專利名稱：柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成形方法及其裝置，特別是涉及一種微型鈑金零件拉深成形方法及其裝置。
背景技術(shù)：
拉深是利用拉深模具將平板毛坯壓制成各種開(kāi)口的空心工件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_(kāi)口空心件加工成其他形狀空心件的一種沖壓加工方法。其形變過(guò)程是:隨著凸模的不斷下行，留在凹模端面上的毛坯外徑不斷縮小，毛坯逐漸被拉進(jìn)凸模與凹模間的間隙中形成直壁，而處于凸模下面的材料則成為拉深件的底，平面毛坯就變成具有一定的直徑和高度的杯形件。為防止拉深成形過(guò)程中凹模型腔邊緣和周圍的板料產(chǎn)生起皺現(xiàn)象，一般需要設(shè)置壓邊圈，且需要控制凸模與凹模之間的間隙均勻性。對(duì)于普通鈑金零件的拉深成形，凸模與凹模的定位相對(duì)比較容易做到，而對(duì)于微型鈑金零件(厚度尺寸< 0.3_，其它尺寸< 3_)的拉深成形，由于鈑金零件尺寸小、厚度薄，凸模與凹模間隙以及凸模截面都相當(dāng)細(xì)微，加工困難，承受載荷能力低，造成模具壽命短、甚至撞損模具。對(duì)于微型鈑金零件的拉深成形，由于晶粒尺寸與取向和摩擦帶來(lái)的尺寸效應(yīng)，也是嚴(yán)重影響其成形十分困難的因素；此外，現(xiàn)有超聲焊接工藝主要用于各種板料或塊體之間的焊接，尚未見(jiàn)有用于將高分子粉末材料熔化后使之作為軟性凸模完成微型鈑金零件的拉深成形工藝。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述狀況，有必要提供一種柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法，其特征在于，包括有凹模和超聲焊機(jī)，該超聲焊機(jī)包括超聲焊機(jī)機(jī)身和超聲焊機(jī)焊頭，該凹模包括凹模身，該凹模身上端面設(shè)有坯料定位框和模腔，該柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法包括以下步驟:
①確定模腔的深度；
②將金屬箔還料定位于凹模的還料定位框內(nèi)；
③將高分子材料粉末鋪設(shè)于金屬箔坯料之上；
④使用超聲焊機(jī)加熱加壓，超聲焊機(jī)的熔接時(shí)間為0.1秒 20.0秒，壓力為0.05 MPa 1.0OMPa，保壓時(shí)間為0.1秒 20.0秒；然后抬起超聲焊機(jī)焊頭；
⑤加大凹模模腔的深度，然后執(zhí)行上述第④步驟；
⑥多次調(diào)節(jié)凹模模腔，使凹模模腔的深度逐次加大，直至金屬箔坯料完全被拉深成
形；
⑦關(guān)停超聲焊機(jī)，抬起超聲焊機(jī)焊頭，然后分離開(kāi)模；
⑧去除高分子材料粉末及凝固物，從模腔中取出拉深成形零件。該模腔為深度可調(diào)模腔，該深度可調(diào)模腔底部設(shè)有升降調(diào)節(jié)裝置，并通過(guò)該升降調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)該升降頭的升降，該柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法包括以下步驟:
①確定深度可調(diào)模腔的深度；
②將金屬箔還料定位于凹模的還料定位框內(nèi)；
③將高分子材料粉末鋪設(shè)于金屬箔坯料之上；
④使用超聲焊機(jī)加熱加壓，超聲焊機(jī)的熔接時(shí)間為0.1秒 20.0秒，壓力為0.05 MPa 1.0OMPa，保壓時(shí)間為0.1秒 20.0秒；然后抬起超聲焊機(jī)焊頭；
⑤調(diào)節(jié)升降頭，使深度可調(diào)模腔的深度加大，添加少量高分子材料粉末，然后執(zhí)行上述第④步驟；
⑥多次調(diào)節(jié)凹模中的升降頭，使深度可調(diào)模腔的深度逐次加大，直至金屬箔坯料完全被拉深成形；
⑦關(guān)停超聲焊機(jī)，抬起超聲焊機(jī)焊頭，然后分離開(kāi)模；
⑧去除高分子材料粉末及凝固物，從深度可調(diào)凹模腔中取出拉深成形制件。該高分子材料粉末，是聚氯乙烯PVC粉末、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS粉末、聚丙烯PP粉末、聚乙烯PE粉末、聚甲醛POM粉末、聚苯乙烯粉末PS和乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA粉末中的一種。該金屬箔坯料是銅箔、鋁箔和鋼箔中的一種。一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法的裝置，包括有凹模和超聲焊機(jī)，該超聲焊機(jī)包括超聲焊機(jī)機(jī)身和超聲焊機(jī)焊頭，該凹模包括凹模身，該凹模身上端面設(shè)有坯料定位框和深度可調(diào)模腔，其特征在于，該深度可調(diào)模腔底部設(shè)有升降調(diào)節(jié)裝置，并通過(guò)該升降調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)該升降頭的升降。該凹模身內(nèi)設(shè)有一空腔，該空腔上端與該深度可調(diào)模腔相通，該空腔下端直通該凹模身下端面。該升降調(diào)節(jié)裝置包括依次連接的升降頭、限轉(zhuǎn)方塊、升限螺桿和電機(jī)輸出軸，該升降頭固定于該限轉(zhuǎn)方塊一端。該限轉(zhuǎn)方塊設(shè)于該空腔內(nèi)，該限轉(zhuǎn)方塊可在空腔內(nèi)上下移動(dòng)從而限制該升降頭轉(zhuǎn)動(dòng)。該升限螺桿和電機(jī)輸出軸外設(shè)有聯(lián)軸套，該聯(lián)軸套上設(shè)有可使電機(jī)輸出軸與該聯(lián)軸套鎖緊的鎖緊螺釘。該聯(lián)軸套上端設(shè)有限位槽，固定件一端插入聯(lián)軸套上端限位槽內(nèi)，聯(lián)軸套可相對(duì)于固定件轉(zhuǎn)動(dòng)，固定件另一端通過(guò)連接螺釘固定于凹模模身下端面。本發(fā)明的拉深成形方法，使用高分子材料粉末鋪設(shè)于拉深坯料上進(jìn)行拉深，以有效避免或改善微小拉深件成形過(guò)程中的拉裂、起皺及拉偏現(xiàn)象，提高成形件的質(zhì)量，且徹底解決了凸模與凹模之間間隙均勻化問(wèn)題，顯著提高模具使用壽命；由于設(shè)于凹模槽內(nèi)的升降頭，使得凹模槽深度可調(diào)，這就使得整個(gè)拉深工藝可以分步拉深坯料至成形，這種分步拉深成形工藝使得拉深過(guò)程循序漸進(jìn)，拉深成形件質(zhì)量比一步拉深成形更高。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的柔性沖頭超聲微拉深分步成形裝置的凹模示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的柔性沖頭超聲微拉深分步成形裝置示意圖。
圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的柔性沖頭超聲微拉深分步成形裝置示意圖。圖4是圖2中A處的放大圖。圖5是圖3中B處的放大圖。其中:10、凹模；11、凹模身；112、坯料定位框；114、深度可調(diào)模腔；116、空腔；12、電機(jī)輸出軸；13、聯(lián)軸套；14、升限螺桿；15、限轉(zhuǎn)方塊；16、升降頭；17、固定件；18、限位槽；192、連接螺釘；194、鎖緊螺釘；
20、超聲焊機(jī)焊頭；
32、金屬箔坯料；34、成形制件；
42、高分子材料粉末；44、高分子材料粉末及凝固物。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法及其裝置作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參見(jiàn)圖1至圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法，包括有凹模10和超聲焊機(jī)，該超聲焊機(jī)包括超聲焊機(jī)機(jī)身和超聲焊機(jī)焊頭20，該凹模10包括凹模身11，該凹模身11上端面設(shè)有坯料定位框112和模腔，該柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法包括以下步驟:
①確定模腔的深度；
②將金屬箔坯料32定位于凹模10的坯料定位框112內(nèi)；
③將高分子材料粉末42鋪設(shè)于金屬箔坯料32之上；
④使用超聲焊機(jī)加熱加壓，超聲焊機(jī)的熔接時(shí)間為0.1秒 20.0秒，壓力為0.05 MPa 1.0OMPa，保壓時(shí)間為0.1秒 20.0秒；然后抬起超聲焊機(jī)焊頭20 ；
⑤加大凹模模腔的深度，然后執(zhí)行上述第④步驟；
⑥多次調(diào)節(jié)凹模模腔，使凹模模腔的深度逐次加大，直至金屬箔坯料32完全被拉深成
形；
⑦關(guān)停超聲焊機(jī)，抬起超聲焊機(jī)焊頭20，然后分離開(kāi)模；
⑧去除高分子材料粉末及凝固物44，從模腔中取出拉深成形制件34。該模腔可以是模腔口逐漸變小的階梯模，通過(guò)超聲焊機(jī)焊頭20的分步驟加熱加壓，使金屬箔坯料32逐次拉深，直至完全被拉深成形。本發(fā)明另一實(shí)施例的一種柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法，該模腔為深度可調(diào)模腔114，該深度可調(diào)模腔114底部設(shè)有升降調(diào)節(jié)裝置，并通過(guò)該升降調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)該升降頭116的升降，該柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法包括以下步驟:
①確定深度可調(diào)模腔114的深度；
②將金屬箔坯料32定位于凹模10的坯料定位框112內(nèi)；
③將高分子材料粉末42鋪設(shè)于金屬箔坯料32之上；
④使用超聲焊機(jī)加熱加壓，超聲焊機(jī)的熔接時(shí)間為0.1秒 20.0秒，壓力為0.05 MPa 1.0OMPa，保壓時(shí)間為0.1秒 20.0秒；然后抬起超聲焊機(jī)焊頭20 ；
⑤調(diào)節(jié)升降頭16，使深度可調(diào)模腔114的深度加大，添加少量高分子材料粉末42，然后執(zhí)行上述第④步驟； ⑥多次調(diào)節(jié)凹模10中的升降頭16，使深度可調(diào)模腔114的深度逐次加大，直至金屬箔還料32完全被拉深成形；
⑦關(guān)停超聲焊機(jī)，抬起超聲焊機(jī)焊頭20，然后分離開(kāi)模；
⑧去除高分子材料粉末及凝固物44，從深度可調(diào)凹模腔114中取出拉深成形零件44。該高分子材料粉末42是聚氯乙烯PVC粉末、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS粉末、聚丙烯PP粉末、聚乙烯PE粉末、聚甲醛POM粉末、聚苯乙烯粉末PS和乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA粉末中的一種；該金屬箔坯料30是銅箔、鋁箔和鋼箔中的一種。請(qǐng)參見(jiàn)圖1至圖5所示，一種實(shí)現(xiàn)微型鈑金零件拉深成形方法的裝置，包括有凹模10和超聲焊機(jī)，該超聲焊機(jī)包括超聲焊機(jī)機(jī)身和超聲焊頭20，該凹模10包括凹模身11，該凹模身11上端面設(shè)有坯料定位框112和深度可調(diào)模腔114，其特征在于，該深度可調(diào)模腔114底部設(shè)有升降調(diào)節(jié)裝置，并通過(guò)該升降調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)該升降頭16的升降；該凹模10內(nèi)設(shè)有一空腔116，該空腔116上端與該深度可調(diào)模腔114相通，該空腔116下端直通該凹模11下端面。該升降調(diào)節(jié)裝置包括一體的升降頭16、限轉(zhuǎn)方塊15、升限螺桿14 ;該限轉(zhuǎn)方塊15置于空腔116內(nèi)，該限轉(zhuǎn)方塊15可在空腔116內(nèi)上下移動(dòng)從而限制該升降頭16轉(zhuǎn)動(dòng)。該升限螺桿14和電機(jī)輸出軸12外設(shè)有聯(lián)軸套13，該聯(lián)軸套13上設(shè)有可使電機(jī)輸出軸12與該聯(lián)軸套13鎖緊的鎖緊螺釘194 ;該聯(lián)軸套13上端設(shè)有限位槽18，固定件17一端插入聯(lián)軸套13上端限位槽18內(nèi)，該聯(lián)軸套13可相對(duì)于固定件17轉(zhuǎn)動(dòng)，固定件17另一端通過(guò)連接螺釘192固定于凹模10模身下端面。綜上所述，本發(fā)明的拉深成形方法，使用高分子材料粉末鋪設(shè)于拉深坯料上進(jìn)行拉深，以有效避免或改善微小拉深件成形過(guò)程中的拉裂、起皺及拉偏現(xiàn)象，提高成形件的質(zhì)量，且徹底解決了凸模與凹模之間間隙均勻化問(wèn)題，顯著提高模具使用壽命；由于設(shè)于凹模內(nèi)的升降頭16，使得凹模深度可調(diào)，這就使得整個(gè)拉深工藝可以分步拉深坯料至成形，這種分步拉深成形工藝使得拉深過(guò)程循序漸進(jìn)，拉深成形件質(zhì)量比一步拉深成形更高。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法，其特征在于，包括有凹模和超聲焊機(jī)，該超聲焊機(jī)包括超聲焊機(jī)機(jī)身和超聲焊機(jī)焊頭，該凹模包括凹模身，該凹模身上端面設(shè)有坯料定位框和模腔，該柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法包括以下步驟: ①確定模腔的深度； ②將金屬箔還料定位于凹模的還料定位框內(nèi)； ③將高分子材料粉末鋪設(shè)于金屬箔坯料之上； ④使用超聲焊機(jī)加熱加壓，超聲焊機(jī)的熔接時(shí)間為0.1秒 20.0秒，壓力為0.05 MPa 1.0OMPa，保壓時(shí)間為0.1秒 20.0秒；然后抬起超聲焊機(jī)焊頭； ⑤加大凹模模腔的深度，然后執(zhí)行上述第④步驟； ⑥多次調(diào)節(jié)凹模模腔，使凹模模腔的深度逐次加大，直至金屬箔坯料完全被拉深成形； ⑦關(guān)停超聲焊機(jī)，抬起超聲焊機(jī)焊頭，然后分離開(kāi)模； ⑧去除高分子材料粉末及凝固物，從深度可調(diào)凹模腔中取出拉深成形零件。
2.按權(quán)利要求1所述的柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法，其特征在于:該模腔為深度可調(diào)模腔，該深度可調(diào)模腔底部設(shè)有升降調(diào)節(jié)裝置，并通過(guò)該升降調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)該升降頭的升降，該柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法包括以下步驟: ①確定深度可調(diào)模腔的深度； ②將金屬箔還料定位于凹模的還料定位框內(nèi)； ③將高分子材料粉末鋪設(shè)于金屬箔坯料之上； ④使用超聲焊機(jī)加熱加壓，超聲焊機(jī)的熔接時(shí)間為0.1秒 20.0秒，壓力為0.05 MPa 1.0OMPa，保壓時(shí)間為0.1秒 20.0秒；然后抬起超聲焊機(jī)焊頭； ⑤調(diào)節(jié)升降頭，使深度可調(diào)模腔的深度加大，添加少量高分子材料粉末，然后執(zhí)行上述第④步驟； ⑥多次調(diào)節(jié)凹模中的升降頭，使深度可調(diào)模腔的深度逐次加大，直至金屬箔坯料完全被拉深成形； ⑦關(guān)停超聲焊機(jī)，抬起超聲焊機(jī)焊頭，然后分離開(kāi)模； ⑧去除高分子材料粉末及凝固物，從深度可調(diào)凹模腔中取出拉深成形零件。
3.按權(quán)利要求1所述的柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法，其特征在于:該高分子材料粉末，是聚氯乙烯PVC粉末、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS粉末、聚丙烯PP粉末、聚乙烯PE粉末、聚甲醛POM粉末、聚苯乙烯粉末PS和乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA粉末中的一種。
4.按權(quán)利要求1所述的柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法，其特征在于:該金屬箔坯料是銅箔、鋁箔和鋼箔中的一種。
5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法的裝置，包括有凹模和超聲焊機(jī)，該超聲焊機(jī)包括超聲焊機(jī)機(jī)身和超聲焊機(jī)焊頭，該凹模包括凹模身，該凹模身上端面設(shè)有坯料定位框和深度可調(diào)模腔，其特征在于，該深度可調(diào)模腔底部設(shè)有升降調(diào)節(jié)裝置，并通過(guò)該升降調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)該升降頭的升降。
6.按權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，該凹模身內(nèi)設(shè)有一空腔，該空腔上端與該深度可調(diào)模腔相通，該空腔下端直通該凹模身下端面。
7.按權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，該升降調(diào)節(jié)裝置包括依次連接的升降頭、限轉(zhuǎn)方塊、升限螺桿和電機(jī)輸出軸，該升降頭固定于該限轉(zhuǎn)方塊一端。
8.按權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，該限轉(zhuǎn)方塊設(shè)于該空腔內(nèi)，該限轉(zhuǎn)方塊可在空腔內(nèi)上下移動(dòng)從而限制該升降頭轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.按權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，該升限螺桿和電機(jī)輸出軸外設(shè)有聯(lián)軸套，該聯(lián)軸套上設(shè)有可使電機(jī)輸出軸與該聯(lián)軸套鎖緊的鎖緊螺釘。
10.按權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，該聯(lián)軸套上端設(shè)有限位槽，固定件一端插入聯(lián)軸套上端限位槽內(nèi)，聯(lián)軸套可相對(duì)于固定件轉(zhuǎn)動(dòng)，固定件另一端通過(guò)連接螺釘固定于凹模模身下端 面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柔性沖頭超聲微拉深分步成形方法①調(diào)節(jié)凹模底部的升降頭，確定可調(diào)凹模腔的深度；②將金屬箔坯料定位于凹模的坯料定位框內(nèi)；③將高分子材料粉末鋪設(shè)于金屬箔坯料之上；④使用超聲焊機(jī)加熱加壓；⑤調(diào)節(jié)凹模底部的升降頭，使升降頭下降，分步增加凹模深度，并執(zhí)行上述第④步驟；⑥多次調(diào)節(jié)凹模底部的升降頭，使升降頭逐次下降，直至金屬箔坯料完全被拉深成形；⑦關(guān)停超聲焊機(jī)，開(kāi)模；⑧取出成形件。該深度可調(diào)凹模底部設(shè)有升降頭，該升降頭一端連接升降調(diào)節(jié)裝置，并通過(guò)該升降調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)該升降頭的升降。上述方法及其裝置能有效避免或改善微小拉深件成形過(guò)程中的拉裂、起皺及拉偏現(xiàn)象，提高成形件的質(zhì)量。
文檔編號(hào)B21D33/00GK103084466SQ20131003781
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者羅烽, 伍曉宇, 鐘金明, 張觀金, 李凱輝, 顧曉猛 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)