[发明专利]一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置及方法

说明书

一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置及方法，它涉及一种微冲孔装置及方法，以解决现有微冲孔工艺成形力大，模具使用寿命短和孔边缘缺陷多的问题，它包括模具组件和脉冲电源系统；所述模具组件包括由上至下依次设置的模柄、上模板、上绝缘板、上垫板、冲头固定板、冲头、支撑板、隔热板、凹模、凹模固定板、下绝缘板和下模板，凹模布置在凹模固定板内，微冲孔方法步骤：步骤一：安装与调试；步骤二：选择工艺参数；步骤三：坯料加载；步骤四：坯料微冲孔成形；步骤五：微孔件脱模。本发明适合于钛合金、镍基合金及高强度钢等常规微冲孔方法难成形或不能成形材料的微冲孔成形。

技术领域

本发明涉及一种微冲孔装置及方法，具体涉及一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置及方法；属于机械制造及塑性微成形技术领域。

背景技术

微孔薄板零件广泛用于各种喷油(汽)嘴、微电子集成电路、航天电子、引线框架等，微孔件尺寸或其特征尺寸至少在两个方向上小于或等于1mm，对尺寸和精度要求非常高。然而，基于离子蚀刻、激光和微细电火花的微孔加工工艺普遍存在效率低、精度差、加工周期长等问题。针对孔径在0.05～1mm的微孔零件，微冲孔技术替代现有的冷加工工艺将会在高效率、低成本的条件下获得性能好、精度高的微孔零件。如发明人之前公开的一种微冲孔模具(中国专利，公开号CN101406914)，解决了激光打孔的微孔断面质量精度低的问题，以及微细电火花加工微孔效率低的问题。

大多数难变形高强度材料，如钛合金、镍基合金以及高强钢等，由于材料本身较高的屈强比和较低的弹性模量，使得普通冷冲孔成形力非常大、模具使用寿命大大缩短。同时，通过冷冲工艺获得的零件也存在由于大的残余应力导致孔边缘产生延迟断裂的问题，而热冲孔的整体加热也存在大部分能量消耗在加热模具上，加热时间较长，能量利用率低的问题。为此公开号为CN105642765A的中国发明专利公开了一种利用电阻加热热冲钛合金板的装置及方法，但也只适用孔径为15cm的大孔。

为此，现有技术中亟需一种能够针对高强度金属薄板冲制出孔径在0.05～1mm的装置及方法，

发明内容

本发明是为解决现有微冲孔工艺成形力大，模具使用寿命短和孔边缘缺陷多的问题，进而提供一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置及方法。

本发明的技术方案是：

方案一：一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置包括模具组件和脉冲电源系统；所述模具组件包括由上至下依次设置的模柄、上模板、上绝缘板、上垫板、冲头固定板、冲头、支撑板、隔热板、凹模、凹模固定板、下绝缘板和下模板，上模板、上绝缘板、上垫板和冲头固定板连接为一体，凹模固定板、下绝缘板和下模板连接为一体，支撑板和隔热板连接为一体，上垫板、冲头固定板和支撑板之间还安装有弹簧，凹模布置在凹模固定板内，上模板和下模板通过导套一和滑动设置于导套一中的导柱一连接，冲头固定板和支撑板通过导套二和滑动设置于导套二上的导柱二连接，冲头固定板、支撑板和隔热板上开有同轴的通孔，冲头通过冲头保护套固定在所述通孔内，凹模上加工有与冲头相匹配的过孔，使用时，坯料布置在凹模上，脉冲电源系统向模具组件提供脉冲，脉冲电流作用于坯料上。

方案二：一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔方法，它包括以下步骤：

步骤一：安装与调试

将微冲孔装置安装于压力机上并调试；

步骤二：选择工艺参数

根据待成形坯料的电阻、形状、厚度以及预成形的微孔大小，选择成形时脉冲电流参数及脉冲加热方式；

步骤三：坯料加载

将待冲孔坯料置于凹模上，根据所选择的脉冲通电回路方式将脉冲电源与电极接触装置接通，操作压力机使冲头匀速向下运动至冲头、坯料和凹模接触；

步骤四：坯料微冲孔成形