CN109909477B - 一种塑性微成形装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑性微成形装置，涉及零件成形加工技术领域，包括加载机构和冲压机构和熔炼浇注机构，冲压机构设置在加载机构的底部，由加载机构给冲压机构施加冲压载荷，熔炼浇注机构设置在加载机构和冲压机构的侧边，向冲压机构输送浇注溶液，浇注溶液在冲压机构的内部通过加载机构施加的压力加载成形。加载机构包括主体、压电材料棒、压力传感器、弹簧、楔形块、压力机、压杆，冲压机构包括凸模、位移传感器、凹模，熔炼浇注机构包括熔炼装置、输送管道、合金溶液，本发明能够精确控制凸模的输出位移以及输入载荷，可以获得尺度在1mm以内的微型零件，并且可以实现一次成形，成形出的零件精度高。
Description
技术领域
本发明涉及零件成形加工技术领域，具体是一种塑性微成形装置。
背景技术
微机电系统是精密机械技术发展中的一个新的科学技术领域。随着微型零部件应用日益广泛，微机电系统已经越来越受到人们的重视。传统的基于激光等微细加工技术虽然能够制造出尺寸精确的部件，但该方法在形成批量生产方面存在局限，使得它们的实际应用受到了很大的限制。塑性成形则可以实现低成本大批量生产的特点，因此，科研工作者将塑性成形引入到微型零部件的生产中来，形成了微塑性成形技术。精密的微塑性成形可以采用多种加工方式，如锻造、挤压、冲压等，且成形的零件强度、硬度高，尺寸精度高，表面质量好，加之塑性成形的低成本大批量生产的特点，非常适合于微机电系统零部件的生产制造。目前，国内外学者关于微塑性成形系统进行了探索性的研究。西北工业大学的王华龙等人设计了一种超塑性微挤压成形系统，该系统采用步进电机的驱动方式，其加工材料为一些常见的超塑性材料，成形过程在空气中进行，成形件的表面质量不理想。哈尔滨工业大学的王春举等人设计了一种基于压电陶瓷驱动的微塑性成形系统，该系统采用宏动与微动相结合，不能一次成形，且成形过程较繁琐，对操作者要求较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种塑性微成形装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种塑性微成形装置，包括加载机构和冲压机构和熔炼浇注机构，所述冲压机构设置在所述加载机构的底部，所述熔炼浇注机构设置在所述加载机构和所述冲压机构的侧边，向所述冲压机构输送浇注溶液，所述加载机构包括主体、压电材料棒、压力传感器、弹簧、楔形块、压力机、压杆，所述主体的中心部位加工一个孔，所述压电材料棒和所述压力传感器设置在该孔内，该孔的上端加工一个带有楔形结构的空间，所述楔形块设置在该楔形空间内，所述楔形块的左端斜面与所述压杆顶端的斜面贴合，楔形空间的左侧顶部留有一个圆柱形的盲孔，所述弹簧的左端固定在盲孔的左端面，右端与所述楔形块的左端面连接在一起，所述主体位于楔形空间的右侧加工一个圆形孔，所述压力机向该孔内注入压力油，推动所述楔形块向左运动，所述楔形块推动所述压杆以及位于其底部的所述压力传感器和所述压电材料棒向下运动。所述冲压机构包括凸模、位移传感器、凹模，所述凸模和所述凹模设置在所述主体中心部位通孔的下端，所述凸模的顶部与所述压杆的底部固连在一起。所述熔炼浇注机构包括熔炼装置、输送管道、合金溶液，合金原始材料装入所述熔炼装置，经过所述熔炼装置对原始材料加热，将合金原始材料转变为所述合金溶液，再由所述输送管道将所述合金溶液输送至所述凹模。
作为本发明进一步的方案：所述主体的中心部位加工的通孔上端封闭，下端
敞开。
作为本发明进一步的方案：所述主体中心部位通孔顶部的带有楔形结构的空间为横向布置。
作为本发明进一步的方案：所述凹模中心加工有通孔，其孔径比所述凸模的轴径大1mm，所述凸模与所述凹模的轴线重合。
作为本发明进一步的方案：位于所述凸模的左侧面固定有所述位移传感器。
作为本发明进一步的方案：所述熔炼装置外层为金属坩埚，内层为石墨坩埚。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置能够精确控制凸模的输出位移以及输入载荷，可以获得尺度在1mm以内的微型零件，并且可以实现一次成形，成形出的零件精度高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为加载机构的结构示意图。
图3为冲压机构的结构示意图。
图4为熔炼浇注机构的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种塑性微成形装置，包括加载机构1和冲压机构2和熔炼浇注机构3，冲压机构2设置在加载机构1的底部，由加载机构1给冲压机构2施加冲压载荷，熔炼浇注机构3设置在加载机构1和冲压机构2的侧边，向冲压机构2输送浇注溶液，浇注溶液在冲压机构2的内部通过加载机构1施加的压力加载成形。
加载机构1包括主体1-1、压电材料棒1-2、压力传感器1-3、弹簧1-4、楔形块1-5、压力机1-6、压杆1-7，主体1-1的中心部位加工成顶端封闭，下方敞开的孔，压电材料棒1-2和压力传感器1-3设置在该孔内，该孔的上端加工一个横向的带有楔形结构的空间，楔形块1-5设置在该楔形空间内，楔形块1-4的左端斜面与压杆1-7顶端的斜面贴合，楔形空间的左侧顶部留有一个圆柱形的盲孔，弹簧1-4的左端固定在盲孔的左端面，右端与楔形块1-4的左端面连接在一起，主体1-1位于楔形空间的右侧加工一个圆形孔，压力机1-6向该孔内注入压力油，推动楔形块1-5向左运动，楔形块1-5的右端面与主体1-1形成一个密闭的空间，楔形块1-5推动压杆1-7以及位于其底部的压力传感器1-3和压电材料棒1-2向下运动，产生挤压力，成形工件，压电材料棒1-2在合适电压的控制下可以发生微型位移，满足微型零件的成型需求，通过压力传感器1-3可以方便的获得施加载荷值，做到对挤压成形进行精确控制。
冲压机构2包括凸模2-1、位移传感器2-2、凹模2-3，凸模2-1和凹模2-3设置在主体1-1中心部位通孔的下端，凸模2-1的顶部与压杆1-7的底部固连在一起，凹模2-3中心加工有通孔，其孔径比凸模2-1的轴径大1mm，凸模2-1与凹模2-3的轴线重合，位于凸模2-1的左侧面固定有位移传感器2-2，位移传感器可以方便地收集到凸模2-1的位移，以便能够通过获取的位移值对凸模2-1进行控制。
熔炼浇注机构3包括熔炼装置3-1、输送管道3-2、合金溶液3-3，合金原始材料装入熔炼装置3-1，熔炼装置3-1外层为金属坩埚，内层为石墨坩埚，外层的金属坩埚不易破碎，内层的石墨坩埚加热性能好，经过熔炼装置3-1对原始材料加热，将合金原始材料转变为合金溶液3-3，再由输送管道3-2将合金溶液3-3输送至凹模，凸模2-1在加载机构1的作用下对合金溶液3-3施加载荷，成形出被加工零件，该装置能够精确控制凸模2-1的输出位移以及输入载荷，可以获得尺度在1mm以内的微型零件，并且可以实现一次成形，成形出的零件精度高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种塑性微成形装置，包括加载机构、冲压机构和熔炼浇注机构，所述冲压机构设置在所述加载机构的底部，所述熔炼浇注机构设置在所述加载机构和所述冲压机构的侧边，向所述冲压机构输送浇注溶液，其特征在于，所述加载机构包括主体、压电材料棒、压力传感器、弹簧、楔形块、压力机、压杆，所述主体的中心部位加工一个孔，所述压电材料棒和所述压力传感器设置在该孔内，该孔的上端加工一个带有楔形结构的空间，所述楔形块设置在该楔形空间内，所述楔形块的左端斜面与所述压杆顶端的斜面贴合，楔形空间的左侧顶部留有一个圆柱形的盲孔，所述弹簧的左端固定在盲孔的左端面，右端与所述楔形块的左端面连接在一起，所述主体位于楔形空间的右侧加工一个圆形孔，所述压力机向该孔内注入压力油，推动所述楔形块向左运动，所述楔形块推动所述压杆以及位于其底部的所述压力传感器和所述压电材料棒向下运动，所述冲压机构包括凸模、位移传感器、凹模，所述凸模和所述凹模设置在所述主体中心部位通孔的下端，所述凸模的顶部与所述压电材料棒的底部固连在一起，所述熔炼浇注机构包括熔炼装置、输送管道、合金溶液，合金原始材料装入所述熔炼装置，经过所述熔炼装置对原始材料加热，将合金原始材料转变为所述合金溶液，再由所述输送管道将所述合金溶液输送至所述凹模。
2.根据权利要求1所述的一种塑性微成形装置，其特征在于，所述主体的中心部位加工的通孔上端封闭，下端敞开。
3.根据权利要求1所述的一种塑性微成形装置，其特征在于，所述主体中心部位通孔顶部的带有楔形结构的空间为横向布置。
4.根据权利要求1所述的一种塑性微成形装置，其特征在于，所述凹模中心加工有通孔，其孔径比所述凸模的轴径大1mm，所述凸模与所述凹模的轴线重合。
5.根据权利要求1所述的一种塑性微成形装置，其特征在于，位于所述凸模的左侧面固定有所述位移传感器。
6.根据权利要求1所述的一种塑性微成形装置，其特征在于，所述熔炼装置外层为金属坩埚，内层为石墨坩埚。
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