CN109834152B

CN109834152B - 一种板材电磁力反胀拉深成形方法及成形装置

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Publication number: CN109834152B
Application number: CN201910190006.2A
Authority: CN
Inventors: 崔晓辉; 杜志浩; 喻海良; 肖昂
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2039-03-13
Also published as: CN109834152A

Abstract

本发明的板材电磁力反胀拉深成形方法及成形装置，方法包括S1：设置平移路径和反胀拉深路径；S2：将板料置于平移路径上；S3：对板料施加径向电磁力使板料向反胀拉深路径挤压，同时在反胀拉深路径下方对板料施加轴向电磁力使板料向上反胀；S4：在对板料施加轴向推力使板料向下拉深；S5：保持步骤S3至步骤S4循环进行直至成形完成。装置包括凹模、压边圈、凸模和顶杆，压边圈设置在凹模上方并与凹模之间形成平移路径，凹模上设置有贯穿的反胀拉深路径，板料置于平移路径上，凸模和顶杆分置在板料的上下方，平移路径附近设置有径向侧推线圈，顶杆的顶部设有轴向反胀线圈。该发明具有成形均匀稳定、可提高成形效率和成形质量的优点。

Description

一种板材电磁力反胀拉深成形方法及成形装置

技术领域

本发明主要涉及材料塑性加工的高速率成形技术领域，尤其涉及一种板材电磁力反胀拉深成形方法及成形装置。

背景技术

电磁脉冲成形是一种利用脉冲磁场力对金属工件进行高速加工的方法。研究表明：材料在高速冲击下，产生不同于传统加工方法准静态的变形行为而出现一种动态行为，即材料在变形弹性波、塑性波的冲击下出现晶体孪生、组织相变、绝热剪切等动力学行为。因而能够有效提高铝合金、镁合金和钛合金等难变形材料的成形极限、降低回弹。

在文献“一种板材包拉成形装置及成形的方法”中，莫健华等在凹模圆角处设置电磁反胀线圈，使凹模圆角对应的板料区域发生局部反胀，然后凸模下拉将板料拉平。但该方法存在以下局限：(1)由于发胀线圈设置在凹模圆角处，反胀线圈的匝数少，尺寸小。在凹模圆角处产生的磁场力小，仅能使凹模圆角处的板料发生较小的反胀；(2)反胀线圈设置在凹模圆角处，会大幅的增加线圈和凹模的难度，并且降低凹模的使用寿命；(3)板料的反胀区域必然会发生减薄，而凸模底部的板料在成形过程中厚度不会发生明显改变，这就造成变形后板料的厚度分布不均匀。

在文献“电磁脉冲助推式渐进拉深成形方法及装置”中，莫健华等将电磁拉深线圈设置在凸模底部。线圈放电后，凸模底部的板料发生胀形。但该方法存在明显的局限性：(1)凸模往往采用钢材制造，而线圈采用紫铜等高电导率材料绕制，为了避免线圈和钢模接触，需要在线圈和钢模之间填充绝缘材料；(2)从文献“Electromagnetic pulse-assistedincremental drawing of aluminum cylindrical cup”可知，线圈放电后板料胀形，凸模下压不能使板料的底部平整，总会在板料的顶部出现一个凸起，这大大降低了拉深件的质量。因此，将线圈设置在凸模中，会显著增大凸模的制作成本和降低凸模的使用寿命，并且无法实现高质量零件拉深成形，从而无法实现真正的工业应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成形均匀稳定、可提高成形效率和成形质量的板材电磁力反胀拉深成形方法及成形装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种板材电磁力反胀拉深成形方法，包括以下步骤：

S1：设置相通的平移路径和反胀拉深路径；

S2：将板料置于平移路径上并覆盖在反胀拉深路径上方；

S3：对板料施加径向电磁力使板料向反胀拉深路径挤压，同时在反胀拉深路径下方对板料施加轴向电磁力使板料向上反胀；

S4：在反胀拉深路径上方对板料施加轴向推力使板料向下拉深；

S5：保持步骤S3至步骤S4循环进行直至成形完成。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S3中，径向电磁力从板料的端部施加。

在步骤S3中，径向电磁力从板料上下方施加并作用于板料的端部。

一种板材电磁力反胀拉深成形装置，包括凹模、压边圈、能轴向移动的凸模和顶杆，所述压边圈设置在凹模上方并与凹模之间形成平移路径，所述凹模上设置有贯穿的反胀拉深路径，所述板料置于平移路径上并覆盖在反胀拉深路径上方，所述凸模和顶杆分置在板料的上下方，所述平移路径附近设置有用于对板料施加径向电磁力的径向侧推线圈，所述顶杆的顶部设有用于对板料施加轴向电磁力的轴向反胀线圈。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述径向侧推线圈设置在板料的端部周沿。

所述径向侧推线圈设置在凹模和压边圈上并位于平移路径的上下方。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的一种板材电磁力反胀拉深成形方法，板料在高速率下发生拉深变形，能够提高板料的成形极限，径向电磁力可以使板料反胀区域的厚度减薄被抑制；板料的拉深成形和板料局部区域的精确成形在平移路径和反胀拉深路径中一次实现，能显著提高零件的成形效率；电磁胀形后板料的中部鼓起，轴向推力与鼓起的板料中部最先接触，最后能保证整个板料成形后的形状，提高了成形质量。

本发明的板材电磁力反胀拉深成形装置，板料在高速率下发生拉深变形，能够提高板料的成形极限，径向电磁力可以使板料反胀区域的厚度减薄被抑制；轴向反胀线圈与凸模以及凹模分开设置，从而不会影响模具的使用寿命，电磁线圈也容易制作；板料的拉深成形和板料局部区域的精确成形在一套模具中实现，能显著提高零件的成形效率；电磁胀形后板料的中部鼓起，轴向推力与鼓起的板料中部最先接触，最后能保证整个板料成形后的形状与凸模一致，提高了成形质量。

附图说明

图1是本发明板材电磁力反胀拉深成形方法的流程图。

图2是本发明板材电磁力反胀拉深成形装置实施例1的结构示意图。

图3是本发明板材电磁力反胀拉深成形装置实施例1的结构示意图(反胀状态)。

图4是本发明板材电磁力反胀拉深成形装置实施例1的结构示意图(拉深状态)。

图5是本发明板材电磁力反胀拉深成形装置实施例1的结构示意图(成形状态)。

图6是本发明板材电磁力反胀拉深成形装置实施例2的结构示意图。

图7是本发明板材电磁力反胀拉深成形装置实施例2的结构示意图(第一次反胀状态)。

图8是本发明板材电磁力反胀拉深成形装置实施例2的结构示意图(第一次拉深状态)。

图9是本发明板材电磁力反胀拉深成形装置实施例2的结构示意图(第二次反胀状态)。

图10是本发明板材电磁力反胀拉深成形装置实施例2的结构示意图(第二次拉深状态)。

图11是本发明板材电磁力反胀拉深成形装置实施例2的结构示意图(成形状态)

图中各标号表示：

1、板料；2、平移路径；3、反胀拉深路径；4、凹模；5、压边圈；6、凸模；7、顶杆；8、径向侧推线圈；9、轴向反胀线圈。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

方法实施例1：

图1至图5示出了本发明板材电磁力反胀拉深成形方法的第一种实施例，包括以下步骤：

S1：设置相通的平移路径2和反胀拉深路径3；

S2：将板料1置于平移路径2上并覆盖在反胀拉深路径3上方；

S3：对板料1施加径向电磁力使板料1向反胀拉深路径3挤压，同时在反胀拉深路径3下方对板料1施加轴向电磁力使板料1向上反胀；

S4：在反胀拉深路径3上方对板料1施加轴向推力使板料1向下拉深；

S5：保持步骤S3至步骤S4循环进行直至成形完成。

本发明的板材电磁力反胀拉深成形方法，板料1在高速率下发生拉深变形，能够提高板料1的成形极限，径向电磁力可以使板料1反胀区域的厚度减薄被抑制；板料1的拉深成形和板料1局部区域的精确成形在平移路径2和反胀拉深路径3中一次实现，能显著提高零件的成形效率；电磁胀形后板料1的中部鼓起，轴向推力与鼓起的板料1中部最先接触，最后能保证整个板料1成形后的形状，提高了成形质量。

本实施例中，在步骤S3中，径向电磁力从板料1的端部施加。这样设置利于一次性成型，所需要的径向电磁力较大。

方法实施例2：

图1以及图6至图11示出了本发明板材电磁力反胀拉深成形方法的第二种实施例，该成形方法与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，在步骤S3中，径向电磁力从板料1上下方施加并作用于板料1的端部。径向电磁线圈设置在板料的上下方，并在板料端部形成径向电磁力，可实现翻边的分次成形，所需要的单个径向电磁力较小。

本实施例中，在步骤S3中，使在反胀拉深路径3内形成波浪形反胀结构，适用于拉深进深大的成形要求。

装置实施例1

图2至图5示出了本发明板材电磁力反胀拉深成形装置的第一种实施例，包括凹模4、压边圈5、能轴向移动的凸模6和顶杆7，压边圈5设置在凹模4上方并与凹模4之间形成平移路径2，凹模4上设置有贯穿的反胀拉深路径3，板料1置于平移路径2上并覆盖在反胀拉深路径3上方，凸模6和顶杆7分置在板料1的上下方，平移路径2附近设置有用于对板料1施加径向电磁力的径向侧推线圈8，顶杆7的顶部设有用于对板料1施加轴向电磁力的轴向反胀线圈9。板料1在高速率下发生拉深变形，能够提高板料1的成形极限，径向电磁力可以使板料1反胀区域的厚度减薄被抑制；轴向反胀线圈9与凸模6以及凹模4分开设置，从而不会影响模具的使用寿命，电磁线圈也容易制作；板料1的拉深成形和板料1局部区域的精确成形在一套模具中实现，能显著提高零件的成形效率；电磁胀形后板料1的中部鼓起，轴向推力与鼓起的板料1中部最先接触，最后能保证整个板料1成形后的形状与凸模6一致，提高了成形质量。

本实施例中，径向侧推线圈8设置在板料1的端部周沿。这样设置利于一次性成型，所需要的径向电磁力较大。

装置实施例2

图6至图11示出了本发明板材电磁力反胀拉深成形装置的第二种实施例，该成形装置与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，径向侧推线圈8设置在凹模4和压边圈5上并位于平移路径2的上下方。将径向侧推线圈8设置在平移路径2的上下方，并在板料1端部形成径向电磁力，可实现翻边的分次成形，所需要的单个径向电磁力较小。

本实施例中，使在反胀拉深路径3内形成波浪形反胀结构，适用于拉深进深大的成形要求。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种板材电磁力反胀拉深成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设置相通的平移路径（2）和反胀拉深路径（3）；

S2：将板料（1）置于平移路径（2）上并覆盖在反胀拉深路径（3）上方；

S3：对板料（1）施加径向电磁力使板料（1）向反胀拉深路径（3）挤压，同时在反胀拉深路径（3）下方对板料（1）施加轴向电磁力使板料（1）向上反胀；

S4：在反胀拉深路径（3）上方对板料（1）施加轴向推力使板料（1）向下拉深；

S5：保持步骤S3至步骤S4循环进行直至成形完成。

2.根据权利要求1所述的板材电磁力反胀拉深成形方法，其特征在于：在步骤S3中，径向电磁力从板料（1）的端部施加。

3.根据权利要求1所述的板材电磁力反胀拉深成形方法，其特征在于：在步骤S3中，径向电磁力从板料（1）上下方施加并作用于板料（1）的端部。

4.一种板材电磁力反胀拉深成形装置，其特征在于：用权利要求1至3中任一项所述的板材电磁力反胀拉深成形方法进行使用，其包括凹模（4）、压边圈（5）、能轴向移动的凸模（6）和顶杆（7），所述压边圈（5）设置在凹模（4）上方并与凹模（4）之间形成平移路径（2），所述凹模（4）上设置有贯穿的反胀拉深路径（3），板料（1）置于平移路径（2）上并覆盖在反胀拉深路径（3）上方，所述凸模（6）和顶杆（7）分置在板料（1）的上下方，所述平移路径（2）附近设置有用于对板料（1）施加径向电磁力的径向侧推线圈（8），所述顶杆（7）的顶部设有用于对板料（1）施加轴向电磁力的轴向反胀线圈（9）。

5.根据权利要求4所述的板材电磁力反胀拉深成形装置，其特征在于：所述径向侧推线圈（8）设置在板料（1）的端部周沿。

6.根据权利要求4所述的板材电磁力反胀拉深成形装置，其特征在于：所述径向侧推线圈（8）设置在凹模（4）和压边圈（5）上并位于平移路径（2）的上下方。