CN108237171A - 电辅助冲裁装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种电辅助冲裁装置及方法，包括：带有凸模的上模部分和带有凹模的下模部分，其中：凸模设置于上模部分的腔体内并正对凹模，凸模及凹模分别与电源的两极相连，试件设置于凸模和凹模之间；本发明基于电流的热效应、电塑性效应及电火花对金属材料的电蚀作用，克服了难变形材料(如镁合金)冲裁过程开裂断口质量差的问题。本发明在凸模、凹模上通入电流，并通过气管对冲裁变形区通入氩气防止氧化。本发明能有效改善难变形材料冲裁后的断口形貌，并减少毛刺，防止开裂。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种镁合金加工领域的技术，具体是一种电辅助冲裁装置及方法。
背景技术
由于汽车轻量化成为汽车行业的发展趋势，镁合金由于其高比强度、阻尼性及可回收等特点被众多汽车厂商所关注。然而，该合金塑性较低，难以在常温下发生塑性变形，这极大地限制了该类合金的应用及发展。
发明内容
本发明针对现有技术变形区的电流密度有限，以及高温下没有相应的保护措施等缺陷，提出一种电辅助冲裁装置及方法，利用了电流的热效应、电塑性效应及电蚀作用，将电流引入冲裁工艺，极大地改善了镁合金的冲裁断口质量并很好地抑制了裂纹的萌生。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种电辅助冲裁装置，包括：带有凸模的上模部分和带有凹模的下模部分，其中：凸模设置于上模部分的腔体内并正对凹模，凸模及凹模分别与电源的两极相连，试件设置于凸模和凹模之间。
所述的上模部分由上而下依次包括：顶板部分、缓冲件和压料部分，其三者构成腔体，凸模与顶板部分固定连接。
所述的腔体内充有保护气体，其采用但不限于氩气或其它惰性气体。
所述的顶板部分包括上绝缘板、上导电板和上固定板，其中：上导电板与凸模电连接，上绝缘板、上导电板和上固定板上设有通孔，用于插入定位销钉、紧固螺栓及卸料螺栓。
所述的下模部分包括：下固定板、下导电板和下绝缘板，其中：下导电板与凹模电连接。
技术效果
与现有技术相比，本发明将电极分别接在凹、凸模，使电流在变形区富集，极大地提高了电流的利用效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图中：a为整体示意图；b为局部放大示意图；
图2为本发明工艺装置的正等轴测图；
图3为压料板结构图；
图4为凸模结构图；
图中：1上绝缘板、2上导电板、3上固定板、4缓冲件、5凸模、6压料板、7下固定板、8凹模、9下导电板、10下绝缘板、11气管、12固定孔、13导气孔、14气道、15凸模刃口、16凹模刃口。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例中由上而下依次设置上绝缘板1、上导电板2、上固定板3、缓冲件4、压料板6、下固定板7、下导电板9以及下绝缘板10，其中：凸模5与上导电板2电连接，凹模8与下导电板9电连接，气管11依次贯穿上绝缘板1、上导电板2和上固定板3。
所述的保护气体，在本实施例中采用氩气。
如图2所示，所述的压料板6上设有导气孔13，该导气孔13直径大于凸模刃口15直径，以使保护气氛通入。
如图3所示，所述的压料板6与试件接触的一侧表面设有气道14，以便排出空气及后续的保护气氛，防止变形区气压过大。
所述的气道14优选为多支路结构，且支路的交点正对凹模。
所述的上模部分设有气管11，用于导入氩气。
如图4所示，所述的凸模的刃口15直径大于连接部分直径。
所述的凹模的刃口16上细下粗，方便排出落料。
本装置通过以下方式进行工作：
步骤1、先将上下导电板分别接在电源的两极；气管通入氩气，排出模具中的空气。
步骤2、在冲裁过程中，上模部分下行，直至压料板6与试样接触。此时，电流尚未接通，但空气被氩气由压料板6的气道排出。
步骤3、上模部分继续下行，缓冲件4受压变形并提供压边力。当凸模5与试样接触时，电流导通。此时，电流经由凸模5刃口，经过试样，流入凹模8刃口。
在电流导通之时，刃口附近发生局部发热，材料受局部的热效应作用及电塑性作用，塑性发生改善，且随着剪切的继续增强，材料变形区的截面减小，该区电阻及局部电流密度增大，局部发热导致的局部软化增强，材料塑性提高。此外，由于该过程是一个局部问题，温度梯度大，故温度的升高不影响非变形区的微观组织，且能量利用率高。
步骤4、在整个变形过程中，由于气管11持续通入氩气，氩气经由凸模5与压料板6之间的间隙通向冲裁变形区，由于保护气氛保护，材料不发生氧化作用。当落料脱离板材时，瞬时的尖端放电会削去产生的毛刺，再次改善冲裁断口质量。当上模继续下行时，由于凸模5变细，电流断开(凸模如图4所示)。
在整套工艺中，由于上下固定板和上下绝缘板均为绝缘材料制成，电流不会泄露，保护了工人安全。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (10)
1.一种电辅助冲裁装置，其特征在于，包括：带有凸模的上模部分和带有凹模的下模部分，其中：凸模设置于上模部分的腔体内并正对凹模，凸模及凹模分别与电源的两极相连，试件设置于凸模和凹模之间；
所述的腔体内充有保护气体；
所述的上模部分由上而下依次包括：顶板部分、缓冲件和压料部分，其三者构成腔体，凸模与顶板部分固定连接；
所述的下模部分包括：下固定板、下导电板和下绝缘板，其中：下导电板与凹模电连接。
2.根据权利要求1所述的电辅助冲裁装置，其特征是，所述的顶板部分包括上绝缘板、上导电板和上固定板，其中：上导电板与凸模电连接，上绝缘板、上导电板和上固定板上设有固定孔用以插入定位销钉、紧固螺栓及卸料螺栓。
3.根据权利要求1所述的电辅助冲裁装置，其特征是，所述的固定板为绝缘材料制成。
4.根据权利要求1所述的电辅助冲裁装置，其特征是，所述的压料部分上设有导气孔，该导气孔直径大于凸模刃口直径，以使保护气氛通入。
5.根据权利要求1或4所述的电辅助冲裁装置，其特征是，所述的压料部分与试件接触的一侧表面设有气道，以便排出空气及后续的保护气氛，防止变形区气压过大。
6.根据权利要求5所述的电辅助冲裁装置，其特征是，所述的气道为多支路结构，且支路的交点正对凹模。
7.根据权利要求1所述的电辅助冲裁装置，其特征是，所述的上模部分设有气管，用于导入保护气体。
8.根据权利要求1所述的电辅助冲裁装置，其特征是，所述的凸模的刃口的直径大于凸模的连接部分直径。
9.根据权利要求1所述的电辅助冲裁装置，其特征是，所述的凹模的刃口上细下粗，方便排出落料。
10.一种根据上述装置的电辅助冲裁方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、先将上下导电板分别接在电源的两极；气管通入氩气，排出模具中的空气。
步骤2、在冲裁过程中，上模部分下行，直至压料板与试件接触；
步骤3、上模部分继续下行，缓冲件受压变形并提供压边力；当凸模与试样接触时，电流导通，此时电流经由凸模刃口经过试样，流入凹模刃口；在电流导通之时，刃口附近发生局部发热，材料受局部的热效应作用及电塑性作用，塑性发生改善，且随着剪切的继续增强，由电流导致的局部软化增强；
步骤4、当落料脱离板材时，瞬时的尖端放电会削去产生的毛刺，再次改善冲裁断口质量。当上模继续下行时，由于凸模变细，电流断开。
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