一种多步电磁驱动钢模成形装置及成形方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多步电磁驱动钢模成形装置及成形方法，涉及材料塑性成形技术领域，包括驱动线圈、驱动片、凸模、凹模和电磁成形机，所述驱动线圈与所述电磁成形机电连接，所述驱动片分别与所述驱动线圈和所述凸模连接，所述凸模和所述凹模相对设置，待加工工件设置在所述凹模上。本发明专利技术解决了现有板件局部成形，特别涉及大尺寸中厚板件局部成形工艺难度高、效率较低等问题，使电磁成形有效解决大尺寸中厚板件的翻孔难题。寸中厚板件的翻孔难题。寸中厚板件的翻孔难题。

【技术实现步骤摘要】
一种多步电磁驱动钢模成形装置及成形方法


[0001]本专利技术涉及材料塑性成形
，特别是涉及一种用于大尺寸高强中厚板件的电磁驱动钢模局部塑性成形装置及成形方法。

技术介绍

[0002]由于铝合金的低密度、高强度和优异的整体性能，大尺寸高强铝板金属零件广泛应用于航空航天、汽车工业等许多领域。但高强铝合金在室温下的成形性相对较低，制约着铝合金的发展与应用。高速率成形是指通过能量突然释放产生的瞬时冲击力对材料进行塑性加工的成形方法，其可以提高材料的成形极限，扩大了工件允许设计和应用的范围。同时可以有效减少回弹，成形后的工件具有较小的残余应力和较高的表面质量，在成形铝合金方面具有广阔的前景。而电磁成形是一种利用电磁力使工件发生变形的高速率成形技术，放电过程中线圈产生的强磁场作用于临近坯料产生涡流，线圈电流磁场与涡流磁场相叠加，共同作用于坯料涡流，产生磁场力，实现坯料的高速率成形。
[0003]同时，针对电导率较低的材料，如不锈钢等，运用现有的电磁成形技术，产生的感应电流和成形力过小，无法实现材料的变形，可以利用电磁成形基本原理，借助电导率高的材料，如铝合金等，作为驱动片推动低电导率材料成形。这种运用驱动片的成形方式同样满足高速率成形的特点，具有高速率成形的一系列优势。
[0004]在航空航天领域，对于许多大尺寸曲面金属工件，需要在局部成形出复杂的局部特征，以实现特定的功能，其中就包括贮箱箱底类大尺寸结构件，该结构件需要在特定位置成形一定数量的局部翻孔，用于焊接法兰或连接管路。局部翻孔成形一般为轴向孔成形，翻孔方向沿整体工件轴向，与工件局部法向呈一定角度。因此，在成形过程中，工件变形区各部分材料受力状态差别很大，各部分变形不均匀，成形难度较大。
[0005]当采用传统冲压技术进行大尺寸高强中厚板件的轴向翻孔时，由于其变形程度不均匀，零件在翻孔角度大于90
°
一侧的翻孔边缘处容易发生沿圆周方向开裂或撕裂。为了避免这一问题，一般采用的方法是多道次成形和热成形。多道次成形是通过一系列小变形最终形成工件，并在道次之间的对应变局部区域进行退火处理，这会导致加工过程更加复杂，降低生产效率。而使用热成形会带来能源消耗大、加工周期长、人工操作不稳定等问题。同时，对于大尺寸钣金零件，要求压力机具有满足尺寸要求的大尺寸工作台、复杂的成形模具、精确的工装装配和严格的运动行程控制，这无疑都增加了成形的难度和成本。此外，通过常规冲压成形的工件的回弹显著，导致成形精度降低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种多步电磁驱动钢模成形装置及成形方法，以解决上述现有技术存在的问题，解决了现有大尺寸中厚板件局部成形工艺难度高、效率较低等问题，使电磁成形有效解决大尺寸中厚板件的翻孔难题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]本专利技术提供了一种多步电磁驱动钢模成形装置，包括驱动线圈、驱动片、凸模、凹模和电磁成形机，所述驱动线圈与所述电磁成形机电连接，所述驱动片分别与所述驱动线圈和所述凸模连接，所述凸模和所述凹模相对设置，待加工工件设置在所述凹模上。
[0009]优选地，所述凸模上设置有定位结构，所述定位结构用于定位待加工工件。
[0010]优选地，还包括工件固定结构，所述工件固定结构为压边圈或定位夹块，待加工工件位于所述工件固定结构与所述凹模之间。
[0011]优选地，还包括模具底座，所述模具底座与所述凹模连接。
[0012]优选地，还包括中心导向杆，所述中心导向杆的一端位于所述凸模中，所述中心导向杆的另一端位于所述凹模中，所述凸模沿所述中心导向杆的轴向运动。
[0013]优选地，所述中心导向杆的另一端的外侧套设有缓冲垫。
[0014]优选地，所述驱动线圈包括驱动线圈绕组和驱动线圈加固层，所述驱动线圈绕组设置在所述驱动线圈加固层内，所述驱动线圈绕组与所述电磁成形机电连接。
[0015]优选地，所述电磁成形机包括充电电容、充电开关、放电开关、电阻5和电源，所述充电开关、所述放电开关和所述电源均设置在第一导线上，
[0016]所述第一导线的两端分别与所述驱动线圈连接，所述充电电容和所述电阻设置在第二导线上，所述第二导线的一端与所述充电开关和所述放电开关的所述第一导线连接，所述第二导线的另一端与所述电源、所述驱动线圈之间的所述第一导线连接。
[0017]0本专利技术还提供了一种采用所述多步电磁驱动钢模成形装置的成形方法，
[0018]包括以下步骤：
[0019]步骤一，通过凹模和凸模对待加工工件进行装配及定位，然后对待加工工件进行固定，将驱动片固定在凸模上方，同时将驱动线圈与驱动片进
[0020]行定位，将电磁成形机与驱动线圈连接；
[0021]5步骤二，设定电磁成形机的放电能量，并使电磁成形机放电，驱动线
[0022]圈中通过的脉冲电流产生脉冲磁场，使得驱动片上产生涡流，驱动片受到背离驱动线圈的电磁力，驱动凸模进行运动，凸模驱动待加工工件成形区域局部材料朝向凹模的型腔变形；
[0023]步骤三，根据凸模具体行程，将驱动线圈驱动下行，运动到与新位置0的驱动片适配位置，并重新设定电磁成形机的放电能量，以使待加工工件
[0024]再次进行成形；
[0025]步骤四，重复步骤三，直至凸模达到预计行程位置，成形后的工件贴附凹模，成形完成。
[0026]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：5本专利技术的多步电磁驱动钢模成形装置所使用的驱动线圈可以重复使用，
[0027]针对不同几何特征的局部成形，仅需设计成形所使用的凸模和凹模。本专利技术通过驱动线圈与驱动片提供驱动力，使用凸模与凹模配合实现局部轴向孔的成形，既提高了成形速率，实现工件的高速率成形，又可以保证最终达到较好的成形效果。本专利技术的成形装置解决了当前传统冲压加工过程复杂、生产效率低等问题，同时避免了使用电磁线圈复合多步成形需要设计特定线圈结构的问题，降低了生产成本。
[0028]本专利技术的成形方法属于高速率成形，可显著提高高强度难变形材料成形性能，有
利于提高高强度中厚板铝合金壳体局部翻孔极限。本专利技术的成形方法根据工件实际成形的需要，采用多步成形工艺方法，根据工件变形区几何尺寸特征和所需变形量来设计相应的凸模、凹模、放电能量，从而较好的控制工件变形区各部分材料的均匀变形，实现了以轴向孔翻孔为代表的许多复杂的局部特征的成形。本专利技术的成形方法无需使用大尺寸成形压力机，采用较为简单的工装即可对工件进行成形，扩大了成形工艺的应用范围，特别是对于大尺寸中厚板件的成形。特别的，提供了无需压力机进行大尺寸中厚板件局部特征塑性成形的装配方法。通过采用根据大尺寸中厚板件局部特征设计的刚性模具进行塑性成形，相比单纯使用电磁成形，具有使用刚性模具的优势，保证工件的成形精度和可重复性。采用驱动线圈提供的电磁力作为主要驱动力，在整体成形过程中，电磁起主要作用。对比直接使用电磁线圈进行成形，采用多步成形，可以使用一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多步电磁驱动钢模成形装置，其特征在于：包括驱动线圈、驱动片、凸模、凹模和电磁成形机，所述驱动线圈与所述电磁成形机电连接，所述驱动片分别与所述驱动线圈和所述凸模连接，所述凸模和所述凹模相对设置，待加工工件设置在所述凹模上。2.根据权利要求1所述的多步电磁驱动钢模成形装置，其特征在于：所述凸模上设置有定位结构，所述定位结构用于定位待加工工件。3.根据权利要求1所述的多步电磁驱动钢模成形装置，其特征在于：还包括工件固定结构，所述工件固定结构为压边圈或定位夹块，待加工工件位于所述工件固定结构与所述凹模之间。4.根据权利要求1所述的多步电磁驱动钢模成形装置，其特征在于：还包括模具底座，所述模具底座与所述凹模连接。5.根据权利要求1所述的多步电磁驱动钢模成形装置，其特征在于：还包括中心导向杆，所述中心导向杆的一端位于所述凸模中，所述中心导向杆的另一端位于所述凹模中，所述凸模沿所述中心导向杆的轴向运动。6.根据权利要求5所述的多步电磁驱动钢模成形装置，其特征在于：所述中心导向杆的另一端的外侧套设有缓冲垫。7.根据权利要求1所述的多步电磁驱动钢模成形装置，其特征在于：所述驱动线圈包括驱动线圈绕组和驱动线圈加固层，所述驱动线圈绕组设置在所述驱动线圈加固层内，所述驱动线圈绕组与所述电磁成形机电连接。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海平，马伯洋，韩思雨，姜燨，张梅富，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：