本发明专利技术公开了一种磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置及成形方法，涉及金属管材智能三维成形制造技术领域，该装置包括用于对管材进行引导的第一导向机构和第二导向机构，所述第一导向机构和第二导向机构右端设有用于对管材外侧进行夹持的夹持机构，所述夹持机构右端设有与管材右端进行推动的推进机构，所述第一导向机构左端设有用于对管材进行弯曲以实现形变的弯曲模，第一导向机构和第二导向机构以及弯曲模为无磁性材料，弯曲模连接用于带动其转动以实现弯曲的弯曲驱动件，本发明专利技术通过磁流变弹性体在磁场的作用下产生的磁流变效应对管材内壁起到支撑作用，可以有效解决管材在弯曲成形时出现的起皱、失稳等缺陷。失稳等缺陷。失稳等缺陷。
【技术实现步骤摘要】
一种磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置及成形方法
[0001]本专利技术属于金属管材智能三维成形制造
，具体是一种磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置及成形方法。
技术介绍
[0002]管材在传统弯曲成形的过程中不可避免的会出现起皱、失稳、截面畸变等现象，三维自由弯曲成形装备的出现减轻了管材的表面缺陷，但是当弯曲的管材为薄壁小弯曲半径时，管材成形后的表面还是会出现上述缺陷。
[0003]随着薄壁管在航空航天领域的应用越来越广泛，在系统管路布置管线过程中，为了贴合装备的舱体外壁和避免与其他部件干涉，不可避免需要使用各种弯曲半径的薄壁管。相对于厚壁管材来说，薄壁管在弯曲成形时极易出现外侧减薄、截面畸变、内壁划伤等缺陷，导致航天装备的服役安全性降低。
[0004]针对上述问题，现在提供一种磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置及成形方法。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置及成形方法，以解决
技术介绍
中的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置，包括用于对管材进行引导的第一导向机构和第二导向机构，所述第一导向机构和第二导向机构右端设有用于对管材外侧进行夹持的夹持机构，所述夹持机构右端设有与管材右端进行推动的推进机构，所述第一导向机构左端设有用于对管材进行弯曲以实现形变的弯曲模，第一导向机构和第二导向机构以及弯曲模为无磁性材料，弯曲模连接用于带动其转动以实现弯曲的弯曲驱动件，所述弯曲模所在的管材内部填充有磁流变弹性体，所述弯曲模一侧设有用于对磁流变弹性体产生作用的磁场发生单元，磁场发生单元使磁流变弹性体中的磁性粒子相互作用起到对待成形管材内壁的支撑作用。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还提供以下可选技术方案：
[0009]在一种可选方案中：所述磁场发生单元包括四对电磁铁，电磁铁和电磁铁之间在通电后能产生一定大小的磁场，每一个电磁铁是由线圈、极柱、极头组成，电磁铁为第一电磁铁和第二电磁铁、第三电磁铁和第四电磁铁、第五电磁铁和第六电磁铁、第七电磁铁和第八电磁铁，在通入直流电源后，通电的线圈可以产生一定大小的磁场，极柱在外部线圈的作用下，极柱内部的铁磁性金属原子重新按照一定顺序规则排列，原子在磁场的作用有序的指向同一方向，极柱在线圈通电后被磁化，增加了磁通量。通过控制通过线圈的电流大小，极头和极头之间的气隙中可以形成可控的高强度磁场。
[0010]在一种可选方案中：磁流变弹性体为智能材料，磁流变弹性体由加成型硅橡胶、微
米级铁粉及添加剂制成，磁流变弹性体在磁场条件下会产生磁流变效应。
[0011]在一种可选方案中：推进机构包括与管材端面相对应的抵压环，抵压环连接用于推动其的推动液压杆。
[0012]在一种可选方案中：所述弯曲模的材料选择为5Cr21Mn9Ni4N无磁性模具钢，第一导向机构和第二导向机构的材料选择陶瓷。
[0013]在一种可选方案中：还包括用于插入管材内部的弹性套管，所述弹性套管内部中间位置穿设有一个弹性钢丝柱，所述弹性钢丝柱右端连接用于牵引其伸缩的收料液压推杆，所述收料液压推杆设置在弹性套管右端，所述弹性钢丝柱左端设有一个封堵头，所述封堵头与管材内壁滑动配合，所述弹性套管左端设有一个填充腔，所述填充腔中滑动配合有一个活塞块，所述活塞块与填充腔内壁之间通过复位弹簧连接固定，在将磁流变弹性体送入管材内部时，磁流变弹性体先存储在填充腔内部，此时封堵头与弹性套管左端抵压接触，然后将弹性套管左端插入管材内部，达到目标位置时，通过收料液压推杆带动弹性钢丝柱向左移动，使得封堵头与弹性套管左端分开，此时填充腔中的磁流变弹性体会流出，填充弯曲模所在位置，弯折的过程中，在磁场装置的作用下，磁流变弹性体的支撑性能会发生变化，随着管材的推动，弹性套管位置不动，这样封堵头会带动磁流变弹性体在管材内部滑动，这样就无需将管材内部全部填充磁流变弹性体，降低资源的浪费，并且成型完毕后，通过收料液压推杆带动封堵头向右移动，从而将磁流变弹性体压入填充腔内部，从而实现磁流变弹性体填充腔循环使用，在失去磁场的作用时，磁流变弹性体可以切换成流体状态。
[0014]相较于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0015]本专利技术中利用了磁流变弹性体在磁场下产生磁流变效应对管材内部起到支撑的作用，磁流变效应是指磁流变弹性体在磁场的作用下剪切模量突然增大的特性，当施加的磁场撤去后弹性体的剪切模量恢复到原本的状态。利用磁流变弹性体的这一特性，在三维自由弯曲成形装备中加入磁场发生单元可以有效解决管材在弯曲成形时出现的起皱、截面畸变以及壁厚减薄等缺陷；
[0016]本专利技术通过在管材弯曲成形的过程中添加磁流变弹性体智能材料，有效解决了管材成形表面质量差、缺陷严重等问题；
[0017]本专利技术的装置简单，操作简单，有效解决了三维自由弯曲设备成形管材表面出现缺陷的问题，对于提高成形工件的质量有着重要意义。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例1的结构示意图。
[0019]图2为本专利技术极柱的结构示意图。
[0020]图3为本专利技术的磁场发生单元结构示意图。
[0021]图4为本专利技术的实施例2结构示意图。
[0022]图5为本专利技术的实施例2中A结构示意图。
[0023]附图标记注释：弯曲模1、第一电磁铁2、第二电磁铁3、磁场发生单元4、第三电磁铁10、第五电磁铁11、第七电磁铁12、第四电磁铁13、第六电磁铁14、第八电磁铁15、外部线圈16、极柱17、极头18、磁流变弹性体19；
[0024]收料液压推杆31、弹性钢丝柱32、弹性套管33、填充腔34、复位弹簧35、活塞块36、
封堵头37。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。
[0026]在实施例1中，如图1
‑
图3所示，一种磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置，包括用于对管材7进行引导的第一导向机构5和第二导向机构6，所述第一导向机构5和第二导向机构6右端设有用于对管材7外侧进行夹持的夹持机构8，所述夹持机构8右端设有与管材7右端进行推动的推进机构9，所述第一导向机构5左端设有用于对管材7进行弯曲以实现形变的弯曲模1，第一导向机构5和第二导向机构6以及弯曲模1为无磁性材料，弯曲模1连接用于带动其转动以实现弯曲的弯曲驱动件，所述弯曲模1所在的管材7内部填充有磁流变弹性体19，所述弯曲模1一侧设有用于对磁流变弹性体19产生作用的磁场发生单元4，磁场发生单元4使磁流变弹性体19中的磁性粒子相互作用起到对待成形管材内壁的支撑作用；
[0027]所述磁场发生单元4包括四对电磁铁，电磁铁和电磁铁之间在通电后能产生一定大小的磁场，每一个电磁铁是由线圈16、极柱17、极头18组成，电磁铁为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置，包括用于对管材(7)进行引导的第一导向机构(5)和第二导向机构(6)，所述第一导向机构(5)和第二导向机构(6)右端设有用于对管材(7)外侧进行夹持的夹持机构(8)，所述夹持机构(8)右端设有与管材(7)右端进行推动的推进机构(9)，所述第一导向机构(5)左端设有用于对管材(7)进行弯曲以实现形变的弯曲模(1)，其特征在于，第一导向机构(5)和第二导向机构(6)以及弯曲模(1)为无磁性材料，弯曲模(1)连接用于带动其转动以实现弯曲的弯曲驱动件，所述弯曲模(1)所在的管材(7)内部填充有磁流变弹性体(19)，所述弯曲模(1)一侧设有用于对磁流变弹性体(19)产生作用的磁场发生单元(4)，磁场发生单元(4)使磁流变弹性体(19)中的磁性粒子相互作用起到对待成形管材内壁的支撑作用。2.根据权利要求1所述的磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置，其特征在于，所述磁场发生单元(4)包括四对电磁铁，电磁铁和电磁铁之间在通电后能产生一定大小的磁场，每一个电磁铁是由线圈(16)、极柱(17)、极头(18)组成，电磁铁为第一电磁铁(2)和第二电磁铁(3)、第三电磁铁(10)和第四电磁铁(13)、第五电磁铁(11)和第六电磁铁(14)、第七电磁铁(12)和第八电磁铁(15)，在通入直流电源后，通电的线圈(16)可以产生一定大小的磁场，极柱(17)在外部线圈(16)的作用下，极柱(17)内部的铁磁性金属原子重新按照一定顺序规则排列，原子在磁场的作用有序的指向同一方向，极柱(17)在线圈(16)通电后被磁化，增加了磁通量。通过控制通过线圈的电流大小，极头和极头之间的气隙中可以形成可控的高强度磁场。3.根据权利要求1所述的磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置，其特征在于，磁流变弹性体(19)由加成型硅橡胶、微米级铁粉及添加剂制成，磁流变弹性体在磁场条件下会产生磁流变效应。4.根据权利要求1所述的磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置，其特征在于，推进机构(9)包括与管材(7)端面相对应的抵压环，抵压环连接用于推动其的推动液压杆。5.根据权利要求1所述的磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置，其特征在于，所述弯曲模(1)的材料选择为5Cr21 Mn9Ni4N无磁性模具钢，第一导向机构(5)和第二导向机构(6)的材料选择陶瓷。6.根据权利要求1所述的磁流变弹性体辅助成形的三维柔性弯曲装置，其特征在于，还包括用于插入管材(7)内部的弹性套管(33)，所述弹性套管(33)内部中间位置穿设有一个弹性钢丝柱(32)，所述弹性钢丝柱(32)右端连接用于牵引其伸缩的收料液压推杆(31)，所述收料液压推杆(31)设置在弹性套管(33)右端，所述弹性钢丝柱(32)左端设有一个封堵头(37)，所述封堵头(37)与管材(7)内壁滑动配合，所述弹性套管(33)...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭训忠，刘释轩，程诚，李少鑫，张任思绪，邓炀炀，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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