专利名称：高频振动辅助箔板微冲裁成形装置及方法
技术领域：
本发明涉及微冲裁成形装置及成形方法，具体涉及高频振动辅助箔板微冲裁成形装置及方法。
背景技术：
随着微系统技术和微电子技术的发展，对箔板微型构件的需求日益增加，但应用范围的拓展，对箔板微型构件成形质量也提出了更高的要求，如箔板微型构件不仅需要有高的几何尺寸精度，同时还要求有良好的冲裁断面质量、较高的形位精度等。这些箔板微型构件由于板厚较小，一般小于O. 2_，构件整体尺寸小于I. Omm,因而很难进行二次加工，必须一次冲裁成形出尺寸精度和形位精度等均满足要求的微型箔板构件，这给箔板微冲裁成形技术带来挑战。另外，高精度的箔板冲裁成形中，凸凹模间隙很小，为几个微米，由于尺寸效应的存在会显著增加冲裁力，同时还存在模具磨损严重、模具寿命低等问题。
发明内容
本发明为解决现有高精度的箔板冲裁成形中，凸凹模间隙小，尺寸效应显著增加冲财力，模具磨损严重、使用寿命低的问题，进而提出高频振动辅助箔板微冲裁成形装置及方法。本发明为解决上述问题采取的技术方案是本发明包括凹模、凹模固定板、冲头、凸模固定板、下垫板、下模板、上模板、高频电源、导套、导柱和振动组件，凹模固定板、下垫板、下模板由上至下依次连接，上模板、凸模固定板由上至下依次设置在凹模固定板的上方，凹模嵌装在凹模固定板上表面的中部，振动组件、冲头由上至下依次插装在凸模固定板内，且冲头的中线与凹模的中线重合，振动组件与高频电源连接，导套插装在凹模固定板上表面上，导柱的上端插装在凸模固定板内，导柱的下端插装在导套内。所述成形方法的具体步骤如下步骤一、将高频振动辅助箔板微冲裁成形装置放入精密冲裁成形机内，将下模板固定安装在精密冲裁成形机的下工作台上，将上模板固定安装在精密冲裁成形机的上工作台上,上工作台的移动范围是0mm-140mm ；步骤二、设定振动频率，振动频率的范围是1ΚΗζ-30ΚΗζ，接通高频电源通过振动组件使冲头进行高频振动；步骤三、上模板在精密冲裁成形机带动下向下移动达到设定的下死点，冲头与箔板接触，冲头与凹模给箔板一定的剪切力，箔板在剪切力的作用下发生弹性变形、塑性变形并产生裂纹撕裂，最终将坯料从箔板上沿凹模的刃口轮廓剪切下来；步骤四、冲裁成形结束后，上模板在精密冲裁成形机的带动下上上死点移动，限位弹簧释放并推动卸料固定板、卸料板，然后上模板继续向上移动直至到达上死点，完成冲裁成形。本发明的有益效果是本发明抑制裂纹的萌生和扩展、降低材料塑性变形抗力以及降低摩擦力。有高频振动的作用，在冲裁成形中能够抑制裂纹的萌生和扩展，因而使得冲裁成形中裂纹的产生比较滞后，结果降低了冲裁断面中撕裂带的比例、提高了光亮带的比例；抑制裂纹扩展，可以降低撕裂的角度，提高冲裁断面的整体平整度。箔板冲裁间隙较小，使得冲裁力明显增加，在高频振动的辅助下能够降低材料的塑性变形抗力，使得冲裁力较小。冲裁力和摩擦力的降低，可以降低冲裁成形中变形区所受的弯矩，使得冲裁断面中圆角部分比重较小，使得断面质量得到提高，更重要的是能够显著提高箔板成形件的形位精度，如平整度等。
图I是本发明的整体结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图I说明本实施方式，本实施方式所述高频振动辅助箔板 微冲裁成形装置包括凹模I、凹模固定板2、冲头3、凸模固定板4、下垫板5、下模板6、上模板7、高频电源8、导套9、导柱10和振动组件，凹模固定板2、下垫板5、下模板6由上至下依次连接，上模板7、凸模固定板4由上至下依次设置在凹模固定板2的上方，凹模I嵌装在凹模固定板2上表面的中部，振动组件、冲头3由上至下依次插装在凸模固定板4内，且冲头3的中线与凹模I的中线重合，振动组件与高频电源8连接，导套9插装在凹模固定板2上表面上，导柱10的上端插装在凸模固定板4内，导柱10的下端插装在导套9内。
具体实施方式
二 结合图I说明本实施方式，本实施方式所述高频振动辅助箔板微冲裁成形装置的振动组件包括压电陶瓷11和蝶形弹簧12，冲头3的上端通过蝶形弹簧12与压电陶瓷11的下端连接。本实施方式方式中冲头3在压电陶瓷11的作用下一直进行高频振动，由于冲头3的高频振动作用，箔板18变形抵抗力降低，因而变形相对容易。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图I说明本实施方式，本实施方式所述高频振动辅助箔板微冲裁成形装置还包括压力传感器13，压电陶瓷11的上端与压力传感器13连接。本实施方式中压力传感器13与数据采集装置连接，数据采集装置可以进行数据采集，方便对冲裁成形过程进行数据分析。其它组成及连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四结合图I说明本实施方式，本实施方式所述高频振动辅助箔板微冲裁成形装置还包括压边卸料机构，所述压边卸料机构包括卸料板14、卸料固定板15和限位螺栓16，卸料固定板15通过限位螺栓16安装在凸模固定板4的下表面上，卸料板14安装在卸料固定板15的下表面上，限位弹簧17套装在限位螺栓16上，冲头3的下端依次穿过卸料固定板15和卸料板14的中部。本实施方式的技术效果是本实施方式中的卸料板14能够在冲裁过程中起到平整材料的作用。冲裁完成后，卸料固定板15，限位螺栓16和限位弹簧17可以有效地防止材料粘到冲头上，起到卸料的作用。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五结合图I说明本实施方式，本实施所述一种利用具体实施方式
一所述装置进行高频振动辅助箔板微冲裁成形的方法的具体步骤如下步骤一、将高频振动辅助箔板微冲裁成形装置放入精密冲裁成形机内，将下模板6固定安装在精密冲裁成形机的下工作台上，将上模板7固定安装在精密冲裁成形机的上工作台上，上工作台的移动范围是0mm-140mm ；步骤二、设定振动频率，振动频率的范围是1ΚΗζ-30ΚΗζ，接通高频电源8通过振动组件使冲头3进行高频振动；步骤三、上模板7在精密冲裁成形机带动下向下移动达到设定的下死点，冲头3与箔板18接触，冲头3与凹模I给箔板18 —定的剪切力，箔板18在剪切力的作用下发生弹性变形、塑性变形并产生裂纹撕裂，最终将坯料从箔板18上沿凹模I的刃口轮廓剪切下来；步骤四、冲裁成形结束后，上模板7在精密冲裁成形机的带动下上上死点移动，限 位弹簧17释放并推动卸料固定板15、卸料板14，然后上模板7继续向上移动直至到达上死点，完成冲裁成形。本实施方式中高频振动的作用会抑制裂纹的产生，因而裂纹产生相对滞后，增大了冲裁断面中光亮度的比重，且高频振动会抑制裂纹的扩展，在冲裁最后阶段撕裂角度减小，也提高了冲裁断面的平整度。
具体实施方式
六结合图I说明本实施方式，本实施方式所述高频振动辅助箔板微冲裁成形的方法的步骤三中上模板7在精密冲裁成形机的带动下由死点向下移动，运动到指定位移量时，卸料板14的下表面与箔板18接触，卸料固定板15和卸料板14将一定的压力施加到箔板18上，实现压边。其它组成及连接关系与具体实施方式
六相同。
权利要求
1.高频振动辅助箔板微冲裁成形装置，其特征在于所述高频振动辅助箔板微冲裁成形装置包括凹模(I)、凹模固定板(2)、冲头(3)、凸模固定板(4)、下垫板(5)、下模板(6)、上模板(7)、高频电源(8)、导套(9)、导柱(10)和振动组件，凹模固定板(2)、下垫板(5)、下模板出)由上至下依次连接，上模板(7)、凸模固定板(4)由上至下依次设置在凹模固定板(2)的上方，凹模(I)嵌装在凹模固定板(2)上表面的中部，振动组件、冲头(3)由上至下依次插装在凸模固定板(4)内，且冲头(3)的中线与凹模(I)的中线重合，振动组件与高频电源(8)连接，导套(9)插装在凹模固定板(2)上表面上，导柱(10)的上端插装在凸模固定板(4)内，导柱(10)的下端插装在导套(9)内。
2.根据权利要求I所述高频振动辅助箔板微冲裁成形装置，其特征在于振动组件包括压电陶瓷(11)和蝶形弹簧(12)，冲头(3)的上端通过蝶形弹簧(12)与压电陶瓷(11)的下端连接。
3.根据权利要求I或2所述高频振动辅助箔板微冲裁成形装置，其特征在于所述高频振动辅助箔板微冲裁成形装置还包括压力传感器(13)，压电陶瓷(11)的上端与压力传感器(13)连接。
4.根据权利要求I所述高频振动辅助箔板微冲裁成形装置，其特征在于所述高频振动辅助箔板微冲裁成形装置还包括压边卸料机构，所述压边卸料机构包括卸料板(14)、卸料固定板(15)、限位螺栓(16)和限位弹簧(17)，卸料固定板(15)通过限位螺栓(16)安装在凸模固定板(4)的下表面上，卸料板(14)安装在卸料固定板(15)的下表面上，限位弹簧(17)套装在限位螺栓(16)上，冲头(3)的下端依次穿过卸料固定板(15)和卸料板(14)的中部。
5.一种利用权利要求I所述装置进行高频振动辅助箔板微冲裁成形的方法，其特征在于所述高频振动辅助箔板微冲裁成形的方法的具体步骤如下 步骤一、将高频振动辅助箔板微冲裁成形装置放入精密冲裁成形机内，将下模板(6)固定安装在精密冲裁成形机的下工作台上，将上模板(7)固定安装在精密冲裁成形机的上工作台上，上工作台的移动范围是Omm-HOmm ; 步骤二、设定振动频率，振动频率的范围是1ΚΗζ-30ΚΗζ，接通高频电源(8)通过振动组件使冲头(3)进行高频振动； 步骤三、上模板(7)在精密冲裁成形机带动下向下移动达到设定的下死点，冲头(3)与箔板(18)接触，冲头(3)与凹模⑴给箔板(18) —定的剪切力，箔板(18)在剪切力的作用下发生弹性变形、塑性变形并产生裂纹撕裂，最终将坯料从箔板(18)上沿凹模(I)的刃口轮廓剪切下来； 步骤四、冲裁成形结束后，上模板(7)在精密冲裁成形机的带动下上上死点移动，限位弹簧(17)释放并推动卸料固定板(15)、卸料板(14)，然后上模板(7)继续向上移动直至到达上死点，完成冲裁成形。
6.根据权利要求7所述高频振动辅助箔板微冲裁成形的方法其特征在于步骤三中上模板(7)在精密冲裁成形机的带动下由死点向下移动，运动到指定位移量时，卸料板(14)的下表面与箔板(18)接触，卸料固定板(15)和卸料板(14)将一定的压力施加到箔板(18)上，实现压边。
全文摘要
高频振动辅助箔板微冲裁成形装置及方法，它涉及微冲裁成形装置及成形方法，具体涉及高频振动辅助箔板微冲裁成形装置及方法。本发明为了解决现有高精度的箔板冲裁成形中，凸凹模间隙小，尺寸效应显著增加冲财力，模具磨损严重、使用寿命低的问题。本发明的凹模固定板、下垫板、下模板由上至下依次连接，上模板、凸模固定板由上至下依次设置在凹模固定板的上方，凹模嵌装在凹模固定板上表面的中部，振动组件、冲头由上至下依次插装在凸模固定板内，且冲头的中线与凹模的中线重合，振动组件与高频电源连接，导套插装在凹模固定板上表面上，导柱的上端插装在凸模固定板内，导柱的下端插装在导套内。本发明用于箔板冲裁成形。
文档编号B21D33/00GK102962331SQ20121049920
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者王春举, 单德彬, 郭斌, 徐杰, 皇韶峰 申请人:哈尔滨工业大学