一种微小型工件凸模深冷冲剪成形装置及其成形方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械工程领域，用于冲剪微小型工件或通孔的塑性成形，具体涉及一 种微小型工件凸模深冷冲剪成形装置及其成形方法。
【背景技术】
[0002] 微小型工件在电子工业中发挥非常重要的作用，微小型工件的轮廓和通孔冲剪在 微小型工件加工领域占有重要的地位。目前，在微小型工件冲剪成形方面仍然采用了常温 状态下普通加工方式，例如采用高速冲剪或辅助有超声的多次冲剪等加工方式，对于小部 件而言，采用普通冲剪成形的工件断面毛刺多，表面不平整，断面形貌表象差，特别是成形 断面精度低。采用本专利提出技术，可以实现板材在深冷情况下，增加脆性，减小延展性，从 而使微小型工件的断面整齐，毛边和毛刺减少，工件的精度得到提高。
[0003] 目前通过中国专利网和各个相关的数据库进行了检索国内外专利发现，中国专利[0004] 另外中国专利公开号104492907A，名称为用于高强韧钢连杆的连杆盖与连杆体定 位面的高效深冷胀断加工方法，该加工方法，，步骤采用激光加工的方法分别在连杆大头孔 内侧两面径向加工两个对称分布的应力集中槽将上述加工完应力集中槽的高强韧钢连杆 放入液氮储存罐中进行深冷处理将上述高强韧钢连杆通过工装固定到压力机机体上，用 压力机上带有的单边楔形压头快速下压进入连杆大头孔，完成连杆大头孔胀断。本发明工 艺简单合理，分离面的可装配性高，消除了连杆盖与连杆体的定位误差，还减少加工工序 节省了人力和物力，降低了成本，提高了生产效率，可有效确保大功率发动机高强韧钢连 杆的连杆盖与连杆体的定位精度，不存在装配时应力的释放，提高制造质量、可靠性，解 决大功率发动机关键零件的制造等问题。
[0005] 又论文题目为深冷处理下铝和铝合金的晶粒转动，该论文在温度为80K，47~60 小时的条件下，对1-8系12种铝合金进行了深冷处理.通过研究发现，长时间的深冷处 理可以使铝和铝合金的XRD衍射峰值的强弱发生明显的变化，即深冷处理使铝和铝合金晶 粒发生了转动，出现了择优取向即织构现象。
[0006] 但是以上所检索的专利和论文，虽然技术上都是利用了深冷的原理，但是与本专 利的装置相差较远，结构不同，加工方式不同，加工的目的不同，同时加工的方法不同。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种微小型工件凸模深冷冲剪成形装置及其成形方法，其目的在于为 微小型工件的加工提供一种装置和成形方法。
[0008] 本发明一种微小型工件凸模深冷冲剪成形装置的技术方案是：
[0009] 凸模在其侧壁局部开有通孔，受液压缸P1驱动的凸模在压边圈中运动，凹模置于 凹模支座内并固定，受液压缸P2驱动的顶杆在凹模中运动，压边圈中开有可容纳低温溶液 的储槽，储槽顶部装有浮动式活塞，压边圈的内侧壁上开有可以让低温溶液流动的侧壁孔， 所述的压边圈可以在力的作用下将板材压紧在凹模边上，所述的压边圈的周围包覆有绝热 材料一，压边圈与板材接触的边界上压有绝热材料二。
[0010] 本发明所述的凸模侧壁通孔与压边圈的侧壁孔在工作时相通。
[0011] 本发明所述低温溶液通过封闭压边圈内侧壁孔流入到凸模的通孔中储存，降低凸 模底表面温度。
[0012] 本发明所述的顶杆的顶面与凸模的顶面形状形同，顶杆和凸模夹持板材向下运 动。
[0013] 本发明所述的压边圈上的浮动式活塞向上运动可以阻止低温溶液向下流动。
[0014] 使用微小型工件凸模深冷冲剪成形装置的成形方法，包括下列步骤：
[0015] ⑴装夹板材
[0016] 将待加工板材的表面进行清理，去除油污和保持清洁，去除边界的毛刺，并且对板 材进行校直处理后，放置在凹模和压边圈之间；
[0017] (2)冷却
[0018] 驱动凸模向下运动，同时驱动顶杆向上运动，当凸模的通孔与压边圈的内测孔相 通时，低温液体进入凸模通孔中，同时降低了凸模底部的温度，当凸模继续向下运动时，凸 模封闭了压边圈的内侧孔，一部分低温液体滞留在凸模通孔中，继续降低凸模底面温度，当 凸模和顶杆同时接触板材时，停止运动，同时保持一定时间t秒；
[0019] ⑶冲剪
[0020] 增大凸模的向下压力，同时使顶杆保持一定向上的压力，这样可以保证板材始终 处于夹紧状态，当凸模向下的推力P#于向上的推力？2时，且满足方程PSPjscU时，板 材边缘开始被剪切，s代表凸模与板材完全接触后的面积，d代表板材厚度，τ代表板材的 剪切强度；
[0021] (4)退模
[0022] 凸模向上运动，脱离板材，顶杆运送剪切板材脱离凹模；
[0023] (5)形貌检测
[0024] 移动板材对其剪切断面形貌进行检测，
[0025] 所述板材的厚度d介于0. 之间，板材的冲剪区面积不大于314mm 2;
[0026] 所述板材（12)包含了铝、镁、铜及其在常温下伸长率大于5%的金属材料；
[0027] 所述凸模⑴和顶杆（3)接触板材（12)后的保持时间? = 60.1+1秒
[0028] 本发明的优点是结构新颖，可以实现微小型工件的精密加工，同时不会改变材料 的特性，而且可以根据客户需求实现孔的加工，有利于减小毛边和毛刺，平整断面，提高断 面成形精度和成形工件的成形精度，实现批量化生产。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明的结构示意图；
[0030] 图2是本发明冷却加工区域示意图；
[0031] 图3是本发明冲剪成形示意图；
[0032] 图4是本发明一种凸模侧壁通孔断面示意图；
[0033] 图5是本发明一种凸模侧壁通孔断面示意图；
[0034] 图6是本发明一种凸模侧壁通孔断面示意图。
【具体实施方式】
[0035] 凸模1在其侧壁局部开有通孔7,受液压缸P18驱动的凸模1在压边圈5中运动， 凹模2置于凹模支座13内并固定，受液压缸P28'驱动的顶杆3在凹模2中运动，压边圈中 开有可容纳低温溶液4的储槽9,储槽9顶部装有浮动式活塞10,压边圈5的内侧壁上开有 可以让低温溶液4流动的侧壁孔11，所述的压边圈5可以在力的作用下将板材12压紧在凹 模2边上，所述的压边圈5的周围包覆有绝热材料一 6,压边圈5与板材12接触的边界上压 有绝热材料一 14。
[0036] 所述的凸模1侧壁通孔7与压边圈5的侧壁孔11在工作时相通。
[0037] 所述低温溶液4通过封闭压边圈5内侧壁孔11流入到凸模1的通孔7中储存，降 低凸模1底表面温度。
[0038] 所述的顶杆3的顶面与凸模1的顶面形状形同，顶杆3和凸模1夹持板材12向下 运动。
[0039] 所述的压边圈5上的浮动式活塞10向上运动可以阻止低温溶液4向下流动。
[0040] 使用微小型工件凸模深冷冲剪成形装置的成形方法，包括下列步骤：
[0041] (1)装夹板材
[0042] 将待加工板材的表面进行清理，去除油污和保持清洁，去除边界的毛刺，并