[發明專利]金屬箔材氣壓微拉深成形設備及成形方法

有效

• 申請號: 201710303938.4
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107030189B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 張自成;陳寧;孫宏軒;孔祥偉
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B21D33/00
• 分類號: B21D33/00;B21D26/02;B21D45/02
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種金屬箔材氣壓微拉深成形設備，其特征在于，其包括成形系統、壓力系統和測控系統：

所述成形系統包括順次連接的伺服電機(1)、減速機(2)、聯軸器(3)、絲杠螺母組件(4)和微成形模具(27)，微成形模具(27)為氣壓微拉深設備，所述氣壓微拉深設備包括凸模(13)和凹模(14)，所述凸模(13)內部裝有壓力傳感器和成形芯軸，所述凹模(14)內部有型腔、氣體通道(16)和加熱棒孔；

所述成形系統還包括加熱設備，所述加熱設備用于控制成形過程氣體的溫度并對模具進行局部加熱；

所述壓力系統包括順次連接的高壓氣瓶、開關閥、安全閥、減壓閥、高壓軟管、不銹鋼管和壓力表；

所述測控系統包括測量單元和控制單元，所述測量單元包括順次連接的壓力傳感器、數據采集儀和信號放大器，所述控制單元包括控制器、控制軟件和控制開關，所述控制開關與控制器連接，所述控制器與所述成形系統的伺服電機(1)連接；

所述壓力系統的壓力表與所述氣體通道(16)相連，使所述壓力系統與所述氣壓微拉深設備的凹模氣體連通；所述測控系統用于凸模運動控制、凸模行程測量及調節、成形壓力測量及脫模氣體控制。

2.根據權利要求1所述的金屬箔材氣壓微拉深成形設備，其特征在于：

所述成形系統還包括：上支撐板(7)、機架底板(9)、活動平板(8)、導柱組件、第一金屬平臺(10)和第二金屬平臺(11)；

所述伺服電機(1)連接所述減速機(2)，所述減速機(2)安裝在第一金屬平臺(10)上，所述第一金屬平臺(10)安裝在所述上支撐板(7)上，所述聯軸器(3)與所述減速機(2)連接，安裝在所述上支撐板(7)與所述第一金屬平臺(10)之間；

所述絲杠螺母組件(4)的絲杠(5)與所述聯軸器(3)連接，所述絲杠螺母組件(4)的螺帽(6)安裝在第二金屬平臺(11)上，所述第二金屬平臺(11)安裝在所述活動平板(8)上，所述螺帽(6)帶動所述活動平板(8)沿絲杠(5)上下運動；

所述導柱組件包括四根導柱(12)，所述導柱(12)下端與所述機架底板(9)連接，所述活動平板(8)沿所述導柱(12)上下滑動；

所述微成形模具(27)的凸模(13)安裝在所述活動平板(8)上，沿所述絲杠(5)上下運動，所述微成形模具(27)的凹模(14)安裝在所述機架底板(9)上，置于所述凸模(13)的正下方，所述凸模(13)與凹模(14)之間放置所述金屬箔材。

3.根據權利要求2所述的金屬箔材氣壓微拉深成形設備，其特征在于：

所述成形系統還包括：機架(19)、上限位器(17)和下限位器(18)；

所述上限位器(17)和下限位器(18)安裝在所述機架(19)側壁上，分別位于所述活動平板(8)所能活動的上、下兩個極限位置。

4.根據權利要求3所述的金屬箔材氣壓微拉深成形設備，其特征在于：

在所述機架(19)的側壁、所述上支撐板(7)和所述活動平板(8)開孔；

所述機架(19)的底部設置四個由相同的梯形塊作邊角的支撐腿(25)，所述梯形塊上開有四個尺寸相同的地腳螺栓孔。

5.根據權利要求4所述的金屬箔材氣壓微拉深成形設備，其特征在于：

所述信號放大器的數據可以通過USB接口導出。

6.根據權利要求5所述的金屬箔材氣壓微拉深成形設備，其特征在于：

所述伺服電機(1)為永磁交流伺服電機，額定功率200W，額定轉速3000r/min；

所述聯軸器(3)為十字滑塊聯軸器；

所述絲杠螺母組件(4)為滾珠絲杠；

所述加熱設備包括加熱開關和加熱棒，所述加熱開關為紅外溫控感應器；

所述高壓氣瓶采用高壓空氣壓縮機對高壓存儲氣瓶充氣，預存儲氣壓為40MPa；

所述控制器為PLC控制器；

所述數據采集儀為單通道動態電阻應變儀；

所述信號放大器為無紙記錄儀。

7.一種如上述權利要求1-6任一項所述的金屬箔材氣壓微拉深成形設備對金屬箔材成形的成形方法，其特征在于，分為以下步驟：

S1、接通電源，控制伺服電機(1)反轉回到原點位置，至微成形模具(27)的凸模(13)與凹模(14)分離出一定空間，將試模材料放置在所述凹模(14)上的載物臺(15)；

S2、控制所述伺服電機(1)正轉下壓所述微成形模具(27)至凸模(13)與凹模(14)剛好接觸；

S3、控制所述伺服電機(1)正轉加載一個行程步長，使凸模(13)下壓，試模材料進行微拉深成形；

S4、控制壓力系統，釋放一定壓力的氣體用于退料；

S5、控制伺服電機(1)反轉回到原點位置，觀察所述試模材料的成形情況，若所述試模材料尚未成形，則繼續增加成形行程的步長，直到所述試模材料完全成形。