CN116159918A - 一种金属板材电磁成形装置及方法 - Google Patents

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李保永
秦中环
李建伟
王胜龙
周小京
赵晓浩
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Abstract

本发明涉及一种金属板材电磁成形装置及方法，该装置包括上基台、导轨、液压缸、T型槽平台、压板、成形模具、压边螺钉、坯料板材、成形线圈、缓冲弹簧垫板、下平台；下平台通过导轨安置在地面上，上基台位于下平台正上方，T型槽平台嵌入在下平台中间的凹槽内，T型槽平台被液压缸支撑，T型槽平台与下平台之间放置缓冲弹簧垫板，T型槽平台内均匀分布N个T型槽，N大于等于2，T型槽内向上放置T型螺钉，成形模具放置在T型槽平台上，底部侧面留出凸台，压板一边压在成形模具底部侧面的凸台上，另一端搭在垫块上，将压板上设有螺母，螺母与T型槽内的螺钉紧固后成形模具将牢固的固定在T型槽平台上；成形模具上面放置坯料板材，板材通过压边螺钉固定；成型线圈悬吊在上基台上。

Description

一种金属板材电磁成形装置及方法
技术领域
本发明属于材料加工成形技术领域，涉及一种金属板材电磁成形装置及方法。
背景技术
电磁成形技术始于上世纪六十年代，基本原理是在线圈中通入脉冲电流产生瞬时的脉冲磁场，从而使金属工件中产生感应电涡流，然后相互作用产生洛伦兹力实现工件成形的高速高效加工方法。与传统金属成形方式相比，电磁成形具有非接触性、单模具和高应变率等显著的优点，在管路成形、板料成形等领域有广泛的应用。
但该加工方法也存在一些难以避免的缺陷，例如在电磁成形生产过程中会出现零件电磁成形后型面贴模较差、边缘区域褶皱较多的情况，造成这种情况的原因之一是零件在受到脉冲电磁力的作用产生较高速度后，不再受到电磁力约束，工件高速撞击模具产生反弹。传统的解决方法是延长脉冲时间，增大充电电容的大小以及电源的功率等，这样不但会大幅增加设备的体积和功耗，还会降低模具使用寿命，增加成本。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供一种金属板材电磁成形装置及方法，有效避免了金属板材电磁成形过程中贴模性差的缺陷，提高成形精度和型面质量。
本发明解决问题的技术方案是：一种金属板材电磁成形装置，该装置包括上基台、导轨、液压缸、T型槽平台、压板、成形模具、压边螺钉、坯料板材、成形线圈、缓冲弹簧垫板、下平台；其中：
下平台通过导轨安置在地面上，上基台位于下平台正上方，T型槽平台嵌入在下平台中间的凹槽内，T型槽平台被液压缸支撑，T型槽平台与下平台之间放置缓冲弹簧垫板，T型槽平台内均匀分布N个T型槽，N大于等于2，T型槽内向上放置T型螺钉，成形模具放置在T型槽平台上，底部侧面留出凸台，压板一边压在成形模具底部侧面的凸台上，另一端搭在垫块上，将压板上设有螺母，螺母与T型槽内的螺钉紧固后成形模具将牢固的固定在T型槽平台上；成形模具上面放置坯料板材，板材通过压边螺钉固定；成型线圈悬吊在上基台上。
优选地，所述缓冲弹簧垫板采用弹簧结构的金属制作而成。
优选地，所述缓冲弹簧垫板为弹簧阵列排布的垫板，弹簧焊接在钢板上制备。
优选地，所述缓冲弹簧垫板采用复合高分子材料制作。
优选地，所述复合高分子材料为人工软骨。
优选地，所述缓冲弹簧垫板的弹性模量E与垫板的上表面积S以及成形电磁力F有关，满足如下关系式：
Figure BDA0004007006640000021
本发明还提供了一种金属板材电磁成形方法，该方法包括如下步骤：
S1、启动导轨将下平台平移出来，在T型槽平台上安装缓冲弹簧垫板、成型模具和压板；
S2、清理成型模具型面和坯料板材，保证成型模具型面上无灰尘杂质；
S3、将坯料板材放置在模具上，安装压边线圈将坯料板材压紧；
S4、将下基台移动回到原点，调整工艺参数，对坯料板材进行电磁成形；
S5、启动电机将下基台移出，拆除压边螺钉，将成形后的产品取出。
优选地，所述工艺参数包括成形功率、成形时间。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明装置中缓冲弹簧垫板暂时吸收了大量的能量，使得板材撞击后没有立刻反弹离开模具，而是和模具整体移动同时被缓冲弹簧垫板反弹，极大的避免了因为反弹导致的成形后零件贴模性差、型面精度差的情况出现。
附图说明
通过构成本申请的一部分附图以及下面的详细描述，可以对本发明有更充分地理解，附图中：
图1是本发明实施例高精度电磁成型机结构示意图；
图2(a)是本发明实施例金属弹簧结构缓冲弹簧垫板示意图；
图2(b)是本发明实施例复合高分子材料缓冲弹簧垫板示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
本发明针对金属板材电磁成形过程提出一种有效避免了金属板材电磁成形过程中贴模性差的缺陷，提高成形精度和型面质量的装置。
如图1所示，本发明提供的一种金属板材电磁成形装置包括上基台1、导轨2、液压缸3、T型槽平台4、压板5、成形模具6、压边螺钉7、坯料板材8、成形线圈9、缓冲弹簧垫板10、下平台11；其中：
下平台11通过导轨2安置在地面上，上基台1位于下平台11正上方，T型槽平台4嵌入在下平台中间的凹槽内，T型槽平台4被液压缸3支撑，T型槽平台与下平台之间放置缓冲弹簧垫板10，T型槽平台内均匀分布N个T型槽，N大于等于2，T型槽内向上放置T型螺钉，成形模具6放置在T型槽平台上，底部侧面留出凸台，压板5一边压在成形模具6底部侧面的凸台上，另一端搭在垫块上，将压板5上设有螺母，螺母与T型槽内的螺钉紧固后成形模具6将牢固的固定在T型槽平台上；成形模具6上面放置坯料板材8，板材通过压边螺钉7固定；成型线圈9悬吊在上基台1上。
该装置的使用分为准备、成形、取件三个过程。
在准备过程中，底部的导轨启动可将下基台平移出来，在T型槽平台上安装成型模具和压板。之后在模具上放置坯料板材，拧紧压边螺钉。上述过程完成后，启动电机将下基台移动回到原点，调整成形功率、成形时间等工艺参数后，准备过程结束。
在成形过程中，电容充电后一瞬间放电，电流经过线圈产生强大的电磁力使坯料板材高速撞击模具，此时缓冲弹簧垫板暂时吸收了大量的能量，使得板材撞击后没有立刻反弹离开模具，而是和模具整体移动同时被缓冲弹簧垫板反弹，极大的避免了因为反弹导致的成形后零件贴模性差、型面精度差的情况出现。
在取件过程中，启动电机将下基台移出，拆除压边螺钉，将零件取出。
其中，缓冲弹簧垫板为本技术方案中的关键部件。如图2(a)和图2(b)所示，缓冲弹簧垫板可以采用弹簧结构的金属制作，也可以采用复合高分子材料制作，不论使用何种结构形式或材料，其最终整体的弹性模量要足够高才有效果。
1、弹簧结构的特征：由高劲度弹簧阵列排布的垫板，可由弹簧焊接在钢板上制备。
2、复合高分子材料的特征：弹性高，强度高，不易撕裂，不易水解。
缓冲弹簧垫板的弹性模量E与垫板的上表面积S以及成形电磁力F有关，一般来说
Figure BDA0004007006640000041
本发明某一具体实施例中提供了一种铝合金蒙皮零件高精度电磁成形方法；该零件的材料为5A06铝合金，厚度为1mm。
首先依据零件形状和模具重量等参数确定电磁成形工艺参数，并选择性能合适的缓冲弹簧垫板。
基于上述装置，本发明还提供了一种金属板材电磁成形方法，该方法包括如下步骤：
S1、启动导轨将下平台平移出来，在T型槽平台上安装缓冲弹簧垫板、成型模具和压板；
S2、清理成型模具型面和坯料板材，保证成型模具型面上无灰尘杂质；
S3、将坯料板材放置在模具上，安装压边线圈将坯料板材压紧；
S4、将下基台移动回到原点，调整工艺参数，对坯料板材进行电磁成形；所述工艺参数包括成形功率、成形时间等。
S5、启动电机将下基台移出，拆除压边螺钉，将成形后的产品取出。
本发明的缓冲弹簧垫板提减小了电磁成形零件的回弹现象，提高了一次成形精度，合格率提升约30％，避免了成形不到位造成的二次成形和报废，避免了钳工校形步骤，缩短了加工周期。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种金属板材电磁成形装置，其特征在于包括上基台(1)、导轨(2)、液压缸(3)、T型槽平台(4)、压板(5)、成形模具(6)、压边螺钉(7)、坯料板材(8)、成形线圈(9)、缓冲弹簧垫板(10)、下平台(11)；其中：
下平台(11)通过导轨(2)安置在地面上，上基台(1)位于下平台(11)正上方，T型槽平台(4)嵌入在下平台中间的凹槽内，T型槽平台(4)被液压缸(3)支撑，T型槽平台与下平台之间放置缓冲弹簧垫板(10)，T型槽平台内均匀分布N个T型槽，N大于等于2，T型槽内向上放置T型螺钉，成形模具(6)放置在T型槽平台上，底部侧面留出凸台，压板(5)一边压在成形模具(6)底部侧面的凸台上，另一端搭在垫块上，将压板(5)上设有螺母，螺母与T型槽内的螺钉紧固后成形模具(6)将牢固的固定在T型槽平台上；
成形模具(6)上面放置坯料板材(8)，板材通过压边螺钉(7)固定；成型线圈(9)悬吊在上基台(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种金属板材电磁成形装置，其特征在于所述缓冲弹簧垫板采用弹簧结构的金属制作而成。
3.根据权利要求2所述的一种金属板材电磁成形装置，其特征在于所述缓冲弹簧垫板为弹簧阵列排布的垫板，弹簧焊接在钢板上制备。
4.根据权利要求1所述的一种金属板材电磁成形装置，其特征在于所述缓冲弹簧垫板采用复合高分子材料制作。
5.根据权利要求4所述的一种金属板材电磁成形装置，其特征在于所述复合高分子材料为人工软骨。
6.根据权利要求2～5任一项所述的一种金属板材电磁成形装置，其特征在于所述缓冲弹簧垫板的弹性模量E与垫板的上表面积S以及成形电磁力F有关，满足如下关系式：
Figure FDA0004007006630000011
7.基于权利要求1所述装置的一种金属板材电磁成形方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、启动导轨将下平台平移出来，在T型槽平台上安装缓冲弹簧垫板、成型模具和压板；
S2、清理成型模具型面和坯料板材，保证成型模具型面上无灰尘杂质；
S3、将坯料板材放置在模具上，安装压边线圈将坯料板材压紧；
S4、将下基台移动回到原点，调整工艺参数，对坯料板材进行电磁成形；
S5、启动电机将下基台移出，拆除压边螺钉，将成形后的产品取出。
8.根据权利要求7所述装置的一种金属板材电磁成形方法，其特征在于所述工艺参数包括成形功率、成形时间。
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CN116550848A (zh) * 2023-07-11 2023-08-08 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种用于金属板材工件的多点电磁成形装备及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116550848A (zh) * 2023-07-11 2023-08-08 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种用于金属板材工件的多点电磁成形装备及方法
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