CN110582360A - 电动液压成形装置 - Google Patents

Abstract

一种用于成形毛坯(160)材料的电动液压成形装置(100)，其包括：‑电动液压成形室(110)、‑至少一个中心电极(120)，沿纵向方向(XX')延伸并且包括设置在所述电动液压成形室(110)内的第一端部(122)、‑主体(140)，其设有用于将每个中心电极(120)引入所述电动液压成形室的孔，所述电动液压成形室部分由所述主体(140)形成、‑模具(150)，以及‑至少一个外围电极(130),与每个中心电极(120)电绝缘，具有的端部(132)，端部(132)设置成远离并且围绕中心电极(120)的端部(122),所述端部(132)相对于所述中心电极(120)沿横向平面延伸。

Description

电动液压成形装置

技术领域

本发明涉及一种电动液压成形装置。

背景技术

电动液压成形使得有可能通过施加动压使毛坯材料相对于模具变形。为此，在填充液体(例如水)的膛室中放置的至少两个电极之间产生放电。因此，在两个电极之间形成电弧，引起高温梯度和液体的汽化。压力波，通常称为“冲击波”，高速移动并将毛坯材料压靠在模具上。与其他成形方法相比，电动液压成形特别有利，因为电动液压成形使得可以具有减小的回弹，且可以在待成形部件破裂前获得改进的刻模类型细节和/或直角边缘和/或局部伸长。

但是，电动液压成形具有缺点。电动液压成形的缺点之一是电极磨损很快。因此，电极之间的距离增加，放电变弱。电动液压成形的效率降低。为了减少所述缺点，定期更换电极。电极的更换产生额外的维护成本，且涉及设备临时停止后输出速率的降低。

文献US4 068 514描述了一种电动液压成形装置，其包括沿纵向方向延伸的中心电极，和由围绕中心电极的成形室的壁形成的外围电极。外围电极的磨损分布在一个较大表面上，电极之间的距离变化小于其中两个电极(最常见的是圆锥形电极)面对面放置的因此其有源部分局限性非常大的装置中电极之间的距离变化。

因此，电极可以使用更长时间，且电动液压成形的效率不受影响，特别是不受冲击波产生的压力的影响。但是，电极更换涉及整个电动液压成形室的更换，其更换所需的维护成本比现有技术的其他装置的维护成本高，且需要更长的更换电极装置临时停止时间。

本发明的目的尤其是减少上述现有技术的缺点。

发明内容

为此，本发明提出一种用于成形毛坯材料的电动液压成形装置，其包括：

-电动液压成形室，

-至少一个中心电极，中心电极沿纵向方向延伸并且包括设置在电动液压成形室内的第一端部，

-至少一个外围电极，外围电极与每个中心电极电绝缘，外围电极具有端部，其端部设置成远离并且围绕中心电极的端部，所述端部相对于所述中心电极沿横向平面延伸，

-主体，其设有用于将每个中心电极引入电动液压成形室的孔，电动液压成形室部分由所述主体形成，以及

-模具。

此外，每个外围电极与所述主体分离。

根据本发明，独立于部分形成电动液压成形室的主体的外围电极的使用，使得在更换电极时有可能缩减需更换的外围电极的尺寸，和缩短装置的停止时间，从而降低维护成本。

在一个实施方案中，至少一个外围电极相对于主体突出，这使得有可能更好地控制放电发生的位置，且提高电动液压成形的效率。

在一个实施方案中，至少一个外围电极由电极保持架支撑。

电极保持架的使用，使得有可能减小必须更换的外围电极的尺寸，并简化外围电极的更换。有利地，电极保持架也可用作毛坯保持架。因此，可以获得紧凑且易于组装的电动液压成形装置。

在一个实施方案中，装置包括单个外围电极和至少一个中心电极。

使用多个中心电极与单个外围电极结合可能有利，特别是需成形大尺寸部件的情况下。通过在各个位置产生多个同时或延迟放电，有可能产生比现有技术的电动液压成形装置更均匀或更渐进或更深的电动液压成形。在其它实施方案中，电动液压成形装置可包括与一个或多个模具组合的多对中心电极和外围电极。因此，有可能通过同时实施多个放电，并行生产多个部件或生产大部件。

在一个实施方案中，电动液压成形室由主体和外围电极的端部形成。因此，电动液压成形腔室由即将变形的毛坯材料密封。所述实施方案有利，因为易于加工和组装。

在一个实施方案中，毛坯材料保持在外围电极的端部和模具之间。因此，获得紧凑且易于组装的电动液压成形装置。有利地，外围电极的端部可以包括被毛坯材料卡住的肩部。因此，外围电极用作毛坯保持架，且使得可以保持毛坯材料抵靠模具。

在一个实施方案中，装置包括设置在外围电极端部和模具之间的毛坯保持架。

在一个实施方案中，装置进一步包括模具支撑件，该模具支撑件使得有可能根据需成形的部件更容易地更换模具。

在一个实施方案中，中心电极在其长度的一部分被由电绝缘体包围。

在其它替代的实施方案中，主体与中心电极电气接触，且进一步包括用于使得中心电极的外围电极绝缘的电绝缘体。

当中心电极在其长度的一部分被电绝缘体包围时，主体比当主体包括用于使中心电极的外围电极绝缘的电绝缘体时，更容易加工和组装。

有利地，主体进一步包括部分形成电动液压成形室的腔，且电绝缘体至少部分形成所述腔的侧壁。特别有利地，电绝缘体构成腔的侧壁。

冲击波的一部分朝向腔的后壁传播，其中，中心电极引导，位于侧壁上的绝缘体的应力小于其围绕中心电极且部分形成腔的后壁时的应力。

在一个实施方案中，外围电极的端部和模具电气接触且受第一电势的影响，中心电极受第二电势的影响。

当外围电极和模具电气接触时，可能通过模具支架和/或毛坯保持架，进一步绝缘中心电极，通过将中心电极或主体(如与中心电极电气接触)与脉冲电压产生器的端子中的一个连接且通过将外围电极电气接触的元件中的一个与脉冲电压产生器的端子中的另一个连接，很容易产生放电。因此，电动液压成形装置的设计更容易，因为与高压脉冲发生器的端子的电气连接不一定在中心电极和外围电极层面建立。

附图说明

通过参考附图，以及如下描述，本发明的细节和优点将变得更加明显，其中：

图1A示出了根据本发明第一实施方案的电动液压成形装置的剖视图，

图1B示出了根据替代的实施方案中电动液压成形装置的剖视图，

图2示出了根据本发明第二实施方案的电动液压成形装置的剖视图。

具体实施方式

图1A示出了根据本发明的电动液压成形装置的第一实施方案。电动液压成形装置100包括电动液压成形室110、中心电极120和外围电极130。中心电极120沿纵向方向XX'延伸，并且包括设置在电动液压成形室110内的第一端部122。外围电极130具有端部132，端部132设置成远离并且围绕中心电极120的端部122。外围电极130的端部132相对于所述中心电极120沿横向平面延伸，即，与轴线XX'垂直的平面。

电动液压成形装置100还包括主体140和模具150。主体140包括内腔142且由中心电极120穿过。主体的内腔142与外围电极130的端部132形成电动液压成形室110。

电动液压成形室110用于填充液体，例如水，且由将变形的毛坯材料160密封。毛坯材料160压靠在模具150上，并通过暴露于在电动液压成形室110中传播的冲击波，相对于模具150变形。在电极120和130之间施加高压电脉冲，且在电极之间产生放电之后生成冲击波。放电导致电弧的形成，温度的升高和液体的汽化，从而产生冲击波。

在所述实施方案中，外围电极130的端部132的一部分围绕中心电极120的下端部122。分别在中心电极120和外围电极130的两个区域124和134(称为有源部分)之间优选地产生电弧。每次放电后，优选地在中心电极120的有源部分124的外表面125和与外围电极130的有源部分134的内表面135的两个不同点之间形成电弧，分别与中心电极120和外围电极130之间的最短路径对应。因此，每个电极在中心电极120的有源部分124的外表面125和外围电极130的有源部分134的内表面135上分布的各个点中局部磨损。外围电极的磨损分布在较大表面上，电极之间的距离变化小于其中两个电极(最常见的是锥形电极)面对面放置的因此其有源部分局限性非常大的现有技术装置中电极之间的距离变化。因此，电极可以使用更长时间，且电动液压成形的效率不受影响，特别是不受冲击波产生的压力的影响。

此外，应注意，中心电极的横截面不必沿其纵轴XX'成形为恒定的，例如参考图2所示。此外，电极的横截面不一定轴对称。

通过外围电极130将毛坯材料160保持抵靠模具150(图1A)。因此，外围电极130在其下表面上还包括一个可以被毛坯材料160卡住的肩部。因此，外围电极130用作毛坯保持架，且有可能将毛坯材料160保持抵靠模具150。

在图1B所示的一个替代的实施方案中，与参考图1A所示装置具有相似结构的电动液压成形装置100'，进一步包括支撑外围电极130的电极保持架136。电极保持架136设置在模具150和主体140之间。在其下表面上包括可以被毛坯材料160卡住的肩部，且在其上表面上有适于容纳外围电极132的外壳。因此，电极保持架136也用作毛坯保持架，用于将毛坯材料160保持抵靠模具150。

在其它替代的实施方案中，可以使用附加部件280，以用作毛坯保持架，并将待变形毛坯材料保持抵靠模具，例如，如图2所示。在所述情况下，电极保持架136在其下表面上不包括肩部。

此外，应注意得是，当主体140、外围电极130和模具150采用钢或任何其他金属合金导电材料制成时，主体140、外围电极130和模具150相互电气接触。在本文所示实施方案中，电绝缘体115至少在中心电极120的长度的一部分上围绕中心电极120，特别是卡在主体140中的中心电极120的那部分。因此，即使主体140与外围电极130电气接触，中心电极120与外围电极130电绝缘。因此，可通过将中心电极120与高压脉冲发生器170的端子中的一个相连，并将主体140、外围电极130或模具150与高压脉冲发生器170的端子中的另一个相连，使中心电极120受第一电势的约束。本发明实施的所述形式特别有利，因为易于加工和组装。

应注意，模具150可以由单个零件组成或者附接到称为模具支撑件的附加部件上，因此可以根据需成形部件更容易地更换模具。

应注意得是，使用螺钉将本申请中所述电动液压成形装置的各种部件相连，且可以使用密封件以密封液压成形室，例如，尤其是在中心电极、外围电极和模具水平位置。这些装置在本领域技术人员所知范围内，为了简化，这里不再详细描述。

此外，应注意，未示出中心电极保持在主体中的方式。可以通过各种方式将中心电极附接在电动液压成形装置中。例如，可以使用与主体电绝缘的附加部件(未示出)来保持。

有利地，为了能够在外围电极和模具之间放置毛坯材料，由模具和外围电极形成的组件可相对于包括中心电极的主体移动，且优选地主体是固定的。外围电极因此附接在模具上。因此，当更换要变形的毛坯材料时，没有必要移动与主体相连的载流导体。

在一个替代的实施方案中，在压力机平台上安装模具，外围电极直接附接在主体上。当使用压力机将模具保持抵靠外围电极时，毛坯材料被保持在外围电极和模具之间。

应注意，在本文和本申请中所述的电动液压装置中，外围电极易于接近且容易更换。

图2示出了根据本发明的电动液压成形装置的第二实施方案。电动液压成形装置200与参照图1A所示的电动液压成形装置相似，电动液压成形装置200也包括动液压成形室210、中心电极220、外围电极230、主体240和模具250。相对于图1A所示的电动液压成形装置，电动液压成形装置200进一步包括用作毛坯保持架的附加部件280。装置进一步包括电极保持架232，在该电极保持架上附接外围电极230。主体240进一步包括不再位于主体和中心电极之间的电绝缘体215，如图1A和1B所示，但是，例如，而是在主体240的下部。在本申请所示的实施方案中，电绝缘体215构成了部分形成电动液压成形室210的腔240的侧壁243。在其它替代的实施方案中，电绝缘体215可以仅形成侧壁的一部分。因此，中心电极220和主体240的上部241电气接触，主体240的上部241，例如，可与高压脉冲发生器270的第一端子相连。外围电极230、电极保持架232、毛坯保持架280和模具250电气接触，外围电极230通过电极保持架232、毛坯保持架280，或模具250与高压脉冲发生器270的第二端子相连，从而在中心电极220和外围电极230之间产生放电。由此产生的冲击波在与所述放电平面垂直的平面内传播。因此，一部分冲击波朝向后壁244传播，并冲击所述壁，这可能损坏所述壁。绝缘体位于侧壁上，因此应力较小，这降低了其损坏的风险。

应注意，如图1A所示，主体240包括腔242，且侧壁243和后壁244可具有各种适合更好地抑制压力波朝向待变形的毛坯材料的形式。例如，后壁244可以倾斜，以便更好地将朝向待变形的毛坯材料的冲击波反射。

还应注意，外围电极230的有源部分234和中心电极220的有源部分224，不一定具有恒定横截面，和/或不一定轴对称，如参考图2所示。

在参考图1A、图1B和图2所述的实施方案中，电动液压成形装置仅包括一个中心电极和一个外围电极。

在其它实施方案中，电动液压成形装置可包括与一个或多个模具组合的多对中心电极和外围电极。因此，通过同时实施多次放电，可以并行生产多个部件或一个大部件。

在要成形大尺寸部件的情况下，使用结合单个外围电极的多个中心电极可能有利。通过在各个位置产生多次同时或延迟放电，可以产生更均匀或更渐进或更深的电动液压成形。

电极的各种形式和中心电极的各种布置。

沿与中心电极纵轴XX'垂直的平面(ΥΥ'，ZZ')的截面图中的中心电极和外围电极的有源部分。

在一个实施例中，中心电极的有源部分呈圆形，外围电极的有源部分具有圆环形状。

在一个实施例中，多个中心电极的有源部分具有矩形横截面，优选地具有圆角，且在形成相应外围电极有源部分的矩形环的中心处的共同方向ZZ'中对齐。

在一个实施例中，多个中心电极的有源部分是椭圆形横截面，且在形成相应外围电极有源部分的椭圆形环的中心处的共同方向ZZ'中对齐。

在一个实施例中，四个中心电极的有源部分是正方形横截面，优选地具有圆角，且设置在形成相应外围电极的有源部分的正方形环内部。

本申请中所述外围电极，由单个部分形成。在一个替代的实施方案中，外围电极包括旨在相对每个中心电极放置以产生放电的各种单独部分。因此，这些不同的部分包括外围电极的有源部分。因此，通过仅替换一些部分，可以降低外围电极的成本。应当注意，如果相关中心电极的有源部分的外表面和相邻外围电极的有源部分内表面之间的距离，在平面中相关有源部分表面的至少一部分上基本等距，也可以使用其他几何形状。

如上文参考图2所讨论的，根据1A、图1B和图2中轴线XX'所示纵向方向，电极的有源部分的横截面可以恒定不变，也可以发生变化。

上述电动液压成形装置的各种实施方案，使得可以通过部分围绕中心电极的外围电极，对毛坯材料进行电动液压成形，外围电极与部分形成电动液压成形室的主体分离。因此，放电分布在电极的有源部分的周围。具有较大接触面的外围电极，磨损速度较慢。因此，电极之间的距离变化不大，这使得可以通过保持放电产生的压力基本恒定形式，保持电动液压的效率。但是，当必须更换电极时，可以很容易地更换外围电极，当电动液压成形装置打开以放置毛坯材料时，外围电极与主体分离，毛坯材料优选地放置在外围电极和模具之间。有利地，可沿其纵轴移动中心电极，以便向外围电极提供退化较少的有源部分。

本发明不限于所述和所示例的各种实施方案，以及所述替代的实施方案中，本发明还涉及本领域技术人员在下文所述权利要求范围内所知的实施方案。

Claims (13)

1.一种成形毛坯材料(160；260)的电动液压成形装置(100；100'；200)，其包括：

-电动液压成形室(110；210)，

-至少一个中心电极(120；220)，中心电极沿纵向方向(XX')延伸并且包括设置在所述电动液压成形室(110；210)内的第一端部(122)，

-至少一个外围电极(130；230)，外围电极与每个中心电极(120；220)电绝缘，外围电极具有端部(132)，端部(132)设置成远离并且围绕中心电极(120；220)的端部(122)，所述端部(132)相对于所述中心电极(120；220)沿横向平面(ΥΥ'、ZZ')延伸，

-主体(140；240)，其设有用于将每个中心电极(120；220)引入所述电动液压成形室(110；210)的孔，所述电动液压成形室(110；210)部分由所述主体(140；240)形成，以及

-模具(150；250)，

其特征在于，每个外围电极(130；230)与所述主体(140；240)分离。

2.根据权利要求1所述的装置(100；100'；200)，其特征在于，至少一个外围电极(130；230)相对于所述主体(140；240)突出。

3.根据权利要求1或2所述的装置(100'；200)，其特征在于，至少一个外围电极(130；230)由电极保持架(136；232)支撑。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100、100'；200)，其特征在于，所述装置(100；200)包括单个外围电极(130；230)和至少一个中心电极(120；220)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100、100'；200)，其特征在于，所述电动液压成形室(110；210)由主体(140；240)和所述外围电极(130)的端部(132)形成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100；100')，其特征在于，所述中心电极(120)在其长度的一部分被电绝缘体(115)包围。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(200)，其特征在于，所述主体(240)与所述中心电极(220)电气接触，且进一步包括用于使得所述中心电极(220)的外围电极(230)绝缘的电绝缘体(215)。

8.根据权利要求7所述的装置(200)，其特征在于，所述主体(240)进一步包括部分形成所述电动液压成形室(210)的腔(242)，且其中所述电绝缘体(215)至少部分形成所述腔(242)的侧壁(243)。

9.根据权利要求8所述的装置(200)，其特征在于，所述电绝缘体(215)构成所述腔(242)的侧壁(243)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100；200)，其特征在于，所述装置(100；200)进一步包括模具支撑件。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100；200)，其特征在于，所述毛坯材料(160；260)保持在所述外围电极(130；230)的端部(132)和所述模具(150；250)之间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置(200)，其特征在于，所述装置(200)包括设置在所述外围电极(230)的端部和模具(250)之间的毛坯保持架(280)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100；200)，其特征在于，所述外围电极(130；230)的端部(132)与所述模具(150；250)电气接触且受第一电势的影响，所述中心电极(120；220)受第二电势的影响。