[发明专利]一种金属薄板脉冲电流辅助微弯曲成形装置及方法

说明书

一种金属薄板脉冲电流辅助微弯曲成形装置及方法，它涉及一种微弯曲成形装置及方法。以解决现有微弯曲成形过程中，由于工件夹持困难，定位精度差，回弹量大且难以控制等造成的成形困难问题，它包括模具组件、加载装置、脉冲电源系统和控制系统，模具组件安装在加载装置内，脉冲电源系统与模具组件连接并向模具组件提供脉冲，加载装置和脉冲电源系统均与控制系统连接，通过控制系统对模具组件、加载装置和脉冲电源系统进行自动控制。微弯曲成形方法步骤：步骤一：微小工件的安装；步骤二：凸模与微小工件接触；步骤三：对微小工件的加载；步骤四：完成微小工件的微弯曲成形。本发明适合于常规微弯曲方法难成形或不能成形材料的微弯曲成形。

技术领域

本发明涉及一种微弯曲成形装置及方法，具体涉及一种脉冲电流辅助微弯曲成形装置及成形方法；属于机械制造及塑性微成形技术领域。

背景技术

随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)技术的快速发展和逐步进入实用化，对微型零件的需求日益增加，特别是应用到微电子领域微型薄板接插件、弹簧配件以及微小钳夹件等，其零件尺寸或特征尺寸在亚毫米或微米量级，属于介观尺度范畴，在微弯曲成形过程中产生了明显的力学性能尺度效应和回弹尺度效应，严重影响了微弯曲成形件几何精度。同时，由于尺度效应的存在，传统宏观弯曲成形模具设计方法和工艺规范难以通过相似性原理直接应用到金属薄板微弯曲成形工艺中，金属薄板微弯曲成形回弹与精度控制成为制约该类零件成形关键技术瓶颈。

发明内容

本发明是为解决现有微弯曲成形过程中，由于工件夹持困难，定位精度差，回弹量大且难以控制等造成的成形困难问题，进而提供一种金属薄板脉冲电流辅助微弯曲成形装置及方法。

本发明的技术方案是：

一种金属薄板脉冲电流辅助微弯曲成形装置包括模具组件、加载装置、脉冲电源系统和控制系统，模具组件安装在加载装置内，脉冲电源系统与模具组件连接并向模具组件提供脉冲，加载装置和脉冲电源系统均与控制系统连接，通过控制系统对模具组件、加载装置和脉冲电源系统进行自动化控制。

进一步地，模具组件包括上模板、上绝缘板、铜电极、凸模、凹模、定位板、下绝缘板、下模板、导套和导柱；上模板的上部中心位置开孔并安装有模柄，模柄的上下两端分别与加载装置的压力机滑块和上模板相连；上绝缘板安装在上模板的下端，凸模通过铜电极安装在上绝缘板的下端；下模板安装在上模板的正下方，下模板与上模板之间通过导套和导柱连接，下绝缘板安装在下模板上，凹模安装在下绝缘板上，微小工件通过定位板安装在凹模上。

进一步地，加载装置包括压力机上板、压力机滑块、压力机导轨、压力机平台、压力传感器、位移传感器、压电陶瓷和增压传动装置；压力机上板、压力机滑块和压力机平台由上至下依次通过压力机导轨连接，模具组件安装在加载装置的压力机滑块和压力机平台之间；压力机上板和压力机滑块之间由上至下依次安装有增压传动装置和压电陶瓷，压力传感器安装在压力机滑块的压力采集点上，位移传感器安装在模柄2的位移采集点上。

进一步地，微小工件的材质为钛、镁、铝、铜的金属及其合金，或者不锈钢、镍基高温合金和高强度钢；微小工件为厚度t＝0.05-1mm的薄板。

进一步地，凸模与凹模采用部分接触的结构，凸模的顶端外形为半径为R的球状，合模后凸模与凹模接触部分的长度为R+(1.5-2)t，合模后凸模与凹模未接触部分之间的距离为(0.8-1)t。

进一步地，脉冲电源系统包括脉冲电流发生器、电源导线、电极接触装置和脉冲电流控制器；脉冲电流发生器的输出端通过电源导线分别与模具组件的铜电极和模具组件的凹模上的电极接触装置相连接，脉冲电流发生器的输入端与脉冲电流控制器的输出端连接，脉冲电流控制器将设定的程序化脉冲电流参数信号发送至脉冲电流发生器，脉冲电流发生器根据接收到的脉冲电流控制信号输出相应的脉冲电流，脉冲电流通过凸模和凹模作用于微小工件。