微槽道振动辅助犁挤-锻造复合成形装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于振动辅助成形相关技术领域，并公开了一种微槽道振动辅助犁挤

【技术实现步骤摘要】
微槽道振动辅助犁挤-锻造复合成形装置及方法


[0001]本专利技术属于振动辅助成形相关
，更具体地，涉及一种微槽道振动辅助犁挤-锻造复合成形装置及方法。

技术介绍

[0002]随着微电子技术的发展和航空航天技术轻量化的要求，对于高效率、轻量化的微型部件的需求与日俱增。在薄板表面加工出微槽道结构特征，可以提升换热效果、增加反应面积、起到减摩减阻的作用，在换热系统、微反应器以及燃料电池双极板等方面得到了广泛的应用。
[0003]微槽道结构的制造有两大类技术方法，一类是基于材料去除的技术如微电火花加工、激光加工、微切削加工、微切削加工、光化学加工，这类方法成形效率以及材料利用率较低，且成本较高，部分工艺会对环境产生污染，存在较大限制；另一类是基于材料塑性变形的成形工艺，一般采用微压印工艺进行成形，但存在成形效率低、成形力大、模具磨损严重、难以对大平面零件进行加工。
[0004]周旋等在“5A06铝合金微槽道薄板件等温振动辅助成形研究”中采用等温振动辅助成形来加工微槽道薄板，但存在微槽道不能完全成形的缺陷；申请公布号为CN 105792613 A的专利技术专利“一种由交错犁切-挤压方法实现的垂直交错翅片结构的超薄均热板及其加工方法”中采用单刃刀具对微槽道薄板进行加工，这种方法无法精确成形微槽道，难以控制相邻微槽道间隆起筋条的形状，并且筋条表面由于自由变形而产生粗化。Gao等在“Grain and geometry size effects on plastic deformation in roll-to-plate micro/meso-imprinting process”中，采用R2P微细辊压技术对金属薄板表面微细结构进行加工，微槽道板件在成形后会出现翘曲的情况。
[0005]由于现有加工工艺的不足，需要一种新型的成形工艺对微槽道板件进行高效、高质量加工。在金属塑性成形过程中施加振动场，具有减小成形载荷、促进材料流动、改善成形零件表面质量以及减少板件回弹的作用，目前已经被广泛应用在塑性成形领域，因此可通过开发振动辅助的新型成形工艺对微槽道薄板件进行加工。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种微槽道振动辅助犁挤-锻造复合成形装置及方法，在加工过程中，通过凸模对待加工坯料进行犁挤-锻造复合工艺，解决型腔难以充满，成形精度低的问题。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种微槽道振动辅助犁挤-锻造复合成形装置，该装置包括机架和设置在该机架上的工作台、超声振动机构、纵向进给机构和轴向进给机构，其中：
[0008]所述工作台用于夹紧待加工坯料，并在多道次成形中携带待加工坯料横向进给，所述超声振动机构的末端连接有凸模，该超声振动机构设置在待加工坯料的上方，用于沿
纵向对待加工坯料施加超声振动，该超声振动机构设置在所述纵向进给机构上，所述纵向进给机构设置在所述轴向进给机构上，用于在纵向改变所述凸模相对待加工坯料的纵向位置，所述轴向进给机构用于带动所述凸模进行轴向运动，其中：
[0009]所述凸模为多个刃齿结构，在加工过程中，所述凸模沿轴向进给的同时，坯料经凸模刃齿劈分后受挤压面挤压隆起沿内侧面向上流动充型，同时凸模在超声振动装置作用下产生纵向超声振动，对坯料予以镦锻，以此实现振动辅助犁挤-锻造复合成形。
[0010]进一步优选地，所述微槽道的宽度和深度范围均为0.2mm～1mm。
[0011]进一步优选地，所述凸模的单个刃齿的截面形状为矩形、梯形或燕尾形。
[0012]进一步优选地，所述轴向进给机构带动所述超声振动机构沿轴向运动的同时进行频率在0-50Hz的进退式振动进给，以促进坯料充型并减小成形阻力。
[0013]进一步优选地，所述机架包括机架平台、机头架、机尾架和水平导柱，其中，所述机头架和机尾架相对设置在所述机架平台的两端，所述水平导柱设置在所述机头架和机尾架之间，作为所述轴向进给机构的导轨，所述机架上还设置有工作台，该工作台包括工作台垫板、滚珠丝杆和下模座，所述工作台垫板设置在机架平台上，通过所述滚珠丝杆和滑轨结构在所述机架平台上横向移动，所述下模座设置在所述工作台垫板上，用于夹紧坯料。
[0014]进一步优选地，所述轴向进给机构包括轴向伺服液压油缸、滑块固定板和轴向滑块，所述轴向伺服液压油缸用于驱动所述轴向滑块在所述水平导柱上轴向移动，所述滑块固定板用于将所述轴向滑块连接在所述水平导柱上。
[0015]进一步优选地，所述纵向进给机构包括纵向伺服液压油缸、纵向导柱和滑块下垫板，所述纵向伺服液压油缸用于驱动所述超声振动机构沿纵向上下移动，所述纵向导柱设置在所述轴向滑块和所述滑块下垫块之间，用于为所述超声振动机构的纵向位置调整进行导向。
[0016]进一步优选地，所述超声振动机构包括振动机构垫板、超声换能器和变幅杆，所述振动机构垫块与所述滑块下垫块连接，用于固定超声振动机构，所述超声换能器与所述振动机构垫块连接，用于产生超声振动，所述变幅杆与所述超声换能器连接，用于调整所述超声换能器产生的超声振动的振幅。
[0017]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种上述所述的犁挤-锻造复合成形装置加工微型槽道的方法，该方法包括下列步骤：
[0018]S1将待加工坯料进行定位和夹紧，调节所述凸模与待加工坯料之间的纵向和横向相对位置，并设定所述凸模的轴向初始位置；
[0019]S2所述凸模在待加工坯料上轴向进给，对板料进行犁挤-锻造复合成形，成形过程中对凸模施加超声振动，以此完成单道次成形；
[0020]S3所述凸模纵向抬起后回到所述初始位置，坯料按照预设步长沿横向进给，进行下一道次的成形，以此实现多道次的微型槽道的成形。
[0021]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
[0022]1.本专利技术提供的装置用于成形微型槽道，微型槽道由于尺寸小，由于受到尺寸效应的影响，使材料流动性能差并且受摩擦阻力的影响较大，导致现有的正挤压工艺沿厚度方向对板材进行挤压，会产生充型不满的问题，成形精度低，采用本专利技术提供的装置进行犁
挤-锻造复合成形，沿板材的长度方向对板材进行劈分并使坯料受挤压隆起，充填凸模刃齿间的型腔，凸模在纵向超声振动的作用下对隆起的坯料进行镦锻，解决了常规微槽道成形中型腔难以充满的缺陷；
[0023]2.本专利技术提供的装置实现在犁挤-锻造复合成形中施加振动，振动软化效应和减摩效应可以有效减小变形阻力，提高材料的流动性能，进一步提升材料的充型性能，同时振动的引入可以有效减小材料表面的粗糙度，减小微型化导致的表面粗化现象；
[0024]3.本专利技术提供的成形方法，工艺简单，实现劈分、挤压和锻造一体化成形，适用成形各种截面的槽道，适用范围广，尤其适用于微型槽道的成形，成形精度和效率高，可对微槽道进行连续精确加工，并且成形后回弹较小，产生的残余应力较小，除微槽道区域之外其他区域基本没有变形，对金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微槽道振动辅助犁挤-锻造复合成形装置，其特征在于，该装置包括机架和设置在该机架上的工作台、超声振动机构、纵向进给机构和轴向进给机构，其中：所述工作台用于夹紧待加工坯料，并在多道次成形中携带待加工坯料横向进给，所述超声振动机构的末端连接有凸模(4-4)，该超声振动机构设置在待加工坯料的上方，用于沿纵向对待加工坯料施加超声振动，该超声振动机构设置在所述纵向进给机构上，所述纵向进给机构设置在所述轴向进给机构上，用于在纵向改变所述凸模相对待加工坯料的纵向位置，所述轴向进给机构用于带动所述凸模进行轴向运动，其中：所述凸模为多个刃齿结构，在加工过程中，所述凸模沿轴向进给的同时，坯料经凸模刃齿劈分后受挤压面挤压隆起沿内侧面向上流动充型，同时凸模在超声振动装置作用下产生纵向超声振动，对坯料予以镦锻，以此实现振动辅助犁挤-锻造复合成形。2.如权利要求1所述的一种微槽道振动辅助犁挤-锻造复合成形装置，其特征在于，所述微槽道的宽度和深度范围均为0.2mm～1mm。3.如权利要求1所述的一种微槽道振动辅助犁挤-锻造复合成形装置，其特征在于，所述凸模(4-4)的单个刃齿的截面形状为矩形、梯形或燕尾形。4.如权利要求1所述的一种微槽道振动辅助分形-锻造复合成形装置，其特征在于，所述轴向进给机构带动所述超声振动机构沿轴向运动的同时进行频率在0～50Hz的进退式振动进给，以促进坯料充型并减小成形阻力。5.如权利要求1所述的一种微槽道振动辅助犁挤-锻造复合成形装置，其特征在于，所述机架包括机架平台(1-1)、机头架(1-2)、机尾架(1-3)和水平导柱(1-4)，其中，所述机头架(1-2)和机尾架(1-3)相对设置在所述机架平台(1-1)的两端，所述水平导柱(1-4)设置在所述机头架和机尾架之间，作为所述轴向进给机构的导轨，所述机架上还设置有工作台，该工作台包括工作台垫板(5-1)、滚珠丝杆(5-2)和下模座(5-3)，所述工作台垫板(5-1)设置在机架平台(1-1)上，通过所述滚珠...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓磊，张海栋，王新云，金俊松，龚攀，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：