CN110586759A - 一种微弯曲与微冲孔复合成形装置及成形方法 - Google Patents

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CN110586759A CN201910967679.4A CN201910967679A CN110586759A CN 110586759 A CN110586759 A CN 110586759A CN 201910967679 A CN201910967679 A CN 201910967679A CN 110586759 A CN110586759 A CN 110586759A
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徐杰
朱成席
华鹏
徐振海
单德彬
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Abstract

本发明提供了一种微弯曲与微冲孔复合成形装置及成形方法，属于机械制造及塑性微成形技术领域，所述微弯曲与微冲孔复合成形装置，包括第一模座、第二模座以及设置于所述第一模座与所述第二模座之间的压力组件、弯曲结构、冲孔结构和导向结构，所述弯曲结构与所述冲孔结构通过所述导向结构相连接，且所述弯曲结构通过所述压力组件与所述第一模座相连接，所述导向结构的两端分别与所述第一模座和所述第二模座相连接。与现有技术比较，本发明将微弯曲和微冲孔工序整合到一步工序中，除了可以大幅提高成形效率外，还解决了微小零件在不同工序之间的移动夹持困难的问题，避免了工件的定位问题，大大提高了微小尺寸零件的尺寸精度。

Description

一种微弯曲与微冲孔复合成形装置及成形方法
技术领域
本发明涉及机械制造及塑性微成形技术领域，具体而言，涉及一种微弯曲与微冲孔复合成形装置及成形方法。
背景技术
薄板微孔弯曲零件在各种喷油(汽)嘴、微电子集成电路、航天电子、引线框架等方面具有非常广泛的应用。但现有的微孔成形工艺仍然存在如下技术问题，一方面，现有的基于离子蚀刻、激光和微细电火花等的微孔加工工艺普遍存在效率低、精度差等问题。另一方面，传统的带孔弯曲零件一般采用弯曲和冲孔两步工序进行加工，导致孔的定位不准确、成形效率低，且当板料尺寸微小时，在不同工序之间移动夹持微小板料时非常困难。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中微孔成形工艺定位不准确，精度差，成形效率低，夹持微小板件移动困难中的至少一个方面。
为解决上述问题，本发明提供一种微弯曲与微冲孔复合成形装置，包括第一模座、第二模座以及设置于所述第一模座与所述第二模座之间的压力组件、弯曲结构、冲孔结构和导向结构，所述弯曲结构与所述冲孔结构通过所述导向结构相连接，且所述弯曲结构通过所述压力组件与所述第一模座相连接，所述导向结构的两端分别与所述第一模座和所述第二模座相连接。
可选地，所述弯曲结构包括弯曲凸模、弯曲凹模、凸模固定板和凹模固定，所述弯曲凸模与所述弯曲凹模相匹配，且所述弯曲凸模与所述凸模固定板相连接，所述弯曲凹模与所述凹模固定板相连接。
可选地，所述冲孔结构包括冲头和冲头固定板，所述冲头的一端内置于所述冲头固定板内，且所述冲头的另一端设置于所述弯曲凸模内，并与所述弯曲凸模活动连接，所述冲头固定板与所述凸模固定板通过所述导向结构相连接。
可选地，所述弯曲凹模的顶端设置用于放置板料的凹槽。
可选地，所述压力组件包括螺杆和套设于所述螺杆外部的弹簧，所述螺杆的一端与所述第一模座活动连接，所述螺杆的另一端与所述凸模固定板相连接，且所述弹簧的一端与所述第一模座相抵接，所述弹簧的另一端与所述凸模固定板相抵接。
可选地，所述冲头与所述弯曲凸模之间设有第一间隙，且所述第一间隙大于所述弹簧在弯曲过程中的最大压缩量。
可选地，所述凸模固定板与所述冲头固定板之间设有第二间隙，且所述第二间隙与所述第一间隙的差值大于所述板料的厚度。
可选地，所述导向结构包括第一导套、第二导套和导柱，所述第一导套贯穿所述凹模固定板与所述第二模座相连接，所述第二导套与所述凸模固定板相连接，所述导柱的一端与所述第二导套滑动连接，并依次贯穿所述凸模固定板和所述冲头固定板且与所述第一模座相连接，所述导柱的另一端与所述第一导套滑动连接。
可选地，所述第一模座与所述冲头固定板之间设置第一支撑板，和/或，所述第二模座与所述凹模固定板之间设置第二支撑板。
可选地，所述冲头的数量范围为1-16个。
本发明所述的一种微弯曲与微冲孔复合成形装置相对于现有技术的优势在于：
本发明采用冲孔方式加工微小孔，相比于刻蚀和电火花加工，具有成形效率高、成本低的优点，且本发明将微弯曲和微冲孔工序整合到一步工序中，除了可以大幅提高成形效率外，还解决了微小零件在不同工序之间的移动夹持困难的问题，避免了工件的定位问题，大大提高了微小尺寸零件的尺寸精度。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种微弯曲与微冲孔复合成形方法，采用上述的微弯曲与微冲孔复合成形装置，包括如下步骤：
将板料放置在弯曲凹模上的凹槽内；
向第一模座施加外部压力，使所述第一模座向靠近第二模座的方向移动，当弯曲凸模移动至与所述板料相接触时，弯曲成形开始，继续向下移动至所述弯曲凸模与弯曲凹模完全贴模时，弯曲成形结束；
继续施加外部压力，所述弯曲凸模不再移动，冲头从所述弯曲凸模中伸出，所述冲头开始接触板料，冲孔成形开始，继续施加外部压力，直至冲孔成形结束；
撤去外部压力，所述冲头回程，从所述弯曲凹模中取出微弯曲冲孔件，完成板件微弯曲与微冲孔复合成形。
本发明所述的一种微弯曲与微冲孔复合成形方法与所述一种微弯曲与微冲孔复合成形装置相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中一种微弯曲与微冲孔复合成形装置的结构图；
图2为本发明实施例中一种微弯曲与微冲孔复合成形装置的内部剖视图；
图3为图2中A处的局部放大示意图；
图4为本发明实施例中一种三微孔阵列冲头的结构图；
图5为本发明实施例中一种V形弯曲凸模的结构图；
图6本发明实施例所成形的微孔弯曲件的正视图；
图7本发明实施例所成形的微孔弯曲件的斜侧视图；
图8本发明实施例所成形的微孔弯曲件的俯视图；
图9为本发明实施例中一种裙边式V型弯曲凸模的正视图；
图10为本发明实施例中一种裙边式V型弯曲凸模的侧视图；
图11为本发明实施例中一种裙边式V型弯曲凸模的俯视图；
图12本发明另一实施例所成形的微孔弯曲件的正视图；
图13本发明另一实施例所成形的微孔弯曲件的斜侧视图；
图14本发明另一实施例所成形的微孔弯曲件的俯视图。
附图标记说明：
1-第一模座、2-压力组件、21-螺杆、22-弹簧、3-弯曲结构、31-弯曲凸模、32-凸模固定板、33-弯曲凹模、34-凹模固定板、35-销钉、4-冲孔结构、41-冲头、42-冲头固定板、5-导向结构、51-第一导套、52-第二导套、53-导柱、6-为板料、7-第一支撑板、8-第二支撑板、9-第二模座。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，附图中“X”的正向代表右方，“X”的反向代表左方，“Y”的正向代表上方，“Y”的反向代表下方，“Z”的正向代表前方，“Z”的反向代表后方，且术语“X”、“Y”、“Z”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。术语“一些具体实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
如图1-2所示，本发明实施例提供了一种微弯曲与微冲孔复合成形装置，包括第一模座1、第二模座9以及设置于第一模座1与第二模座9之间的压力组件2、弯曲结构3、冲孔结构4和导向结构5，弯曲结构3与冲孔结构4通过导向结构5相连接，且弯曲结构3通过压力组件2与第一模座1相连接，导向结构5的两端分别与第一模座1和第二模座9相连接。本实施例中第一模座1设置于所述第二模座9的上方，且微弯曲与微冲孔复合成形装置与压力机相连接，在压力机的作用下，第一模座1向靠近第二模座9的方向移动，实现板件微弯曲与微冲孔复合成形。
本实施例通过设置弯曲结构3和冲孔结构4将微弯曲和微冲孔工序整合到一步工序中，不需要板料6的移动与重新定位，除了可以大幅提高成形效率外，还解决了微小零件在不同工序之间的移动夹持困难的问题，避免了工件的定位问题，大大提高了微小尺寸零件的尺寸精度。
优选地，弯曲结构3包括弯曲凸模31、弯曲凹模33、凸模固定板32和凹模固定板34，弯曲凸模31与弯曲凹模33相匹配，且弯曲凸模31与凸模固定板32相连接，弯曲凹模33与凹模固定板34相连接。本实施例中对于弯曲凸模31与凸模固定板32的连接方式以及弯曲凹模33与凹模固定板34的连接方式不做具体限制，在一些具体实施例中，弯曲凸模31内嵌于凸模固定板32的中间，且弯曲凸模31通过销钉35与凸模固定板32相连接，弯曲凹模33内嵌于凹模固定板34的中间，能够对弯曲凸模31和弯曲凹模33进行有效定位。
本实施例中，弯曲凸模31与弯曲凹模33相互配合，指弯曲凸模31与弯曲凹模33的形状相匹配，能够实现完全贴膜。
优选地，冲孔结构4包括冲头41和冲头固定板42，冲头41的一端与冲头固定板42相连接，且冲头41的另一端设置于弯曲凸模31内，并能在弯曲凸模31内移动。本实施例中对于冲头41和弯曲凸模31的形状不做具体限制，可以为圆形或方形，但要保证冲头41能在弯曲凸模31内移动，并能从弯曲凸模31内冲出。本实施例中对于冲头41的数量及排布方式不做具体限制，可以为1个或多个，且冲头41的数量不超过16个，本实施例中对于冲头41的直径不做具体限制，在一些优选的实施例中，冲头41的直径范围为0.1mm-1mm，能够保证冲孔强度。
如图4所示，在一些优选的实施例中，冲头41的数量为3个，且成一字排列，每个冲头41的直径为0.25mm，冲头41圆心距1.75mm。如图5所示，与上述冲头41相匹配的弯曲凸模31底部具有3个微孔，且微孔直径为0.26mm，孔心距1.75mm，能够有效保障冲头41能在弯曲凸模31内移动，并能从弯曲凸模31内冲出。由图4所示阵列冲头41、图5所示弯曲凸模31和与该弯曲凸模31相匹配的弯曲凹模33所成形的微孔弯曲件如图6-8所示，弯曲件结构为V形，包括相互连接且互成一定弯折角度的第一折边和第二折边，且在第一折边与第二折边的弯折处设有三个微孔，且此微孔由冲头41冲压形成，直径为0.25mm，孔心距1.75mm。
如图9-11所示，在另一个优选实施例中，与上述冲头41相匹配的弯曲凸模31底部具有3个微孔，且底部为裙边式结构，微孔直径为0.26mm，孔心距1.75mm，能够有效保障冲头41能在弯曲凸模31内移动，并能从弯曲凸模31内冲出。由图4所示阵列冲头41、图9-11所示弯曲凸模31和与该弯曲凸模31相匹配的弯曲凹模33所成形的微孔弯曲件如图12-14所示，弯曲件结构为V形，包括相互连接且互成一定弯折角度的第一折边和第二折边，且第一折边与第二折边为裙边式结构，且在第一折边与第二折边的弯折处设有三个微孔，且此微孔由冲头41冲压形成，直径为0.25mm，孔心距1.75mm。
优选地，弯曲凹模33的顶端设置用于放置板料6的凹槽，当需要对板料6进行加工时，需要将板料6放置于凹槽内。
优选地，如图3所示，冲头41与弯曲凸模31之间设有第一间隙d，且第一间隙d大于弹簧22在弯曲过程中的最大压缩量，其中第一间隙d为冲头41的最底端到弯曲凸模31最底端的距离，在一些优选实施例中，弹簧22在弯曲过程中的最大压缩量为2mm，以保证能够成功冲孔，且冲孔效果好。
优选地，如图2所示，凸模固定板32与冲头固定板42之间设有第二间隙D，且第二间隙D与第一间隙d的差值大于板料6的厚度。本实施例中板料6厚度为0.01mm-0.5mm，且第二间隙D比第一间隙d大0.5mm以上，以保证能够成功冲孔。
本实施例中，冲头固定板42与凸模固定板32通过导向结构5相连接。
优选地，导向结构5包括第一导套51、第二导套52和导柱53，第一导套51贯穿凹模固定板34与第二模座9相连接，第二导套52与凸模固定板32相连接，本实施例中对于第二导套52与凸模固定板32的连接方式不做具体限制，在一些具体实施例中，第二导套52通过粘接的方式与凸模固定板32相连接，此连接方式可以提高导向精度，导柱53的一端与第二导套52滑动连接，并依次贯穿凸模固定板32和冲头固定板42且与第一模座1相连接，导柱53的另一端与第一导套51滑动连接，并可在第一导套51内移动。
优选地，压力组件2包括螺杆21和套设于螺杆21外部的弹簧22，螺杆21的一端与第一模座1活动连接，螺杆21的另一端与凸模固定板32相连接，且弹簧22设置于第一模座1与凸模固定板32之间，弹簧22的一端与第一模座1相接触，弹簧22的另一端与凸模固定板32相接触，但无连接关系，本实施例中对于螺杆21与凸模固定板32的连接方式不做具体限制，在一些优选的实施例中，螺杆21与凸模固定板32通过螺纹连接，连接方便且牢固。
优选地，第一模座1与冲头固定板42之间设置第一支撑板7和/或所述第二模座9与所述凹模固定板34之间设置第二支撑板8。在一些优选的实施例中，第一模座1与冲头固定板42之间设置第一支撑板7，第二模座9与凹模固定板34之间设置第二支撑板8，第一支撑板7和第二支撑板8的设置能对冲头和凹模起到支撑的作用，并且够在装置移动的过程中对冲头和凹模起到缓冲的作用，增加冲头和凹模的使用寿命。
本实施提供的一种微弯曲与微冲孔复合成形装置的工作原理在于：
当需要对板料6进行弯曲与冲孔加工时，将微弯曲与微冲孔复合成形装置与外部压力机相连接，并将板料6放置于弯曲凹模33上的凹槽内，调试装置，使得使冲头41、弯曲凸模31以及弯曲凹模33的中心线始终保持对中。开启压力机，压力机向下移动，在外力的作用下，使得第一模座1向靠近第二模座9的方向移动，即向下移动，此时弯曲凸模31与设置于弯曲凸模31内的冲头41也向下移动，弹簧22无压缩，而弯曲凹模33与第二模座9固定不变，当弯曲凸模31移动至与板料6相接触时，弯曲成形开始，弹簧开始压缩，继续向下移动至弯曲凸模31与弯曲凹模33完全贴模时，弯曲成形结束，此时第一间隙d和第二间隙D不断缩小，但冲头41仍在弯曲凸模31内；压力机继续向下移动，此时弯曲凸模31不再移动，弹簧22继续压缩，使得冲头固定板42向靠近凸模固定板32的方向移动，此时第一间隙d为0，冲头41从弯曲凸模31中伸出，冲头41开始接触板料6，冲孔成形开始，随着压力机的持续向下移动，弹簧22压缩量逐渐增大，冲头固定板42与凸模固定板32的第二间隙D不断缩小，直至第二间隙D为0，冲孔成形结束。此时外部压力机回程，使得第一模座1向远离第二模座9的方向移动，即向上移动，弹簧22压缩量组件减小，冲头固定板42与凸模固定板32的第二间隙D不断增大，直至冲头41回到弯曲凸模31内，此时从弯曲凹模33中取出微弯曲冲孔件，完成板件微弯曲与微冲孔复合成形。
在上述实施例中压力机可根据实际需要替换为其他装置，以便在整个装置的运行过程中，为整个装置提供外部压力。
因此，本实施例采用冲孔方式加工微小孔，相比于刻蚀和电火花加工，具有成形效率高、成本低的优点，且本实施例将微弯曲和微冲孔工序整合到一步工序中，除了可以大幅提高成形效率外，还解决了微小零件在不同工序之间的移动夹持困难的问题，避免了工件的定位问题，大大提高了微小尺寸零件的尺寸精度。
在本发明另一实施例中，一种微弯曲与微冲孔复合成形方法，包括以下几个步骤：
步骤1：将板料6放置在弯曲凹模33上的凹槽内；
步骤2：向上述的微弯曲与微冲孔复合成形装置施加外部压力，使所述第一模座1向靠近所述第二模座9的方向移动，当弯曲凸模31移动至与所述板料6相接触时，弯曲成形开始，继续向下移动至所述弯曲凸模31与弯曲凹模33完全贴模时，弯曲成形结束；
步骤3：继续施加外部压力，所述弯曲凸模31不再移动，冲头41从所述弯曲凸模31中伸出，所述冲头41开始接触板料6，冲孔成形开始，继续施加外部压力，直至冲孔成形结束；
步骤4：撤去外部压力，所述冲头41回程，从所述弯曲凹模33中取出微弯曲冲孔件，完成板件微弯曲与微冲孔复合成形。
本发明所述的一种微弯曲与微冲孔复合成形方法与所述一种微弯曲与微冲孔复合成形装置相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种微弯曲与微冲孔复合成形装置，其特征在于，包括第一模座(1)、第二模座(9)以及设置于所述第一模座(1)与所述第二模座(9)之间的压力组件(2)、弯曲结构(3)、冲孔结构(4)和导向结构(5)，所述弯曲结构(3)与所述冲孔结构(4)通过所述导向结构(5)相连接，且所述弯曲结构(3)通过所述压力组件(2)与所述第一模座(1)相连接，所述导向结构(5)的两端分别与所述第一模座(1)和所述第二模座(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的微弯曲与微冲孔复合成形装置，其特征在于，所述弯曲结构(3)包括弯曲凸模(31)、弯曲凹模(33)、凸模固定板(32)和凹模固定板(34)，所述弯曲凸模(31)与所述弯曲凹模(33)相匹配，且所述弯曲凸模(31)与所述凸模固定板(32)相连接，所述弯曲凹模(33)内置于所述凹模固定板(34)中。
3.根据权利要求2所述的微弯曲与微冲孔复合成形装置，其特征在于，所述冲孔结构(4)包括冲头(41)和冲头固定板(42)，所述冲头(41)的一端内置于所述冲头固定板(42)中，且所述冲头(41)的另一端设置于所述弯曲凸模(31)内，并与所述弯曲凸模(31)活动连接，所述冲头固定板(42)与所述凸模固定板(32)通过所述导向结构(5)相连接。
4.根据权利要求3所述的微弯曲与微冲孔复合成形装置，其特征在于，所述弯曲凹模(33)的顶端设置用于放置板料(6)的凹槽。
5.根据权利要求3所述的微弯曲与微冲孔复合成形装置，其特征在于，所述压力组件(2)包括螺杆(21)和套设于所述螺杆(21)外部的弹簧(22)，所述螺杆(21)的一端与所述第一模座(1)活动连接，所述螺杆(21)的另一端与所述凸模固定板(32)固定连接，且所述弹簧(22)的一端与所述第一模座(1)抵接，所述弹簧(22)的另一端与所述凸模固定板(32)抵接。
6.根据权利要求5所述的微弯曲与微冲孔复合成形装置，其特征在于，所述冲头(41)与所述弯曲凸模(31)之间设有第一间隙，且所述第一间隙大于所述弹簧(22)在弯曲过程中的最大压缩量。
7.根据权利要求6所述的微弯曲与微冲孔复合成形装置，其特征在于,所述凸模固定板(32)与所述冲头固定板(42)之间设有第二间隙，且所述第二间隙与所述第一间隙的差值大于所述板料(6)的厚度。
8.根据权利要求3所述的微弯曲与微冲孔复合成形装置，其特征在于，所述导向结构(5)包括第一导套(51)、第二导套(52)和导柱(53)，所述第一导套(51)贯穿所述凹模固定板(34)与所述第二模座(9)相连接，所述第二导套(52)与所述凸模固定板(32)相连接，所述导柱(53)的一端与所述第二导套(52)滑动连接，并依次贯穿所述凸模固定板(32)和所述冲头固定板(42)且与所述第一模座(1)相连接，所述导柱(53)的另一端与所述第一导套(51)滑动连接。
9.根据权利要求3所述的微弯曲与微冲孔复合成形装置，其特征在于,所述第一模座(1)与所述冲头固定板(42)之间设置第一支撑板，和/或，所述第二模座(9)与所述凹模固定板(34)之间设置第二支撑板。
10.根据权利要求3所述的微弯曲与微冲孔复合成形装置，其特征在于，所述冲头(41)的数量范围为1-16个。
11.一种微弯曲与微冲孔复合成形方法，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的微弯曲与微冲孔复合成形装置，包括如下步骤：
将板料(6)放置在弯曲凹模(33)上的凹槽内；
向第一模座(1)施加外部压力，使所述第一模座(1)向靠近第二模座(9)的方向移动，当弯曲凸模(31)移动至与所述板料(6)相接触时，弯曲成形开始，继续向下移动至所述弯曲凸模(31)与所述弯曲凹模(33)完全贴模时，弯曲成形结束；
继续施加外部压力，所述弯曲凸模(31)不再移动，冲头(41)从所述弯曲凸模(31)中伸出，所述冲头(41)开始接触所述板料(6)，冲孔成形开始，继续施加外部压力，直至冲孔成形结束；
撤去外部压力，所述冲头(41)回程，从所述弯曲凹模(33)中取出微弯曲冲孔件，完成板件微弯曲与微冲孔复合成形。
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