一种制备微型试验试件的冲压模具.pdf

一种制备微型试验试件的冲压模具，该模具通过添加额外的小定位装置，使定位更精确，从而实现制备微型试件的目的。将裁剪好的毛坯材料放在带有冲孔的冲压台上，并使材料轧制方向与孔轴向平行，向下压摇杆，与摇杆连接的轴通过齿轮齿条机构带动冲头向下运动，冲压毛坯材料，成形的试件落下，向上抬起摇杆,且在弹簧弹力的辅助下，齿轮齿条机构带动冲头向上运动回到原位。通过添加定位装置，能够精确的冲压微型试件，切口整齐，无变形，在3500倍显微镜下观察发现尺寸误差控制在2μm左右。

权利要求书
1.  一种制备微型试验试件的冲压模具，其特征在于：该装置包括基座(1)、导向柱(2)、摇杆(6)、支架(7)、小定位装置、大定位装置、冲压装置、弹簧(8)；其中小定位装置包括冲压平台(13)、细导向柱(12)、铁块(11)；大定位装置包括上底座(10)、轴套(4)、底座(14)、上底座(10)；冲压装置包括齿条(9)、齿轮轴(5)、冲头(3)、摇杆(6)；
小定位装置、大定位装置、冲压装置均安装在基座(1)上；支架(7)固定在基座(1)上，底座(14)安装在基座(1)上，上底座(10)与底座(14)之间的两侧通过导向柱(2)、轴套(4)连接，轴套(4)一端固定在上底座(10)另一端套在导向柱(2)上；上底座(10)与底座(14)之间的中间设有小定位装置，冲压平台(13)与铁块(11)通过细导向柱(12)间隙配合，铁块(11)能够沿导向柱(2)滑动；铁块(11)固定在底座(14)上，冲压平台(13)固定在上底座(10)上，铁块(11)中间安装有冲头(3)，冲头(3)与冲压平台(13)相配合共同组成整个冲压模具的工作面；
齿条(9)一端与弹簧(8)的一端连接，齿条(9)另一端与上底座(10)连接，弹簧(8)的另一端连接在支架(7)上；齿条(9)上配合有齿轮，齿轮的中心轴与摇杆(6)连接；通过转动摇杆(6)带动齿轮与齿条(9)相啮合，齿条(9)带动上底座(10)、铁块(11)、冲头(3)轴向运动，冲头(3)与冲压平台(13)相啮合实现微型试验试件的冲压。

2.  根据权利要求1所述的一种制备微型试验试件的冲压模具， 其特征在于：该冲压模具的工作过程如下，
步骤1)：提供大定位装置，小定位装置，冲压装置；其中小定位装置包括冲压平台(13)、细导向柱(12)、铁块(11)；大定位装置包括导向柱(2)、轴套(4)、底座(14)、上底座(10)；冲压装置包括齿条(9)、齿轮轴(5)、摇杆(6)；
步骤2)：将事先裁剪好的毛坯材料放在带有冲孔的冲压平台(13)上，并使材料轧制方向与孔轴向平行；
步骤3)：向下压摇杆(6)，与摇杆垂直连接的齿轮轴(5)通过齿轮齿条机构带动冲头(3)垂直向下运动；
步骤4)：在两个定位装置的引导下，冲头(3)精确的冲压毛坯材料,冲压后的试件落到底座(14)上，坯料留在冲头(3)上；
步骤5)：向上抬起摇杆(6)，齿轮齿条机构带动冲头(3)垂直向上运动，同时齿条上部的弹簧(8)由于弹力的作用辅助冲头(3)向上运动，使冲头回到原位；取下冲头(3)上的坯料即可。

说明书一种制备微型试验试件的冲压模具
技术领域
本发明属于机械制造与疲劳损伤修复领域，涉及一种制作微型试验试件的冲压模具。
背景技术
微电子机械功能构件经常承受往复载荷的作用。微电子机械不是传统机械的简单几何缩小，当构件细微到微纳米尺寸后，这些材料本身的力学、物理性质及其受环境影响的程度有显著的变化，会出现强烈的尺寸效应、表面效应等。许多材料在微纳米状态下的失效机理与宏观状态相比已发生了本质上的改变，金属微薄膜的疲劳强度与宏观状态相比已发生了显著改变。所以研究微薄膜构件的疲劳损伤愈合特性，都具有重要的理论价值和工程实际意义。
由于金属薄膜试样各向的尺寸小，尤其是在厚度方向上仅有25μm，因此很小的外力就会产生很大的变形，造成损伤，对试验结果造成不好的影响。从而在一定程度上增加了试件制备的难度。
本发明添加定位装置，成功制备了所需要的试件，尺寸误差小，切口整齐，无变形
发明内容
本发明的主要目的是设计一种制备微型试验工件的冲压模具，由于薄膜试样尺寸小，用普通的冲压模具制备试件容易受力变形，误差大，影响试验结果。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种制备微型试 验试件的冲压模具，该装置包括基座(1)、导向柱(2)、摇杆(6)、支架(7)、小定位装置、大定位装置、冲压装置、弹簧(8)；其中小定位装置包括冲压平台(13)、细导向柱(12)、铁块(11)；大定位装置包括上底座(10)、轴套(4)、底座(14)、上底座(10)；冲压装置包括齿条(9)、齿轮轴(5)、冲头(3)、摇杆(6)；
小定位装置、大定位装置、冲压装置均安装在基座(1)上；支架(7)固定在基座(1)上，底座(14)安装在基座(1)上，上底座(10)与底座(14)之间的两侧通过导向柱(2)、轴套(4)连接，轴套(4)一端固定在上底座(10)另一端套在导向柱(2)上；上底座(10)与底座(14)之间的中间设有小定位装置，冲压平台(13)与铁块(11)通过细导向柱(12)间隙配合，铁块(11)能够沿导向柱(2)滑动；铁块(11)固定在底座(14)上，冲压平台(13)固定在上底座(10)上，铁块(11)中间安装有冲头(3)，冲头(3)与冲压平台(13)相配合共同组成整个冲压模具的工作面；
齿条(9)一端与弹簧(8)的一端连接，齿条(9)另一端与上底座(10)连接，弹簧(8)的另一端连接在支架(7)上；齿条(9)上配合有齿轮，齿轮的中心轴与摇杆(6)连接；通过转动摇杆(6)带动齿轮与齿条(9)相啮合，齿条(9)带动上底座(10)、铁块(11)、冲头(3)轴向运动，冲头(3)与冲压平台(13)相啮合实现微型试验试件的冲压。
该模具包括大定位装置，小定位装置，冲压装置。其步骤为：
步骤1)：将事先裁剪好的毛坯材料放在带有冲孔的冲压台上， 并使材料轴向与孔轴向平行；
步骤2)：向下压摇杆，与摇杆垂直连接的轴通过齿轮齿条机构带动冲头垂直向下运动；
步骤3)：在定位装置的引导下，冲头精确的冲压毛坯材料，冲压后的试件落到基座上，坯料留在冲头上；
步骤4)：向上抬起摇杆，齿轮齿条机构带动冲头垂直向上运动，同时齿条上部的弹簧由于弹力的作用辅助冲头向上运动，使冲头回到原位。取下冲头上的坯料即可。
本发明的优点在于：冲压成形的试件尺寸误差小，切口整齐，无变形，能够符合试验要求。
附图说明
图1为本发明中的冲压模具示意图。
图2为本发明中的两个定位装置示意图。
图3为本发明中的齿轮齿条结构示意图。
图4为本发明中的成形试件的示意图。
图中：1、基座，2、导向柱，4、轴套，5、齿轮轴，6、摇杆，7、支架，8、弹簧，9、齿条，10、上底座，11、铁块，12、细导向柱，13、冲压平台，14、底座。
具体实施方式
下面结合附图，通过举例进一步阐明本发明的具体操作流程。用模具冲压厚度为25μm多晶轧制铜薄膜缺口试件，其中缺口半径为0.5mm。其步骤为：
步骤1)：提供大定位装置，小定位装置，冲压装置。其中小定位装置包括冲压平台(13)、细导向柱(12)、铁块(11)；大定位装置包括导向柱(2)、轴套(4)、底座(14)、上底座(10)；冲压装置包括齿条(9)、齿轮轴(5)、摇杆(6)；
步骤2)：将事先裁剪好的毛坯材料放在带有冲孔的冲压平台(13)上，并使材料轧制方向与孔轴向平行；
步骤3)：向下压摇杆(6)，与摇杆垂直连接的齿轮轴(5)通过齿轮齿条机构带动冲头(3)垂直向下运动；
步骤4)：在两个定位装置的引导下，冲头(3)精确的冲压毛坯材料,冲压后的试件落到底座(14)上，坯料留在冲头(3)上；
步骤5)：向上抬起摇杆(6)，齿轮齿条机构带动冲头(3)垂直向上运动，同时齿条上部的弹簧(8)由于弹力的作用辅助冲头(3)向上运动，使冲头回到原位。取下冲头(3)上的坯料即可。
本发明技术制备的25μm厚的多晶轧制铜薄膜缺口试件如图4所示。