微成形模具装置设计

...wd......wd......wd...微弯曲模具装置设计三点弯曲模具1〕参考文献：C2680黄铜箔微弯曲工艺研究汪鑫伟〔哈尔冰工业大学〕图-1微弯曲模具装置图图-1微弯曲模具装置图该弯曲模具具有以下特点：按照GB/T15825.5-1995，取凹模口部圆角半径Rd=10mm，取冲头半径R分别为1mm、1.5mm、2mm和2.5mm。凹模弧面和冲头外表的制造公差不大于±0.01mm，外表粗糙度Ra不大于0.5μm。冲头两端设计成哑铃状，这样可以保证不同半径的冲头固定在一样的冲头固定板上，冲头芯棒和冲头固定环采用别离的形式，这是因为一方面阶梯处加工困难，难以保证尺寸精度，另一方面芯棒是一个细长的圆柱，外圆尺寸精度难以保证，而且有可能造成严重的不同心。为保证冲头尺寸精度、外表光洁度、不易发生变形等特点，定制了一套尺寸精度较高的高质合金钢棒，无需进展磨削加工即可满足要求，合金棒外圆尺寸公差小于10μm，符合实验精度要求。装配时，将芯棒两端压入固定环中，调整好位置后通过环上的锁紧螺钉锁紧。为保证冲头定位精度和方便拆卸，冲头固定板采用上下剖分的形式。为保证较高的同轴度，同时加工出两冲头固定板中心孔，装配时，首先将冲头水平放在冲头固定板中心孔槽中，然后将对应的另一半孔槽压合上，并用销钉定位，螺纹紧固。采用这种构造，即可自动保证冲头两端和冲头固定板中心孔同轴，另外可以随时拆卸安装以便于更换冲头。为便于凹模跨距连续可调，凹模底座设计为燕尾槽的形式，从而防止了凹模和底座之间重复定位，可以保证较好的垂直度。实验过程中，对于调整好的跨距间隙，通过底座上均匀分布的紧固螺钉压紧垫块以到达固定凹模的作用，调整范围为0mm~20mm。由于实验坯料小而且厚度很薄，实验过程中对试样的夹持定位非常重要，为了防止实验时对中不好使坯料发生横向位移或者面内转动，设计了一弓字形压紧块，压紧块两端与连接架之间通过压紧弹簧接触，可以较方便的调整夹持力，而且装卸方便。实验过程中，压紧块和凸模之间无相对运动，夹持力恒定不变，不影响弯曲力的测量。实验过程中，上下模合模可保证凸模的初步对中，再通过悬挂于两端的传感器输出微小力值信号进展准确对中定位，锁定上下压紧螺母，并采用游标卡尺调整弯曲跨距，试样由压紧块被水平夹持在凸模上。2〕参考文献：SpringbackbehaviorofbrassinmicrosheetformingJenn-TerngGau,ChrisPrincipe,MiaoYuTheeffectofminiaturizationonthefinalgeometryofthebendproduct图-2三点弯曲模具装置图图-2三点弯曲模具装置图该模具具有以下特点：采用刻度尺准确定位凸凹模位置，其中凹模设计为可调式，通过上面的刻度来调节所在位置。通过对退火处理的黄铜箔进展三点弯曲实验，以研究回弹量随T/D(板厚/平均晶粒尺寸)的变化规律。研究结果说明：板厚小于350μm时，传统的塑性弯曲回弹理论不再适用于黄铜箔回弹规律，其回弹量是相对厚度的T/D的函数，且随着T/D的增大而减小，另外T/D>1时，屈服强度随T/D的减小而减小，T/D<1时，弯曲屈服强度和偏差随着T/D的减小而增大。微成形的成形性能随着T/D的减小而变坏，与材料的厚度无关。U型微弯曲模具装置参考文献：T2紫铜箔材的U型弯曲变形王春举,郭斌,单德彬〔哈尔冰工业大学〕图3U型弯曲模具装置示意图及实物图图3U型弯曲模具装置示意图及实物图U型弯曲模具与三点弯曲模具相比较，其变形过程更为复杂，薄板的弯曲变形性能不仅与材料本身相关，还与模具本身几何参数〔凸凹模间隙，模具尺寸〕有着密切联系。模具构造特点：该模具装置采用双导柱、导套构造来提高凸模的运动精度，以此保证凸凹模间隙的精度。凹槽的槽宽设定为1.0mm和0.6mm，圆角半径为0.1mm和0.3mm，凸凹模单边间隙设定为板厚尺寸。为了保证凸模的强度和刚度，将凸模设计为阶梯型。实验方案：材料：T2紫铜箔，厚度分别为50和90μm。通过力传感器测量U型弯曲成形力，冲头速度为1mm/s，不使用润滑油。凹模几何尺寸的影响分析板厚为90μm，圆角尺寸为0.3mm的不同槽宽尺寸时的冲头载荷-位移曲线的关系。槽宽尺寸为0.6mm时，最大冲头载荷显著增大，载荷上升下降的速率都明显大于槽宽尺寸为1.0mm时的速率。分析厚度为0.05mm，槽宽尺寸为1.0mm、不同圆角半径时的冲头载荷-位移曲线，圆角半径较小时，最大载荷增大，并且冲头载荷的上升和下降速率都明显增大。箔板厚度的影响分析槽宽尺寸为1.0mm，圆角半径为0.3mm时，厚度分别为50和90μm的冲头载荷-位移曲线。回弹分析分析凹模圆角与板厚对弯曲变形回弹量的影响：板厚小时，厚度方向上的应力-应变变化更加剧烈，分布极不均匀，而产生更大回弹；圆角半径小时，塑性应变率增加，塑性流动应力，导致应力分布更加不均匀，致使回弹角度增加。单边微弯曲模具装置德国的Geiger〔1999〕教授等人采用单边弯曲变形试验研究了尺寸效应现象,结果说明箔板厚度与晶粒尺寸比是影响弯曲力的主要因素[6ECKSTEINR,GEIGERM,ENGELU.Specificcharacteristicsofmicrosheetmetalworking[C].Proceedingofthe7thInternationalConferenceonSheetMetal,Erlangen,German,1999,27-28:529-536.]。ECKSTEINR,GEIGERM,ENGELU.Specificcharacteristicsofmicrosheetmetalworking[C].Proceedingofthe7thInternationalConferenceonSheetMetal,Erlangen,German,1999,27-28:529-536.1〕参考文献：纯铜箔微弯曲数值模拟与实验研究姜华〔山东大学〕图4单边微弯曲模具装置示意图及实物图图4单边微弯曲模具装置示意图及实物图凸模凹模压边圈模具构造特点：凸凹模间隙设计成可以调节的。凹模可以小幅度的移动移动范围处于0~7mm，采用紧固螺钉连接凹模和下模座，利用细牙螺栓和塞尺来准确控制凹模的移动，从而调整凸凹模间隙。图5凹模二维图和实物图图5凹模二维图和实物图该模具装置采用双导柱、导套构造来提高凸模的运动精度，为了方便放置板料，双导柱设计在对角线上。压边方式采用弹簧压边圈，可以对板料起到很好的压边固定作用。实验方案：实验材料：纯铜箔，厚度分别为30μm，50μm，90μm，140μm，190μm，两种热处理方式〔400℃和900℃〕。分别研究坯料尺寸、晶粒尺寸、弯曲角对回弹角的影响，其中凸凹模间隙C=1.2t。参考文献：微弯曲成形中应变梯度硬化效应的研究〔上交〕李河宗图6微弯曲模具三维模型与示意图图6微弯曲模具三维模型与示意图模具构造特点：模具凸模圆角尺寸分别为0.0625、0.125、0.25、0.5、1.25mm，凹模圆角半径分别为0.0625、0.125、0.25、0.5、1.25mm，设计5套相互