适于沉积类金刚石涂层实现微成形过程润滑的组合式模具 【技术领域】
本发明涉及一种组合式模具。
背景技术
塑性微成形是以塑性成形方法成形尺寸或特征尺寸至少在两个方向小于1mm微型构件的工艺方法。随着微型构件几何尺寸的减小，其比表面积(表面积与体积比)迅速增加，使得摩擦对微成形工艺的影响显著增大。目前，塑性微成形工艺主要还是采用传统的液体或固体润滑剂润滑方法，存在诸多不足。比如，采用液体润滑剂润滑时，由于润滑剂易流动以及构件表面微观形貌的演变，在模具与构件接触面的边缘区域润滑剂极易溢出而失去润滑效果，并且该区域所占比重随着构件几何尺寸的减小急剧增加，导致摩擦系数随构件几何尺寸的减小而显著增大，即摩擦尺寸效应现象。另外，在微成形中液体润滑剂容易受力而聚集，形成难成形的死区，由于微型构件尺寸小，该区域的影响显著。而采用固体润滑剂润滑时，其颗粒尺寸在微米或亚微米量级，而微型构件的成形精度要求也在微米或亚微米量级，使得微成形精度难以控制。从磨损角度，微型模具尺寸小而受力较大，极易发生磨损，降低模具寿命，影响了微成形件的一致性。
【发明内容】
本发明的目的是为了解决现有微拉深成形的模具型腔尺寸非常小，同时型腔内部表面粗糙度难以保证，在其表面沉积类金刚石涂层非常困难，且难以保证类金刚石涂层性能的问题，提出了一种适于沉积类金刚石涂层实现微成形过程润滑的组合式模具
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述组合式模具包括上模座、上模板、卸料板、下模板、下模座、组合式凹模、冲头、冲头止转块、导柱、导套、弹簧和第一螺钉，所述上模座位于上模板的上端面上且两者固接，所述第一螺钉穿出上模板与卸料板螺纹连接，所述上模板与卸料板之间设有5-20mm的间距，所述冲头由头部、中部和底部制成一体，其中冲头的头部为圆柱体、中部的横截面为圆形、底部为长方体，所述冲头的头部装在上模板内，所述冲头的中部的下端与底部均装在冲头止转块上设置的第一内孔中，所述冲头止转块装在卸料板内并且冲头止转块的大直径端面与卸料板固接，所述上模座与上模板上设有相匹配的弹簧孔，所述弹簧固装在弹簧孔内，所述弹簧的下端装在卸料板上端面设有的凹槽内，所述导柱的上部固装在上模板内，所述下模板设置在下模座的上端面上且两者固接，所述卸料板设置在下模板的上端面上，所述下模板和下模座上设有相匹配的导套安装孔，所述导套固装在导套安装孔内，所述卸料板上设有与导套的内孔相对应的通孔，所述导柱的下端穿过通孔装在导套内且与导套滑动配合，所述组合式凹模装在下模板中并与下模板的底部固接，所述组合式凹模由两个轴对称的半模构成，每个半模由半圆台与半圆柱组成，半圆台设置在半圆柱上且两者制成一体，所述两个半模固定连接，所述型腔设在组合式凹模上部的中心轴线位置，所述冲头的底部与型腔相匹配。
本发明具有以下有益效果：本发明采用的组合式凹模可以分别加工，便于微型凹模型腔内部表面抛光处理，容易获得类金刚石涂层沉积所需的高光洁度表面便于润滑；另一方面在类金刚石涂层沉积时，可以将组合式凹模分别沉积类金刚石涂层，易于保证类金刚石涂层的性能；当成形件尺寸改变时，只需更换组合式凹模、冲头和冲头止转块，而其他大部分则不需要更改，能够大幅降低模具制造成本。
【附图说明】
图1是本发明的整体结构剖视图，图2是组合式凹模6的整体结构主视图，图3是图2的俯视图。
【具体实施方式】
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的组合式模具包括上模座1、上模板2、卸料板3、下模板4、下模座5、组合式凹模6、冲头7、冲头止转块8、导柱9、导套10、弹簧11和第一螺钉12，所述上模座1位于上模板2的上端面上且两者固接，所述第一螺钉12穿出上模板2与卸料板3螺纹连接，所述上模板2与卸料板3之间设有5-20mm的间距，所述冲头7由头部7-1、中部7-2和底部7-3制成一体，其中冲头7的头部7-1为圆柱体、中部7-2的横截面为圆形、底部7-3为长方体，所述冲头7的头部7-1装在上模板2内，所述冲头7的中部7-2的下端与底部7-3均装在冲头止转块8上设置的第一内孔21中，所述冲头止转块8装在卸料板3内并且冲头止转块8的大直径端面与卸料板3固接，所述上模座1与上模板2上设有相匹配的弹簧孔22，所述弹簧11固装在弹簧孔22内，所述弹簧11的下端装在卸料板3上端面设有的凹槽23内，所述导柱9的上部固装在上模板2内，所述下模板4设置在下模座5地上端面上且两者固接，所述卸料板3设置在下模板4的上端面上，所述下模板4和下模座5上设有相匹配的导套安装孔24，所述导套10固装在导套安装孔24内，所述卸料板3上设有与导套10的内孔相对应的通孔25，所述导柱9的下端穿过通孔25装在导套10内且与导套10滑动配合，所述组合式凹模6装在下模板4中并与下模板4的底部固接，所述组合式凹模6由两个轴对称的半模6-1构成，每个半模6-1由半圆台与半圆柱组成，半圆台设置在半圆柱上且两者制成一体，所述两个半模6-1固定连接，坯料14设在所述组合式凹模6的上端面上，所述型腔13设在组合式凹模6上部的中心轴线位置，所述冲头7的底部7-3与型腔13相匹配。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的组合式凹模6的底部中心设有与下模座4的中心通孔26相对应的底孔27，此种结构的优点是坯料14成形后留在组合式凹模6内时，可由底孔27顶出。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的组合式模具还包括多个第四销子20，所述组合式凹模6的上端面设有多个销孔，每个第四销子20的下端装在对应的销孔内，此种结构的优点是使组合式凹模6与坯料14定位准确。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的冲头7的中部7-2的底面为锥面，锥面的锥角为45°-60°。此种结构能够使冲头7的中部7-2与底部7-3连接牢固。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的冲头7的中部7-2与底部7-3过渡处设有过渡圆弧，圆弧半径为2.5mm-3.5mm，此种结构能够使冲头7下压时更好的保证位置精度。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的组合式模具还包括第二螺钉15与第一销子17，所述冲头止转块8的大直径端面与卸料板3的固接是通过第二螺钉15与第一销子17完成的，此种连接方式具有结构简单、装拆方便、定位准确的优点。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的组合式模具还包括第三螺钉16，所述弹簧11固装在弹簧孔22内是通过第三螺钉16完成的，此种连接方式具有结构简单、连接可靠、装拆方便的优点。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的组合式模具还包括两个第三销子19，所述两个半模6-1的固定连接是通过两个第三销子19完成的，此种连接方式具有结构简单、装拆方便、定位准确的优点。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的组合式模具还包括第二销子18，所述下模座5与组合式凹模6底部的固接是通过第二销子18完成的，此种连接方式具有结构简单、装拆方便、定位准确的优点。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的每个半模6-1的半圆台的母线与底面之间的角度为6°-10°，此种结构便于工作时下模板4压紧组合式凹模6。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理：以0.1mm厚的T2紫铜箔材坯料14U型微拉深为例，对组合式模具装置工作过程进行叙述。紫铜箔材坯料14为轧制状态，加工成外形尺寸为5mm×10mm；成形件尺寸为：U型开口尺寸为0.8mm、深5mm。根据成形件尺寸设计组合式凹模6的尺寸为型腔开口宽0.8mm、长6mm、开口处边缘圆角半径0.3mm；冲头底部厚0.6mm、长5.8mm、顶端边缘圆角为0.3mm。微拉深成形在CMT8502型微型拉伸试验机上进行。为了保证微小型腔的加工精度，可先用第三销子19将两个半模6-1固定，然后再加工，最后拆开后进行抛光处理等，达到类金刚石涂层沉积所要求的表面质量，然后进行类金刚石涂层制备。制备好的紫铜箔材坯料14放到凹模上方，由第四销子20定位。卸料板3、上模板2、上模座1和冲头7一起下移，卸料板3与紫铜箔材坯料14接触，并在弹簧11作用下压紧紫铜箔材坯料14；继续下压，冲头7与紫铜箔材坯料14接触并开始微拉深成形。借助微型拉深试验机，可以测得微拉深成形力及拉深成形位移等。待冲头7下移的位移量达到设定值时，上模座1抬起，带动上模板2、冲头7等一起上移。若成形件附在冲头7上，可以由卸料板3脱模；若留在组合式凹模6内，可由底部孔27内顶出。至此，微拉深成形结束。