专利名称：用于微型零件精密成形的微型浮动模具装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于微型零件精密成形的浮动模具。
背景技术：
随着微机电系统和电子工业的发展，对微型零件(微米量级)的需求越来越广泛，需要一种低成本、高质量、高精度以及能够批量生产的成形装置。传统的精细加工装置已经很难满足这些要求。后来开发出来的微塑性成形装置虽然可以用于多种材料的加工，并且所成形的零件具有强度高，使用寿命长等优点，但由于零件非常小，对现有的模具来说还存在制造困难、表面质量不高、导向不好、微型模具易变形的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于微型零件精密成形的微型浮动模具装置，它具有结构紧凑，模具配合精度高，导向性好，成本低，生产效率高的特点。本发明包含模座1、顶柱2、弹簧3、垫环4、凹模5、冲头导套6、冲头8、限位环9、凸模12、加热管14、顶出杆16；模座1的中心处开有上大下小的台阶形通孔17，台阶形通孔17的下部是顶杆腔17-1，顶出杆16设于台阶形通孔17下部的顶杆腔17-1内，顶柱2设置在台阶形通孔17上部的工作腔17-2内，倒“T”形顶柱2的下端与顶出杆16的上端活动连接，弹簧3设在工作腔17-2内的顶柱2上，垫环4设在工作腔17-2内弹簧3上部的顶柱2的外侧，凹模5设在工作腔17-2内垫环4及顶柱2的上部，冲头导套6的下端设在工作腔17-2的顶端内，冲头导套6的上端通过其伞沿6-1固定在模座1的上端面上，冲头8的下端设在冲头导套6内，冲头8上设有限位环9，凸模12设在凹模5中心的形腔5-1内及顶柱2的上端，模座1内开有至少一个盲孔18，盲孔18内固定有加热管14，盲孔18上部的模座1上开有环形布线槽10。本发明具有结构紧凑，模具配合精度高，导向性好，成本低，工作效率高，加工工艺简单，模具受力小，可以成形多种材料的优点。
图1是本发明的整体结构示意图，图2是凸模12与凹模5的受力状态示意图。
具体实施例方式
一(见图1)本实施方式由模座1、顶柱2、弹簧3、垫环4、凹模5、冲头导套6、冲头8、限位环9、凸模12、加热管14、顶出杆16组成；模座1的中心处开有上大下小的台阶形通孔17，台阶形通孔17的下部是顶杆腔17-1，顶出杆16设于台阶形通孔17下部的顶杆腔17-1内，顶柱2设置在台阶形通孔17上部的工作腔17-2内，倒“T”形顶柱2的下端与顶出杆16的上端活动连接，弹簧3设在工作腔17-2内的顶柱2的外侧，垫环4设在工作腔17-2内弹簧3上部的顶柱2上，凹模5设在工作腔17-2内垫环4及顶柱2的上部，冲头导套6的下端设在工作腔17-2的顶端内，冲头导套6的上端通过其伞沿6-1固定在模座1的上端面上，冲头8的下端设在冲头导套6内，冲头8上设有限位环9，凸模12设在凹模5中心的形腔5-1内及顶柱2的上端，模座1内开有至少一个盲孔18，盲孔18内固定有加热管14，盲孔18上部的模座1上开有环形布线槽10。
具体实施方式
二(见图1)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于，在模座1的外壁内侧开有环形空间19，在环形空间19内设有加热圈13。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三(见图1)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于，冲头导套6的伞沿6-1上开有通孔6-2，与伞沿6-1上的通孔6-2相对应的模座1上开有螺纹孔1-1，伞沿6-1上的通孔6-2与螺纹孔1-1内设有沉头螺栓7。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四(见图1)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于，在模座1的底部开有连接用的螺纹孔15。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五(见图1)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于，在模座1上沿模座1的径向开有测温孔20。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
工作过程首先利用模座1下边的螺纹孔15将模座1固定在成形设备上，然后将顶柱2、弹簧3、垫环4、凹模5按由下到上的顺序放置在模座1的工作腔17-2内，再将凸模12安装在凹模5的形腔5-1内，再将坯料11放置在凹模5的形腔5-1内的凸模12的上端，然后用沉头螺栓7将冲头导套6固定在模座1上，将限位环9放置在冲头导套6上，随后将冲头8放置到限位环9和冲头导套6的同心孔内。完成模具的装配之后进行模具和坯料的加热，可以选择加热管14或加热圈13单独进行加热，也可以使其同时加热。测量温度的电热偶可通过模座1上的测温孔20伸到模具装置的内部，以便精确测量模具和坯料的成形温度。达到成形温度后，成形设备的施力机构压到冲头8上，冲头8同时压到坯料11和凹模5上。凹模5设置在垫环4上，而垫环4是由弹簧3支撑的，凹模5将力通过垫环4传给弹簧3，弹簧3在压力作用下收缩，因而凹模5向下运动。垫环4的运动方向由模座1的工作腔17-2和顶柱2来保证。凹模5的运动方向由模座1的工作腔17-2来保证，而坯料11将力传给凸模12，然而凸模12是放置在顶柱2上端面的，是不能运动的。坯料11受压力的作用，达到一定值后开始发生塑性变形，可以充填凹模5的形腔5-1，成形出与凹模形腔一样形状和尺寸的零件。坯料的变形量由限位环9来控制，选择不同厚度的限位环9来控制冲头8的压下量，来达到控制坯料11变形量的目的。该限位环可以控制冲头8的压下量，从而也可以保护冲头8下面的凹模5和凸模12，以免被压坏。成形之后拿掉冲头8，推动顶出杆16使其上升，顶出杆16推动顶柱2及凸模12，将成形的微型零件顶出凹模5。完成了整个成形过程。
该模具装置可以在小型压力机上使用，也可以在材料试验机上使用，具有很好的适应性。对压力机的控制精度要求不高，成形过程完全由模具装置结构来控制。成形件的精度是由凸模12和凹模5来保证的。凹模5和凸模12采用高精度加工技术加工而成，配合精度很高，间隙只有几微米。凸模12由凹模5来导向，且凸模12是放在顶柱2上端面的，是不固定的，这样凹模5在有小量偏心时可以在小范围内移动，以适应凹模5的运动。而模具装置的其它零件如垫环3、凹模5与模座1的工作腔17-2，冲头8与冲头导套6之间则不需要太高的配合精度。变摩擦阻力为积极摩擦力，有利于坯料11充填凹模5的形腔。如图2所示，凹模5可以自由地向下运动，而凸模12是固定不动的。在坯料11与凹模5之间产生摩擦力，该摩擦力的方向和凹模5的运动方向是一致的，坯料11在该摩擦力的作用下能够更好的对凹模5的形腔进行充填，这样将原料的摩擦力变为有利于成形的积极摩擦力。由于凹模5可以向下自由运动，冲头8施加的力全部加到坯料11上，也就是说成形设备提供的载荷全部加到坯料11上，提高了设备的效率，节约能源，降低成本，同时也有效地保护了微型模具。
权利要求
1.用于微型零件精密成形的微型浮动模具装置，它包含模座(1)、顶柱(2)、弹簧(3)、垫环(4)、凹模(5)、冲头导套(6)、冲头(8)、限位环(9)、凸模(12)、加热管(14)、顶出杆(16)；其特征在于模座(1)的中心处开有上大下小的台阶形通孔(17)，台阶形通孔(17)的下部是顶杆腔(17-1)，顶出杆(16)设于台阶形通孔(17)下部的顶杆腔(17-1)内，顶柱(2)设置在台阶形通孔(17)上部的工作腔(17-2)内，倒“T”形顶柱(2)的下端与顶出杆(16)的上端活动连接，弹簧(3)设在工作腔(17-2)内的顶柱(2)上，垫环(4)设在工作腔(17-2)内弹簧(3)上部的顶柱(2)的外侧，凹模(5)设在工作腔(17-2)内垫环(4)及顶柱(2)的上部，冲头导套(6)的下端设在工作腔(17-2)的顶端内，冲头导套(6)的上端通过其伞沿(6-1)固定在模座(1)的上端面上，冲头(8)的下端设在冲头导套(6)内，冲头(8)上设有限位环(9)，凸模(12)设在凹模(5)中心的形腔(5-1)内及顶柱(2)的上端，模座(1)内开有至少一个盲孔(18)，盲孔(18)内固定有加热管(14)，盲孔(18)上部的模座(1)上开有环形布线槽(10)。
2.根据权利要求1所述的用于微型零件精密成形的微型浮动模具装置，其特征在于在模座(1)的外壁内侧开有环形空间(19)，在环形空间(19)内设有加热圈(13)。
3.根据权利要求1所述的用于微型零件精密成形的微型浮动模具装置，其特征在于冲头导套(6)的伞沿(6-1)上开有通孔(6-2)，与伞沿(6-1)上的通孔(6-2)相对应的模座(1)上开有螺纹孔(1-1)，伞沿(6-1)上的通孔(6-2)与螺纹孔(1-1)内设有沉头螺栓(7)。
4.根据权利要求1所述的用于微型零件精密成形的微型浮动模具装置，其特征在于在模座(1)的底部开有连接用的螺纹孔(15)。
5.根据权利要求1所述的用于微型零件精密成形的微型浮动模具装置，其特征在于在模座(1)上沿模座(1)的径向开有测温孔(20)。
全文摘要
用于微型零件精密成形的微型浮动模具装置，它涉及一种用于微型零件精密成形的浮动模具。本发明顶柱(2)设置在台阶形通孔(17)上部的工作腔(17－2)内，弹簧(3)设在工作腔(17－2)内的顶柱(2)上，垫环(4)设在工作腔(17－2)内弹簧(3)上部的顶柱(2)的外侧，凹模(5)设在工作腔(17－2)内垫环(4)及顶柱(2)的上部，冲头导套(6)的下端设在工作腔(17－2)的顶端内，冲头(8)上设有限位环(9)，凸模(12)设在凹模(5)中心的形腔(5－1)内及顶柱(2)的上端，模座(1)内开有至少一个盲孔(18)，盲孔(18)内固定有加热管(14)，盲孔(18)上部的模座(1)上开有环形布线槽(10)。本发明具有结构紧凑，模具配合精度高，导向性好，成本低，工作效率高，加工工艺简单，模具受力小，可以成形多种材料的优点。
文档编号B21D37/16GK1554499SQ20031010777
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月23日 优先权日2003年12月23日
发明者郭斌, 单德彬, 王春举, 袁林, 周健, 郭 斌 申请人:哈尔滨工业大学