[發明專利]薄壁復雜曲面微結構構件超聲振動輔助微脹形方法

有效

• 申請號: 201711218105.4
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107971381B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 王春舉;單德彬;郭斌;萬升祥;劉洋;張志強;朱昌瓊;畢澤怡;王磊磊;徐杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B21D22/22
• 分類號: B21D22/22
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高志光

1.一種薄壁復雜曲面微結構構件超聲振動輔助微脹形方法，其特征在于：該方法是這樣實現的：

一、裝置組裝，將凸模(4)和凹模(5)分別加工出曲面形的凸起微結構和凹陷微結構，將凹模(5)安裝在下模座(2-1)上，將坯料板(7)放置在凹模(5)的帶有凹陷微結構上，壓料板(6)安裝在凹模(5)上并壓緊坯料板(7)，將凸模(4)置于壓料板(6)的內孔中，將超聲波振動源(3)安裝在上連接座(1)上，超聲振動沖頭(3-1)及變幅桿(3-2)穿過支撐板(2-4)的中心孔，然后，將上連接器(8)和下連接器(9)連接在固定設備上；

二、坯料板微脹形，上連接器(8)連接在試驗機上，上連接座(1)連接在上連接器(8)上，在試驗機作用下向下運動，其運動方向由導向柱(1-4)導向，超聲波振動源(3)由上連接器(8)經上模座(1-1)、上支撐柱(1-2)和固定板(1-3)帶動向下運動，啟動超聲波振動源(3)，超聲振動沖頭(3-1)作用到凸模(4)上，隨著凸模(4)運動而向下運動，凸模(4)向下運動作用到坯料板(7)上，同時，超聲波振動源(3)提供超聲振動并經變幅桿(3-2)、凸模(4)作用到坯料板(7)上，超聲振動頻率為20-40KHz，振幅為1-10微米；

凸起微結構和凹陷微結構陣列相互配合，坯料板(7)在凸模(4)和凹模(5)共同作用下，并有超聲振動的輔助，產生脹形變形，當凸模(4)下降到與凹模(5)的間隙是坯料板(7)的厚度時，試驗機停止上連接座(1)向下運動，并保持所在位置一定時間后返程，取出凸模(4)后即可取出成形的薄壁復雜曲面微結構陣列構件；

凸起微結構(4-1)為球冠結構，凹陷微結構(5-1)為與球冠結構相匹配的球冠槽，成形出壁厚為30-100μm薄壁復雜曲面微結構球冠構件，球冠曲面結構：球徑2.44mm、高0.3mm，陣列寬30mm、長50mm，在三思拉伸試驗機上，成形工藝參數：最大輸出力為10kN，輸出速度為1-10mm/min；超聲振動頻率20-40kHz，振幅為1-10μm；凸模(4)、凹模(5)采用精密數控加工出曲面結構，凸模(4)和凹模(5)材料采用SKD11。

2.根據權利要求1所述薄壁復雜曲面微結構構件超聲振動輔助微脹形方法，其特征在于：超聲振動頻率為22 KHz，振幅為5微米。

3.根據權利要求2所述薄壁復雜曲面微結構構件超聲振動輔助微脹形方法，其特征在于：超聲波振動源(3)由壓電陶瓷提供振動。