基于线电极放电磨削的微成形模具原位制造装置制造方法及图纸

基于线电极放电磨削的微成形模具原位制造装置，属于精密机械制造领域。本发明专利技术为了解决在微型模具加工过程中块电极重复使用，微小的放电间隙难以精确控制，表面质量较差，影响了微型模具的使用寿命的问题。原位制造装置中的线电极及进给传动系统包括线电极、线电极导向板、主动外导轮、从动外导轮和两组内导轮，所述上轴的前端安装有线电极导向板，XY精密移动平台上安装有主动外导轮和从动外导轮，主动外导轮与一个旋转电机的输出轴连接，线电极依次缠绕在主动外导轮、主动外导轮同侧的一组内导轮、线电极导向板、另一组内导轮、从动外导轮，通过主动外导轮和从动外导轮实现线电极的移动。本发明专利技术能实现多种形状微型冲头和凹模的高质量原位加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于线电极放电磨削技术的微成形模具原位制造装置，属于精密机械制造领域。
技术介绍
金属薄板类微型零件广泛应用于微电子集成电路、生物医疗、航空航天、纺织印染等领域，其零件尺寸或特征尺寸在亚毫米或微米级，产品的微型化对微型零件的尺寸精度、成本以及生产效率等提出了更高的要求。传统的微细加工方法，比如微细钻削、微细电火花、微细电化学、激光以及刻蚀等，这些微细制造技术在微型零件加工效率、成本以及可加工的材料等方面具有不同程度的不足。金属薄板微成形技术具有传统塑性加工工艺简单、精度高、重复性好、生产效率高、成本低等优点，特别适合金属薄板微孔、微杯类零件高质量低成本批量制造。然而，随着微型零件尺寸的减小，微型模具中关键部件(微型冲头、凹模等)加工与装配精度难以保证，导致微型模具寿命较低。微型模具的加工与装配技术成为制约微成形技术发展的关键因素。韩国J00等人利用微细研磨加工微型冲头，采用微细钻削孔方法加工凹模孔，通过精密XY移动平台在显微视觉检测的帮助下进行微型冲头与冲孔凹模同轴装配，实现了最小直径为25 ii m微孔的微冲孔实验(B. Y. Joo, S. H. Rhim, S.1. Oh. Micro-holefabricationby mechanical punching process. J. Mater. Process. Technol. 170(2005),593-601)。但是，由于受到目前光学检测精度的影响，致使模具中心校准操作复杂，重复精度难以保证。微细电火花技术是通过工件与工具电极之间微小能量的脉冲性火花放电实现微型件制造的工艺方法，该技术不受材料强度、硬度限制，加工过程中无宏观作用力，尺寸精度高等优点，特别适合微成形模具高精度加工。台湾Chern等人提出了一种基于微细电火花技术的微冲孔装置，首先采用线电极磨削方法加工微型冲头，然后利用加工的微型冲头加工所需的凹模。由于不需要冲头和凹模的二次装配，能够保证冲裁间隙均匀性要求，冲出最小直径为 100 u m 的微孔(G. L. Chern, Y. E. Wu and S. F. Liu Developmentof amicro-punching machine and study on the influence of vibration machininginmicro-EDM, J. Mater. Process. Technol. 180 (2006), 102-109)。但是，这种方法由于在微冲孔过程中没有相应的压边装置，微孔的断面质量较差，冲头寿命难以保证，难以满足微孔批量制造要求。公开号为CN102489802A公开日为2012年6月13日、名称为《一种微成形模具原位制造装置》的专利技术专利提出了一种基于微细电火花的微成形模具原位制造技术，基于微细电火花块电极磨削技术实现微型冲头和凹模的在线加工。该方法省去了微成形模具中微型冲头与凹模的二次装配，保证了冲头与凹模上的工作孔之间的间隙均匀性。尽管块电极磨削方法能够实现微型模具的高效率加工，但是由于在微型模具加工过程中块电极重复使用，微小的放电间隙难以精确控制，导致微型模具表面变质层明显，表面质量较差，影响了微型模具的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术为了解决在微型模具加工过程中块电极的放电间隙难以精确控制，导致微型模具表面变质层明显，表面质量较差，影响了微型模具的使用寿命的问题，进而提供了一种基于线电极放电磨削的微成形模具原位制造装置。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是本专利技术所述的基于线电极放电磨削的微成形模具原位制造装置包括XY精密移动平台、微细电火花主轴系统、微成形模具和高分辨CCD视觉系统；线电极及进给传动系统设置在XY精密移动平台的上方，高分辨CCD视觉系统也固定在XY精密移动平台上；XY精密移动平台的设置高度与微细电火花主轴系统的微成形模具的冲头的位置一致；微细电火花主轴系统设置在微成形模具的上方；所述装置还包括安装在XY精密移动平台上的线电极及进给传动系统；线电极及进给传动系统包括线电极、线电极导向板、主动外导轮、从动外导轮和两组内导轮，两组内导轮对称分布且安装在XY精密移动平台的上轴上两侧，所述上轴的前端安装有线电极导向板，XY精密移动平台上还安装有主动外导轮和从动外导轮，主动外导轮与一个旋转电机的输出轴连接，线电极依次缠绕在主动外导轮、主动外导轮同侧的一组内导轮、线电极导向板、另一组内导轮、从动外导轮；主动外导轮在旋转电机的作用下转动，通过主动外导轮和从动外导轮实现线电极的移动；在两组内导轮和线电极导向板的导向下实现线电极稳定传动；线电极及进给传动系统用于原位加工或修整微成形模具的冲头，主轴夹持体下端的外沿内的导套与微成形模具上的四个精密导柱连接；微细电火花主轴系统的旋转主轴、微成形模具的冲头和微成形模具的凹模三者的中心同轴。本专利技术的有益效果是本专利技术所述装置利用线电极放电磨削加工方法加工微型冲头，然后利用微型冲头作为电极，原位加工微成形模具凹模孔，通过精确控制放电间隙实现对微型冲头与凹模孔之间的间隙大小，保证了凸凹模间隙均匀性。同时，线电极放电磨削中放电间隙小，能够实现精确可控，加工后微型模具表面粗糙度低，有效提高了微型冲头表面质量和使用寿命。满足了微型零件的微成形高精度、低成本批量制造要求。该装置能够实现截面形状为圆形和非圆形(三角形、四边形、六边形等多种形状)的微型冲头和凹模孔的加工。本专利技术解决目前微型模具加工与装配中存在的问题，不仅满足了微型模具表面质量、尺寸精度以及间隙均匀性要求，而且能够在装置内安装相应的压边装置，实现微成形过程压边力的控制，提高了微型零件的成型质量。本专利技术利用制造出的多种形状的微型冲头和凹模，能够实现圆形和非圆形(三角形、四边形及六边形等)等多种截面形状的微型零件的高质量成形，能够满足金属薄板微孔、微杯类以及微凸起等微型零件的高质量低成本批量制造要求。附图说明图1是本专利技术所述基于线电极放电磨削的微成形模具原位制造装置的整体结构主视图(为便于表达，拆除微成形模具的第一层和第二层)，图2是图1的俯视图(7-油箱、1-1-上轴或Y轴、1-2-上轴或X轴)，图3是微细电火花主轴结构的主视图，图4是微型冲头线电极磨削示意图(利用线电极磨削微成形模具的冲头，线电极与冲头相切)；图5至图7是多边形微型冲头加工示意图(图5是横截面为三角形的冲头，图6是横截面为四边形的冲头，图7是横截面为六边形的冲头；利用线电极将圆形冲关可加工成三角形的冲头、四边形的冲头或六边形的冲头)。图8是利用线电极进行冲头制作(参见图8a和Sb)、利用加工好的多边形冲头对凹模进行原位加工(参见图Sc)、然后利用线电极对冲头进行修整(参见图8d)的过程图；图9是本专利技术利用加工好的多边形冲头对凹模进行原位加工的状态图(在冲头制作、凹模原位加工以及冲头修整过程中，只需将第二层移走)；图10是本专利技术所述基于线电极放电磨削的微成形模具原位制造装置的整体结构主视图。具体实施例方式具体实施方式一如图1 10所不,本实施方式所述的一种基于线电极放电磨削的微成形模具原位制造装置，所述装置包括XY精密移动平台I、微细电火花主轴系统2、微成形模具3和高分辨CCD视觉系统4 ;线电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于线电极放电磨削的微成形模具原位制造装置，所述装置包括XY精密移动平台(1)、微细电火花主轴系统(2)、微成形模具(3)和高分辨CCD视觉系统(4)；线电极及进给传动系统(5)设置在XY精密移动平台的上方，高分辨CCD视觉系统(4)也固定在XY精密移动平台(1)上；XY精密移动平台(1)的设置高度与微细电火花主轴系统(2)的微成形模具(3)的冲头(2?8)的位置一致；微细电火花主轴系统(2)设置在微成形模具(3)的上方；其特征在于：所述装置还包括安装在XY精密移动平台(1)上的线电极及进给传动系统(5)；线电极及进给传动系统(5)包括线电极(5?1)、线电极导向板(5?2)、主动外导轮(5?3)、从动外导轮(5?4)和两组内导轮(5?5)，两组内导轮(5?5)对称分布且安装在XY精密移动平台(1)的上轴(1?1)上两侧，所述上轴(1?1)的前端安装有线电极导向板(5?2)，XY精密移动平台(1)上还安装有主动外导轮(5?3)和从动外导轮(5?4)，主动外导轮(5?3)与一个旋转电机的输出轴连接，线电极(5?1)依次缠绕在主动外导轮(5?3)、主动外导轮(5?3)同侧的一组内导轮(5?5)、线电极导向板(5?2)、另一组内导轮(5?5)、从动外导轮(5?4)；主动外导轮(5?3)在旋转电机的作用下转动，通过主动外导轮(5?3)和从动外导轮(5?4)实现线电极的移动；在两组内导轮(5?5)和线电极导向板(5?2)的导向下实现线电极稳定传动；线电极及进给传动系统(5)用于原位加工或修整微成形模具的冲头(2?8)，主轴夹持体(2?7)下端的外沿内的导套(2?15)与微成形模具(3)上的四个精密导柱(3?4)连接；微细电火花主轴系统(2)的旋转主轴(2?6)、微成形模具(3)的冲头(2?8)和微成形模具(3)的凹模(3?16)三者的中心同轴。...

【技术特征摘要】
1.一种基于线电极放电磨削的微成形模具原位制造装置，所述装置包括XY精密移动平台(I)、微细电火花主轴系统(2)、微成形模具(3)和高分辨CCD视觉系统(4);线电极及进给传动系统(5)设置在XY精密移动平台的上方，高分辨CCD视觉系统(4)也固定在XY精密移动平台(I)上；XY精密移动平台(I)的设置高度与微细电火花主轴系统(2)的微成形模具(3)的冲头(2-8)的位置一致；微细电火花主轴系统(2)设置在微成形模具(3)的上方；其特征在于所述装置还包括安装在XY精密移动平台(I)上的线电极及进给传动系统(5)； 线电极及进给传动系统(5)包括线电极(5-1)、线电极导向板(5-2)、主动外导轮(5-3)、从动外导轮(5-4)和两组内导轮(5-5)，两组内导轮(5-5)对称分布且安装在XY精密移动平台(I)的上轴(1-1)上两侧，所述上轴(1-1)的前端安装有线电极导向板(5-2)，XY精密移动平台(I)上还安装有主动外导轮(5-3)和从动外导轮(5-4)，主动外导轮(5-3)与一个旋转电机的输出轴连接，线电极(5-1)依次缠绕在主动外导轮(5-3)、主动外导轮(5-3)同侧的一组内导轮(5-5)、线电极导向板(5-2)、另一组内导轮(5-5)、从动外导轮(5-4);主动外导轮(5-3)在旋转电机的作用下转动，通过主动外导轮(5-3)和从动外导轮(5-4)实现线电极的移动；在两组内导轮(5-5)和线电极导向板(5-2)的导向下实现线电极稳定传动；线电极及进给传动系统(5)用于原位加工或修整微成形模具的冲头(2-8)，主轴夹持体(2-7)下端的外沿内的导套(2-15)与微成形模具(3)上的四个精密导柱(3-4)连接；微细电火花主轴系统(2)的旋转主轴(2-6)、微成形模具(3)的冲头(2-8)和微成形模具(3)的凹模(3-16)三者的中心同轴。2.根据权利要求I所述的一种基于线电极放电磨削的微成形模具原位制造装置，其特征在于所述微成形模具(3)的冲头(2-8)的横截面为三角形、四边形或六边形。3.根据权利要求I或2所述的一种基于线电极放电磨削的微成形模具原位制造装置，其特征在于所述微细电火花主轴系统2包括直流电机(2-1)、直流电机带轮(2-2)、直流电机连接板(2-5)、旋转主轴(2-6)、从动带轮(2-4)、主轴夹持体(2-7)、碳刷(2_3)、旋转主轴夹头(2-9)、主轴绝缘板(2-10)和主轴固定支架(2-12);旋转主轴(2-6)的下端设有用于固定待加工微成形模具的冲头(2-8)的旋转主轴夹头(2-9)，直流电机(2-1)(通过螺钉)固定在直流电机连接板(2-5)上，旋转主轴(2-6)通过主轴压紧件2-13和弹簧片固定在在主轴夹持体(2-7)内，旋转主轴(2-6)的上端放置于碳刷(2-3)的中心孔内；主轴夹持体(2-7)、碳刷(2-3)通过螺栓固定在主轴绝缘板(2-10)上，直流电机带轮(2-2)与安装在旋转主轴(2-6)上端的从动带轮(2-4)通过皮带相连以实现微细电火花加...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杰，单德彬，郭斌，王振龙，迟关心，王春举，王玉魁，郝智聪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：