[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

本發明涉及金屬箔材技術領域，尤其涉及一種金屬箔材氣壓微拉深成形設備及成形方法。成形設備包括成形系統、壓力系統和測控系統：壓力系統的壓力表與氣體通道相連，使壓力系統與微成形模具的凹模型腔氣孔連通；測控系統的控制器與伺服電機連接，用于凸模運動控制、凸模行程的控制及調節、成形壓力實時監測及脫模氣體控制。成形方法為：S1、凸模與凹模分離，將材料放置在載物臺；S2、控制凸模與凹模剛好接觸；S3、伺服電機加載一個行程步長；S4、觀察材料的成形情況，若尚未成形，則繼續增加成形行程的步長，直到完全成形。最后使用殘余氣體退料。本發明的金屬箔材氣壓微拉深成形設備及成形方法，能夠在高溫高壓條件下進行金屬箔材拉深。

技術領域

本發明涉及金屬箔材技術領域，尤其涉及一種金屬箔材氣壓微拉深成形設備及成形方法。

背景技術

近年來，隨著微機電系統的迅速發展，電子、醫療、通訊等領域對于零部件的需求呈小型化的趨勢。微機電系統由于其零部件體積小、質量輕、易于封裝集成等特點，被廣泛應用在微電子、通訊、醫療等領域。在這種趨勢的推動下，亟需能夠穩定生產高精度低成本微型零部件的微金屬成形工藝以及完善的加工設備。因此，提高介觀尺度下微型零部件的成形性已經成為近年來微成形領域的研究熱點。

由于微加工工藝的發展，對于能夠穩定制造介觀尺度精密零部件的加工設備也產生了相應的需求。迄今為止，國內外的研究人員開發了很多實用性的微加工設備，如日本的科研人員研發的液壓微拉深設備，能夠產生穩定的流體壓力，有效提高微杯件成形性，改善成形過程中的微觀尺度效應對成形性造成的不利影響。在此基礎上，使用不同的壓力介質會對金屬箔材的成形性能造成一定影響。然而，傳統液壓微拉深由于其液體介質燃點等的限制，導致其不適用于高溫條件下的金屬箔材拉深，一定程度上限制了金屬箔材成形技術的發展。

因此，亟需發明一種能夠在高溫條件下進行金屬箔材拉深的金屬箔材氣壓微拉深成形設備。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種能夠在高溫條件下進行金屬箔材拉深、節省成本、無污染的金屬箔材氣壓微拉深成形設備及成形方法。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

本發明提供一種金屬箔材氣壓微拉深成形設備，包括成形系統、壓力系統和測控系統：成形系統包括順次連接的伺服電機、減速機、聯軸器、絲杠螺母組件和微成形模具，微成形模具包括凸模和凹模，凸模內部裝有壓力傳感器和成形芯軸，凹模內部有型腔、氣體通道和加熱棒孔；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；測控系統包括測量單元和控制單元，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，控制單元包括控制器、控制軟件和控制開關，控制開關與控制器連接，控制器與成形系統的伺服電機連接；壓力系統的壓力表與氣體通道相連，使壓力系統與微成形模具的凹模氣體連通，氣體通道內的氣體壓力為0.5MPa-30MPa；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。

根據本發明，成形系統還包括：上支撐板、機架底板、活動平板、導柱組件、第一金屬平臺和第二金屬平臺；伺服電機連接減速機，減速機安裝在第一金屬平臺上，第一金屬平臺安裝在上支撐板上，聯軸器與減速機連接，安裝在上支撐板與第一金屬平臺之間；絲杠螺母組件的絲杠與聯軸器連接，絲杠螺母組件的螺帽安裝在第二金屬平臺上，第二金屬平臺安裝在活動平板上，螺帽帶動活動平板沿絲杠上下運動；導柱組件包括四根導柱，導柱下端與機架底板連接，活動平板沿導柱上下滑動；微成形模具的凸模安裝在活動平板上，沿絲杠上下運動，微成形模具的凹模安裝在機架底板上，置于凸模的正下方，凸模與凹模之間放置金屬箔材。