CN115365365A - 一种超声振动辅助电磁冲裁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超声波振动辅助电磁冲裁的方法，通过在整个冲裁过程中对待冲裁板料作用一定的频率和一定振幅的超声波振动，减小电磁冲裁中所需的电磁冲裁力，在一定程度上解决电了磁冲裁中因电磁线圈及电力系统对电磁冲裁的限制问题。本发明将电磁成形技术与超声振动塑性加工相结合，有利于增大冲裁断面光亮带的比例，减少了冲裁件中常见的毛刺问题，改善冲裁件的表面质量，改进了冲裁工艺。另外，在本发明中，还主要列举了两种超声振动辅助电磁冲裁的方式。

Description

一种超声振动辅助电磁冲裁的方法

技术领域

本发明属于板料塑性加工领域，具体为利用超声波振动的方式来辅助板材电磁脉冲冲裁。

背景技术

电磁脉冲成形技术是一种高能率、高速率、无污染、非接触、易于自动化的绿色制造工艺。电磁冲裁技术是通过脉冲电流在线圈中产生感应涡流，然后在板料或驱动片上产生电磁力，利用电磁力来代替传统的机械力或液压力来完成板料的冲裁。电磁力是由放电装置和电磁线圈产生的。在传统的电磁冲裁当中，冲裁力完全由电磁力提供，要获得足够的电磁力就要求电磁线圈及电力系统有足够的承受能力，这就对电磁线圈及电力系统有更高的要求。同时，在一定程度上限制了电磁成形技术在先进制造领域的应用潜力，阻碍了电磁成形技术的工业化应用进程。

毛刺是板料冲裁过程中常见的质量问题，它常由凸凹模间隙、刃口变钝等因素造成，而电磁冲裁的方式可以实现非接触的“无间距”加工，大大降低了冲裁件毛刺的问题。

超声振动在塑性加工中已得到有效而广泛的应用，它能够软化材料，使材料的成形力和流动应力大大降低，提高材料的加工工艺性；减少模具与工件之间的摩擦力，降低模具磨损，提高模具寿命；同时还能够提高零件的加工质量和尺寸精度。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种超声振动辅助电磁冲裁的方法，针对电磁脉冲冲裁对电磁线圈及电力系统的高要求，结合超声振动在塑性加工中的显著作用，改善冲裁件的表面质量，改进电磁冲裁工艺，降低电磁冲裁对电磁线圈和电力系统的要求，优化电磁脉冲成形技术。

本发明所述方法的具体步骤如下：

步骤一：设定电磁脉冲的电参数、振动系统的振幅和频率。

步骤二：将板料放置于凹模上。

步骤三：对待冲裁板料施加超声波振动。

步骤四：在待冲裁板料上方施加电磁力，完成冲裁。

优选地，在所述步骤一中，所述的参数应根据待冲裁件的厚度、大小来确定。

优选地，在所述步骤二当中，所述的凹模的形状即为板料冲裁的形状，在放置时应保证板料位置的准确性，有定位部件对板料定位，保证受到电磁力的作用时左右不发生偏移。

优选地，所述步骤三应发生在所述步骤四施加电磁力之前，且持续到冲裁完成的整个过程当中，使板料良好的接受到超声波振动的作用。

优选地，所述步骤的超声振动系统主要包括驱动电源和超声振动部件(换能器、变幅杆、工具头)。所述超声波振动工具头与板料接触，传递超声波振动。

优选地，所述步骤中的超声振动装置应做好绝缘，避免电磁作用对超声振动的干扰。

优选地，所述步骤四中的电磁力作用范围应包含凹模型腔所覆盖的区域。

优选地，所述步骤的方法适用于如铝、铜等运用广泛且导电性优良的材料。

本发明具有如下有益的效果：

1、外加超声振动能够降低冲裁过程中所需加载的冲裁力，降低冲裁中对电磁线圈及电气系统的要求。主要表现在两个方面，其一在于超声振动作用于板料，软化了材料，降低了材料的塑性变形抗力及摩擦力，使板料的变形更加容易；其二在于，由于超声波也是一种能量，超声振动对板料也有一定的力的作用。

2、超声振动辅助电磁冲裁的方式，使得冲裁件的表面质量有效改善。超声振动作用下的材料软化，以及无间距的非直接接触式电磁冲裁的方法，均有利于增大冲裁件光亮带比例，大大减少冲裁中常见的毛刺问题。

3、电磁冲裁效率快、易于精确控制、模具结构形式简单，简化了工艺设备，提高了加工生产效率。

附图说明

图1实施例一超声振动辅助电磁冲裁原理示意图

图2实施例二超声振动辅助电磁冲裁原理示意图

图3实施例三超声振动辅助电磁冲裁原理示意图(定位销钉定位方式)

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下所列举的本发明中所涉及的各个内容，只要各部分不冲突即可自由组合。

实施例一

如图1，所示为本发明的实施例一的冲裁原理示意图，它包括1超声波振动部件(换能器、变幅杆、工具头)、2驱动片、3冲头、4压边圈、5板料、6凹模，超声驱动电源、电磁线圈及电磁放电装置。

实施例一当中电磁冲裁成型的具体方法表述为：首先设置好频率、振幅参数及电参数。将冲裁板料5放置于凹模6上方后，用压边圈4压紧定位，保证在电磁冲裁时受到瞬时电磁力的作用，板料5不会发生左右位置的偏移。放置好板料后，使超声波振动部件1开始作用于待冲裁板料，对板料5作用超声振动；再通过电磁放电装置中的电容储能放电，电磁线圈中变化的电流产生很强的变化的磁场，使线圈附近的导体——驱动片2表面上感应出涡流磁场，两磁场相互排斥，而电磁线圈相对固定，进而使驱动片2受到电磁排斥力的作用，从而向下运动，驱动冲头3对板料5进行冲裁。

在整个冲裁过程中，超声振动发生装置保持着对板料的超声振动作用，通过电磁力作用于驱动片驱动冲头来完成冲裁。由于在电磁冲裁中，放电速率快，产生的电磁排斥力大，整个过程可在几毫秒的时间内完成。

实施例二

如图2，所示为本发明所举例描述的另一电磁冲裁原理示意图。它包括1超声振动部件(换能器、变幅杆、工具头)、2平板集磁器、3压边圈、4板料、5凹模、以及超声驱动电源、电磁线圈及电磁放电装置。

实施例二当中所描述的电磁冲裁方法为：同样地，首先设置好频率、振幅参数及电参数。将冲裁板料4放置于凹模5上方后，用压边圈3压紧定位，保证在电磁冲裁时受到瞬时电磁力的作用，板料4不会发生左右位置的偏移。放置好板料后，使超声波振动部件1开始作用于待冲裁板料，对板料4作用超声振动。此时，电磁放电装置开始工作。储能电容对电磁线圈放电，电磁线圈中变化的电流产生了很强的变化的磁场，变化的磁场在集磁器2表面产生感应涡流，集磁器2将瞬时感应电流聚集，并在待冲裁的板料4表面形成强电磁力，使板料4发生变形。而此时，由于板料放置于凹模上方，凹模5中空的部分区域无向上的阻力与所受的电磁力抗衡，因此，这部分区域的板料就向下发生变形，获得如凹模形状尺寸的冲裁件。

同样地，在实施例二当中的超声振动作用于整个冲裁过程。实施例二中采用集磁器冲裁的方法不需要设置凸模，整体结构更加简单，板料的冲裁形状由凹模的形状决定，并且，集磁器和线圈一起固定，有利于保护电磁线圈。

实施例三

如图3所示为实施例三的超声辅助电磁冲裁原理示意图，其装置无集磁器，它的超声振动辅助方式与实例一和实例二相同，此处不再说明。不同之处在于，该实例三所列举的电磁冲裁方式为依靠电磁线圈产生的电磁力直接作用于板料使板料变形，固定板料的方式为定位销钉定位的方式，如图3所示。但此种电磁冲裁方式较前述两种而言对线圈要求较高，通过超声辅助电磁冲裁的方法，可以以降低电磁冲裁中的冲裁力的方式来降低对线圈的要求。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种超声振动辅助电磁冲裁的方法，其特征在于，包括以下主要步骤：步骤一：设定电磁脉冲的电参数、超声振动系统的振幅和频率；

步骤二：将板料放置于凹模上；

步骤三：对待冲裁板料施加超声波振动；

步骤四：在待冲裁板料上方施加电磁驱动力，完成冲裁。

2.如权利要求1所述超声振动辅助电磁冲裁方法，其特征在于所述步骤一中的电参数应根据待冲裁件的厚度、大小来确定。

3.如权利要求1所述超声振动辅助电磁冲裁方法，其特征在于，在所述步骤二当中，所述的凹模的形状即为板料冲裁的形状，在放置时应保证板料位置的准确性，有定位部件对板料定位，保证受到电磁力的作用时左右不发生偏移，定位方式可采用压边圈、定位销。

4.如权利要求1所述超声振动辅助电磁冲裁方法，其特征在于所述步骤三应发生在所述步骤四施加电磁力之前，且持续到冲裁完成的整个过程当中，使板料良好的接受到超声波振动的作用。

5.如权利要求1所述超声振动辅助电磁冲裁方法，其特征在于所述的超声振动系统主要包括驱动电源和超声振动部件，所述超声振动部件包括换能器、变幅杆、工具头；所述超声波振动的工具头与板料接触，传递超声波振动。

6.如权利要求5所述超声振动辅助电磁冲裁方法，其特征在于所述超声振动装置应做好绝缘，避免电磁作用对超声振动的干扰。

7.如权利要求1所述超声振动辅助电磁冲裁方法，其特征在于所述步骤四中的电磁力作用范围应包含凹模刃口附近区域。

8.如权利要求1所述超声振动辅助电磁冲裁方法，其特征在于所述步骤四中施加电磁力的方式可以通过驱动片驱动冲头、通过集磁器或直接作用在板料上。

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