一種薄板微成形的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種薄板微成形的方法及裝置，其適用于板材的微成形【技術領域】。所述的方法是，先利用計算機控制抽氣裝置將微型模具的上腔及孔抽成真空狀態(tài)，然后通過控制器控制電磁線圈放電，放電所產(chǎn)生的電磁力驅動金屬板帶動其上方的彈性介質向上運動，由于彈性介質上方密封著不可壓縮的液體介質，向上運動的彈性介質擠壓液體介質，工件在液體介質與微型模具間受到擠壓，產(chǎn)生塑性變形，可復制出微型模具的形貌，最后彈性介質回彈，帶動金屬板恢復到初始位置，更換工件，可多次重復加工工件使其成形。并公開了該裝置。本發(fā)明的成形效率高、成形質量好，可以實現(xiàn)微器件的低成本批量化生產(chǎn)。
【專利說明】一種薄板微成形的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微成形【技術領域】，具體地說涉及一種薄板微成形的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]液壓成形是指利用液體作為傳力介質或模具使工件成形的一種塑形加工技術，也稱液力成形。液壓成形作為一種成形方法，具有如下優(yōu)點:一是僅需要凹?；蛲鼓?，液體介質相應地作為凸?；虬寄?，省去一般模具費用和加工時間，而且液體作為凸?？梢猿尚魏芏鄤傂阅＞邿o法成形的復雜零件；二是液體作為傳力介質具有實時可控性，通過液壓閉環(huán)伺服系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)可以按給定的曲線精確控制壓力，確保工藝參數(shù)在設定的數(shù)值內(nèi)，并且隨時可變可調,大大提高工藝柔性。
[0003]因此，國內(nèi)外眾多學者已經(jīng)開始將液壓成形技術用于塑性成形。例如專利CN2510196Y公開了金屬薄板液壓成形模具裝置，適用于小批量多車型的車身覆蓋件等復雜薄板件的凈成形生產(chǎn)，還適用于金屬薄板件的凈成形生產(chǎn)，但其成形過程中同時需要凸模和凹模，增加制作成本；專利CN1817501A公開了液壓成形裝置以及液壓成形方法，可將薄板成形為復雜形狀，能有效防止褶皺產(chǎn)生；專利CN102083565A提出了一種液壓成形加工方法及液壓成形加工品，目的為了以不殘留壓曲和皺紋的方式液壓成行加工擴管的區(qū)域長的液壓成形加工品，通過三道工序使內(nèi)壓達到一定壓力值，從而得到成品加工品，過程比較復雜，而且內(nèi)壓不容易控制；專利CN1559719A提出了一種金屬板材液壓成形方法及其模具裝置，可用于成形帶縮口的零件及形狀復雜、變形量大的薄板金屬零件的成形加工，其液體是液壓油，成本比較高，而且只適合宏觀成形；專利CN102740991A公開了液壓成形方法和液壓成形裝置，通過對配置于模具內(nèi)的坯料管，向內(nèi)部供給成形液而負載內(nèi)壓，并且沿管軸方向負載壓縮載荷，來得到液壓成形品的液壓成形方法和液壓成形裝置，但其只適合管狀類零件成形。
[0004]由以上可以看出，人們已經(jīng)開始將液壓應用于塑性成形，但并未涉及利用液壓成形技術在微器件上復制微特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種薄板微成形的方法及裝置，能夠精確復制微模具上的微細特征到工件上，其適用薄板的快速成形，特別適合于難成形薄板材料的成形，可以實現(xiàn)工件的低成本批量化生產(chǎn)。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下:
一種薄板微成形的方法，包括以下步驟:
步驟1:計算機通過控制抽氣裝置將微型模具的上腔及微型模具的孔抽成真空狀態(tài)；步驟2:計算機通過調節(jié)控制器對電磁線圈放電，放電后產(chǎn)生的電磁力驅動金屬板，帶動金屬板上方的彈性介質一起向上運動；
步驟3:彈性介質上方密封著不可壓縮的液體介質，向上運動的彈性介質擠壓液體介質，工件在液體介質與微型模具間受到擠壓，使工件產(chǎn)生塑性變形，配合微型模具，可復制出微型模具的形貌，實現(xiàn)工件的快速精密成形；
步驟4:在工件成形之后，彈性介質回彈，帶動金屬板恢復到初始位置，更換工件，可多次重復加工工件使其成形。
[0007]步驟3和4中所述的工件是薄板。
[0008]一種薄板微成形的裝置，該裝置包括外壁、金屬板、彈性介質、液體介質、環(huán)形卡套、密封墊片、微型模具、支架、抽氣裝置、計算機、控制器、底座和電磁線圈；
所述的控制器的一端連接計算機，另一端與電磁線圈相連，控制器通過計算機發(fā)出的指令控制電磁線圈；所述的底座設于外壁的底部，底座的上面設有電磁線圈，電磁線圈上面設有金屬板，金屬板上面設有彈性介質，彈性介質的兩端分別與外壁相連；彈性介質與外壁和微型模具之間形成密封腔體；所述彈性介質上方的密封腔體內(nèi)充滿了液體介質；所述的液體介質是水，通過電磁力驅動金屬板，金屬板帶動彈性介質擠壓液體介質，利用液體作為可變凸模，使得工件受力均勻，同時工件表面不會產(chǎn)生擦傷，提高了工件質量。
[0009]所述支架設于外壁的上部，支架與外壁之間設有環(huán)形墊圈以保證密封，通過螺栓固定位置。所述的微型模具設于支架的底部，工件設于微型模具的下面，工件下面設有環(huán)形卡套，工件與環(huán)形卡套之間設有密封墊片；工件通過環(huán)形卡套及密封墊片固定并貼合在微型模具的下表面以保證密封。所述的微型模具上設有多個均勻分布的凹坑，工件一次性可以成形多個凹坑，實現(xiàn)大面積微成形。
[0010]所述的抽氣裝置與微型模具相連，抽氣裝置同時與計算機連接，由計算機控制抽氣裝置；所述的抽氣裝置和控制器均通過數(shù)據(jù)線與計算機相連。
[0011]所謂彈性介質，若某物體在外力作用下產(chǎn)生形變；當外力去掉之后，物體能迅速恢復到受力前的形態(tài)和大小，物體的這種性質稱為彈性。具有這種性質的物質，稱之為彈性介質。所述的彈性介質可以是天然橡膠或者合成橡膠。
[0012]所述的金屬板是導電性良好的材料；所述的工件是薄板，所述的薄板是金屬薄板或者非金屬薄板。
[0013]有益效果:本發(fā)明利用的電磁力成形是高能效成形的一種，其有很多其他裝置很難替代的優(yōu)點:速度快，生產(chǎn)率高；電磁成形工藝無摩擦，無潤滑劑，節(jié)省工序，無污染；電磁成形機沒有運動部分，維護簡單，不會出現(xiàn)機械壓力機超載等問題；工裝及模具簡單，費用低；可以實現(xiàn)金屬與非金屬零件的聯(lián)接與裝配；本發(fā)明利用電磁力驅動金屬板作為成形力源，參數(shù)可調，精確可控，具有較大柔性；而且通過液體壓力確保了工件受力均勻、成形效率高和成形質量好，適用于薄板的快速成形，特別適合于難成形材料的成形，可以實現(xiàn)微器件的低成本批量化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的一種薄板微成形的裝置的結構示意圖
圖中:1:外壁；2:金屬板；3:彈性介質；4:液體介質；5:環(huán)形卡套；6 封塾片；7:工件；8:微型模具；9:螺栓；10:環(huán)形墊圈；11:支架；12:抽氣裝置；13:計算機；14:控制器；15:底座；16:電磁線圈?！揪唧w實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
實施例
[0016]如圖1所示，一種薄板微成形的方法，包括以下步驟:
步驟1:計算機13通過控制抽氣裝置12將微型模具8的上腔及微型模具8的凹坑抽成真空狀態(tài)；
步驟2:計算機13通過調節(jié)控制器14對電磁線圈16放電，放電后產(chǎn)生的電磁力驅動金屬板2，帶動金屬板2上方的彈性介質4 一起向上運動；
步驟3:彈性介質4上方密封著不可壓縮的液體介質4，向上運動的彈性介質3擠壓液體介質4，工件7在液體介質4與微型模具8間受到擠壓，使工件7產(chǎn)生塑性變形，配合微型模具8，可復制出微型模具8的形貌，實現(xiàn)工件7的快速精密成形；
步驟4:在工件7成形之后，彈性介質3回彈，帶動金屬板2恢復到初始位置，更換工件7，可多次重復加工工件7使其成形。
[0017]步驟3和4中所述的工件7是薄板。
[0018]一種薄板微成形的裝置，該裝置包括外壁1、金屬板2、彈性介質3、液體介質4、環(huán)形卡套5、密封墊片6、微型模具8、支架11、抽氣裝置12、計算機13、控制器14、底座15和電磁線圈16 ；
所述的控制器14的一端連接計算機13，另一端與電磁線圈16相連，控制器14通過計算機13發(fā)出的指令控制電磁線圈16 ;所述的底座15設于外壁I的底部，底座15的上面設有電磁線圈16，電磁線圈上面設有金屬板2，金屬板2上面設有彈性介質3，彈性介質3的兩端分別與外壁I相連；彈性介質3與外壁I和微型模具8之間形成密封腔體；所述彈性介質3上方的密封腔體內(nèi)充滿了液體介質4 ;所述的液體介質4是水，通過電磁力驅動金屬板2，金屬板2帶動彈性介質3擠壓液體介質4，利用液體作為可變凸模，使得工件7受力均勻，同時工件7表面不會產(chǎn)生擦傷，提高了工件7的質量。
[0019]所述支架11設于外壁I的上部，架11與外壁I之間設有環(huán)形墊圈10以保證密封，通過螺栓9固定位置。所述的微型模具8設于支架11的底部，工件7設于微型模具8的下面，工件7下面設有環(huán)形卡套5，工件7與環(huán)形卡套5之間設有密封墊片6 ;工件7通過環(huán)形卡套5及密封墊6片固定并貼合在微型模具8的下表面以保證密封。所述的微型模具8上設有多個均勻分布的凹坑，工件7 —次性可以成形多個凹坑，實現(xiàn)大面積微成形。
[0020]所述的抽氣裝置12的與微型模具8連接，抽氣裝置12同時與計算機13連接，由計算機13控制抽氣裝置12 ;所述的抽氣裝置12和控制器14均通過數(shù)據(jù)線與計算機13相連。
[0021]所述的彈性介質3可以是天然橡膠或者合成橡膠。
[0022]所述的金屬板2是導電性良好的材料；所述的工件7是薄板，所述的薄板是金屬薄板或者非金屬薄板。
[0023]具體實施過程如下:
首先，將微型模具8固定在支架11上，將工件7用環(huán)形卡套5及密封墊片6固定并貼合在微型模具8表面以保證密封，支架11放置于外壁I上，并通過4個螺栓9固定位置，支架11與外壁I之間放置環(huán)形墊圈10以保證密封；其次，通過計算機13控制抽氣裝置12，抽氣裝置12在控制器14放電之前先將微型模具8的上腔及微型模具8的孔抽成真空狀態(tài)，控制器14對電磁線圈16放電,放電所產(chǎn)生的電磁力驅動金屬板2,金屬板2及其上方的彈性介質3同時向上運動，由于彈性介質3上方密封著液體介質4，液體介質4不可壓縮，向上運動的彈性介質3擠壓液體介質4，進而產(chǎn)生高壓液體，工件7在液體介質4與微型模具8間受到擠壓，使工件7產(chǎn)生塑性變形，結合微成形模具7上的凹坑，使得工件6復制出凹坑的形狀，實現(xiàn)工件的快速精密成形；最后，彈性介質3回彈，恢復到初始位置，更換工件7，可多次重復加工工件7使其成形。
【權利要求】
1.一種薄板微成形的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:計算機通過控制抽氣裝置將微型模具的上腔及微型模具的凹坑抽成真空狀態(tài)； 步驟2:計算機通過調節(jié)控制器對電磁線圈放電，放電后產(chǎn)生的電磁力驅動金屬板，帶動金屬板上方的彈性介質一起向上運動； 步驟3:彈性介質上方密封著不可壓縮的液體介質，向上運動的彈性介質擠壓液體介質，工件在液體介質與微型模具間受到擠壓，使工件產(chǎn)生塑性變形，配合微型模具，可復制出微型模具的形貌，實現(xiàn)工件的快速精密成形； 步驟4:在工件成形之后，彈性介質回彈，帶動金屬板恢復到初始位置，更換工件，可多次重復加工工件使其成形。
2.如權利要求1所述的一種薄板微成形的方法，其特征在于:步驟3和4中所述的工件是薄板。
3.一種薄板微成形的裝置，其特征在于:該裝置包括外壁、金屬板、彈性介質、液體介質、環(huán)形卡套、密封墊片、微型模具、支架、抽氣裝置、計算機、控制器、底座和電磁線圈； 所述的控制器的一端連接計算機，另一端與電磁線圈相連，控制器通過計算機發(fā)出的指令控制電磁線圈；所述的底座設于外壁的底部，底座的上面設有電磁線圈，電磁線圈上面設有金屬板，金屬板上面設有彈性介質，彈性介質的兩端分別與外壁相連；彈性介質與外壁和微型模具之間形成密封腔體；所述彈性介質上方的密封腔體內(nèi)充滿了液體介質； 所述支架設于外壁的上部，所述的微型模具設于支架的底部，工件設于微型模具的下面，工件下面設有環(huán)形卡套，工件與環(huán)形卡套之間設有密封墊片； 所述的抽氣裝置與微型模具相連，抽氣裝置同時與計算機連接，由計算機控制抽氣裝置。
4.如權利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的金屬板是導電性良好的材料；所述的工件是薄板。
5.如權利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的微型模具上設有多個均勻分布的凹坑。
6.如權利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的液體介質是水。
7.如權利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的支架與外壁之間設有環(huán)形墊圈，通過螺栓固定位置。
8.如權利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的抽氣裝置和控制器通過數(shù)據(jù)線與計算機相連。
9.如權利要求4所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的薄板是金屬薄板或者非金屬薄板。
10.如權利要求3所述的一種薄板微成形的裝置，其特征在于:所述的彈性介質是天然橡膠或者合成橡膠。
【文檔編號】B21D26/14GK103785736SQ201410016707
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權日:2014年1月15日
【發(fā)明者】王霄, 張迪, 沈宗寶, 顧春興, 顧宇軒, 邱唐標, 馬友娟, 劉會霞 申請人:江蘇大學