[發明專利]軟沖頭金屬微制件成形力測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 202010326994.1
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN112338037B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 羅烽;肖彥;楊瑞祥;王蓓;馬將
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: B21D26/021
• 分類號: B21D26/021;B21D26/031;B21D26/053;B21D26/027;B21D26/023;B21C51/00
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 周偉鋒

本發明屬于微成形技術領域，尤其涉及一種以柔性介質作沖頭的軟沖頭金屬微制件成形力測量裝置及測量方法。軟沖頭金屬微制件成形力測量裝置包括測力部件、成形模具、壓板以及施力機構。測力部件設置于工作臺，成形模具的下表面抵接測力部件，施力機構的下端施加向下壓力推壓位于料倉內的柔性介質，柔性介質壓迫金屬坯料進入模腔或利用模腔周邊刃口切斷坯料而成形，同時成形模具將金屬坯料受到的成形力傳遞至測力部件，測力部件將成形力實時數據傳輸至計算機。本發明能夠使金屬坯料微成形過程中所受成形力被準確量度。

技術領域

本發明涉及微成形技術領域，尤其涉及軟沖頭金屬微制件成形力測量裝置及測量方法。

背景技術

微制件制造是當今制造業發展的一個重要方向，也是實現產品小型化、微型化的基礎。微成形是微制件制造的一個重要分支。微成形是指用壓力迫使金屬坯料(包括板料和塊體材料)產生變形或切斷，以制備特征尺寸在2個維度上小于1mm微制件或微結構的金屬加工工藝。

金屬坯料的微成形目前有很多方法，包括：傳統的機械沖壓成形、激光沖擊成形、電磁沖擊成形、粘性介質成形、液壓成形、高壓氣體成形以及高壓水射流成形等等。

在微拉深、微沖裁等壓力成形加工工藝中，坯料所受成形力的大小以及成形過程中成形力的變化，是影響微制件質量的重要因素。在粘性介質作柔性沖頭的微成形方法中，尤其是在利用超聲振動熔融塑料粉末在短暫時間內形成粘性介質的微成形方法中，超聲頭提供的壓力并不能完全傳遞到坯料上，同時，超聲振動還產生一個附加的壓力，因而不能像傳統機械沖壓方法那樣在沖頭上安裝測力部件而通過直接測量沖頭壓力來獲得成形力。再由于微成形中模具和制件的尺寸極小，大尺寸制件粘性介質成形中使用的測量粘性介質壓力的方法也無法應用于微成形中，尤其是無法應用于施加超聲的粘性介質微成形中。而成形力的準確測量及其變化規律的研究，是金屬坯料微成形研究的重要內容，也是改進工藝提高制件質量的基礎。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種軟沖頭金屬微制件成形力測量裝置，旨在解決如何對金屬坯料所受成形力進行準確測量的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種軟沖頭金屬微制件成形力測量裝置，用于將金屬坯料成形金屬微制件及測量所述金屬坯料在成形過程中的成形力，所述軟沖頭金屬微制件成形力測量裝置包括：平鋪設置的測力部件、成形模具、壓板以及施力機構；所述成形模具的下端抵接所述測力部件，所述成形模具的上端開設有呈開口腔結構的模腔，所述金屬坯料放置在所述成形模具之上并遮蓋所述模腔的腔口；所述壓板連接所述測力部件并朝所述測力部件壓緊所述金屬坯料，且所述壓板對應所述模腔的位置開設有料倉，所述料倉貫通至所述金屬坯料且容置有柔性介質，所述施力機構的下端向所述柔性介質施加向下的壓力并推壓所述柔性介質，以使所述柔性介質壓迫所述金屬坯料進入所述模腔而成形。

在一個實施例中，所述柔性介質為塑料粉末介質；所述施力機構包括超聲頭以及驅動超聲頭上下運動和高頻振動的驅動系統，所述超聲頭的下端位于所述料倉，所述驅動系統朝所述柔性介質推壓所述超聲頭并驅動所述超聲頭高頻振動，以使所述柔性介質熔融成粘性流體。

在一個實施例中，所述柔性介質為粘性介質。

在一個實施例中，所述料倉的內徑大于所述超聲頭位于所述料倉內的一端的外徑。

在一個實施例中，所述模腔貫通至所述成形模具的下表面。

在一個實施例中，所述模腔的開口完全位于所述料倉的開口于所述成形模具上所覆蓋的范圍內。

在一個實施例中，所述壓板的板面大于所述金屬坯料的上表面并完全壓蓋所述金屬坯料，且所述金屬坯料向上完全遮蓋所述料倉的開口。

在一個實施例中，所述軟沖頭金屬微制件成形力測量裝置還包括連接于測力頭的模具環，所述模具環的中心位置開設有環孔，所述環孔的大小與所述成形模具的大小適配，所述成形模具鑲嵌并固定于所述環孔內。