[发明专利]一种微冲压模具原位制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微冲压模具原位制造装置，特别适合于微孔的高质量制造，属于精密机械制造领域。

背景技术

微孔类零件广泛应用于微电子集成电路、生物医疗、印染纺织等领域，其零件尺寸或特征尺寸在亚毫米或微米级。同时，随着微系统技术的发展和逐步进入实用化，产品的微型化对微孔类零件的尺寸精度、断面质量以及生产效率等提出了更高的要求。

公开号为CN101406914B、公开日为2010年6月16日、名称为《微冲孔模具》的发明专利提出了一种微冲孔模具，与激光打孔、微细电火花等加工方法相比，能够有效提高微孔加工效率和冲孔精度。然而，当微孔直径达到微米量级时，以厚度20μm金属箔、直径为50μm微孔的冲孔为例，冲裁间隙c/t采用5％时，微冲孔模具的凸凹模单边间隙仅为1μm。传统的基于滚珠导套的模具导向及定位方式，模具装配过程中难以满足冲裁间隙的均匀性要求。

台湾Chern等人提出了一种基于微细电火花技术的微冲孔装置，首先采用微细电火花加工微型冲头，然后利用加工的微型冲头加工所需的凹模。由于不需要冲头和凹模的二次装配，能够保证冲裁间隙均匀性要求，冲出最小直径为100μm的微孔(G.L.Chern，Y.E.Wu and S.F.Liu Development of a micro-punching machine and study on the influence of vibration machining in micro-EDM，J.Mater.Process.Technol.180(2006)102-109)。这种方法由于在微冲孔过程中没有相应的压边装置，微孔的断面质量较差，冲头寿命难以保证。

发明内容

本发明针对现有微冲孔模具中冲裁间隙均匀性难以保证的问题，提出了一种微冲压模具原位制造装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明所述原位制造装置包括XY精密移动平台、高分辨CCD视觉系统和块电极，所述块电极安装在XY精密移动平台上的工作臂上，高分辨CCD视觉系统固定在XY精密移动平台上，所述原位制造装置还包括微细电火花主轴系统和微冲压模具；XY精密移动平台的设置高度与微细电火花主轴系统的微冲压模具的冲头的位置一致；所述微细电火花主轴系统包括直流电机、直流电机带轮、直流电机连接板、旋转主轴、从动带轮、主轴夹持体、碳刷、微冲压模具的冲头、旋转主轴夹头、主轴绝缘板和主轴L型支架；旋转主轴的下端设有旋转主轴夹头，直流电机固定在直流电机连接板上，旋转主轴通过压紧件安装在主轴夹持体内，微冲压模具的冲头固定在旋转主轴夹头上，且旋转主轴、旋转主轴夹头和微冲压模具的冲头三者同轴，旋转主轴的上端放置于碳刷的中心孔内，主轴夹持体及碳刷固定在主轴绝缘板上，直流电机带轮与安装在旋转主轴上端的从动带轮通过皮带相连，主轴绝缘板固定在主轴L型支架上；所述微冲压模具采用分体式结构，包括由从上至下叠置且固定在一起的模具连接板、上模座和上模板构成的第一层、由从上至下叠置且固定在一起的中间垫板和压料板构成的第二层、由从上至下叠置且固定在一起的凹模固定板和下模座构成第三层、四套导向机构、四套压边装置、四个顶出弹簧、凹模、冲头导套和两个档板；每套导向机构包括精密导柱和两个导套，每套压边装置包括压边力弹簧、压边力螺柱、压边力螺钉和挡圈；第一层、第二层、第三层由上至下依次设置，模具连接板与微细电火花主轴系统的主轴夹持体的下端面连接；旋转主轴的下端位于模具连接板上中心处开有的主轴通孔、旋转主轴上的旋转主轴夹头位于上模座中心处开有的夹头通孔内，微冲压模具的冲头经由上模板上的冲头通孔并穿出所述冲头通孔；中间垫板的中心处设有微冲压模具的冲头可穿过的中间垫板通孔，中间垫板通孔的下方的设有冲头导套，所述冲头导套安装在压料板上，位于冲头导套正下方的凹模安装在凹模固定板上；四套导向机构均布设置在模具连接板和下模座之间，每个精密导柱的下端固装在凹模固定板上，每个精密导柱穿过第二层，每个精密导柱的上端可与第一层中的上模座及上模板上的导向通孔相配合，每个精密导柱与压料板之间设有一个导套，每个精密导柱与上模板之间设有另一个导套，每个精密导柱与其上两个导套过盈配合；四套压边装置均布设置在上模座和压料板之间，每个压边力螺柱由下至上依次穿过压料板、中间垫板，且压边力螺柱上的螺帽顶在压料板上的螺帽阶梯孔的台肩上，通过挡圈及压边力螺钉将压边力弹簧套装在压边力螺柱上，压边力螺钉与压边力螺柱螺纹连接；在上模板及上模座开设四个压边装置阶梯孔，每套压边装置的正上方对应于一个压边装置阶梯孔，第一层下行时，压边装置阶梯孔上的台肩与相应的挡圈的上端面接触；四个顶出弹簧位于第二层和第三层之间，且均布设置在凹模固定板上；凹模固定板两侧各固定有一个档板，顶出弹簧的伸长长度和挡板共同决定凹模固定板和压料板之间的距离。