微型涡轮模压成形装置及方法，它涉及一种微型涡轮成形装置及方法，以解决现有技术制造微型涡轮时存在材料利用率低、加工效率低、加工成本高和不宜批量化生产的问题。该装置包括凸模、凹模、凹模座、顶杆、电加热元件、温度传感器、温度控制仪和第一螺钉；凹模座的上端面的中部设有凹槽，凹模置于凹模座的凹槽内，凹模与凹模座可拆卸连接，凹模的上端面的中部设有成形槽，成形槽的下端面设有叶片槽，凸模置于凹模的成形槽内，凹模座置于电加热元件内，电加热元件与凹模座滑动连接，温度传感器的探头与凹模接触，温度传感器的信号输出端与温度控制仪的信号输入端相连，温度控制仪的信号输出端与电加热元件连接。本装置用于微型涡轮的成形。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微型涡轮成形装置及方法。
技术介绍
微型机械以其尺度小、重量轻、惯量小、能耗低、集成化高的特点，在微机电系统和微系统技术的推动下，具有广泛的应用前景。微型叶轮泵是以流体为介质的微型流体机械， 在医疗、航天以及现代工业中具有广泛的应用前景。微型叶轮泵的原理是通过微型叶轮的转动来不断的输送液体，具有效率高、性能稳定、寿命长等优点。其关键部件是微型叶轮，微型叶轮对泵的效率、寿命及稳定性等具有重要影响。所以，加工出高质量、低成本的微型叶轮零件具有重大意义。目前，微型涡轮主要采用MEMS技术、微细电火花成形加工技术、微细机械加工技术及微细电火花铣削加工技术等。MEMS加工技术具有一 定的局限性，加工微型发动机的部件都是二维结构，叶片的造型采用的是直壁结构，其流体力学性能受到了影响， 同时加工材料有限，这也是硅刻蚀技术所无法避免的一个问题。微细电火花成形技术可以加工出非直壁结构的轴流式微型涡轮叶轮，但微细电火花加工技术的加工周期长且在加工过程中由于电极的损耗，工件的加工精度会逐渐变差，对于更加复杂的三维结构，电火花成形加工技术也很难实现。微细机械加工技术由于受到刀具和加工材料的限制，应用受到一定的限制。同时，这些技术在低成本、批量化制造方面存在一定的困难。经文献检索，中国专利申请号为200810144607. 1的专利技术专利申请提出采用硅蚀刻的方法制造微型涡轮。该制造方法可以实现微型涡轮叶轮整体成形及轴向多级涡轮叶片的制造。但是由于该加工方法所用材料有限、加工周期长、加工中所用的腐蚀液对环境有污染性、工艺成本高、加工效率低等缺点，限制了其批量化生产的实现。中国专利号 200510057065. 0的专利技术专利提出利用机械加工的方法制造小型压气机叶轮。该加工方法加工率低，加工成本高，也不适合大规模批量生产。在微型叶轮的加工过程中，零件之间的一致性相对较低，互换性差，且随着微型叶轮尺寸的减小，给构件之间的装配和配合使用带来一定的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微型涡轮成形装置及方法，以解决现有技术制造微型涡轮时存在材料利用率低、加工效率低、加工成本高和不宜批量化生产的问题。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是本专利技术的微型涡轮模压成形装置包括凸模、凹模、凹模座、顶杆、电加热元件、温度传感器、温度控制仪和第一螺钉；凹模座的上端面的中部设有第一凹槽，凹模置于凹模座的第一凹槽内，凹模与凹模座可拆卸连接，凹模座的下端面的中部设有第三孔，凹模座上位于第一凹槽与第三孔之间设有与二者相通的第二孔，凹模座的侧壁上沿径向设有与第一凹槽相通的第四孔，凹模的上端面的中部设有成形槽，凹模的下端面的中部设有与成形槽相通的第一孔，成形槽的下端面设有叶片槽，第一孔与第二孔相通且同轴设置，第二孔的孔径大于第一孔的孔径，顶杆的下端设有凸台，顶杆的凸台置于第二孔内，顶杆的上端置于第一孔内，第一螺钉与第三孔螺纹连接，第一螺钉的上端顶靠在顶杆的凸台的下端上，凸模置于凹模的成形槽内，凸模的下端面的中部设有第二凹槽，凹模座置于电加热元件内，电加热元件与凹模座滑动连接，电加热元件的侧壁上设有与第四孔同轴设置的第五孔，温度传感器置于第四孔内和第五孔内，温度传感器的探头与凹模接触，温度传感器的信号输出端与温度控制仪的信号输入端相连，温度控制仪的信号输出端与电加热元件连接。利用上述成形装置的微型涡轮成形方法是按照以下步骤实现一、调整顶杆，使顶杆的上端面与成形槽的下端面平齐，然后将坯料放入凹模的成形槽内，将凸模置于凹模的成形槽内的坯料上；二、接通电加热元件，对凹模座进行加热，将凹模加热到300°C 450°C; 三、当凹模加热到步骤二预定的温度时，在压力机的作用下向凸模施加2000N-10000N的压力，坯料在凸模的模压作用下产生塑性变形，当坯料充填满成形槽和叶片槽时，压力机停止运行，坯料在成形槽内成形完毕，制成微型涡轮；四、卸下凸模，通过旋紧第一螺钉，使顶杆向上移动将微型涡轮从成形槽中顶出，获得微型涡轮成品。本专利技术的有益效果是(1)本专利技术以等温精密模压成形为技术手段成形微型涡轮，仅使用一套本专利技术成形装置就可以实现低成本、批量化生产、质量高以及互换性好的微型涡轮零件。本装置加工出来的微型涡轮叶片沿环向分布在涡轮盘上，每个涡轮具有2 10个叶片。(2)本专利技术采用模压成形工艺方法，使得坯料沿轴向流动，不仅可以实现体积微型涡轮结构的成形；也能成形叶片高度和厚度比值较大的以及复杂曲面叶片，并能很好的保证成形各个叶片的均勻性，本专利技术方法能直接成形出所要求的微型涡轮构件，避免了二次加工，具有材料利用率高、加工效率高和成本低等优势。(3)本专利技术能实现叶片与涡轮盘一体成形，叶片与涡轮盘垂直安装，可沿轴向加载成形，不仅成形件微观组织如流线沿轮廓分布，而且利于简化模具结构和成形件脱模，具有良好的综合机械性能，满足涡轮高速旋转时对零件机械性能的要求。同时，省去了叶片的安装等工序，能够保证成形件的一致性。(4)本专利技术充分利用凸模中的第二凹槽，模压成形叶片的同时，形成模压零件中部向上凸起，使坯料容易流动，避免产生成形死区，能够有效降低成形载荷，有利于提高零件的成形质量。(5)本专利技术的模具加工采用所设计的微型轮冲压模具电火花加工工艺，该加工工艺综合运用了微细电火花线切割加工和微细电火花成型加工等多种加工方法，具有模具轮廓更加清晰，各叶片的一致性更好，微型轮凸模的刚度大，实现高度和宽度较大的叶片加工。附图说明图1是本专利技术微型涡轮成形装置整体结构主视图，图2是将坯料放入凹模成形槽内的示意图，图3是图1中I处的局部放大图。具体实施例方式具体实施方式一结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的微型涡轮模压成形装置包括凸模1、凹模2、凹模座3、顶杆4、电加热元件5、温度传感器6、温度控制仪7和第一螺钉8 ；凹模座3的上端面的中部设有第一凹槽3-3，凹模2置于凹模座3的第一凹槽 3-3内，凹模2与凹模座3可拆卸连接，凹模座3的下端面的中部设有第三孔3-2，凹模座3 上位于第一凹槽3-3与第三孔3-2之间设有与二者相通的第二孔3-1，凹模座3的侧壁上沿径向设有与第一凹槽3-3相通的第四孔3-4，凹模2的上端面的中部设有成形槽2-1，凹模2的下端面的中部设有与成形槽2-1相通的第一孔2-2，成形槽2-1的下端面设有叶片槽2-1-1，第一孔2-2与第二孔3-1相通且同轴设置，第二孔3-1的孔径大于第一孔2_2的孔径，顶杆4的下端设有凸台，顶杆4的凸台置于第二孔3-1内，顶杆4的上端置于第一孔 2-2内，第一螺钉8与第三孔3-2螺纹连接，第一螺钉8的上端顶靠在顶杆4的凸台的下端上，凸模1置于凹模2的成形槽2-1内，凸模1的下端面的中部设有第二凹槽1-1，凹模座3 置于电加热元件5内，电加热元件5与凹模座3滑动连接，电加热元件5的侧壁上设有与第四孔3-4同轴设置的第五孔5-1，温度传感器6置于第四孔3-4内和第五孔5-1内，温度传感器6的探头与凹模2接触，温度传感器6的信号输出端与温度控制仪7的信号输入端相连，温度控制仪7的信号输出端与电加热元件5连接。本实施方式的温度控制仪7根据输入的温度与温控控制仪7设定的上下限温度比较，当输入的温度高于设定温度上限，温度控制仪7控制电加热元件5，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．微型涡轮模压成形装置，其特征在于：该装置包括凸模（１）、凹模（２）、凹模座（３）、顶杆（４）、电加热元件（５）、温度传感器（６）、温度控制仪（７）和第一螺钉（８）；凹模座（３）的上端面的中部设有第一凹槽（３－３），凹模（２）置于凹模座（３）的第一凹槽（３－３）内，凹模（２）与凹模座（３）可拆卸连接，凹模座（３）的下端面的中部设有第三孔（３－２），凹模座（３）上位于第一凹槽（３－３）与第三孔（３－２）之间设有与二者相通的第二孔（３－１），凹模座（３）的侧壁上沿径向设有与第一凹槽（３－３）相通的第四孔（３－４），凹模（２）的上端面的中部设有成形槽（２－１），凹模（２）的下端面的中部设有与成形槽（２－１）相通的第一孔（２－２），成形槽（２－１）的下端面设有叶片槽（２－１－１），第一孔（２－２）与第二孔（３－１）相通且同轴设置，第二孔（３－１）的孔径大于第一孔（２－２）的孔径，顶杆（４）的下端设有凸台，顶杆（４）的凸台置于第二孔（３－１）内，顶杆（４）的上端置于第一孔（２－２）内，第一螺钉（８）与第三孔（３－２）螺纹连接，第一螺钉（８）的上端顶靠在顶杆（４）的凸台的下端上，凸模（１）置于凹模（２）的成形槽（２－１）内，凸模（１）的下端面中部设有第二凹槽（１－１），凹模座（３）置于电加热元件（５）内，电加热元件（５）与凹模座（３）滑动连接，电加热元件（５）的侧壁上设有与第四孔（３－４）同轴设置的第五孔（５－１），温度传感器（６）置于第四孔（３－４）内和第五孔（５－１）内，温度传感器（６）的探头与凹模（２）接触，温度传感器（６）的信号输出端与温度控制仪（７）的信号输入端相连，温度控制仪（７）的信号输出端与电加热元件（５）连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王春举，郭斌，王传杰，单德彬，迟关心，徐杰，王玉魁，王振龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93
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