微冲切模具在线制备的加工精度问题的研究

摘要

科技进步使微型零件获得广泛应用，产品微型化的不断深入也对微制造技术提出了更高的要求。作为微细加工技术的一种，微冲切以其独特的优势得到越来越多的研究与工程技术人员的关注，其加工过程的高效、低成本以及被加工件的良好质量使得微冲切成为微制造领域一个颇具前景的方向。但受限于微观尺度模具的制备及装配水平，微冲切技术尚需进一步研究。
　　微细电火花技术作为起步最早的微细加工技术之一，可以在导电材料上实现复杂三维型腔的加工。本文提出了一种基于微细电火花加工的微冲切模具在线制备方案，并在此基础上组建了模具加工与冲切的复合加工平台。配合基于NI LabVIEW自行编制的机床控制程序，在所搭建的复合加工机床上实现了微冲切模具的在线加工。在模具的加工过程中，引入反拷贝电极作为过渡，实现了复杂轮廓微凸模的加工，解决了传统工艺难以实现复杂形状微凸模加工的问题。该工艺方案采用模具在线加工并完成冲切的复合技术，解决了微模具安装对位的难题；加工过程中，凹模及反拷贝电极采用微细电火花三维铣削技术完成加工，而凸模则通过反拷贝的方式完成加工；为了改善加工状态，在模具制备过程中引入了超声辅助振动以促进加工区域工作液的流动。
　　本文针对微冲切模具加工过程中尺寸精度问题进行了系统研究，全面分析了加工精度的影响因素，并据此制定了模具加工过程中的工艺参数、尺寸控制策略、模具对中方案以及模具在线加工与冲切的完整工艺流程。最后，根据所设计的实验方案，分别实现了圆角矩形、L状阶梯型以及更为复杂微型模具的制备，并分别在黄铜、不锈钢以及3J21材料上完成了冲切加工。
　　微冲切实验结果表明：基于微细电火花加工的微冲切技术可以实现复杂异形截面微型零件的高效率、低成本的加工。采用微细电火花技术可以完成复杂形状微模具的制备，其加工尺寸精度可控制在±3μm；对于所设计微零件的冲切实验结果显示，微型零件的形状精度满足加工要求，所得冲孔件边缘轮廓清晰，尺寸一致性较好。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题来源及研究背景

1.2 国内外微冲切技术研究进展

1.3 课题主要研究内容

2 微冲切机床设备及控制系统介绍

2.1 微冲切加工实验装置

2.2 机床设备加工控制程序

3 微冲切模具在线加工精度问题研究

3.1 确定特征尺寸设计值

3.2 各特征尺寸精度分析

3.3 尺寸控制策略

3.4 模具加工结果尺寸精度分析

4 异形截面零件微冲切实验研究

4.1 微冲切模具在线制备关键技术

4.2 圆角矩形零件微冲切实验

4.3 阶梯状复杂截面零件微冲切实验

5 复杂截面形状零件微冲切实验

5.1 复杂截面形状微冲切模具设计方案

5.2 微冲切模具在线加工工艺

5.3 微冲切实验及结果分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢