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1、(10)申请公布号 CN 103785736 A (43)申请公布日 2014.05.14 CN 103785736 A (21)申请号 201410016707.1 (22)申请日 2014.01.15 B21D 26/021(2011.01) B21D 26/14(2006.01) (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市学府路 301 号 (72)发明人 王霄 张迪 沈宗宝 顾春兴 顾宇轩 邱唐标 马友娟 刘会霞 (74)专利代理机构 南京知识律师事务所 32207 代理人 卢亚丽 (54) 发明名称 一种薄板微成形的方法及装置 (57) 摘要 本发明涉及一种薄板微成形。
2、的方法及装置， 其适用于板材的微成形技术领域。 所述的方法是， 先利用计算机控制抽气装置将微型模具的上腔及 孔抽成真空状态， 然后通过控制器控制电磁线圈 放电， 放电所产生的电磁力驱动金属板带动其上 方的弹性介质向上运动， 由于弹性介质上方密封 着不可压缩的液体介质， 向上运动的弹性介质挤 压液体介质， 工件在液体介质与微型模具间受到 挤压， 产生塑性变形， 可复制出微型模具的形貌， 最后弹性介质回弹， 带动金属板恢复到初始位置， 更换工件， 可多次重复加工工件使其成形。 并公开 了该装置。本发明的成形效率高、 成形质量好， 可 以实现微器件的低成本批量化生产。 (51)Int.Cl. 权利要。
3、求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103785736 A CN 103785736 A 1/1 页 2 1. 一种薄板微成形的方法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： 步骤 1 ： 计算机通过控制抽气装置将微型模具的上腔及微型模具的凹坑抽成真空状 态 ； 步骤 2 ： 计算机通过调节控制器对电磁线圈放电， 放电后产生的电磁力驱动金属板， 带 动金属板上方的弹性介质一起向上运动 ； 步骤 3 ： 弹性介质上方密封着不可压缩的液体介质， 向上运动的弹性介质挤压液体介。
4、 质， 工件在液体介质与微型模具间受到挤压， 使工件产生塑性变形， 配合微型模具， 可复制 出微型模具的形貌， 实现工件的快速精密成形 ； 步骤 4 ： 在工件成形之后， 弹性介质回弹， 带动金属板恢复到初始位置， 更换工件， 可多 次重复加工工件使其成形。 2. 如权利要求 1 所述的一种薄板微成形的方法， 其特征在于 ： 步骤 3 和 4 中所述的工 件是薄板。 3. 一种薄板微成形的装置， 其特征在于 ： 该装置包括外壁、 金属板、 弹性介质、 液体介 质、 环形卡套、 密封垫片、 微型模具、 支架、 抽气装置、 计算机、 控制器、 底座和电磁线圈 ； 所述的控制器的一端连接计算机， 另。
5、一端与电磁线圈相连， 控制器通过计算机发出的 指令控制电磁线圈 ； 所述的底座设于外壁的底部， 底座的上面设有电磁线圈， 电磁线圈上面 设有金属板， 金属板上面设有弹性介质， 弹性介质的两端分别与外壁相连 ； 弹性介质与外壁 和微型模具之间形成密封腔体 ； 所述弹性介质上方的密封腔体内充满了液体介质 ； 所述支架设于外壁的上部， 所述的微型模具设于支架的底部， 工件设于微型模具的下 面， 工件下面设有环形卡套， 工件与环形卡套之间设有密封垫片 ； 所述的抽气装置与微型模具相连， 抽气装置同时与计算机连接， 由计算机控制抽气装 置。 4. 如权利要求 3 所述的一种薄板微成形的装置， 其特征在于。
6、 ： 所述的金属板是导电性 良好的材料 ； 所述的工件是薄板。 5. 如权利要求 3 所述的一种薄板微成形的装置， 其特征在于 ： 所述的微型模具上设有 多个均匀分布的凹坑。 6. 如权利要求 3 所述的一种薄板微成形的装置， 其特征在于 ： 所述的液体介质是水。 7. 如权利要求 3 所述的一种薄板微成形的装置， 其特征在于 ： 所述的支架与外壁之间 设有环形垫圈， 通过螺栓固定位置。 8. 如权利要求 3 所述的一种薄板微成形的装置， 其特征在于 ： 所述的抽气装置和控制 器通过数据线与计算机相连。 9. 如权利要求 4 所述的一种薄板微成形的装置， 其特征在于 ： 所述的薄板是金属薄板 。
7、或者非金属薄板。 10. 如权利要求 3 所述的一种薄板微成形的装置， 其特征在于 ： 所述的弹性介质是天然 橡胶或者合成橡胶。 权 利 要 求 书 CN 103785736 A 2 1/4 页 3 一种薄板微成形的方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及微成形技术领域， 具体地说涉及一种薄板微成形的方法及装置。 背景技术 0002 液压成形是指利用液体作为传力介质或模具使工件成形的一种塑形加工技术， 也 称液力成形。液压成形作为一种成形方法， 具有如下优点 ： 一是仅需要凹模或凸模， 液体介 质相应地作为凸模或凹模， 省去一般模具费用和加工时间， 而且液体作为凸模可以成形很 多刚性模具无法。
8、成形的复杂零件 ； 二是液体作为传力介质具有实时可控性， 通过液压闭环 伺服系统和计算机控制系统可以按给定的曲线精确控制压力， 确保工艺参数在设定的数值 内， 并且随时可变可调， 大大提高工艺柔性。 0003 因此， 国内外众多学者已经开始将液压成形技术用于塑性成形。例如专利 CN2510196Y 公开了金属薄板液压成形模具装置， 适用于小批量多车型的车身覆盖件等复杂 薄板件的净成形生产 , 还适用于金属薄板件的净成形生产， 但其成形过程中同时需要凸模 和凹模， 增加制作成本 ； 专利 CN1817501A 公开了液压成形装置以及液压成形方法， 可将薄 板成形为复杂形状， 能有效防止褶皱产生 。
9、； 专利 CN102083565A 提出了一种液压成形加工方 法及液压成形加工品， 目的为了以不残留压曲和皱纹的方式液压成行加工扩管的区域长的 液压成形加工品， 通过三道工序使内压达到一定压力值， 从而得到成品加工品， 过程比较复 杂， 而且内压不容易控制 ； 专利 CN1559719A 提出了一种金属板材液压成形方法及其模具装 置， 可用于成形带缩口的零件及形状复杂、 变形量大的薄板金属零件的成形加工， 其液体是 液压油， 成本比较高， 而且只适合宏观成形 ； 专利 CN102740991A 公开了液压成形方法和液 压成形装置， 通过对配置于模具内的坯料管， 向内部供给成形液而负载内压， 并。
10、且沿管轴方 向负载压缩载荷， 来得到液压成形品的液压成形方法和液压成形装置， 但其只适合管状类 零件成形。 0004 由以上可以看出， 人们已经开始将液压应用于塑性成形， 但并未涉及利用液压成 形技术在微器件上复制微特征。 发明内容 0005 针对现有技术中存在的上述问题， 本发明提供一种薄板微成形的方法及装置， 能 够精确复制微模具上的微细特征到工件上， 其适用薄板的快速成形， 特别适合于难成形薄 板材料的成形， 可以实现工件的低成本批量化生产。 0006 为了解决上述问题， 本发明所采用的技术方案如下 ： 一种薄板微成形的方法， 包括以下步骤 ： 步骤 1 ： 计算机通过控制抽气装置将微型。
11、模具的上腔及微型模具的孔抽成真空状态 ； 步骤 2 ： 计算机通过调节控制器对电磁线圈放电， 放电后产生的电磁力驱动金属板， 带 动金属板上方的弹性介质一起向上运动 ； 步骤 3 ： 弹性介质上方密封着不可压缩的液体介质， 向上运动的弹性介质挤压液体介 说 明 书 CN 103785736 A 3 2/4 页 4 质， 工件在液体介质与微型模具间受到挤压， 使工件产生塑性变形， 配合微型模具， 可复制 出微型模具的形貌， 实现工件的快速精密成形 ； 步骤 4 ： 在工件成形之后， 弹性介质回弹， 带动金属板恢复到初始位置， 更换工件， 可多 次重复加工工件使其成形。 0007 步骤 3 和 4。
12、 中所述的工件是薄板。 0008 一种薄板微成形的装置， 该装置包括外壁、 金属板、 弹性介质、 液体介质、 环形卡 套、 密封垫片、 微型模具、 支架、 抽气装置、 计算机、 控制器、 底座和电磁线圈 ； 所述的控制器的一端连接计算机， 另一端与电磁线圈相连， 控制器通过计算机发出的 指令控制电磁线圈 ； 所述的底座设于外壁的底部， 底座的上面设有电磁线圈， 电磁线圈上面 设有金属板， 金属板上面设有弹性介质， 弹性介质的两端分别与外壁相连 ； 弹性介质与外壁 和微型模具之间形成密封腔体 ； 所述弹性介质上方的密封腔体内充满了液体介质 ； 所述的 液体介质是水， 通过电磁力驱动金属板， 金属。
13、板带动弹性介质挤压液体介质， 利用液体作为 可变凸模， 使得工件受力均匀， 同时工件表面不会产生擦伤， 提高了工件质量。 0009 所述支架设于外壁的上部， 支架与外壁之间设有环形垫圈以保证密封， 通过螺栓 固定位置。 所述的微型模具设于支架的底部， 工件设于微型模具的下面， 工件下面设有环形 卡套， 工件与环形卡套之间设有密封垫片 ； 工件通过环形卡套及密封垫片固定并贴合在微 型模具的下表面以保证密封。所述的微型模具上设有多个均匀分布的凹坑， 工件一次性可 以成形多个凹坑， 实现大面积微成形。 0010 所述的抽气装置与微型模具相连， 抽气装置同时与计算机连接， 由计算机控制抽 气装置 ； 。
14、所述的抽气装置和控制器均通过数据线与计算机相连。 0011 所谓弹性介质， 若某物体在外力作用下产生形变 ； 当外力去掉之后， 物体能迅速恢 复到受力前的形态和大小， 物体的这种性质称为弹性。 具有这种性质的物质， 称之为弹性介 质。所述的弹性介质可以是天然橡胶或者合成橡胶。 0012 所述的金属板是导电性良好的材料 ； 所述的工件是薄板， 所述的薄板是金属薄板 或者非金属薄板。 0013 有益效果 ： 本发明利用的电磁力成形是高能效成形的一种 , 其有很多其他装置很 难替代的优点 ： 速度快， 生产率高 ； 电磁成形工艺无摩擦， 无润滑剂， 节省工序， 无污染 ； 电 磁成形机没有运动部分，。
15、 维护简单， 不会出现机械压力机超载等问题 ； 工装及模具简单， 费 用低 ； 可以实现金属与非金属零件的联接与装配 ； 本发明利用电磁力驱动金属板作为成形 力源， 参数可调， 精确可控， 具有较大柔性 ； 而且通过液体压力确保了工件受力均匀、 成形效 率高和成形质量好， 适用于薄板的快速成形， 特别适合于难成形材料的成形， 可以实现微器 件的低成本批量化生产。 附图说明 0014 图 1 为本发明的一种薄板微成形的装置的结构示意图 图中 ： 1 ： 外壁 ； 2 ： 金属板 ； 3 ： 弹性介质 ； 4 ： 液体介质 ； 5 ： 环形卡套 ； 6 ： 密封垫片 ； 7 ： 工件 ； 8 ： 。
16、微型模具 ； 9 ： 螺栓 ； 10 ： 环形垫圈 ； 11 ： 支架 ； 12 ： 抽气装置 ； 13 ： 计算机 ； 14 ： 控制器 ； 15 ： 底座 ； 16 ： 电磁线圈。 说 明 书 CN 103785736 A 4 3/4 页 5 具体实施方式 0015 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。 实施例 0016 如图 1 所示， 一种薄板微成形的方法， 包括以下步骤 ： 步骤 1 ： 计算机 13 通过控制抽气装置 12 将微型模具 8 的上腔及微型模具 8 的凹坑抽 成真空状态 ； 步骤 2 ： 计算机 13 通过调节控制器 14 对电磁线圈 16 放电， 放电后产生的电磁。
17、力驱动 金属板 2， 带动金属板 2 上方的弹性介质 4 一起向上运动 ； 步骤 3 ： 弹性介质 4 上方密封着不可压缩的液体介质 4， 向上运动的弹性介质 3 挤压液 体介质4， 工件7在液体介质4与微型模具8间受到挤压， 使工件7产生塑性变形， 配合微型 模具 8， 可复制出微型模具 8 的形貌， 实现工件 7 的快速精密成形 ； 步骤 4 ： 在工件 7 成形之后， 弹性介质 3 回弹， 带动金属板 2 恢复到初始位置， 更换工件 7， 可多次重复加工工件 7 使其成形。 0017 步骤 3 和 4 中所述的工件 7 是薄板。 0018 一种薄板微成形的装置， 该装置包括外壁 1、 金。
18、属板 2、 弹性介质 3、 液体介质 4、 环 形卡套5、 密封垫片6、 微型模具8、 支架11、 抽气装置12、 计算机13、 控制器14、 底座15和电 磁线圈 16 ； 所述的控制器 14 的一端连接计算机 13， 另一端与电磁线圈 16 相连， 控制器 14 通过计 算机 13 发出的指令控制电磁线圈 16 ； 所述的底座 15 设于外壁 1 的底部， 底座 15 的上面设 有电磁线圈 16， 电磁线圈上面设有金属板 2， 金属板 2 上面设有弹性介质 3， 弹性介质 3 的 两端分别与外壁 1 相连 ； 弹性介质 3 与外壁 1 和微型模具 8 之间形成密封腔体 ； 所述弹性 介质 。
19、3 上方的密封腔体内充满了液体介质 4 ； 所述的液体介质 4 是水， 通过电磁力驱动金属 板 2， 金属板 2 带动弹性介质 3 挤压液体介质 4， 利用液体作为可变凸模， 使得工件 7 受力均 匀， 同时工件 7 表面不会产生擦伤， 提高了工件 7 的质量。 0019 所述支架11设于外壁1的上部， 架11与外壁1之间设有环形垫圈10以保证密封， 通过螺栓 9 固定位置。所述的微型模具 8 设于支架 11 的底部， 工件 7 设于微型模具 8 的下 面， 工件 7 下面设有环形卡套 5， 工件 7 与环形卡套 5 之间设有密封垫片 6 ； 工件 7 通过环形 卡套 5 及密封垫 6 片固定。
20、并贴合在微型模具 8 的下表面以保证密封。所述的微型模具 8 上 设有多个均匀分布的凹坑， 工件 7 一次性可以成形多个凹坑， 实现大面积微成形。 0020 所述的抽气装置 12 的与微型模具 8 连接， 抽气装置 12 同时与计算机 13 连接， 由 计算机 13 控制抽气装置 12 ； 所述的抽气装置 12 和控制器 14 均通过数据线与计算机 13 相 连。 0021 所述的弹性介质 3 可以是天然橡胶或者合成橡胶。 0022 所述的金属板2是导电性良好的材料 ； 所述的工件7是薄板， 所述的薄板是金属薄 板或者非金属薄板。 0023 具体实施过程如下 ： 首先， 将微型模具 8 固定在。
21、支架 11 上， 将工件 7 用环形卡套 5 及密封垫片 6 固定并贴 合在微型模具 8 表面以保证密封， 支架 11 放置于外壁 1 上， 并通过 4 个螺栓 9 固定位置， 支 说 明 书 CN 103785736 A 5 4/4 页 6 架11与外壁1之间放置环形垫圈10以保证密封 ； 其次， 通过计算机13控制抽气装置12， 抽 气装置 12 在控制器 14 放电之前先将微型模具 8 的上腔及微型模具 8 的孔抽成真空状态， 控制器 14 对电磁线圈 16 放电， 放电所产生的电磁力驱动金属板 2， 金属板 2 及其上方的弹 性介质3同时向上运动， 由于弹性介质3上方密封着液体介质4， 液体介质4不可压缩， 向上 运动的弹性介质 3 挤压液体介质 4， 进而产生高压液体， 工件 7 在液体介质 4 与微型模具 8 间受到挤压， 使工件 7 产生塑性变形， 结合微成形模具 7 上的凹坑， 使得工件 6 复制出凹坑 的形状， 实现工件的快速精密成形 ； 最后， 弹性介质 3 回弹， 恢复到初始位置， 更换工件 7， 可 多次重复加工工件 7 使其成形。 说 明 书 CN 103785736 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103785736 A 7 。