板料发生塑性变形的方式得到微型薄壁回转体工件,对薄板料种类的限制较小。因此,能够解决现有化学加工方式存在的对胎具和微型薄壁回转体工件的材料限制大的问题。
采用本发明所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置对薄板料进行成形时,无需使用化学试剂,解决了现有化学加工方式存在的污染环境的问题。
本发明所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置采用了拉深、落料、冲裁和校形一体化的加工工艺,环节少,耗时短,解决了现有化学加工方式存在的工件不合格率较高,制造周期长的问题。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置进行更详细的描述,其中:
图1为实施例所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置的结构示意图;
图2为实施例所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置的局部放大图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置作进一步说明。
实施例:下面结合图1和图2详细地说明本实施例。
本实施例所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置包括凸凹模 1、凹模2、凸模3、弹性顶件4、弹压卸料柱和超声振动源5;
凸凹模1用于与凹模2配合,对待成形的薄板料进行拉深成形,并将得到的拉深件落料在弹压卸料柱上;
弹压卸料柱包括卸料柱6和弹簧7;
弹性顶件4和弹簧7用于使凸凹模1与卸料柱6夹紧拉深件;
凸凹模1还用于与凸模3 配合,对夹紧的拉深件进行冲裁成形,得到微型薄壁回转体工件;
超声振动源5用于对薄板料施加超声振动。
本实施例的凸凹模1、凹模2、凸模3和卸料柱6在竖直方向上同轴设置;
在凸凹模1的外壁上、沿着其圆周方向设置有刃口,自凸凹模1的下端向其内部同轴设置有冲裁凹模,弹性顶件4内置于凸凹模1中;
弹压卸料柱位于凹模2内,卸料柱6为上端开孔、下端开口的空心柱且其上端面与拉深件的外形相匹配,卸料柱6套设在凸模3的外部,凸模3的上端超出卸料柱6的上端孔;
超声振动源5经凸凹模1对薄板料施加超声振动。
所述成形-校形装置还包括凸凹模固定板8、凸凹模固定座9、压边板10、凹模固定板11、下垫板12和下模座13;
凹模固定板11、下垫板12和下模座13通过内螺栓固设,凸凹模固定座9、压边板 10和凹模固定板11通过限位拉板14固设;
凸模3的下端在贯穿下垫板12后,与下模座13固设;
凹模固定板11用于固定凹模2,凹模2固设在下垫板12上;
凸凹模固定板8和压边板10共同用于固定凸凹模固定座9;
凸凹模固定座9用于凸凹模1的导向和限位。
所述成形-校形装置还包括上模座15和上垫板16;
上模座15和上垫板16通过内螺栓固设,超声振动源5内置在上模座15和上垫板16内且其振动端超出上垫板16,所述振动端与凸凹模1固连;
在外力作用下,凸凹模1的下端能够依次经凸凹模固定座9和压边板10内的通孔与压紧在凹模2上的薄板料相接触。
本实施例的卸料柱6的中部沿着其径向、向外延伸形成突出部,卸料柱6固设在下垫板12上,弹簧7套在卸料柱6上且位于所述突出部与下垫板12之间。
本实施例的上垫板16的下端面上设置有多个压边弹簧17;
压边弹簧17的下端在贯穿凸凹模固定板8后,与压边板10相接。
本实施例的上垫板16与凸凹模固定板8通过导柱和导套来定位。
本实施例的凸凹模1、凹模2和凸模3构成复合模。
本实施例所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置与微型伺服冲压机配合工作。
本实施例的超声振动源5采用压电陶瓷式超声振动源,振动频率为20~40kHZ,振幅为1~10μm。
本实施例所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形装置能够对薄板料进行拉深、落料、冲裁和校形一体化的加工,薄板料的所有加工工艺均在一套模具内完成,保证了成形件的一致性。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (7)

1.基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形方法,所述微型薄壁回转体工件成形-校形方法基于微型薄壁回转体工件成形-校形装置实现;
所述微型薄壁回转体工件成形-校形装置包括凸凹模(1)、凹模(2)、凸模(3)、弹性顶件(4)、弹压卸料柱和超声振动源(5);
凸凹模(1)用于与凹模(2)配合,对待成形的薄板料进行拉深成形,并将得到的拉深件落料在弹压卸料柱上;
弹压卸料柱包括卸料柱(6)和弹簧(7);
弹性顶件(4)和弹簧(7)用于使凸凹模(1)与卸料柱(6)夹紧拉深件;
凸凹模(1)还用于与凸模(3 )配合,对夹紧的拉深件进行冲裁成形,得到微型薄壁回转体工件;
超声振动源(5)用于对薄板料施加超声振动;
其特征在于,所述微型薄壁回转体工件成形-校形方法包括:
步骤一、开启超声振动源;
步骤二、通过凸凹模与凹模的配合,对薄板料进行拉深成形,并将得到的拉深件落料在弹压卸料柱上;
步骤三、在弹性顶件和弹簧的作用下,凸凹模与卸料柱夹紧拉深件;
步骤四、通过凸凹模与凸模的配合,对夹紧的拉深件进行冲裁成形,得到微型薄壁回转体工件。
2.如权利要求1所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形方法,其特征在于,凸凹模(1)、凹模(2)、凸模(3)和卸料柱(6)在竖直方向上同轴设置;
在凸凹模(1)的外壁上、沿着其圆周方向设置有刃口,自凸凹模(1)的下端向其内部同轴设置有冲裁凹模,弹性顶件(4)内置于凸凹模(1)中;
弹压卸料柱位于凹模(2)内,卸料柱(6)为上端开孔、下端开口的空心柱且其上端面与拉深件的外形相匹配,卸料柱(6)套设在凸模(3)的外部,凸模(3)的上端超出卸料柱(6)的上端孔;
超声振动源(5)经凸凹模(1)对薄板料施加超声振动。
3.如权利要求2所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形方法,其特征在于,所述微型薄壁回转体工件成形-校形装置还包括凸凹模固定板(8)、凸凹模固定座(9)、压边板(10)、凹模固定板(11)、下垫板(12)和下模座(13);
凹模固定板(11)、下垫板(12)和下模座(13)通过内螺栓固设,凸凹模固定座(9)、压边板(10)和凹模固定板(11)通过限位拉板(14)固设;
凸模(3)的下端在贯穿下垫板(12)后,与下模座(13)固设;
凹模固定板(11)用于固定凹模(2),凹模(2)固设在下垫板(12)上;
凸凹模固定板(8)和压边板(10)共同用于固定凸凹模固定座(9);
凸凹模固定座(9)用于凸凹模(1)的导向和限位。
4.如权利要求3所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形方法,其特征在于,所述微型薄壁回转体工件成形-校形装置还包括上模座(15)和上垫板(16);
上模座(15)和上垫板(16)通过内螺栓固设,超声振动源(5)内置在上模座(15)和上垫板(16)内且其振动端超出上垫板(16),所述振动端与凸凹模(1)固连;
在外力作用下,凸凹模(1)的下端能够依次经凸凹模固定座(9)和压边板(10)内的通孔与压紧在凹模(2)上的薄板料相接触。
5.如权利要求4所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形方法,其特征在于,卸料柱(6)的中部沿着其径向、向外延伸形成突出部,卸料柱(6)固设在下垫板(12)上,弹簧(7)套在卸料柱(6)上且位于所述突出部与下垫板(12)之间。
6.如权利要求5所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形方法,其特征在于,在上垫板(16)的下端面上设置有多个压边弹簧(17);
压边弹簧(17)的下端在贯穿凸凹模固定板(8)后,与压边板(10)相接。
7.如权利要求6所述的基于超声振动辅助的微型薄壁回转体工件成形-校形方法,其特征在于,上垫板(16)与凸凹模固定板(8)通过导柱和导套来定位。
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