[發明專利]可實時檢測超薄板成形的多尺度精密微拉深模具

有效

• 申請號: 201310710573.9
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103722086A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 陳煒;雷奎;丁毅;張楊;陳瀧;湯鵬鵬
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B21D37/10
• 分類號: B21D37/10;B21C51/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明提供可實時檢測超薄板成形的多尺度精密微拉深模具，屬于微塑性成形與模具技術領域。

背景技術

薄板微成形技術以其大批量、高效率、高精度、低成本、無污染等優點引起了國內外學者的關注并得到迅速發展，尤其是微拉深成形技術；微拉深成形，技術最為復雜，應用最為廣泛。

微成形模具中，由于微成形中凸模、凹模直徑較小，且成形過程中成形空間較小，配合精度要求更高；而大多數微成形模具是仿照傳統的模具設計方法進行設計模具，這就無法保證微成形模具運動時的配合精度以及板料的成形精度，且不能實時觀察板料成形時的狀況；單尺度的微成形模具成形出的零件，不能有效地與宏觀零件的成形特點做出對比，無法反應微成形的成形特點。

為了彌補微成形模具結構上的不足，本發明專利提供了可實時檢測超薄板成形狀況的多尺度精密微拉深模具；該模具使用組合式凸模、凹模和壓邊圈，即可成形出宏觀零件，又可成形出微/介觀零件，安裝有實時檢測機構，能實時檢測板料的成形狀況，使用分塊式壓邊裝置，不但使凸模和凹模的對中更精確，又避免了凸模在壓邊圈內運動相互之間的摩擦磨損。

發明內容

本發明提供了一種可實時檢測超薄板成形狀況的多尺度精密微拉深模具；該模具具有組合式凸模、凹模和壓邊圈，通過更換不同的凸模、凹模和壓邊圈，即可成形出宏觀零件，又可成形出微/介觀零件；該模具安裝有實時檢測機構，既能觀察超薄金屬板宏觀的應變和表面形貌，又能觀察微觀的晶粒大小和變化；模具使用分塊式壓邊裝置，不但使凸模和凹模的對中更精確，又避免凸模在壓邊圈內運動時相互之間的摩擦磨損；該模具使用雙層導向機構，確保了導向精確。利用校核過的彈簧設定壓邊力，通過擰緊螺釘的程度來調整壓邊力大小，實現變壓邊力成形零件的目的。

本發明的技術方案是：該模具具有組合式凸模、凹模和壓邊圈，通過螺釘和銷釘對凸模、凹模和壓邊圈進行更換，實現微成形模具多尺度成形。

該模具安裝有實時觀測機構，利用附加照明系統，使用白色同軸光源對試件進行垂直照明，使CCD傳感器進行成像，通過轉換不同焦距的遠心鏡頭，轉變宏觀和微觀照相系統，既能觀察超薄金屬板的宏觀角度的應變和表面形貌，又能觀察微觀角度的晶粒大小和變化。

采用浮動凸模，通過凸模和凸模固定板的間隙配合，使凸模能在凸模固定板中做微小的周向運動，便于組合式凸模更換，由分塊式壓邊圈實現凸模和凹模對中，保證了凸模和凹模的配合精度。

使用分塊式壓邊裝置，壓邊機構分為兩塊，呈左右對稱機構，每塊壓邊機構上部都有內螺紋，且兩塊壓邊機構上部的內螺紋螺距相同、旋向相反，這樣通過旋轉絲桿可使兩塊壓邊圈同速度、等位移的在壓邊圈導滑塊上背向或者相向而行；閉合后的壓邊圈內孔和凹模內孔同心，當凸模下端伸入壓邊圈內孔中時，旋轉絲桿，使壓邊圈推動凸模進行閉合，從而保證了凸模和凹模的對中精度，消除了凸模和凸模固定板的周向間隙，保證了凸模和凹模的配合精度，使模具成形精度更高；凸、凹模對中后，旋轉絲桿，分開壓邊圈，減小凸模與壓邊圈相互運動中產生的摩擦磨損，且消除消除測量沖壓力時，凸模與壓邊圈之間的摩擦力對沖壓力的影響，從而測得更精確的沖壓力。

該模具通過采用滾動形式導向裝置的外層導套導柱，實現凸模固定板與凹模固定板對中，保證了成形過程中的初級配合精度；采用滑動形式導向裝置的內層導套導柱，實現壓邊圈導滑板與凹模的對中，保證后續實驗的配合精度。

利用校核過的彈簧設定壓邊力，在壓邊圈推板淺孔中放置四枚彈簧，并利用螺栓將其與凸模固定板連接，欲施加一定大小的壓邊力，只需將螺栓旋進壓邊圈推板，將彈簧壓縮到一定程度即可，從而實現變壓邊力控制的目的。

本發明的優點在于：1）該模具具有組合式凸模、凹模和壓邊圈，實現微成形模具多尺度成形；2）安裝有實時觀測機構，通過更換不同焦距的遠心鏡頭，既能觀察板料宏觀現象，又能觀察板料微觀現象；3）采用浮動凸模，便于進行組合式凸模更換，有利于實現凸模和凹模更高精度的對中；4）使用分塊式壓邊裝置，有利于保證凸模和凹模高精度的對中，且能測得更精確的沖壓力；5）內外層導向機構共同導向，使模具導向更精確；6）利用校核過的彈簧設定壓邊力，通過將螺栓旋進壓邊圈推板的深度來調整壓邊力大小，從而實現變壓邊力控制的目的。

附圖說明

圖1是可實時檢測板料成形狀況的多尺度精密微拉深模具半剖圖和三維圖；

圖2是分塊式壓邊裝置組件的結構圖；

圖3是三種凸凹模的結構圖；

圖4是光源、CCD及鏡頭安裝位置示意圖；