[发明专利]金属箔材气压微拉深成形设备及成形方法

说明书

本发明涉及金属箔材技术领域，尤其涉及一种金属箔材气压微拉深成形设备及成形方法。成形设备包括成形系统、压力系统和测控系统：压力系统的压力表与气体通道相连，使压力系统与微成形模具的凹模型腔气孔连通；测控系统的控制器与伺服电机连接，用于凸模运动控制、凸模行程的控制及调节、成形压力实时监测及脱模气体控制。成形方法为：S1、凸模与凹模分离，将材料放置在载物台；S2、控制凸模与凹模刚好接触；S3、伺服电机加载一个行程步长；S4、观察材料的成形情况，若尚未成形，则继续增加成形行程的步长，直到完全成形。最后使用残余气体退料。本发明的金属箔材气压微拉深成形设备及成形方法，能够在高温高压条件下进行金属箔材拉深。

技术领域

本发明涉及金属箔材技术领域，尤其涉及一种金属箔材气压微拉深成形设备及成形方法。

背景技术

近年来，随着微机电系统的迅速发展，电子、医疗、通讯等领域对于零部件的需求呈小型化的趋势。微机电系统由于其零部件体积小、质量轻、易于封装集成等特点，被广泛应用在微电子、通讯、医疗等领域。在这种趋势的推动下，亟需能够稳定生产高精度低成本微型零部件的微金属成形工艺以及完善的加工设备。因此，提高介观尺度下微型零部件的成形性已经成为近年来微成形领域的研究热点。

由于微加工工艺的发展，对于能够稳定制造介观尺度精密零部件的加工设备也产生了相应的需求。迄今为止，国内外的研究人员开发了很多实用性的微加工设备，如日本的科研人员研发的液压微拉深设备，能够产生稳定的流体压力，有效提高微杯件成形性，改善成形过程中的微观尺度效应对成形性造成的不利影响。在此基础上，使用不同的压力介质会对金属箔材的成形性能造成一定影响。然而，传统液压微拉深由于其液体介质燃点等的限制，导致其不适用于高温条件下的金属箔材拉深，一定程度上限制了金属箔材成形技术的发展。

因此，亟需发明一种能够在高温条件下进行金属箔材拉深的金属箔材气压微拉深成形设备。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种能够在高温条件下进行金属箔材拉深、节省成本、无污染的金属箔材气压微拉深成形设备及成形方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种金属箔材气压微拉深成形设备，包括成形系统、压力系统和测控系统：成形系统包括顺次连接的伺服电机、减速机、联轴器、丝杠螺母组件和微成形模具，微成形模具包括凸模和凹模，凸模内部装有压力传感器和成形芯轴，凹模内部有型腔、气体通道和加热棒孔；压力系统包括顺次连接的高压气瓶、开关阀、安全阀、减压阀、高压软管、不锈钢管和压力表；测控系统包括测量单元和控制单元，测量单元包括顺次连接的压力传感器、数据采集仪和信号放大器，控制单元包括控制器、控制软件和控制开关，控制开关与控制器连接，控制器与成形系统的伺服电机连接；压力系统的压力表与气体通道相连，使压力系统与微成形模具的凹模气体连通，气体通道内的气体压力为0.5MPa-30MPa；测控系统用于凸模运动控制、凸模行程测量及调节、成形压力测量及脱模气体控制。

根据本发明，成形系统还包括：上支撑板、机架底板、活动平板、导柱组件、第一金属平台和第二金属平台；伺服电机连接减速机，减速机安装在第一金属平台上，第一金属平台安装在上支撑板上，联轴器与减速机连接，安装在上支撑板与第一金属平台之间；丝杠螺母组件的丝杠与联轴器连接，丝杠螺母组件的螺帽安装在第二金属平台上，第二金属平台安装在活动平板上，螺帽带动活动平板沿丝杠上下运动；导柱组件包括四根导柱，导柱下端与机架底板连接，活动平板沿导柱上下滑动；微成形模具的凸模安装在活动平板上，沿丝杠上下运动，微成形模具的凹模安装在机架底板上，置于凸模的正下方，凸模与凹模之间放置金属箔材。