【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速冲击成形，具体涉及一种复合蓄能式高速成形装置及其使用方法。
技术介绍
1、在现代制造业中，对材料加工的精度和效率要求日益提高，特别是在高强度金属材料的成形加工领域。这一领域对于实现轻量化结构、提高机械性能以及满足复杂形状制造需求至关重要。高能率成形（又称高速成形）方式属于动态加载技术范畴，可使能量在极短时间内快速释放，能够显著提高金属成形能力和成形质量，大幅度减少加工道次、提高加工效率。随着技术的进步，通过高能量高速率对高强度金属材料进行加工的高速冲击成形技术因其能够在短时间内释放大量能量，显著提升金属成形能力和质量，而在制造业中占据了重要地位。
2、在现有的高速冲击成形技术中，常用的手段包括电磁成形、电液成形和传统落锤成形等。这些技术在一定程度上满足了高速成形的需求，但也存在显著的问题。其中，传统落锤主要通过电机牵引钢丝绳提升锤头的方式，冲击能量主要来自锤头的重力势能，冲击速度一般低于5.5m/s，无法达到一些高性能材料加工所需的高速冲击要求。此外，虽然部分落锤增加了弹簧压缩蓄能装置，能够在一定程度上提高装置的冲击速度，但长期频繁压缩变形会导致弹簧易疲软、使用寿命低。同时，上述的落锤设备打击效率低、机身高度大，主要适用于小尺寸试样的力学测试，不适用于金属材料的高速冲击成形加工。液气式冲击设备，尽管在成形加工领域有一定的应用，但它们普遍存在液压系统复杂、油气互窜等问题，这些问题不仅增加了设备的维护难度，也限制了加工效率和精度。这些问题导致了在实际生产中，这些设备难以满足大规模、高效率的加工需求，尤其
3、为了克服现有技术中的局限性，提高落锤的冲击速度和加工效率，延长设备的使用寿命，并适应连续高速冲击成形加工的需求，亟需一种新的高速成形装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种复合蓄能式高速成形装置及其使用方法，以克服现有高速成形装置打击效率低、维护难度大的不足。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种复合蓄能式高速成形装置，所述装置包括：
4、组合式机身，作为整个装置的主体结构，提供支撑和安装基础，承载和连接其他部件，保证整体结构的稳定性和刚性。所述组合式机身上方固定连接有蓄能增速机构，上部安装有冲击管，所述冲击管上端与蓄能增速机构连通，所述冲击管与锤头机构活塞连接，下部固定有气动提锤机构；
5、蓄能增速机构，内部充有高压气体，通过内部充入的高压气体提供能量，释放气体加速锤头，以实现高速冲击。所述蓄能增速机构下部安装有气控活塞阀，所述蓄能增速机构通过冲击管与锤头机构连接；
6、气动提锤机构，布置在所述组合式机身下部，所述气动提锤机构包括气缸，所述气缸进气时，气动提锤机构与所述锤头机构接触，带动锤头机构上升至电磁锁定机构进行锁定，实现锤头机构的快速回程；
7、电磁锁定机构，用于锁定和释放锤头机构，固定在布置在锤头机构上升路径的最高点，确保锤头在蓄能阶段的稳定性，并在冲击阶段快速释放锤头；
8、锤头机构，与冲击管活塞连接，直接对目标材料进行高速冲击，实现金属材料的高速冲击成形加工。
9、进一步的，所述组合式机身包括肋板和上箱体，所述上箱体焊装在箱体底板上，所述肋板与上箱体侧面与箱体底板上面连接，所述箱体底板通过四根立柱连接有底座，保证了整个复合蓄能式高速成形装置的结构稳定性和承载能力。
10、进一步的，所述蓄能增速机构包括高压筒体，作为高压气体的储存处，提供冲击时所需的能量，所述高压筒体内部固定有支撑架，所述支撑架为十字形，所述高压筒体上方安装有上端盖，下方安装有下端盖；所述上端盖上布置有第一进气接头和第二进气接头，所述第一进气接头用于向高压筒体供气，所述第二进气接头用于向活塞的上腔供气，所述下端盖安装在组合式机身上，中间开有冲击口，所述冲击口与冲击管上端连接，实现蓄能增速机构与锤头机构间高压气体的连通。
11、进一步的，所述气控活塞阀通过端盖安装在支撑架上，所述端盖上表面安装有接管与第二进气接头连通；所述气孔活塞阀包括活塞，所述活塞通过活塞杆固定连接有楔形堵头，所述活塞的下腔开有气孔，所述活塞的上腔充有预设压力的气体，下腔通过气孔与高压气室联通。
12、进一步的，所述上端盖与下端盖通过若干拉紧螺杆与螺母实现与高压筒体的安装，封闭高压筒体的上下两端，保证气体密封。
13、进一步的，所述气动提锤机构通过托板与锤头机构接触，所述气动提锤机构包括两个气缸，所述两个气缸同步启动，所述气缸底面固定在所述组合式机身底部的底座上，所述气缸内的气缸杆上端安装有顶板，所述顶板通过连接杆连接有托板，所述气动提锤机构通过气缸充气，气缸杆通过连接杆带动托板抬升，所述托板与锤头机构接触，从而带动锤头机构一起抬升。
14、进一步的，所述电磁锁定机构包括支撑板和四个电磁吸盘，所述支撑板与冲击管底端固定连接，所述电磁吸盘固定在支撑板底面。
15、进一步的，所述锤头机构包括锤头和锤杆，所述锤杆下端与锤头固定连接，上端通过第一活塞与冲击管活塞连接。
16、进一步的，所述组合式机身底部安装有导柱，所述锤头四个角上开有配合通孔与导柱套接，沿导柱竖直滑动。所述支撑板固定在导柱的轴肩上，导柱与箱体底板及底板固定连接。
17、一种复合蓄能式高速成形装置使用方法，适用于一种复合蓄能式高速成形装置，所述方法包括以下步骤：
18、s1，打开气源向蓄能增速机构充气至预设值；
19、s2，通过电磁锁定机构将锤头机构锁定至其上升路径最高点；
20、s3，控制蓄能增速机构释放高压气体，同时控制电磁锁定机构释放锤头机构；
21、s4，启动气动提锤机构提升锤头机构至其上升路径最高点，电磁锁定机构重新锁定锤头机构；
22、s5，重复s3与s4至加工完成。
23、进一步的，在装置快速回程阶段时，两个同步气缸的下腔进气，推动气缸杆带动顶板、连接杆及托板向上运动，通过托板提升锤头快速回程直到吸附强力电磁吸盘后被锁定在指定高度；气控活塞阀的上腔通过接管及第二进气接头充有预设压力的气体，推动活塞下移并通过楔形堵头封堵冲击口。
24、在高速冲击阶段时，高压筒体内通过第一进气接头充入高压气体，当气体压力超过活塞阀预设压力时，高压气体通过气孔推动活塞上移并带动堵头快速打开冲击口，同时强力电磁吸盘释放锤头，使得高压气体通过冲击口快速进入冲击管，锤头在自重和高压气体推动下实现高速冲击加载。
25、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
26、一种复合蓄能式高速成形装置，通过采用高压气体势能和锤头重力势能复合蓄能的方式，实现了对现有传统落锤冲击速度的突破，显著提高了金属成形的能力和质量，满足了高性能材料加工对高速冲击的要求。同时，它通过气控活塞阀和电磁锁定机构的精确控制，避免了弹簧蓄能装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述组合式机身包括肋板（6）和上箱体（7），所述上箱体（7）焊装在箱体底板（8）上，所述肋板（6）与上箱体（7）侧面与箱体底板（8）上面连接，所述箱体底板（8）通过立柱（9）连接有底座（15）。
3.根据权利要求1所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述蓄能增速机构包括高压筒体（4），所述高压筒体（4）内部固定有支撑架（18），上方安装有上端盖（2），下方安装有下端盖（5）；所述上端盖（2）上布置有第一进气接头（1）和第二进气接头（16），所述下端盖（5）安装在组合式机身上，中间开有冲击口（21），所述冲击口（21）与冲击管（22）上端连接。
4.根据权利要求3所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述气控活塞阀（19）通过端盖（29）安装在支撑架（18）上，端盖（29）上表面安装有接管（17）与第二进气接头（16）连通；所述气孔活塞阀（19）包括活塞（30），所述活塞（30）通过活塞杆（32）连接有堵头（20）
5.根据权利要求3所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述上端盖（2）与下端盖（5）通过若干拉紧螺杆（3）与螺母实现与高压筒体（4）的安装。
6.根据权利要求1所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述气动提锤机构通过托板（14）与锤头机构接触，所述气缸（11）底面固定在所述组合式机身底部上，所述气缸（11）内的气缸杆（28）上端安装有顶板（10），所述顶板（10）通过连接杆（12）连接有托板（14）。
7.根据权利要求1所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述电磁锁定机构包括支撑板（24）和电磁吸盘（25），所述支撑板（24）与冲击管（22）底端固定连接，所述电磁吸盘（25）固定在支撑板（24）底面。
8.根据权利要求1所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述锤头机构包括锤头（27）和锤杆（26），所述锤杆（26）下端与锤头（27）固定连接，上端通过第一活塞（23）与冲击管（22）活塞连接。
9.根据权利要求8所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述组合式机身底部安装有导柱（13），所述锤头（27）上开有通孔与导柱（13）套接。
10.一种复合蓄能式高速成形装置使用方法，其特征在于，所述方法适用于权利要求1至权利要求9中任意一项权利要求所述的一种复合蓄能式高速成形装置，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述组合式机身包括肋板（6）和上箱体（7），所述上箱体（7）焊装在箱体底板（8）上，所述肋板（6）与上箱体（7）侧面与箱体底板（8）上面连接，所述箱体底板（8）通过立柱（9）连接有底座（15）。
3.根据权利要求1所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述蓄能增速机构包括高压筒体（4），所述高压筒体（4）内部固定有支撑架（18），上方安装有上端盖（2），下方安装有下端盖（5）；所述上端盖（2）上布置有第一进气接头（1）和第二进气接头（16），所述下端盖（5）安装在组合式机身上，中间开有冲击口（21），所述冲击口（21）与冲击管（22）上端连接。
4.根据权利要求3所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述气控活塞阀（19）通过端盖（29）安装在支撑架（18）上，端盖（29）上表面安装有接管（17）与第二进气接头（16）连通；所述气孔活塞阀（19）包括活塞（30），所述活塞（30）通过活塞杆（32）连接有堵头（20），所述活塞（30）的下腔开有气孔（31）。
5.根据权利要求3所述的一种复合蓄能式高速成形装置，其特征在于，所述上端盖（2）与下...
【专利技术属性】
技术研发人员：董渊哲，高嘉骋，朱成成，赵升吨，刘小婷，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：
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