一種制備微型試驗試件的沖壓模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械制造與疲勞損傷修復(fù)領(lǐng)域，涉及一種制作微型試驗試件的沖壓模具。
【背景技術(shù)】
[0002]微電子機械功能構(gòu)件經(jīng)常承受往復(fù)載荷的作用。微電子機械不是傳統(tǒng)機械的簡單幾何縮小，當(dāng)構(gòu)件細微到微納米尺寸后，這些材料本身的力學(xué)、物理性質(zhì)及其受環(huán)境影響的程度有顯著的變化，會出現(xiàn)強烈的尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等。許多材料在微納米狀態(tài)下的失效機理與宏觀狀態(tài)相比已發(fā)生了本質(zhì)上的改變，金屬微薄膜的疲勞強度與宏觀狀態(tài)相比已發(fā)生了顯著改變。所以研究微薄膜構(gòu)件的疲勞損傷愈合特性，都具有重要的理論價值和工程實際意義。
[0003]由于金屬薄膜試樣各向的尺寸小，尤其是在厚度方向上僅有25 μπι，因此很小的外力就會產(chǎn)生很大的變形，造成損傷，對試驗結(jié)果造成不好的影響。從而在一定程度上增加了試件制備的難度。
[0004]本發(fā)明添加定位裝置，成功制備了所需要的試件，尺寸誤差小，切口整齊，無變形

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的是設(shè)計一種制備微型試驗工件的沖壓模具，由于薄膜試樣尺寸小，用普通的沖壓模具制備試件容易受力變形，誤差大，影響試驗結(jié)果。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種制備微型試驗試件的沖壓模具，該裝置包括基座(1)、導(dǎo)向柱(2)、搖桿￠)、支架(7)、小定位裝置、大定位裝置、沖壓裝置、彈簧(8);其中小定位裝置包括沖壓平臺(13)、細導(dǎo)向柱(12)、鐵塊(11);大定位裝置包括上底座(10)、軸套(4)、底座(14)、上底座(10);沖壓裝置包括齒條(9)、齒輪軸(5)、沖頭⑶、搖桿(6);
[0007]小定位裝置、大定位裝置、沖壓裝置均安裝在基座(I)上；支架(7)固定在基座
(I)上，底座(14)安裝在基座(I)上，上底座(10)與底座(14)之間的兩側(cè)通過導(dǎo)向柱(2)、軸套(4)連接，軸套(4) 一端固定在上底座(10)另一端套在導(dǎo)向柱(2)上；上底座(10)與底座(14)之間的中間設(shè)有小定位裝置，沖壓平臺(13)與鐵塊(11)通過細導(dǎo)向柱(12)間隙配合，鐵塊(11)能夠沿導(dǎo)向柱⑵滑動；鐵塊(11)固定在底座(14)上，沖壓平臺(13)固定在上底座(10)上，鐵塊(11)中間安裝有沖頭(3)，沖頭(3)與沖壓平臺(13)相配合共同組成整個沖壓模具的工作面；
[0008]齒條(9) 一端與彈簧(8)的一端連接，齒條(9)另一端與上底座(10)連接，彈簧
(8)的另一端連接在支架(7)上；齒條(9)上配合有齒輪，齒輪的中心軸與搖桿(6)連接；通過轉(zhuǎn)動搖桿(6)帶動齒輪與齒條(9)相嚙合，齒條(9)帶動上底座(10)、鐵塊(11)、沖頭
(3)軸向運動，沖頭(3)與沖壓平臺(13)相嚙合實現(xiàn)微型試驗試件的沖壓。
[0009]該模具包括大定位裝置，小定位裝置，沖壓裝置。其步驟為:
[0010]步驟I):將事先裁剪好的毛坯材料放在帶有沖孔的沖壓臺上，并使材料軸向與孔軸向平行；
[0011]步驟2):向下壓搖桿，與搖桿垂直連接的軸通過齒輪齒條機構(gòu)帶動沖頭垂直向下運動；
[0012]步驟3):在定位裝置的引導(dǎo)下，沖頭精確的沖壓毛坯材料，沖壓后的試件落到基座上，坯料留在沖頭上；
[0013]步驟4):向上抬起搖桿，齒輪齒條機構(gòu)帶動沖頭垂直向上運動，同時齒條上部的彈簧由于彈力的作用輔助沖頭向上運動，使沖頭回到原位。取下沖頭上的坯料即可。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點在于:沖壓成形的試件尺寸誤差小，切口整齊，無變形，能夠符合試驗要求。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明中的沖壓模具示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明中的兩個定位裝置示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明中的齒輪齒條結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明中的成形試件的示意圖。
[0019]圖中:1、基座，2、導(dǎo)向柱，4、軸套，5、齒輪軸，6、搖桿，7、支架，8、彈簧，9、齒條，10、上底座，U、鐵塊，12、細導(dǎo)向柱，13、沖壓平臺，14、底座。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，通過舉例進一步闡明本發(fā)明的具體操作流程。用模具沖壓厚度為25 μπι多晶乳制銅薄膜缺口試件，其中缺口半徑為0.5mm。其步驟為:
[0021]步驟I):提供大定位裝置，小定位裝置，沖壓裝置。其中小定位裝置包括沖壓平臺
(13)、細導(dǎo)向柱(12)、鐵塊(11);大定位裝置包括導(dǎo)向柱(2)、軸套(4)、底座(14)、上底座
(10);沖壓裝置包括齒條(9)、齒輪軸(5)、搖桿(6);
[0022]步驟2):將事先裁剪好的毛坯材料放在帶有沖孔的沖壓平臺(13)上，并使材料乳制方向與孔軸向平行；
[0023]步驟3):向下壓搖桿￠)，與搖桿垂直連接的齒輪軸(5)通過齒輪齒條機構(gòu)帶動沖頭⑶垂直向下運動；
[0024]步驟4):在兩個定位裝置的引導(dǎo)下，沖頭(3)精確的沖壓毛坯材料，沖壓后的試件落到底座(14)上，坯料留在沖頭(3)上;
[0025]步驟5):向上抬起搖桿(6)，齒輪齒條機構(gòu)帶動沖頭(3)垂直向上運動，同時齒條上部的彈簧(8)由于彈力的作用輔助沖頭(3)向上運動，使沖頭回到原位。取下沖頭(3)上的坯料即可。
[0026]本發(fā)明技術(shù)制備的25 μπι厚的多晶乳制銅薄膜缺口試件如圖4所示。
【主權(quán)項】
1.一種制備微型試驗試件的沖壓模具，其特征在于:該裝置包括基座(1)、導(dǎo)向柱(2)、搖桿出)、支架(7)、小定位裝置、大定位裝置、沖壓裝置、彈簧(8);其中小定位裝置包括沖壓平臺(13)、細導(dǎo)向柱(12)、鐵塊(11);大定位裝置包括上底座(10)、軸套(4)、底座(14)、上底座(10);沖壓裝置包括齒條(9)、齒輪軸(5)、沖頭(3)、搖桿(6); 小定位裝置、大定位裝置、沖壓裝置均安裝在基座⑴上；支架(7)固定在基座⑴上，底座(14)安裝在基座(I)上，上底座(10)與底座(14)之間的兩側(cè)通過導(dǎo)向柱(2)、軸套(4)連接，軸套(4) 一端固定在上底座(10)另一端套在導(dǎo)向柱(2)上；上底座(10)與底座(14)之間的中間設(shè)有小定位裝置，沖壓平臺(13)與鐵塊(11)通過細導(dǎo)向柱(12)間隙配合，鐵塊(11)能夠沿導(dǎo)向柱⑵滑動；鐵塊(11)固定在底座(14)上，沖壓平臺(13)固定在上底座(10)上，鐵塊(11)中間安裝有沖頭(3)，沖頭(3)與沖壓平臺(13)相配合共同組成整個沖壓模具的工作面； 齒條(9) 一端與彈簧(8)的一端連接，齒條(9)另一端與上底座(10)連接，彈簧(8)的另一端連接在支架(7)上；齒條(9)上配合有齒輪，齒輪的中心軸與搖桿(6)連接；通過轉(zhuǎn)動搖桿出)帶動齒輪與齒條(9)相嚙合，齒條(9)帶動上底座(10)、鐵塊(11)、沖頭(3)軸向運動，沖頭(3)與沖壓平臺(13)相嚙合實現(xiàn)微型試驗試件的沖壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備微型試驗試件的沖壓模具，其特征在于:該沖壓模具的工作過程如下， 步驟I):提供大定位裝置，小定位裝置，沖壓裝置；其中小定位裝置包括沖壓平臺(13)、細導(dǎo)向柱(12)、鐵塊(11);大定位裝置包括導(dǎo)向柱(2)、軸套(4)、底座(14)、上底座(10);沖壓裝置包括齒條(9)、齒輪軸(5)、搖桿(6); 步驟2):將事先裁剪好的毛坯材料放在帶有沖孔的沖壓平臺(13)上，并使材料乳制方向與孔軸向平行； 步驟3):向下壓搖桿￠)，與搖桿垂直連接的齒輪軸(5)通過齒輪齒條機構(gòu)帶動沖頭(3)垂直向下運動； 步驟4):在兩個定位裝置的引導(dǎo)下，沖頭(3)精確的沖壓毛坯材料，沖壓后的試件落到底座(14)上，坯料留在沖頭(3)上； 步驟5):向上抬起搖桿(6)，齒輪齒條機構(gòu)帶動沖頭(3)垂直向上運動，同時齒條上部的彈簧(8)由于彈力的作用輔助沖頭(3)向上運動，使沖頭回到原位；取下沖頭(3)上的坯料即可。
【專利摘要】一種制備微型試驗試件的沖壓模具，該模具通過添加額外的小定位裝置，使定位更精確，從而實現(xiàn)制備微型試件的目的。將裁剪好的毛坯材料放在帶有沖孔的沖壓臺上，并使材料軋制方向與孔軸向平行，向下壓搖桿，與搖桿連接的軸通過齒輪齒條機構(gòu)帶動沖頭向下運動，沖壓毛坯材料，成形的試件落下，向上抬起搖桿,且在彈簧彈力的輔助下，齒輪齒條機構(gòu)帶動沖頭向上運動回到原位。通過添加定位裝置，能夠精確的沖壓微型試件，切口整齊，無變形，在3500倍顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)尺寸誤差控制在2μm左右。
【IPC分類】B21D28/14, B21D28/04, G01N1/28
【公開號】CN105107927
【申請?zhí)枴緾N201510651308
【發(fā)明人】尚德廣, 張海萌, 劉亞楠, 張子曉, 程煥, 劉小冬
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年10月10日