[发明专利]可实时检测超薄板成形的多尺度精密微拉深模具

说明书

技术领域

本发明提供可实时检测超薄板成形的多尺度精密微拉深模具，属于微塑性成形与模具技术领域。

背景技术

薄板微成形技术以其大批量、高效率、高精度、低成本、无污染等优点引起了国内外学者的关注并得到迅速发展，尤其是微拉深成形技术；微拉深成形，技术最为复杂，应用最为广泛。

微成形模具中，由于微成形中凸模、凹模直径较小，且成形过程中成形空间较小，配合精度要求更高；而大多数微成形模具是仿照传统的模具设计方法进行设计模具，这就无法保证微成形模具运动时的配合精度以及板料的成形精度，且不能实时观察板料成形时的状况；单尺度的微成形模具成形出的零件，不能有效地与宏观零件的成形特点做出对比，无法反应微成形的成形特点。

为了弥补微成形模具结构上的不足，本发明专利提供了可实时检测超薄板成形状况的多尺度精密微拉深模具；该模具使用组合式凸模、凹模和压边圈，即可成形出宏观零件，又可成形出微/介观零件，安装有实时检测机构，能实时检测板料的成形状况，使用分块式压边装置，不但使凸模和凹模的对中更精确，又避免了凸模在压边圈内运动相互之间的摩擦磨损。

发明内容

本发明提供了一种可实时检测超薄板成形状况的多尺度精密微拉深模具；该模具具有组合式凸模、凹模和压边圈，通过更换不同的凸模、凹模和压边圈，即可成形出宏观零件，又可成形出微/介观零件；该模具安装有实时检测机构，既能观察超薄金属板宏观的应变和表面形貌，又能观察微观的晶粒大小和变化；模具使用分块式压边装置，不但使凸模和凹模的对中更精确，又避免凸模在压边圈内运动时相互之间的摩擦磨损；该模具使用双层导向机构，确保了导向精确。利用校核过的弹簧设定压边力，通过拧紧螺钉的程度来调整压边力大小，实现变压边力成形零件的目的。

本发明的技术方案是：该模具具有组合式凸模、凹模和压边圈，通过螺钉和销钉对凸模、凹模和压边圈进行更换，实现微成形模具多尺度成形。

该模具安装有实时观测机构，利用附加照明系统，使用白色同轴光源对试件进行垂直照明，使CCD传感器进行成像，通过转换不同焦距的远心镜头，转变宏观和微观照相系统，既能观察超薄金属板的宏观角度的应变和表面形貌，又能观察微观角度的晶粒大小和变化。

采用浮动凸模，通过凸模和凸模固定板的间隙配合，使凸模能在凸模固定板中做微小的周向运动，便于组合式凸模更换，由分块式压边圈实现凸模和凹模对中，保证了凸模和凹模的配合精度。

使用分块式压边装置，压边机构分为两块，呈左右对称机构，每块压边机构上部都有内螺纹，且两块压边机构上部的内螺纹螺距相同、旋向相反，这样通过旋转丝杆可使两块压边圈同速度、等位移的在压边圈导滑块上背向或者相向而行；闭合后的压边圈内孔和凹模内孔同心，当凸模下端伸入压边圈内孔中时，旋转丝杆，使压边圈推动凸模进行闭合，从而保证了凸模和凹模的对中精度，消除了凸模和凸模固定板的周向间隙，保证了凸模和凹模的配合精度，使模具成形精度更高；凸、凹模对中后，旋转丝杆，分开压边圈，减小凸模与压边圈相互运动中产生的摩擦磨损，且消除消除测量冲压力时，凸模与压边圈之间的摩擦力对冲压力的影响，从而测得更精确的冲压力。

该模具通过采用滚动形式导向装置的外层导套导柱，实现凸模固定板与凹模固定板对中，保证了成形过程中的初级配合精度；采用滑动形式导向装置的内层导套导柱，实现压边圈导滑板与凹模的对中，保证后续实验的配合精度。

利用校核过的弹簧设定压边力，在压边圈推板浅孔中放置四枚弹簧，并利用螺栓将其与凸模固定板连接，欲施加一定大小的压边力，只需将螺栓旋进压边圈推板，将弹簧压缩到一定程度即可，从而实现变压边力控制的目的。

本发明的优点在于：1）该模具具有组合式凸模、凹模和压边圈，实现微成形模具多尺度成形；2）安装有实时观测机构，通过更换不同焦距的远心镜头，既能观察板料宏观现象，又能观察板料微观现象；3）采用浮动凸模，便于进行组合式凸模更换，有利于实现凸模和凹模更高精度的对中；4）使用分块式压边装置，有利于保证凸模和凹模高精度的对中，且能测得更精确的冲压力；5）内外层导向机构共同导向，使模具导向更精确；6）利用校核过的弹簧设定压边力，通过将螺栓旋进压边圈推板的深度来调整压边力大小，从而实现变压边力控制的目的。

附图说明

图1是可实时检测板料成形状况的多尺度精密微拉深模具半剖图和三维图；

图2是分块式压边装置组件的结构图；

图3是三种凸凹模的结构图；

图4是光源、CCD及镜头安装位置示意图；