CN108380724A - 一种用于板成形高频次连续电磁成形设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，包括充电器、控制端、连续充放电装置、成形线圈、板料接口端，充电器对连续充放电装置进行充电，连续充放电装置内置电容组，电容组中的每个电容依次通过电磁线圈放电，对工件产生脉冲电磁力并完成一次成形过程，放电后的电容进入充电过程以准备下一次放电，实现连续成形过程，控制端与连续充放电装置及板料接口端连接，成形线圈经导线与连续充放电装置连接。与现有技术相比，本发明结构合理，解决了大型板件难以用电磁成形一次完成的问题，可提高生产效率2倍左右，且易于调节，设备成本低，是一种适合于板成形的高频次连续成形装置。

Description

一种用于板成形高频次连续电磁成形设备

技术领域

本发明涉及电磁成形领域，尤其是涉及一种用于板成形高频次连续电磁成形设备。

背景技术

电磁成形技术始创于20世纪50年代末，在60-70年代开始有快速发展，在20世纪末到21世纪初其应用范围日益扩展，研究更加深入，该技术主要应用在金属件的压缩成形，膨胀成形和板成形三个方面。其基本原理是，利用电流通过放电线圈产生磁场，进而在成形件中产生感应电流，感应电流在线圈磁场的作用下产生脉冲磁场力，使成形件在较短时间内产生塑性变形。该成形技术主要具有以下几个特点：其一、加工不需要成形件与线圈之间的接触，加工过程环境友好；其二、单次成形效率较高，成形时间短，一般在1-2ms内即可完成，且生产过程不受到加载和卸载的影响；其三、成形过程中，成形件具有较高的成形速度和应变速率，可在一定程度上提升材料的性能，减小回弹和起皱，提高成形件的精确度，因此，该技术正在管坯胀形、复杂平板成形、薄板整形等多个领域得到日益广泛的应用。

板成形作为一种重要的成形方式，在汽车制造、双极板制造等诸多领域均有应用，且随着工业的发展，对于板成形在精度、性能等方面提出了更高的要求。传统的板成形方式，诸如冲压，液压胀形等，由于其工艺特点的限制，难以解决在成形中出现的回弹、应力集中、材料减薄等问题。电磁成形技术的出现，为解决上述问题提供了新的思路。

尽管电磁成形可改善传统板成形中的一些问题，但由于其自身的技术特点，仍有一些问题需要解决。首先，由于其成形功率的限制，单次成形面积较小，多数在100cm²范围内，因而对于大面积板料无法一次成形，导致了整体成形效率的下降；其次，同一装置每次仅可对一种形貌成形，对复杂形貌需每次更换模具成形，操作复杂，成形效率低。申请号为200620095508.5的中国专利公开了一种电磁渐进成形装置，该装置由计算机控制系统、电磁力发生系统、板材加持升降装置、支撑模具架、电磁成形夹持杆等构成，通过计算机控制成形线圈移动局部逐次成形，从而实现不同形貌大型板料的成形，该装置的缺陷在于：每次成形仍需要进行充放电过程，充电过程导致整体加工速率的下降，同时，由于成形过程没有模具的限制，导致最终成形结果准确度偏低；申请号为201310397820.4的中国专利公开了一种铝合金筋板的电磁成形装置，该装置包含两个用于成形筋板的腹板线圈，成形模具，线圈导轨等装置，通过两个成形线圈的共同作用提升工作效率，该装置的缺陷在于：仅针对特殊的成形件有效，不具有普遍性，且采用两个成形线圈仍无法解决充电过程降低成形效率的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构合理，生产效率高，适应范围广的电磁板成形装置，以满足生产电磁成形板件的装备要求。

本发明实现其目的技术构想主要有以下两个方面：

一是通过连续充放电装置的旋转实现电容组的连续充放电过程，在单一电容组通过导线对成形线圈放电时，其余电容组由充电器进行充电，消除在连续成形过程中电容组充电所需时间，提高成形效率；

二是在板料接口端通过板料运送轮实现板料的自动运输，同时通过模具安放架完成模具的切换和脱模过程，以适应多工步的加工要求，并由控制端对整个成形过程进行控制。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，包括充电器、控制端、连续充放电装置、成形线圈、板料接口端，

所述的充电器对连续充放电装置进行充电，

所述的连续充放电装置内置电容组，电容组中的每个电容依次通过电磁线圈放电，对工件产生脉冲电磁力并完成一次成形过程，放电后的电容进入充电过程以准备下一次放电，实现连续成形过程，

所述的控制端与连续充放电装置及板料接口端连接，

所述的成形线圈经导线与连续充放电装置连接。

通过连续充放电装置的旋转实现电容组的连续充放电过程，在单一电容组通过导线对成形线圈放电时，其余电容组由充电器进行充电，消除在连续成形过程中电容组充电所需时间，提高成形效率；

在板料接口端通过板料运送轮实现板料的自动运输，同时通过模具安放架完成模具的切换和脱模过程，以适应多工步的加工要求，并由控制端对整个成形过程进行控制。

作为优选的实施方式，所述的充电器包括电压源和充电电极，输出电压可满足一次成形要求，所述充电电极末端连接有一段圆弧形槽道，槽道圆弧中心与电容组回转轴重合，并与电容组充电端相配合。

作为优选的实施方式，所述的连续充放电装置呈圆柱状结构，轴线固定，装置可绕其轴线进行旋转，在其周向等距开有相同柱状空腔。

作为优选的实施方式，所述的电容组呈柱状结构，固定于连续充放电装置的每个空腔中，随连续充放电装置旋转，电容组前后面均有正负电极伸出。

作为优选的实施方式，所述的导线由固定装置保持固定，一端连接成形线圈中的放电线圈，另一端连接充电电极末端的圆弧形槽道。

作为优选的实施方式，所述的圆弧形槽道的中心与电容组的回转轴重合，能够与电容组放电端配合，且同一时间仅允许一个电容组通过此圆弧形槽道放电。

作为优选的实施方式，所述的成形线圈位于板料正上方，线圈平面与板料相平行，且正对板料成形区域，在其上方有固定和保护装置，以防止在成形过程中反作用力导致线圈损伤。

作为优选的实施方式，所述的板料接口端包括板料运送轮和模具安放架，所述的板料运送轮由两组圆柱形滚轮组成，安放于板料两端并夹紧板料，板料可随滚轮的转动向前运送，所述的模具安放架包含多个模具架，各个模具架能够绕转轴转动，成形过程中，各个模具架可切换并始终保证有一个模具架位于板料正下方，成形模具固定于板料安放架上，可随安放架一起运动，并在每次成形后随模具架向下运动使板料脱模。

作为更加优选的实施方式，各模具架沿转轴在水平方向或竖直方向上转动。

作为优选的实施方式，所述的控制端控制连续充放电装置的旋转，板料运送轮的旋转和模具安放架的运动，使其在一次成形过程中有效匹配。

与现有技术相比，本发明中电容组安装在连续充放电装置上，负责完成连续充放电过程，每次放电完成一次成形，放电时，电流经过导线在到达成形线圈，产生涡旋磁场并对工件产生瞬时洛伦兹力作用，在模具约束下完成工件的一次成形。放电后的电容自动进入充电过程。模具接口端可以对成形模具进行更换，便于完成需多种模具的复杂成形；控制端对连续充放电装置的切换速率、模具处脱模和原料运送等环节进行调节和匹配，确保整个装置可以平稳运行。其结构合理，解决了大型板件难以用电磁成形一次完成的问题，可提高生产效率2倍左右，且易于调节，设备成本低，是一种适合于板成形的高频次连续成形设备。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的主视结构示意图；

图4为实施例2中板料接口端的结构示意图。

图中，1-电压源，2-充电电极，3-充电端导轨，4-电容组充电端，5-回转腔体，6-电容组，7-电容组放电端，8-放电端导轨，9-导线，10-导线固定器，11-控制器、12-线圈保护板，13-板料，14-放电线圈，15-板料导轮，16-控制线路，17-模具安放架，18-安放架转轴，19-模具组，20-转轴导轨，21-安放架底座。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，包括充电器、控制端、连续充放电装置，电容组、成形线圈、板料接口端等组件，其结构如图1-3所示。其中，充电器、连续充放电装置、电容组由电压源1，充电电极2，充电端导轨3，电容组充电端4，回转腔体5，电容组6，电容组放电端7，放电端导轨8，导线9，导线固定器10组成。电容组6安置于回转腔体5的各个空腔内，随回转腔体5一同运动，完成充电-放电循环，回转腔体6的空腔个数、单个电容组电容大小及充电电压值由实际生产情况决定。充电端导轨3和放电端导轨8对应的圆周角度数亦由实际需要决定，且两者对应角度应有间隙保证电容组6充放电过程顺利切换。放电端导轨8圆周角应小于两相邻电容组对应圆周角，保证同一时间仅有单一电容组放电。

成形线圈及板料接口端由线圈保护板12，板料13，放电线圈14，板料导轮15，模具安放架17，安放架转轴18，模具组19组成。放电线圈14位于板料成形部位正上方，与板料13不接触，上方有线圈保护板12进行保护，防止成形时反作用力损坏线圈。模具组19安放于模具安放架17上，成形所需的模具种类及数量由具体生产情况决定，模具安放架17可绕安放架转轴18转动，保证当前成形所需模具可旋转至板料13成形部位正下方，同时，模具安放架17可整体向下运动，使每次成形后板料13可以脱模。

控制端由控制器11，控制线路16组成。控制线路16连接控制器11与连续充放电装置、板料接口端，控制器11控制回转腔体5、板料导轮15、模具安放架17、安放架转轴18的运动，确保其可以相互匹配完成成形过程。具体运动速率及运动方式由实际生产要求决定。

本发明进行高频次连续电磁板成形的工作过程的简要描述是：控制端11控制回转腔体5转动，在前一电容组离开电容组放电端7且后一电容组未进入时，右侧板料13与模具组19静止，且板料成形部位、成形模具与放电线圈14处于对应位置。回转腔体5继续转动，电容组6的电容组放电端7接触到放电端导轨8开始通过导线9，放电线圈14放电，产生脉冲电磁力对板料13进行成形，成形过程持续至电容组放电端7离开放电端导轨8，一次成形过程结束。在下一电容组进入放电端导轨8前的间隙时间内，控制端11控制模具安放架17向下运动脱模，板料导轮15带动板料13运动至下一个成形位置，模具安放架17转动所需模具至板料正下方，之后下一电容组进入放电端导轨8进行下一次成形过程，前一电容组充电端4进入充电端导轨3由电压源对其充电，到此即为工艺过程的一个完整循环，整个生产过程即为不断实现该循环的过程。

实施例2

一种用于板成形高频次连续电磁成形装置，其板料接口端还可设计如图4所示。由模具组19、模具安放架17、安放架转轴18、转轴导轨20、安放架底座21组成。本实施例中，各模具架沿转轴在竖直方向上转动，具体来说，模具组19中的每个模具固定在模具安放架17的端面上，模具安放架17可在控制端的控制下绕安放架转轴18转动，同时在脱模时，模具安放架17连同安放架转轴18可沿转轴导轨20做上下运动。转轴导轨20与下部安放架底座21固接。保证运行过程中的稳定。

本发明进行高频次连续电磁板成形的工作过程的简要描述是：在电容组切换，前一电容组离开放电端导轨8而后一电容组尚未进入时，控制端11控制模具安放架17沿转轴导轨20向下运动脱模，板料导轮15带动板料13运动至下一个成形位置，模具安放架17绕安放架转轴18转动所需模具至板料正下方，并沿转轴导轨20向上运动至所需成形位置，进行下一次成形，该过程不断重复，其余过程均同实施例1，且其余结构组成与实施例1也相同。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，其特征在于，该设备包括充电器、控制端、连续充放电装置、成形线圈、板料接口端，

所述的充电器对连续充放电装置进行充电，

所述的连续充放电装置内置电容组，电容组中的每个电容依次通过电磁线圈放电，对工件产生脉冲电磁力并完成一次成形过程，放电后的电容进入充电过程以准备下一次放电，实现连续成形过程，

所述的控制端与连续充放电装置及板料接口端连接，

所述的成形线圈经导线与连续充放电装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，其特征在于，所述的充电器包括电压源和充电电极，输出电压可满足一次成形要求，所述充电电极末端连接有一段圆弧形槽道，槽道圆弧中心与电容组回转轴重合，并与电容组充电端相配合。

3.根据权利要求1所述的一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，其特征在于，所述的连续充放电装置呈圆柱状结构，轴线固定，装置可绕其轴线进行旋转，在其周向等距开有相同柱状空腔。

4.根据权利要求3所述的一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，其特征在于，所述的电容组呈柱状结构，固定于连续充放电装置的每个空腔中，随连续充放电装置旋转，电容组前后面均有正负电极伸出。

5.根据权利要求2所述的一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，其特征在于，所述的导线由固定装置保持固定，一端连接成形线圈中的放电线圈，另一端连接充电电极末端的圆弧形槽道。

6.根据权利要求2或5所述的一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，其特征在于，所述的圆弧形槽道的中心与电容组的回转轴重合，能够与电容组放电端配合，且同一时间仅允许一个电容组通过此圆弧形槽道放电。

7.根据权利要求1所述的一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，其特征在于，所述的成形线圈位于板料正上方，线圈平面与板料相平行，且正对板料成形区域，在其上方有固定和保护装置，以防止在成形过程中反作用力导致线圈损伤。

8.根据权利要求1所述的一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，其特征在于，所述的板料接口端包括板料运送轮和模具安放架，所述的板料运送轮由两组圆柱形滚轮组成，安放于板料两端并夹紧板料，板料可随滚轮的转动向前运送，所述的模具安放架包含多个模具架，各个模具架能够绕转轴转动，成形过程中，各个模具架可切换并始终保证有一个模具架位于板料正下方，成形模具固定于板料安放架上，可随安放架一起运动，并在每次成形后随模具架向下运动使板料脱模。

9.根据权利要求8所述的一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，其特征在于，各模具架沿转轴在水平方向或竖直方向上转动。

10.根据权利要求8所述的一种用于板成形高频次连续电磁成形设备，其特征在于，所述的控制端控制连续充放电装置的旋转，板料运送轮的旋转和模具安放架的运动，使其在一次成形过程中有效匹配。