柔性沖頭超聲微拉深模具及壓邊間隙調(diào)整與測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微塑性成形與微模具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性沖頭超聲微拉深模具及壓邊間隙調(diào)整與測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬薄板柔性沖頭超聲微沖壓成形方法，采用柔性沖頭和單邊剛性模具，同時施以超聲輔助，在成形微小尺寸金屬薄板制件，尤其在成形微拉深件方面，具有獨特的優(yōu)勢。但采用該方法進(jìn)行微拉深，作為柔性沖頭的熔融塑料覆蓋在整個拉深坯料表面上，通過熔融塑料施加到坯料周邊表面上各位置處的力若稍有不均衡，則會出現(xiàn)坯料一邊先進(jìn)入模腔而另一邊被壓死的情況，致使拉深件側(cè)壁一邊高而另一邊低，形成拉偏。為避免熔融塑料直接對坯料周邊施壓，需采用壓邊圈。而壓邊圈與坯料之間極其微小的壓邊間隙需要進(jìn)行精確調(diào)整；同時，側(cè)向流入壓邊間隙內(nèi)的熔融塑料也不能對坯料周邊表面形成垂直的正壓力，為此，本發(fā)明提出了一種模具裝置以及相應(yīng)的調(diào)整方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的是為柔性沖頭金屬薄板超聲微拉深工藝提供一種固定壓邊間隙的壓邊圈，以避免在拉深過程中作為柔性沖頭的熔融塑料直接對拉深坯料周邊施壓，從而避免或減輕微拉深件的拉偏，提高微拉深件質(zhì)量。
[0004]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種柔性沖頭超聲微拉深模具，包括壓板、中板、底板、壓邊圈、拉深凹模和微動促動器；
[0005]所述中板的頂面中心位置設(shè)置拉深凹模定位槽，該拉深凹模定位槽內(nèi)設(shè)置所述拉深凹模；
[0006]所述拉深凹模的中心位置設(shè)置模腔，模腔的頂端設(shè)置拉深坯料定位框，其中，拉深還料定位框的深度小于還料厚度；
[0007]所述壓邊圈的底面設(shè)置壓邊圈定位槽，壓邊圈通過該壓邊圈定位槽蓋合于所述拉深凹模的頂面，使所述壓邊圈的中心孔與所述模腔保持同軸；
[0008]所述壓板設(shè)置于所述壓邊圈之上并與壓邊圈的頂面貼緊，壓板的中心處設(shè)置有與所述壓邊圈中心孔同軸的穿孔式料倉；
[0009]所述底板設(shè)置于中板之下并與中板的底面貼緊，所述底板上固定設(shè)置多個貫穿中板的微動促動器，多個微動促動器均勻圍繞所述拉深凹模的模腔設(shè)置；所述多個微動促動器的伸縮頭均與壓邊圈接觸，通過該伸縮頭的伸縮來調(diào)節(jié)壓邊圈與拉深坯料之間的壓邊間隙。
[0010]進(jìn)一步地，所述拉深凹模上設(shè)置多個溢料倉，多個溢料倉均勻設(shè)置于以模腔軸心為中心的同一圓周上。
[0011]進(jìn)一步地，所述中板的頂面設(shè)置2個位置呈不對稱分布的盲孔作為銷釘座孔，所述壓板在對應(yīng)于中板頂面銷釘座孔位置處設(shè)置2個銷釘孔，通過銷釘定位使壓板上的料倉軸線對準(zhǔn)拉深凹模軸線。
[0012]進(jìn)一步地，所述壓板邊沿設(shè)置有多個通孔，所述中板對應(yīng)所述通孔設(shè)置相應(yīng)的螺紋孔，對應(yīng)數(shù)量的螺釘穿過所述通孔后與螺紋孔連接；
[0013]所述螺釘頂部與壓板之間的部分套接壓簧，當(dāng)所述微動促動器伸縮頭向上移動時，驅(qū)動壓邊圈并推動壓板向上移動，壓簧收縮，壓邊間隙增大；當(dāng)所述微動促動器伸縮頭向下移動時，壓板以及壓邊圈在壓簧推動下向下移動，壓簧伸長，壓邊間隙減小。
[0014]進(jìn)一步地，所述穿孔式料倉為圓柱形，其直徑大于所用超聲焊機(jī)的超聲沖頭直徑。
[0015]進(jìn)一步地，所述模腔為通孔或盲孔式模腔；所述壓邊圈上中心孔水平截面上的形狀與拉深凹模的模腔水平截面形狀一致。
[0016]進(jìn)一步地，所述微動促動器為壓電陶瓷促動器。
[0017]本發(fā)明還提供一種柔性沖頭超聲微拉深模具壓邊間隙的調(diào)整與測量方法，該方法中使用的柔性沖頭超聲微拉深模具包括壓板、中板、底板、壓邊圈、拉深凹模和微動促動器；所述中板的頂面中心位置設(shè)置拉深凹模定位槽，該拉深凹模定位槽內(nèi)設(shè)置所述拉深凹模；所述拉深凹模的中心位置設(shè)置模腔，模腔的頂端設(shè)置拉深坯料定位框；所述壓邊圈的底面設(shè)置壓邊圈定位槽，壓邊圈通過該壓邊圈定位槽蓋合于所述拉深凹模的頂面，使所述壓邊圈的中心孔與所述模腔保持同軸；所述壓板設(shè)置于所述壓邊圈之上并與壓邊圈的頂面貼緊，壓板的中心處設(shè)置有與所述壓邊圈中心孔同軸的穿孔式料倉；所述底板設(shè)置于中板之下并與中板的底面貼緊，所述底板上固定設(shè)置多個貫穿中板的微動促動器，多個微動促動器均勻圍繞所述拉深凹模的模腔設(shè)置；所述多個微動促動器的伸縮頭均與壓邊圈接觸，通過該伸縮頭的伸縮來調(diào)節(jié)壓邊圈與拉深坯料之間的壓邊間隙；其壓邊間隙的調(diào)整與測量包括如下步驟:
[0018](1)將各個微動促動器預(yù)置于一定高度，合上微拉深模具，但不放入拉深坯料；
[0019](2)在壓板中心位置的穿孔式料倉中放入塑料粉末；
[0020](3)將超聲沖頭對準(zhǔn)并進(jìn)入壓板上的穿孔式料倉，使超聲沖頭壓緊料倉中的塑料粉末；
[0021 ] (4)啟動超聲焊機(jī)發(fā)出超聲振動，塑料粉末在超聲作用下熔融，進(jìn)入并填滿拉深坯料定位框，以及進(jìn)入拉深凹模的模腔和壓邊圈與拉深凹模之間所形成的溢流通道；
[0022](5)停止超聲振動，待熔融塑料凝固后，打開模具并取出凝固的塑料，測量拉深坯料定位框位置所對應(yīng)的凝固塑料薄片的厚度，壓邊間隙即為此厚度與拉深坯料厚度之差；
[0023](6)調(diào)整微動促動器伸縮頭的高度，使壓邊圈能與拉深坯料形成所需的壓邊間隙；
[0024](7)重復(fù)上述過程，直至壓邊間隙達(dá)到要求數(shù)值為止。
[0025]本發(fā)明的柔性沖頭超聲微拉深模具，通過在拉深凹模50的上方設(shè)置壓邊圈，避免熔融塑料對拉深坯料周邊直接施加正壓力，從而避免因正壓力在坯料周邊各位置處不均衡而出現(xiàn)制件拉偏；同時，為避免進(jìn)入到壓邊間隙內(nèi)的熔融塑料對坯料周邊表面形成正壓力，本發(fā)明設(shè)置了溢流通道和溢料倉；此外，固定壓邊間隙的壓邊圈也具有防止坯料拉深時起皺和均衡坯料周邊變形應(yīng)力的作用。上述幾方面因素的綜合作用，改善了沒有壓邊圈情況下的坯料周邊受力不均衡，以及由此產(chǎn)生的制件拉偏現(xiàn)象。另一方面，壓邊間隙的尺寸以及均勻性的準(zhǔn)確測量，是獲得上述壓邊效果的保證。本發(fā)明借助于柔性沖頭超聲微成形方法所使用的熔融塑料，來測定實際的壓邊間隙，然后通過微動促動器實現(xiàn)對壓邊間隙的精確調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明一實施例的柔性沖頭超聲微拉深模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明一實施例的圖1中A部的局部放大圖；
[0028]圖3為本發(fā)明一實施例的圖2中B部的局部放大圖。
[0029]本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
【具體實施方式】
[0030]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]參照圖1至圖3，本發(fā)明實施例提出一種柔性沖頭超聲微拉深模具，包括壓板10、中板20、底板30、壓邊圈40、拉深凹模50和微動促動器60。
[0032]上述中板20的頂面中心位置設(shè)置拉深凹模定位槽，該拉深凹模定位槽內(nèi)設(shè)置所述拉深凹模50，拉深凹模定位槽可以保證拉深凹模50在中板20上的準(zhǔn)確定位。
[0033]上述拉深凹模50的中心位置設(shè)置模腔51，模腔51的頂端設(shè)置坯料定位框，其中，坯料定位框保證拉深坯料90在拉深前準(zhǔn)確安放于正對模腔51的中心位置。
[0034]上述壓邊圈40的底面設(shè)置壓邊圈定位槽，壓邊圈40通過該壓邊圈定位槽蓋合于所述拉深凹模50的頂面，使壓邊圈40與拉深凹模50準(zhǔn)確定位，從而使所述壓邊圈40的中心孔41與所述模腔51保持同軸，壓邊圈40的設(shè)置也可以防止超聲沖頭70與拉深坯料90直接接觸而損壞拉深坯料90。
[0035]上述壓板10設(shè)置于所述壓邊圈40之上并與壓邊圈40的頂面貼緊，壓板10的中心處設(shè)置穿孔式料倉11，本實施例中，超生沖頭70 —般為圓柱形，壓板10上的穿孔式料倉11 一般也為圓柱形，其直徑大于所用超聲焊機(jī)的超聲沖頭70直徑，壓板10通過銷釘80與中板20準(zhǔn)確定位，從而使壓板10中心處的穿孔式料倉11與壓邊圈40的中心孔41以及拉深凹模50的模腔51保持同軸，壓板10的穿孔式料倉11的水平截面垂直方向的投影應(yīng)完全覆蓋壓邊圈40的中心孔41的水平截面，穿孔式料倉11內(nèi)用于放置塑料粉末，當(dāng)超聲沖頭70伸入穿孔式料倉11并施加超聲時，塑料粉末熔融成為柔性沖頭，拉深坯料90在熔融塑料向下推擠的作用下進(jìn)入拉深凹模50的模腔51完成拉深成形，穿孔式料倉11具有聚集塑料并保持熔融塑料壓力的作用，超聲沖頭70與穿孔式料倉11的倉壁之間具有微小間隙以避免直接接觸，防止損壞超聲沖頭70和壓板10。
[0036]上述底板30設(shè)置于中板20之下并與中板20的底面貼緊，所述底板30上固定設(shè)置多個貫穿中板20的微動促動器60，多個微動促動器60均勻圍繞所述拉深凹模50的模腔51設(shè)置，一般設(shè)置三個，便于調(diào)節(jié)，同時節(jié)約成本；所述多個微動促動器60的伸縮頭均與壓邊圈40接觸，通過該伸縮頭的伸縮來調(diào)節(jié)壓邊圈40與拉深坯料90之間的壓邊間隙54，其中，微動促動器60是一種帶有伸縮頭的設(shè)備，伸縮頭能夠進(jìn)行微小距離的伸縮。
[0037]本實施例中，上述微動觸動器的底部設(shè)置于底板30上，并通過螺絲釘62進(jìn)行固定。在中板上還設(shè)置有過線孔，將微動觸動器60的引線61引出連接外部的電源等。
[0038]本實施例中，通過調(diào)節(jié)微促動器90來調(diào)節(jié)壓邊間隙54的過程中，在拉深坯料90范圍之外、壓邊圈40與拉深凹模50之間自然形成一定間隔的溢流通道53，它可使進(jìn)入壓邊間隙54中的熔融塑料向四周擴(kuò)散而不對拉深坯料90周邊形成正壓力，從而避免坯料周邊壓力過大及壓力不均造成拉偏。由于溢流通道53容積有限，上述拉深凹模50上還設(shè)置有多個溢料倉52，多個溢料倉52均勻設(shè)置于以模腔51軸心為中心的同一圓周上，所有溢料倉52及溢流通道53容積的總和，應(yīng)不小于壓板10中心處穿孔式料倉11中所加塑料粉末熔化后熔融塑料的體積，以避免熔融塑料塞積而對拉深坯料90周邊形成正壓力。
[0039]本實施例中，上述中板20的頂面設(shè)置兩個位置呈不對稱分布的盲孔作為銷釘座孔，所述壓板10在對應(yīng)于中板20頂面銷