CN115532929B - 一种包覆磁流变弹性体层的刚性模及板材零件成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属板冲压成形技术领域，尤其涉及一种包覆磁流变弹性体层的刚性模及板材零件成形方法。现有技术中成形设备体积过大以及因无法解决复杂结构局部差异化压力分布而导致产品质量不稳定，本发明中刚性模的凸模具有刚性的凸模本体，凸模本体的工作面随形包覆有磁流变弹性体层，在凸模本体的内部根据变形需要与磁流变弹性体层的各变形区域相对应分布多个电磁铁，使磁流变弹性体层各变形区域均能够被相应的外加磁场调控。通过调控外加磁场的强度控制磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量，使板坯料受到不同的局部成形压力，促进局部复杂结构充分填充，满足零件的尺寸精度要求，成形所需磁流变弹性体层体积小，减小成形设备的吨位。

Description

一种包覆磁流变弹性体层的刚性模及板材零件成形方法

技术领域

本发明涉及金属板冲压成形技术领域，尤其涉及一种包覆磁流变弹性体层的刚性模及板材零件成形方法。

背景技术

板材零件广泛应用于工业领域，例如汽车发动机盖、翼子板、车门外板等大尺寸复杂结构覆盖件，具有壁厚较薄、含有局部小角度曲面的空间曲面形状复杂、结构尺寸较大、表面质量要求高及刚性好等特点。覆盖件成形一般通过拉深、胀形及弯曲等复合成形，成形件变形程度差异较大，但成形力加载不易满足成形件变形程度的差异，使得成形件变形程度和引起的回弹不易控制，成形难度较大，一般是通过反复试模修正的方法，满足成形的要求，导致新产品开发时间长，工艺的稳定性受到限制。采用刚性模具以及水、矿物油、聚氨酯等软模成形方法时，成形压力均匀分布，材料流动和材料分配无法控制，导致圆角、局部突起等部位材料容易出现集中变形，引起局部减薄或开裂等缺陷，而曲面变化较小的部位则回弹较大，影响尺寸精度。

磁流变弹性体是一种新型智能材料，是将微米尺度的铁磁性颗粒掺入到高分子聚合物基体中固化得到的一种复合材料，在外加磁场作用下，高分子聚合物基体内的磁性颗粒形成链状或柱状结构，磁流变弹性体的力学和流变学性能会发生较大的变化。磁流变弹性体具有可控性、可逆性、响应迅速、稳定性好等特点，可以用于减震和成形软模领域。现有技术中一种基于磁流变弹性体的板材软模成形装置，包括对应设置的容框与凹模，容框与凹模之间设置板坯料，容框和凹模外部设置有用于施加磁场的线圈，还包括用于挤压磁流变弹性体的柱塞。容框为容纳磁流变弹性体的介质仓，磁流变弹性体构成软模。通过改变通过线圈的电流，产生磁场，使磁流变弹性体的软硬程度，即弹性模量受控，使板坯料在磁流变弹性体在合适的弹性模量下成形出所需要的形状。

但是上述方法中，磁流变弹性体的形状为简单立方体或者圆柱体，作为成形凸模的磁流变弹性体的体积较大，同时需要放置在需要密封的密闭腔体内部，依靠柱塞压缩使整个弹性体产生变形，填充凹模型腔，增加了成形设备的吨位，对于大尺寸复杂形状覆盖件的成形需要很大的吨位的压力机提供成形压力。此外，对结构局部差异较大的零件无法解决局部差异化压力分布的问题，导致产品质量不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种包覆磁流变弹性体层的刚性模及基于包覆磁流变弹性体层的刚性模的板材零件成形方法，解决现有技术中成形设备体积过大以及因无法解决复杂结构局部差异化压力分布而导致产品质量不稳定的问题。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种包覆磁流变弹性体层的刚性模，包括：

凸模，具有凸模本体，在凸模本体的工作面上随形包覆有磁流变弹性体层，且磁流变弹性体层与凸模本体的工作面固定连接，凸模本体的内部分布设有多个电磁铁，且多个电磁铁根据变形需要与磁流变弹性体层各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场，通过调控外加磁场的强度控制磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量；

压边圈，套设在凸模本体的外周侧；

凹模，具有与凸模相匹配的型腔，凹模和压边圈之间用于放置板坯料；以及

电源控制部，电磁铁与电源控制部连接；

凹模和压边圈之间用于放置板坯料，成形加载时，凹模朝向凸模的方向运动，压边圈与凹模同向运动，且向板坯料提供相匹配的压边力，电源控制部能够通过调控每个电磁铁的电流来控制电磁铁产生所需的外加磁场的强度；

凸模本体、压边圈和凹模均为无磁刚性材料制成。

第二方面，本发明提供了另一种包覆磁流变弹性体层的刚性模，包括：

凸模；

压边圈，套设在凸模的外周侧；以及

凹模，具有与凸模相匹配的型腔，型腔设置在凹模本体，型腔的工作面上随形包覆有磁流变弹性体层，且磁流变弹性体层与型腔的工作面固定连接，凹模本体的内部分布设有多个电磁铁，且多个电磁铁根据变形需要与磁流变弹性体层各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场，通过调控外加磁场的强度控制磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量；凹模和压边圈之间用于放置板坯料；以及

电源控制部，电磁铁与电源控制部连接，凹模和压边圈之间用于放置板坯料；

成形加载时，凹模朝向凸模的方向运动，压边圈与所述凹模同向运动，且向板坯料提供相匹配的压边力，电源控制部能够通过调控每个电磁铁的电流来控制电磁铁产生所需的外加磁场的强度；

凸模、压边圈和凹模本体均为无磁刚性材料制成。

第三方面，本发明提供了又一种包覆磁流变弹性体层的刚性模，包括：

凸模，具有凸模本体，在凸模本体的工作面上随形包覆有磁流变弹性体层，且磁流变弹性体层与凸模本体的工作面固定连接，凸模本体的内部分布设有多个电磁铁，且多个电磁铁根据变形需要与磁流变弹性体层各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场，通过调控外加磁场的强度控制磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量；

压边圈，套设在凸模本体的外周侧；

凹模，具有与凸模相匹配的型腔，型腔设置在凹模本体，型腔的工作面上随形包覆有磁流变弹性体层，且磁流变弹性体层与型腔的工作面固定连接，凹模本体的内部分布设有多个电磁铁，且多个电磁铁根据变形需要与磁流变弹性体层各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场，通过调控外加磁场的强度控制磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量，凹模和压边圈之间用于放置板坯料；以及

电源控制部，电磁铁与电源控制部连接；

成形加载时，凹模朝向凸模的方向运动，压边圈与凹模同向运动，且向板坯料提供相匹配的压边力，电源控制部能够通过调控每个电磁铁的电流来控制电磁铁产生所需的外加磁场的强度；

所述凸模本体、压边圈和凹模本体均为无磁刚性材料制成。

在上述第一方面、第二方面和第三方面任一方案的基础，有以下可选或优选实现方式：

可选地，磁流变弹性体层各变形区域的磁性粒子体积分数与板坯料相对应处所需的成形力成正比。

可选地，磁流变弹性体层各变形区域对应设置的电磁铁的数量和密度与板坯料相对应处所需的成形力成正比。

可选地，无磁刚性材料为无磁钢。

可选地，无磁钢的牌号为DG60、5CR21、7MN15或HPM75。

可选地，磁流变弹性体层的厚度不小于板坯料的厚度。

可选地，磁流变弹性体层的厚度为2 mm~10mm。

第四方面，本发明提供了一种基于包覆磁流变弹性体层的刚性模的板材零件成形方法，采用第一方面、第二方面和第三方面中任一实现方式的刚性模，包括以下步骤：

刚性模安装连接至加载机构，将板坯料置于凹模和压边圈之间，通过加载控制器控制加载机构作用于刚性模，进行合模加载；

在合模加载过程中，通过电源控制部调控每个电磁铁的电流来控制电磁铁产生所需的外加磁场的强度，分别调控磁流变弹性体层各变形区域的弹性模量，在板坯料加载成形时，各变形区域根据变形所需成形力大小受到相匹配的成形力，合模后板材零件成形。

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的包覆磁流变弹性体层的刚性模，包括凸模、压边圈、凹模和电源控制部，其中，凸模具有刚性的凸模本体，凸模本体的工作面随形包覆有磁流变弹性体层，且磁流变弹性体层与凸模本体的工作面固定连接，在凸模本体的内部分布设有多个电磁铁，且多个电磁铁根据变形需要与磁流变弹性体层的各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场，使磁流变弹性体层每个变形区域均能够被相对应的外加磁场调控。通过调控外加磁场的强度控制磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量，使板坯料受到不同的局部成形压力，促进局部复杂结构充分填充，凸模本体具有目标板材零件相匹配的形状，有利于形状的填充，满足零件的尺寸精度要求，通过调控包覆在凸模本体的磁流变弹性体层的性能，控制了工艺稳定性，使产品的质量稳定，成形时磁流变弹性体层产生变形较小，且体积小，无需额外的变形设备辅助，减小了成形设备的吨位。

本发明提供的另一种包覆磁流变弹性体层的刚性模包括凸模、压边圈、凹模和电源控制部，其中，凹模的型腔设置在刚性的凹模本体，型腔的工作面上随形包覆有磁流变弹性体层，且磁流变弹性体层与型腔的工作面固定连接在凹模本体的内部分布设有多个电磁铁，且多个电磁铁根据变形需要与磁流变弹性体层的各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场，使磁流变弹性体层每个变形区域均能够被相对应的外加磁场调控。通过调控外加磁场的强度控制磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量，使板坯料受到不同的局部成形压力，促进局部复杂结构充分填充，磁流变弹性体层与型腔配合，有利于形状的填充，满足零件的尺寸精度要求，通过调控磁流变弹性体层的性能，控制了工艺稳定性，使产品的质量稳定，成形时磁流变弹性体层产生变形较小，且体积小，无需额外的变形设备辅助，减小了成形设备的吨位。

本发明提供的又一种包覆磁流变弹性体层的刚性模包括凸模、压边圈、凹模和电源控制部，其中在凸模本体的工作面以及型腔的工作面上均随形包覆有磁流变弹性体层，在凸模本体和凹模本体的内部均分布设有多个电磁铁，分别用于产生与各自包覆的磁流变弹性体层各变形区域相对应的外加磁场，通过调控所述外加磁场的强度控制所述磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量，使板坯料受到不同的局部成形压力，促进局部复杂结构充分填充，磁流变弹性体层与型腔配合，有利于形状的填充，满足零件的尺寸精度要求，通过调控磁流变弹性体层的性能，控制了工艺稳定性，使产品的质量稳定，成形时磁流变弹性体层产生变形较小，且体积小，无需额外的变形设备辅助，减小了成形设备的吨位，尤其对结构复杂、局部成形压力相差较大、易出现回弹零件，成形效果更好。

本发明提供的基于包覆磁流变弹性体层的刚性模的板材零件成形方法，板坯料置于凹模和压边圈之间，通过加载控制器控制加载机构合模加载，在合模加载过程中，通过电源控制部调控每个电磁铁的电流来控制电磁铁产生所需的外加磁场的强度，分别调控磁流变弹性体层各变形区域的弹性模量，在板坯料加载成形时，各变形区域根据变形所需成形力大小受到相匹配的成形力，合模后板材零件成形，该成形方法成形设备吨位小，控制精准，成形精度高，可成形出大尺寸、复杂形状、高尺寸精度板材零件。

附图说明

本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明实施例一中一种包覆磁流变弹性体层的刚性模在合模前结构示意图；

图2是本发明实施例一中一种包覆磁流变弹性体层的刚性模在合模过程中一状态（板坯料变形初期）结构示意图；

图3是本发明实施例一中一种包覆磁流变弹性体层的刚性模在合模过程中另一状态（板坯料变形后期）结构示意图；

图4是本发明实施例一中一种包覆磁流变弹性体层的刚性模在合模状态结构示意图；

图5是图1中C-C截面示意图；

图6是本实施例一中所成形的板材零件结构示意图；

图7是图6中D-D截面正投影示意图；

图8是本发明实施例二中一种包覆磁流变弹性体层的刚性模在合模过程中一状态结构示意图；

图9是本发明实施例三中一种包覆磁流变弹性体层的刚性模在合模过程中一状态结构示意图。

图中：1：凸模；11：凸模本体；

2：磁流变弹性体层；

3：压边圈；

4：凹模；41：型腔；42：凹模本体；

5：电磁铁；

6：电源控制部；

7：板坯料；

8：加载控制器；

9：成形的板材零件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如前述，为了解决因成形压力均匀分布，材料流动和材料分配无法控制，导致圆角、局部突起等部位材料容易出现集中变形，引起局部减薄或开裂等缺陷，以及曲面变化较小的部位回弹较大，影响尺寸精度的问题。现有技术中采用磁流变弹性体构成板材软模成形装置，将磁流变弹性体放置在容框内，在容框和凹模的外侧设置线圈。为了保证成形效果，作为成形凸模的磁流变弹性体的体积较大，同时需要放置在需要密封的密闭腔体内部，依靠柱塞压缩使整个弹性体产生变形来填充凹模型腔，增加成形设备的吨位，尤其是针对大尺寸的零件，成形设备的吨位增加更为明显。而且由于方法磁流变弹性体的形状为简单立方体或者圆柱体，线圈设置在容框和凹模的外侧，对结构局部差异较大的零件无法解决局部差异化压力分布，成形精度大大降低。

基于此，本申请提供了一种包覆磁流变弹性体层的刚性模，包括凸模、压边圈、凹模和电源控制器。凸模具有无磁刚性的凸模本体，其工作面具有待成形零件形状相匹配的结构。在该工作面上随形包覆层状的磁流变弹性体（磁流变弹性体层），且磁流变弹性体层与凸模本体的工作面固定连接，即以刚性的凸模本体为基体，能够提供较大成形力。通过在凸模本体内部分布设有多个电磁铁，且多个电磁铁根据变形需要与磁流变弹性体层各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场。通过调控外加磁场的强度控制磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量。根据成形需要提供非均匀成形压力，实时控制成形件变形状态，满足零件的尺寸精度要求，代替以往通过反复试模修正保证零件尺寸精度的方法，缩短新产品开发时间。通过调控包覆在凸模本体的磁流变弹性体层的性能，控制了工艺稳定性，使产品的质量稳定，对于结构局部差异较大的零件同样能够提供局部差异化压力。同时，成形时磁流变弹性体层产生变形较小，且体积小，无需额外的变形设备辅助，减小了成形设备的吨位。

下面通过具体实施例对发明构思进一步进行说明。

实施例一

图1~图4示意了整个合模过程，图1为合模前的示意图，图2是板坯料变形初期的示意图，图3是板坯料变形后期的示意图，图4是完成合模，板坯料7变形至与型腔41完全贴合后示意图。成形后取出成形的板材零件9如图6所示，图7为图6中成形的板材零件9的D-D截面示意图。图1~图4中，V是指成形过程中凹模4的预设运动速度，F是成形过程中指施加在压边圈3上的力，以使压边圈3能够对板坯料7产生相匹配的压边力。

参见图1~图4所示，本发明实施例提供的包覆磁流变弹性体层的刚性模，包括凸模1、压边圈3、凹模4和电源控制部6。其中凸模1具有凸模本体11，凸模本体11的工作面（具有与成形零件形状相匹配结构的一侧）随形包覆有磁流变弹性体层2，且磁流变弹性体层2与凸模本体11的工作面固定连接，避免两者发生相对位移。需要说明的是，随形包覆是指磁流变弹性体层2随凸模本体11的工作面的形状变化而变化，紧贴在凸模本体11的工作面。在凸模本体11的内部分布设有多个电磁铁5，且多个电磁铁5根据变形需要与磁流变弹性体层2的各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场，使磁流变弹性体层2每个变形区域均能够被相对应的外加磁场调控。通过调控外加磁场的强度控制磁流变弹性体层2的各变形区域具有不同的弹性模量，使板坯料7受到不同的局部成形压力，促进局部复杂结构充分填充，凸模本体11具有目标板材零件相匹配的形状，有利于形状的填充。在一个具体实施方式中，电磁铁5与电源控制部6连接，在板材零件成形过程中，电源控制部6能够根据成形需要实时分别调控每个电磁铁5的电流，从而控制电磁铁5产生所需的外加磁场的强度，实时调控磁流变弹性体层2的各变形区域具有不同的弹性模量，与合模加载相匹配。

压边圈3套设在凸模本体11的外周侧，凹模4具有与凸模1相匹配的型腔41，凹模4和压边圈3之间用于放置板坯料7，成形加载时，凹模4朝向凸模的方向运动，压边圈3与凹模4同向运动，且运动速度与凹模4的运动速度相匹配，能够向板坯料7提供所需的压边力。需要说明的是，利用压边圈3与凹模4配合向板坯料7提供所需的压边力，为本领域现有技术，在此不再赘述。

在本实施例中，凹模4采用常规凹模结构即可，型腔41根据待成形零件的形状而定。

凸模本体11、压边圈3和凹模4均为无磁刚性材料制成，其刚度能够完成板材零件成形过程中不影响成形精度的变形即可。优选地，无磁刚性材料为无磁钢。进一步优选地，无磁钢采用较高强度的无磁高强度钢，例如，牌号为DG60、5CR21、7MN15或HPM75等无磁钢。

为了更好的保证成形效果，在一些优选实施方式中，磁流变弹性体层2的厚度不小于板坯料7的厚度，例如，板坯料7的厚度为1mm，则磁流变弹性体层2的厚度则为2mm及以上 。更优选地，磁流变弹性体层2的厚度是板坯料7厚度的1.5~3倍之间。进一步优选地，磁流变弹性体层2的厚度为2 mm~10mm。板坯料7的常用材料为铝合金、高温合金或钛合金，优选壁厚为0.1~2.0 mm。

在一优选实施方式中，磁流变弹性体层2的基体为硅橡胶或聚氨酯弹性体。

在一些优选实施方式中，磁流变弹性体层2与凸模本体11的工作面之间采用热固连的方式，例如，凸模本体11的工作面加工为粗糙面，以增加其表面摩擦力，磁流变弹性体层2直接浇注在凸模本体11的工作面成型，实现两者之间的固连。

为了较好的通过外加磁场的调控实现对磁流变弹性体层2的各变形区域弹性模量的调整，并在一定程度提高各变形区域弹性模量的调整范围，在一些优选实施方式中，通过调整电磁铁5的分布疏密度实现，即磁流变弹性体层2各变形区域对应设置的电磁铁5的数量与板坯料7相对应处所需的成形力成正比，即需要成形力大的区域，电磁铁的数量和密度越大。需要磁场大的区域电磁铁的数量多、密度大，而需要磁场小的区域电磁铁的数量少、密度小。在一个具体实施方式中，参见图5所示，中线左侧对应板材零件变形小的区域电磁铁的数量为10个，分布密度相对较小，中线右侧对应板材零件变形大的区域电磁铁的数量为15个，分布密度相对大一些。

为了较好的通过外加磁场的调控实现对磁流变弹性体层2的各变形区域弹性模量的调整，并在一定程度提高各变形区域弹性模量的调整范围，在又一优选实施方式中，通过在磁流变弹性体层2各变形区域弥散分布不同体积分数的磁性粒子更好的实现分区域控制。磁流变弹性体层2各变形区域的磁性粒子体积分数与板坯料7相对应处所需的成形力成正比，即需要成形力越大的区域，磁性粒子体积分数越大，例如，参见图1所示，B区磁性粒子体积分数大于A区，并且A区和B区磁性粒子体积分数均大于其他区域。需要说明的是，磁流变弹性体层2的各变形区域根据成形需要确定，在此不再赘述。

需要说明的是，在一些实施方式中，电源控制部6可以不作为刚性模的一部分，而在是成形时与电磁铁5接通即可。还需要说明的是，刚性模在成形时连接至加载机构，加载机构作为加载执行部对压边圈3和凹模4加载，加载控制器8是加载机构的控制部，用于控制加载过程，加载控制器8和加载机构均为现有结构，在此不再赘述。

实施例二

参见图8所示，本实施例二与实施例一的发明构思相同，其与实施例一方案中的相同之处不再赘述，不同之处在于：磁流变弹性体层2包覆在型腔41内，且磁流变弹性体层2与型腔41的工作面固定连接。即凸模1采用常规刚性的凸模。凹模4则具有刚性的凹模本体42，型腔41设置在凹模本体42，电磁铁5设置在凹模本体42内。在成形时通过调控外加磁场的强度控制磁流变弹性体层2各变形区域具有不同的弹性模量，使板坯料7受到不同的局部成形压力，促进局部复杂结构充分填充，磁流变弹性体层2与型腔41配合，有利于形状的填充，满足零件的尺寸精度要求，通过调控磁流变弹性体层2的性能，控制了工艺稳定性，使产品的质量稳定，成形时磁流变弹性体层2产生变形较小，减小了成形设备的吨位。

凹模本体42均为无磁刚性材料制成，其刚度能够完成板材零件成形过程中不影响成形精度的变形即可。优选地，无磁刚性材料为无磁钢。进一步优选地，无磁钢采用较高强度的无磁高强度钢，例如，牌号为DG60、5CR21、7MN15或HPM75等无磁钢。

针对磁流变弹性体层2基体、厚度以及成形所常用板坯料7的类别和厚度也基本相同，在此不再赘述。

实施例三

参见图9所示，本实施例三与实施例一或实施例二的发明构思相同，与实施例一和实施例二的方案相比，不同之处在于：在凸模本体11的工作面以及型腔41的工作面上均随形包覆有磁流变弹性体层2，在凸模本体11和凹模本体42的内部均分布设有多个电磁铁5，分别用于产生与各自包覆的磁流变弹性体层2各变形区域相对应的外加磁场，通过调控外加磁场的强度控制所述磁流变弹性体层2的各变形区域具有不同的弹性模量。也就是说，本实施例三中的刚性模采用实施例一中凸模1和实施例二中的凹模4，该实施方式对于结构复杂，各区域成形压力相差较大的零件或者较易发生回弹的板坯料材质，成形效果会更好。

需要说明的是，本实施例三中凸模可以采用实施例一中任一种凸模结构，凹模可以采用实施例二中任一种凹模结构。压边圈、电源控制部等其他部件与实施例一或实施例二中相同，在此不再赘述。

实施例四

本实施例四提供一种基于包覆磁流变弹性体层的刚性模的板材零件成形方法，其可以采用实施例一、实施例二和实施例三中任一种包覆磁流变弹性体层的刚性模，刚性模安装连接至加载机构，将板坯料置于凹模和压边圈之间，通过加载控制器控制加载机构提供合模加载力，使凹模朝向凸模的方向运动，压边圈与凹模同向运动，且向板坯料提供相匹配的压边力。在合模加载过程中，通过电源控制部调控每个电磁铁的电流来控制电磁铁产生所需的外加磁场的强度，分别调控磁流变弹性体层各变形区域的弹性模量，在板坯料加载成形时，各变形区域根据变形所需成形力大小受到相匹配的成形力，合模后板材零件成形，该成形方法成形设备吨位小，控制精准，成形精度高，可成形出大尺寸、复杂形状、高尺寸精度板材零件。

在一些优选实施方式中，电源控制部6和加载控制器8均与计算机连接，根据成形需要通过计算机程序设定，使电源控制部6和加载控制器8的工作协调匹配，根据合模的进度调控磁流变弹性体层2各变形区域的弹性模量，整个成形全过程自动化，成形控制更精准。

当然在一些实施方式中，也可以是根据成形需要，通过电源控制器自身设定调控时间（例如PLC控制），使其与加载控制器8所控制的加载合模相匹配。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种包覆磁流变弹性体层的刚性模，其特征在于，包括：

凸模，具有凸模本体，在所述凸模本体的工作面上随形包覆有磁流变弹性体层，且所述磁流变弹性体层与所述凸模本体的工作面固定连接，所述凸模本体的内部分布设有多个电磁铁，且多个所述电磁铁根据变形需要与所述磁流变弹性体层各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场，通过调控所述外加磁场的强度控制所述磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量；

压边圈，套设在所述凸模本体的外周侧；

凹模，具有与所述凸模相匹配的型腔，所述凹模和所述压边圈之间用于放置板坯料；以及

电源控制部，所述电磁铁与所述电源控制部连接；

成形加载时，所述凹模朝向所述凸模的方向运动，所述压边圈与所述凹模同向运动，且向所述板坯料提供相匹配的压边力，所述电源控制部能够通过调控每个所述电磁铁的电流来控制所述电磁铁产生所需的外加磁场的强度；

所述凸模本体、压边圈和凹模均为无磁刚性材料制成。

2.根据权利要求1所述的刚性模，其特征在于：所述磁流变弹性体层各变形区域的磁性粒子体积分数与所述板坯料相对应处所需的成形力成正比；或

所述磁流变弹性体层各变形区域对应设置的所述电磁铁的数量和密度与所述板坯料相对应处所需的成形力成正比。

3.根据权利要求1所述的刚性模，其特征在于：所述无磁刚性材料为无磁钢。

4.根据权利要求1所述的刚性模，其特征在于：所述磁流变弹性体层的厚度不小于所述板坯料的厚度。

5.根据权利要求4所述的刚性模，其特征在于：所述磁流变弹性体层的厚度为2mm~10mm。

6.一种包覆磁流变弹性体层的刚性模，其特征在于，包括：

凸模；

压边圈，套设在所述凸模的外周侧；

凹模，具有与所述凸模相匹配的型腔，所述型腔设置在凹模本体，所述型腔的工作面上随形包覆有磁流变弹性体层，且所述磁流变弹性体层与所述型腔的工作面固定连接，所述凹模本体的内部分布设有多个电磁铁，且多个所述电磁铁根据变形需要与所述磁流变弹性体层各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场，通过调控所述外加磁场的强度控制所述磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量，所述凹模和所述压边圈之间用于放置板坯料；以及

电源控制部，所述电磁铁与所述电源控制部连接；

成形加载时，所述凹模朝向所述凸模的方向运动，所述压边圈与所述凹模同向运动，且向所述板坯料提供相匹配的压边力，所述电源控制部能够通过调控每个所述电磁铁的电流来控制所述电磁铁产生所需的外加磁场的强度；

所述凸模、压边圈和凹模本体均为无磁刚性材料制成。

7.根据权利要求6所述的刚性模，其特征在于：所述磁流变弹性体层各变形区域的磁性粒子体积分数与所述板坯料相对应处所需的成形力成正比；或

所述磁流变弹性体层各变形区域对应设置的所述电磁铁的数量和密度与所述板坯料相对应处所需的成形力成正比。

8.根据权利要求6所述的刚性模，其特征在于：所述无磁刚性材料为无磁钢。

9.根据权利要求6所述的刚性模，其特征在于：所述磁流变弹性体层的厚度不小于所述板坯料的厚度。

10.根据权利要求9所述的刚性模，其特征在于：所述磁流变弹性体层的厚度为2mm~10mm。

11.一种包覆磁流变弹性体层的刚性模，其特征在于，包括：

凸模，具有凸模本体，在所述凸模本体的工作面上随形包覆有磁流变弹性体层，且所述磁流变弹性体层与所述凸模本体的工作面固定连接，所述凸模本体的内部分布设有多个电磁铁，且多个所述电磁铁根据变形需要与所述磁流变弹性体层各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场，通过调控所述外加磁场的强度控制所述磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量；

压边圈，套设在所述凸模本体的外周侧；

凹模，具有与所述凸模相匹配的型腔，所述型腔设置在凹模本体，所述型腔的工作面上随形包覆有磁流变弹性体层，且所述磁流变弹性体层与所述型腔的工作面固定连接，所述凹模本体的内部分布设有多个电磁铁，且多个所述电磁铁根据变形需要与所述磁流变弹性体层各变形区域相对应分布，用于产生与各变形区域相对应的外加磁场，通过调控所述外加磁场的强度控制所述磁流变弹性体层的各变形区域具有不同的弹性模量，所述凹模和所述压边圈之间用于放置板坯料； 以及

电源控制部，所述电磁铁与所述电源控制部连接；

成形加载时，所述凹模朝向所述凸模的方向运动，所述压边圈与所述凹模同向运动，且向所述板坯料提供相匹配的压边力，所述电源控制部能够通过调控每个所述电磁铁的电流来控制所述电磁铁产生所需的外加磁场的强度；

所述凸模本体、压边圈和凹模本体均为无磁刚性材料制成。

12.一种基于包覆磁流变弹性体层的刚性模的板材零件成形方法，其特征在于：采用如权利要求1-11任一项所述的刚性模，包括以下步骤：

所述刚性模安装连接至加载机构，将板坯料置于所述凹模和所述压边圈之间，通过加载控制器控制所述加载机构提供合模加载力，使所述凹模朝向所述凸模的方向运动，所述压边圈与所述凹模同向运动，且向所述板坯料提供相匹配的压边力；

在合模加载过程中，通过所述电源控制部调控每个所述电磁铁的电流来控制所述电磁铁产生所需的外加磁场的强度，分别调控所述磁流变弹性体层各变形区域的弹性模量，在所述板坯料加载成形时，各变形区域根据变形所需成形力大小受到相匹配的成形力，合模后板材零件成形。

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