电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置，包括凸模、凹模、压边圈、拉深线圈、至少一个助推线圈组和至少一个电源系统；凸模与凹模相匹配，拉深线圈嵌在凸模内；压边圈活动设置在凹模上并位于凸模的外围，用于将待成形板料压紧在凹模上；所述电源系统与拉深线圈和每个助推线圈组均相连，用于控制拉深线圈和助推线圈组是否产生电磁力。其中，凹模也可为矩形或不规则形状，拉深线圈与助推线圈组中的助推线圈的截面均为圆形或矩形的紫铜线绕制成的螺旋管线圈，各线圈可由一个以上的子线圈组合而成。本实用新型专利技术提高了筒形件拉深成形的深度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置
本技术属于材料塑性成形领域，具体为金属板料的电磁脉冲成形，特别涉及电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置。
技术介绍
传统的板料拉深成形工艺中，为避免材料的起皱，需要采用压边圈辅助成形。如图1所示为传统拉深成形时被成形板料的应力应变状态。法兰区受径向拉应力和切向(圆周方向)压应力，并在径向和切向分别产生伸长和压缩变形，板厚稍有增大，在法兰外缘厚度增加最大。在凹模圆角处，材料除受径向拉深外，同时产生塑性弯曲使板厚减小，材料离开凹模圆角后产生反向弯曲(校直)，此处材料为最易断裂区域之一。圆筒侧壁受轴向拉伸也为最易断裂区域之一。圆筒底部材料处于双向拉伸状态；在凸模圆角处，材料产生塑性弯曲和径向拉伸，该处材料也均为易断裂区。针对上述板料受力状况的进一步分析可知，拉深过程中，毛坯法兰在切向压应力作用下，可能产生塑性失稳而起皱，甚至使坯料不能通过凸、凹模间隙，从而使得径向拉应力显著增大，当径向拉应力大于板料的抗拉强度时，便会产生拉裂。虽然压边圈能在一定程度上避免材料起皱，但当为了加大拉深深度而压边力过大时，同样会使径向拉应力增大，也会造成板料拉裂。因此，传统冲压工艺是很难提高筒形件的拉深深度的。电磁成形技术具有加工能量易于精确控制、成形速度快、成形工件精度高、模具简单及设备通用性强等特点。且整个成形过程绿色、环保。现已广泛应用于机械、电子、汽车工业、轻化工及仪器仪表、航空航天、兵器工业等诸多领域，应用前景十分广阔。然而，目前国内外学者研究的板材电磁脉冲成形过程，主要工艺均是将筒形件的法兰部分夹死不让其产生流动，而凹模部分的变形方式主要是胀形过程。其导致了成形件的壁厚分布不均匀，成形深度较浅。因此，有学者提出了一种电磁脉冲辅助冲压成形技术，它的典型成形过程是采用普通冲压成形完成零件的大部轮廓成形，避开零件的尖角、棱线等难成行部位；然后再用电磁脉冲成形进行工件难变形部位的局部成形。这种成形技术与传统拉深方法相比，虽然能成形圆角半径较小的筒形件，改善了凸模圆角处的应变分布，但未改善筒形件的法兰和凹模圆角区域的受力状态，因此对筒形件的拉深深度没有提高。
技术实现思路
为了解决现有技术中拉深成形受力状态不合理、存在拉裂缺陷和单一电磁拉深成形高度浅等问题，本技术提出了一种可以大幅度提高拉深极限的电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置。本技术提供的一种电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置，包括凸模、凹模、压边圈、拉深线圈、至少一个助推线圈组和至少一个电源系统；凸模与凹模相匹配，拉深线圈嵌在凸模内；压边圈活动设置在凹模上并位于凸模的外围，用于将待成形板料压紧在凹模上；所述电源系统与拉深线圈和每个助推线圈组均相连，用于控制拉深线圈和助推线圈组是否产生电磁力。其中，凹模也可为矩形或不规则形状，拉深线圈与助推线圈组中的助推线圈的截面均为圆形或矩形的紫铜线绕制成的螺旋管线圈，各线圈可由一个以上的子线圈组合而成。优选的，所述助推线圈组为多个，每个助推线圈组均包括上下位置对应的上助推线圈和下助推线圈，所述上助推线圈嵌在压边圈内，所述下助推线圈嵌在凹模内。优选的，所述助推线圈组为一个，所述助推线圈组由侧助推线圈组成，所述侧助推线圈套装在压边圈与凹模交界处的外围。优选的，所述电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置还包括一底座，凹模固定安装在底座上。优选的，所述电源系统包括多个电源子系统，所述每个电源子系统均包括依次串联的电源、储能电容、分压电阻和控制开关。优选的，所述拉深线圈、上助推线圈和下助推线圈均与一个电源子系统相连。优选的，所述拉深线圈与一个电源子系统相连，所述助推线圈组中的上助推线圈和下助推线圈串联后与另一个电源子系统相连。优选的，所述电源系统为一个，包括电源、储能电容、分压电阻和多个控制开关，所述拉深线圈与一个控制开关相连，所述助推线圈组中的上助推线圈和下助推线圈串联后与另一个控制开关相连。本技术具有如下有益效果:1、本技术将传统凸模拉深、电磁脉冲拉深与电磁脉冲助推技术结合在一起实施渐进成形，能在每一步拉深的同时，将两侧的板料推向凹模中心，以此改变板料的应力应变状态，改善应变分布，以减小筒形件圆角、直壁和底部的拉应力，或部分形成压应力。2、本技术所提供的装置能够精确控制成形能量和板材变形程度，使得在每一成形步骤后板材均能流动到预定位置。3、本技术所提供的装置，所采用的多组侧助推线圈，能够形成多级渐进拉深成形，使筒形件比传统工艺拉得更深。4、利用本技术装置可以提高工件凸缘部位板料的流动性，既克服了传统拉深成形中的拉裂缺陷，提高了板料的成形性能，又克服了单一电磁脉冲拉深成形仅能用于局部成形或浅拉深成形的不足，可大幅提高成形极限、提高筒形件成形深度，有效用于深筒形拉深件的生产。5、利用本技术装置进行渐进成形，减少每一步成形过程材料的应变率，既可提高筒形件的成形高度，又可减少每一步成形过程需要的能量，以降低电源系统的总能量、减小设备规模降低投资成本。6、利用本技术装置能够使成形的筒形件的直壁和底部的材料不出现减薄现象，并且厚度均匀，还可使塑性差、难变形的金属板料易于成形。7、本技术装置通过采用电磁脉冲拉深与助推的方法，提高材料的变形速率，达到提高金属材料的成形极限。【附图说明】图1为传统冲压工艺拉深筒形件时各区域的应力应变状态；图2为电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置示意图；图3为板料的电磁脉冲助推原理图；图4为电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置的立体剖视图；图5为四组电源系统分别串联的电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置示意图；图6为电源系统整体串联的电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置示意图；图7为电磁脉冲单次助推式渐进拉深成形装置示意图；图8a为实施例1、3和4中工作初始状态示意图；图Sb为实施例1、3和4中板料经第一次凸模拉深成形后示意图；图8c为实施例1、3和4中板料经第一次电磁脉冲成形后示意图；图8d为实施例1、3和4中板料经第二次凸模拉深成形后示意图；图8e为实施例1、3和4中板料经第二次电磁脉冲成形后示意图；图8f为实施例1、3和4中板料经第三次凸模拉深成形后示意图；图8g为实施例1、3和4中板料经第三次电磁脉冲成形后最终示意图；图9a为实施例2和5中工作初始状态示意图；图9b为实施例2和5中板料经第一次电磁脉冲成形后示意图；图9c为实施例2和5中板料经第一次凸模拉深成形后示意图；图9d为实施例2和5中板料经第二次电磁脉冲成形后示意图；图9e为实施例2和5中板料经第二次凸模拉深成形后示意图；图9f为实施例2和5中板料经第三次电磁脉冲成形后最终示意图；图中各零部件的标号说明:1:凸模、2:拉深线圈、3:压边圈、4:第三上助推线圈、5:第二上助推线圈、6:第一上助推线圈、7:被成形板料、8:底座、9:凹模、10:第三下助推线圈、11:第二下助推线圈、12:第一下助推线圈、16:侧助推线圈。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的【具体实施方式】作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本技术，但并不构成对本技术的限定。此夕卜，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例一:如图2-4所示为本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置，其特征在于，包括凸模(1)、凹模(9)、压边圈(3)、拉深线圈(2)、至少一个助推线圈组和至少一个电源系统；凸模(1)与凹模(9)相匹配，拉深线圈(2)嵌在凸模(1)内；压边圈(3)活动设置在凹模(9)上并位于凸模(1)的外围，用于将待成形板料(7)压紧在凹模(9)上；所述电源系统与拉深线圈(2)和每个助推线圈组均相连，用于控制拉深线圈(2)和助推线圈组是否产生电磁力。

【技术特征摘要】
1.一种电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置，其特征在于，包括凸模(I)、凹模(9)、压边圈(3)、拉深线圈(2)、至少一个助推线圈组和至少一个电源系统；凸模(I)与凹模(9)相匹配，拉深线圈⑵嵌在凸模⑴内；压边圈⑶活动设置在凹模(9)上并位于凸模⑴的外围，用于将待成形板料(7)压紧在凹模(9)上；所述电源系统与拉深线圈(2)和每个助推线圈组均相连，用于控制拉深线圈(2)和助推线圈组是否产生电磁力。2.根据权利要求1所述的电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置，其特征在于，所述助推线圈组为多个，每个助推线圈组均包括上下位置对应的上助推线圈和下助推线圈，所述上助推线圈嵌在压边圈(3)内，所述下助推线圈嵌在凹模(9)内。3.根据权利要求1所述的电磁脉冲助推式渐进拉深成形装置，其特征在于，所述助推线圈组为一个，所述助推线圈组由侧助推线圈(16)组成，所述侧助推线圈(16)套装在压边圈⑶与凹模(9)交界处的外围。4.根据权利要求1所述的电磁脉冲助推...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫健华，方进秀，崔晓辉，李建军，黄亮，李奋强，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：实用新型
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