專利名稱：微型件塑性成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種成形裝置，特別是涉及一種微型件塑性成形裝置。
背景技術(shù)：
20世紀80年代以來，電子行業(yè)及微機電系統(tǒng)的快速發(fā)展導(dǎo)致微型零件的需求量越來越大，低成本、高質(zhì)量微型零件制備技術(shù)成為電子行業(yè)及微機電系統(tǒng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)， 塑性微成形技術(shù)是微型零件制備的最佳選擇之一，具有材料利用率高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品力學(xué)性能優(yōu)秀及精度高等優(yōu)點。參照圖7，文獻“CN101637785B的中國發(fā)明專利”公開了一種采用壓電陶瓷為驅(qū)動器的超塑性微成形裝置，該裝置包括微成形模具、加熱爐2、加載機構(gòu)與進給機構(gòu)、力與位移傳感器，微成形模具由凸模25、凹模四、導(dǎo)柱3組成，凹模四采用螺紋連接固定于底板1上， 凸模25的上端面與力傳感器8的一個端面接觸安裝，導(dǎo)柱3用來完成凸模25與凹模四的對中，力傳感器8的另一個端面與杠桿11的球面接觸安裝，位移傳感器18的觸頭與凸模25 上的支架19下表面相接觸，支架19固連于凸模25圓柱面中心處，位移傳感器18的底端固連在底板1上，壓電陶瓷驅(qū)動器7下方為裝置的進給機構(gòu)，由楔塊24、圓柱壓桿10、橫向壓縮彈簧23、調(diào)節(jié)旋鈕17、底板1組成，圓柱壓桿10的垂直端面與壓電陶瓷驅(qū)動器7的下端面接觸，圓柱壓桿10的斜面與楔塊M的斜面接觸，圓柱壓桿10、楔塊M可沿底板1體內(nèi)的導(dǎo)軌自由滑動，橫向壓縮彈簧23在導(dǎo)軌內(nèi)與楔塊M的垂直端面接觸，調(diào)節(jié)旋鈕17與底板 1螺紋連接，擰緊調(diào)節(jié)旋鈕17消除各部位的間隙，壓電陶瓷驅(qū)動器7通電伸長，圓柱壓桿10 和楔塊M自鎖，壓電陶瓷驅(qū)動器7推動杠桿11，杠桿11推動力傳感器8，力傳感器8帶動凸模25向下運動，擠壓坯料，使坯料發(fā)生塑性變形，填充凹模四型腔，當壓電陶瓷驅(qū)動器7 達到設(shè)定的輸出位移極限后，停止通電，伸長消失，產(chǎn)生間隙，此時橫向壓縮彈簧23自動頂緊上圓柱壓桿10和楔塊對，再次使圓柱壓桿10與壓電陶瓷驅(qū)動器7緊密接觸，消除停止通電時壓電陶瓷驅(qū)動器7收縮產(chǎn)生的間隙，然后進入下一個工作循環(huán)，通過壓簧-楔塊機構(gòu)的自動進給配合壓電陶瓷驅(qū)動器7的交替伸縮，完成微型件的微擠壓成形，整個裝置置于真空罩32內(nèi)，使微擠壓在真空或特定氣體氛圍內(nèi)進行?，F(xiàn)有技術(shù)存在以下不足壓電陶瓷驅(qū)動器收縮時，沿壓電陶瓷驅(qū)動器軸向仍存在較大壓力，致使圓柱壓桿與楔塊之間存在較大摩擦，楔塊的進給運動受到一定限制，甚至有可能出現(xiàn)自鎖，無法及時消除壓電陶瓷驅(qū)動器收縮時產(chǎn)生的間隙，影響微擠壓過程的順利進行；此外，該裝置結(jié)構(gòu)中的杠桿雖然放大了壓電陶瓷驅(qū)動器行程，但同時擠壓力損失較大，限制了可成形材料范圍。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的成形裝置進給機構(gòu)無法及時消除壓電陶瓷驅(qū)動器收縮時產(chǎn)生的間隙的不足，本實用新型提供一種微型件塑性成形裝置，在不損失擠壓力的同時，通過彈簧-杠桿-楔塊機構(gòu)將沿壓電陶瓷驅(qū)動器的軸向力轉(zhuǎn)移至頂蓋上方的縱向壓縮彈簧上，避免因楔塊受力導(dǎo)致進給運動受限的情況，實現(xiàn)擠壓過程的輕松自動進給，配合使用工控機控制壓電陶瓷驅(qū)動器及溫控組件，即可一次、連續(xù)完成零件的整個微塑性成形過程，可以提高微型件成形效率；壓電陶瓷驅(qū)動器直接作用在凸模上，不存在擠壓力損失的情況，可以擴大可成形材料的范圍。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種微型件塑性成形裝置，包括導(dǎo)柱3、壓電陶瓷驅(qū)動器7、力傳感器8、圓柱壓桿10、杠桿11、位移傳感器18、支架19、橫向壓縮彈簧23和楔塊對，其特點是由杠桿11、杠桿支點12、頂蓋13、縱向壓縮彈簧15、墊片 16、調(diào)節(jié)旋鈕17、拉桿20、法蘭套筒21、外套筒22、橫向壓縮彈簧23以及楔塊M組成進給機構(gòu)，杠桿11下端面左側(cè)與圓柱壓桿10相對應(yīng)的位置開有圓形槽11-1、杠桿11上端面與滾動圓弧段12-1相對應(yīng)的位置開有若干三角槽11-2、杠桿11右側(cè)與拉桿20相對應(yīng)的位置開有階梯狀直通孔11-3，圓柱壓桿10與拉桿11上的圓形槽11-1間隙配合，杠桿支點12 下端的滾動圓弧段12-1與杠桿11上的三角槽11-2緊密配合，杠桿支點12通過螺紋14固連于頂蓋13下端面，頂蓋13采用螺紋固連于楔塊導(dǎo)軌9上，拉桿20下端依次穿過杠桿右側(cè)階梯直通孔11-3與頂蓋13上的直通孔13-1，拉桿20上端依次從縱向壓縮彈簧15、墊片 16與調(diào)節(jié)旋鈕17的中心通過，縱向壓縮彈簧15下端與頂蓋13接觸，縱向壓縮彈簧15另一端與墊片16下端面接觸，墊片16上端面與調(diào)節(jié)旋鈕17下端面接觸，縱向壓縮彈簧15和墊片16與拉桿20均為間隙配合，調(diào)節(jié)旋鈕17與拉桿20上端為螺紋配合，位移傳感器18的觸頭與拉桿20的上端面相接觸，位移傳感器18通過支架19固連于頂蓋13，楔塊M斜面與杠桿11右端弧形面時刻保持接觸，楔塊M可沿楔塊導(dǎo)軌9內(nèi)的水平導(dǎo)軌自由滑動，橫向壓縮彈簧23左右兩端面在導(dǎo)軌內(nèi)分別與楔塊M的垂直端面和外套筒22的垂直內(nèi)端面接觸， 外套筒22內(nèi)圓柱面與法蘭套筒21外圓柱面之間為螺紋配合，法蘭套筒21通過螺紋連接固連于楔塊導(dǎo)軌9上；擠壓桶固定圈26、凹模固定圈觀和模座30通過螺紋連接依次固定于底板1上，擠壓桶27和凹模四分別依靠擠壓桶固定圈和凹模固定圈固定在模座30上，底板1邊緣對稱分布2個底板導(dǎo)孔1-1，模架活動板5兩端亦對稱分布2個模架活動板導(dǎo)孔 5-1，導(dǎo)柱3 —端與底板1上的底板導(dǎo)孔1-1過盈配合，導(dǎo)柱3另一端與導(dǎo)套4間隙配合，導(dǎo)套4與模架活動板5上的模架活動板導(dǎo)孔5-1過盈配合，凸模四、壓電陶瓷驅(qū)動器7、力傳感器8及圓柱壓桿分別裝配在凸模導(dǎo)套6及楔塊導(dǎo)軌9的內(nèi)槽中，凸模導(dǎo)套6和楔塊導(dǎo)軌 9采用螺紋連接固定在模架活動板5上，凸模四的上端面與壓電陶瓷驅(qū)動器7的下端面接觸，壓電陶瓷的上端面與力傳感器8接觸，力傳感器8上端面與圓柱壓桿10接觸。本實用新型的有益效果是通過彈簧-杠桿-楔塊機構(gòu)將沿壓電陶瓷驅(qū)動器的軸向力轉(zhuǎn)移至頂蓋上方的縱向壓縮彈簧上，避免因楔塊受力導(dǎo)致進給運動受限的情況，實現(xiàn)擠壓過程的輕松自動進給，及時消除壓電陶瓷驅(qū)動器收縮時產(chǎn)生的間隙，從而保證微擠壓過程的順利進行。壓電陶瓷驅(qū)動器直接作用在凸模上，不存在擠壓力損失的情況，可成形材料的范圍較廣。在本裝置的基礎(chǔ)上，改變凸模與凹模的結(jié)構(gòu)即可成形不同結(jié)構(gòu)的微型件，擴大了其應(yīng)用范圍。此外，壓電陶瓷驅(qū)動器可實現(xiàn)微小位移、低速、恒速的精確控制，避免了進給量和加載速度不穩(wěn)定給微型件帶來顯著的誤差，保證了本裝置加工的微型件的精度和質(zhì)量。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細說明。
圖1是本實用新型微型件塑性成形裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中底板俯視圖。圖3是圖1中模架活動板俯視圖。圖4是圖1中杠桿剖視圖。圖5是圖1中杠桿支點剖視圖。圖6是圖1中頂蓋俯視圖圖7是現(xiàn)有專利超塑性微成形裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-底板，2-加熱爐，3-導(dǎo)柱，4-導(dǎo)套，5-模架活動板，6-凸模導(dǎo)套，7-壓電陶瓷驅(qū)動器，8-力傳感器，9-楔塊導(dǎo)軌，10-圓柱壓桿，11-杠桿，12-杠桿支點，13-頂蓋， 14-螺栓，15-縱向壓縮彈簧，16-墊片，17-調(diào)節(jié)旋鈕，18-位移傳感器，19-支架，20-拉桿， 21-法蘭套筒，22-外套筒，23-橫向壓縮彈簧，24-楔塊，25-凸模，26-擠壓桶固定圈，27-擠壓桶，28-凹模固定圈，29-凹模，30-模座，31-頂桿，32-真空罩，1-1-底板導(dǎo)孔，5-1-模架活動板導(dǎo)孔，11-1-圓形槽，11-2-三角槽，11-3-階梯直通孔，12-1-滾動圓弧段，13_1_直通孔。
具體實施方式
以下實施例參照圖1 6。裝置實施例本實用新型微型件塑性成形裝置包括微成形模具、加熱爐、加載機構(gòu)與進給機構(gòu)、力與位移傳感器。微成形模具組件由凸模25、擠壓桶固定圈沈、擠壓桶27、凹模固定圈28、凹模四、模座30、頂桿31、凸模導(dǎo)套6、模架活動板5、導(dǎo)套4、導(dǎo)柱3、底板1組成，擠壓桶固定圈26、凹模固定圈觀和模座30通過螺紋連接依次固定于底板1上，擠壓桶 27和凹模四分別依靠擠壓桶固定圈和凹模固定圈固定在模座30上，底板1邊緣對稱分布 2個底板導(dǎo)孔1-1，模架活動板5兩端亦對稱分布2個模架活動板導(dǎo)孔5-1，導(dǎo)柱3 —端與底板1上的底板導(dǎo)孔1-1過盈配合，導(dǎo)柱3另一端與導(dǎo)套4間隙配合，導(dǎo)套4與模架活動板5 上的模架活動板導(dǎo)孔5-1過盈配合，凸模四、壓電陶瓷驅(qū)動器7、力傳感器8及圓柱壓桿分別裝配在凸模導(dǎo)套6及楔塊導(dǎo)軌9的內(nèi)槽中，凸模導(dǎo)套6和楔塊導(dǎo)軌9采用螺紋連接固定在模架活動板5上，凸模四的上端面與壓電陶瓷驅(qū)動器7的下端面接觸，壓電陶瓷的上端面與力傳感器8接觸，力傳感器8上端面與圓柱壓桿10接觸；所述進給機構(gòu)由杠桿11、杠桿支點12、頂蓋13、縱向壓縮彈簧15、墊片16、調(diào)節(jié)旋鈕17、拉桿20、法蘭套筒21、外套筒22、 橫向壓縮彈簧23、楔塊M組成，杠桿11下端面左側(cè)與圓柱壓桿10相對應(yīng)的位置開有圓形槽11-1、上端面與滾動圓弧段12-1相對應(yīng)的位置開有三角槽11-2、右側(cè)與拉桿20相對應(yīng)的位置開有階梯狀直通孔11-3，為了探索不同杠桿放大倍數(shù)下的成形效果，在三角槽11-2 左右兩側(cè)分別開有一個與之結(jié)構(gòu)相同的三角槽，圓柱壓桿10與拉桿11上的圓形槽11-1間隙配合，杠桿支點12下端的滾動圓弧段12-1與杠桿11上的三角槽11-2緊密配合，杠桿支點12通過螺紋14固連于頂蓋13下端面，頂蓋13采用螺紋固連于楔塊導(dǎo)軌9上，拉桿20 下端依次穿過杠桿右側(cè)階梯直通孔11-3與頂蓋13上的直通孔13-1，拉桿20上端依次從縱向壓縮彈簧15、墊片16與調(diào)節(jié)旋鈕17的中心通過，縱向壓縮彈簧15下端與頂蓋13接觸， 縱向壓縮彈簧15另一端與墊片16下端面接觸，墊片16上端面與調(diào)節(jié)旋鈕17下端面接觸，縱向壓縮彈簧15和墊片16與拉桿20均為間隙配合，調(diào)節(jié)旋鈕17與拉桿20上端為螺紋配合，位移傳感器18的觸頭與拉桿20的上端面相接觸，位移傳感器18通過支架19固連于頂蓋13，楔塊M斜面與杠桿11右端弧形面時刻保持接觸，楔塊M可沿楔塊導(dǎo)軌9內(nèi)的水平導(dǎo)軌自由滑動，橫向壓縮彈簧23左右兩端面在導(dǎo)軌內(nèi)分別與楔塊M的垂直端面和外套筒 22的垂直內(nèi)端面接觸，外套筒22內(nèi)圓柱面與法蘭套筒21外圓柱面之間為螺紋配合，法蘭套筒21通過螺紋連接固連于楔塊導(dǎo)軌9上。按上述方式完成各部件的連接裝配，使用硅油對待加工的ZnA122坯料加以潤滑后放入微成形模具的凹模四型腔內(nèi)，并通過導(dǎo)柱3完成對凸模25的對中；通過加熱爐2將坯料溫度加熱至250°C，保溫10 15s擰緊調(diào)節(jié)旋鈕17，縱向壓縮彈簧15受壓產(chǎn)生彈力， 拉桿20在該彈力作用下向上運動，帶動杠桿11右端上移，旋合外套筒22，使得橫向壓縮彈簧23被壓緊，給楔塊M —個向左的力，使楔塊M在杠桿11右端上移后能夠向左移動，楔塊M斜面時刻保持與杠桿11右端接觸，杠桿11右端一直向上運動、左端一直向下運動，使圓柱壓桿10與力傳感器8緊密接觸，產(chǎn)生預(yù)緊力，消除各部位的間隙，在此過程中使用力傳感器8檢測預(yù)緊力的大小，當預(yù)緊力達到設(shè)定值時停止旋緊調(diào)節(jié)旋鈕17，完成上述工作后， 繼續(xù)下面的操作。通電后壓電陶瓷驅(qū)動器7通電伸長，杠桿11右端面與楔塊M自鎖，杠桿 11與圓柱壓桿10保持不動，壓電陶瓷驅(qū)動器7只能產(chǎn)生向下的形變量，推動凸模25向下運動，擠壓坯料，使坯料發(fā)生塑性變形，填充凹模四型腔；當壓電陶瓷驅(qū)動器7達到設(shè)定的輸出位移極限后，停止通電，縱向壓縮彈簧15自動頂緊拉桿20，拉桿20右端上移、左端下移， 同時橫向壓縮彈簧23自動頂緊楔塊M，使得楔塊M斜面時刻保持與杠桿11右端接觸，杠桿11左端在向下運動過程中再次使圓柱壓桿10與力傳感器8緊密接觸緊密接觸，消除停止通電時壓電陶瓷驅(qū)動器7收縮產(chǎn)生的間隙，完成一次進給運動；重復(fù)上述兩個步驟，目的是使坯料能夠持續(xù)發(fā)生塑性變形，從而完成整個微成形過程；完成微型件的成形過程后，退出凸模25，使用頂桿31將零件從凹模四工作帶下方的退讓槽向上頂出，得到制得的微型件。方法實施例利用上述微型件塑性成形裝置成形微型件的方法，具體采用以下步驟成形(1)選用硅油做潤滑劑，將待加工的ZnA122坯料加以潤滑后放入微成形模具的凹模四型腔內(nèi)，并通過導(dǎo)柱3完成對凸模25的對中。(2)控制加熱爐2，將坯料溫度加熱至250°C，保溫10 15s。(3)擰緊調(diào)節(jié)旋鈕17，縱向壓縮彈簧15受壓產(chǎn)生彈力，拉桿20在該彈力作用下向上運動，帶動杠桿11右端上移，旋合外套筒22，使得橫向壓縮彈簧23被壓緊，給楔塊M — 個向左的力，使楔塊24在杠桿11右端上移后能夠向左移動，楔塊M斜面時刻保持與杠桿 11右端接觸，杠桿11右端一直向上運動、左端一直向下運動，使圓柱壓桿10與力傳感器8 緊密接觸，產(chǎn)生預(yù)緊力，力傳感器8檢測預(yù)緊力的大小，當預(yù)緊力達到設(shè)定值時停止旋緊調(diào)節(jié)旋鈕17。(4)壓電陶瓷驅(qū)動器7通電后伸長，杠桿11右端面與楔塊M自鎖，杠桿11與圓柱壓桿10保持不動，壓電陶瓷驅(qū)動器7只能產(chǎn)生向下的形變量，推動凸模25向下運動，擠壓坯料，使坯料發(fā)生塑性變形，填充凹模四型腔。(5)當壓電陶瓷驅(qū)動器7達到設(shè)定的輸出位移極限后，停止通電，縱向壓縮彈簧15自動頂緊拉桿20，拉桿20右端上移、左端下移，同時橫向壓縮彈簧23自動頂緊楔塊M，使得楔塊M斜面時刻保持與杠桿11右端接觸，杠桿11左端在向下運動過程中再次使圓柱壓桿10與力傳感器8緊密接觸緊密接觸，消除停止通電時壓電陶瓷驅(qū)動器7收縮產(chǎn)生的間隙，完成一次進給運動。(6)重復(fù)步驟 (5)，這樣通過控制壓電陶瓷驅(qū)動器7的多次通、斷電并與彈簧-杠桿-楔塊組合的自動補償相配合直至完成整個塑性微成形過程。(7)完成微型件的成形過程后，退出凸模25，使用頂桿31將零件從凹模四工作帶下方的退讓槽向上頂出。
權(quán)利要求1. 一種微型件塑性成形裝置，包括導(dǎo)柱(3)、壓電陶瓷驅(qū)動器(7)、力傳感器(8)、圓柱壓桿(10)、杠桿(11)、位移傳感器(18)、支架(19)、橫向壓縮彈簧(23)和楔塊(M)，其特點是由杠桿(11)、杠桿支點(12)、頂蓋(13)、縱向壓縮彈簧(15)、墊片(16)、調(diào)節(jié)旋鈕(17)、 拉桿(20)、法蘭套筒(21)、外套筒(22)、橫向壓縮彈簧以及楔塊04)組成進給機構(gòu)， 杠桿(11)下端面左側(cè)與圓柱壓桿(10)相對應(yīng)的位置開有圓形槽(11-1)、杠桿(11)上端面與滾動圓弧段(12-1)相對應(yīng)的位置開有三角槽(11-2)、杠桿(11)右側(cè)與拉桿00)相對應(yīng)的位置開有階梯狀直通孔(11-3)，圓柱壓桿(10)與拉桿(11)上的圓形槽(11-1)間隙配合，杠桿支點(1 下端的滾動圓弧段(12-1)與杠桿(11)上的三角槽(11- 緊密配合，杠桿支點(1 通過螺紋(14)固連于頂蓋(1 下端面，頂蓋(1 采用螺紋固連于楔塊導(dǎo)軌(9)上，拉桿00)下端依次穿過杠桿右側(cè)階梯直通孔(11- 與頂蓋(1 上的直通孔(13-1)，拉桿00)上端依次從縱向壓縮彈簧(15)、墊片(16)與調(diào)節(jié)旋鈕(17)的中心通過，縱向壓縮彈簧(1 下端與頂蓋(1 接觸，縱向壓縮彈簧(1 另一端與墊片(16)下端面接觸，墊片(16)上端面與調(diào)節(jié)旋鈕(17)下端面接觸，縱向壓縮彈簧(1 和墊片(16) 與拉桿OO)均為間隙配合，調(diào)節(jié)旋鈕(17)與拉桿OO)上端為螺紋配合，位移傳感器(18) 的觸頭與拉桿OO)的上端面相接觸，位移傳感器(18)通過支架(19)固連于頂蓋(13)，楔塊04)斜面與杠桿(11)右端弧形面時刻保持接觸，楔塊04)可沿楔塊導(dǎo)軌(9)內(nèi)的水平導(dǎo)軌自由滑動，橫向壓縮彈簧左右兩端面在導(dǎo)軌內(nèi)分別與楔塊04)的垂直端面和外套筒0 的垂直內(nèi)端面接觸，外套筒0 內(nèi)圓柱面與法蘭套筒外圓柱面之間為螺紋配合，法蘭套筒通過螺紋連接固連于楔塊導(dǎo)軌(9)上；擠壓桶固定圈( )、凹模固定圈08)和模座(30)通過螺紋連接依次固定于底板(1)上，擠壓桶(XT)和凹模09)分別依靠擠壓桶固定圈和凹模固定圈固定在模座(30)上，底板(1)邊緣對稱分布兩個底板導(dǎo)孔 (1-1)，模架活動板( 兩端亦對稱分布兩個模架活動板導(dǎo)孔(5-1)，導(dǎo)柱C3) —端與底板 ⑴上的底板導(dǎo)孔(1-1)過盈配合，導(dǎo)柱⑶另一端與導(dǎo)套⑷間隙配合，導(dǎo)套⑷與模架活動板( 上的模架活動板導(dǎo)孔(5-1)過盈配合，凸模( )、壓電陶瓷驅(qū)動器(7)、力傳感器(8)及圓柱壓桿分別裝配在凸模導(dǎo)套(6)及楔塊導(dǎo)軌(9)的內(nèi)槽中，凸模導(dǎo)套(6)和楔塊導(dǎo)軌(9)采用螺紋連接固定在模架活動板( 上，凸模09)的上端面與壓電陶瓷驅(qū)動器 (7)的下端面接觸，壓電陶瓷的上端面與力傳感器(8)接觸，力傳感器(8)上端面與圓柱壓桿(10)接觸。
專利摘要本實用新型公開了一種微型件塑性成形裝置，用于解決現(xiàn)有的成形裝置進給機構(gòu)無法及時消除壓電陶瓷驅(qū)動器收縮時產(chǎn)生的間隙的技術(shù)問題。通過控制壓電陶瓷的伸長與縮短，配合彈簧-杠桿-楔塊機構(gòu)的自動進給，即可一次、連續(xù)完成零件的整個微塑性成形過程，不存在間隙問題。通過彈簧-杠桿-楔塊機構(gòu)將沿壓電陶瓷驅(qū)動器的軸向力轉(zhuǎn)移至頂蓋上方的縱向壓縮彈簧上，避免以往因楔塊受力導(dǎo)致進給運動受限的情況，可輕松實現(xiàn)擠壓過程的自動進給，及時消除壓電陶瓷驅(qū)動器收縮時產(chǎn)生的間隙，從而保證微擠壓過程的順利進行。
文檔編號B21C23/02GK202290823SQ20112029199
公開日2012年7月4日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者付佳偉, 周計明, 宋萌, 楊方, 陳飛飛, 齊樂華 申請人:西北工業(yè)大學(xué)