CN116262275A - 板材柔性多点模具电液复合成形设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种板材柔性多点模具电液复合成形设备，包括：固定装置、电液成型装置以及模具装置；固定装置用于压合固定待加工板材；电液成型装置和所述固定装置分别位于待加工板材的相对两侧，电液成型装置和所述固定装置配合实现对待加工板材的压合固定；所述电液成型装置用于对待加工板材进行加工成型；模具装置设于待加工板材背离电液成型装置的一侧，用于在电液成型装置对待加工板材加工成型过程中进行定型。该板材柔性多点模具电液复合成形设备可以降低特定模具加工的高额费用，并改善板材成形表面质量，以及提高难变形材料的成形性能。该设备适合用于难变形材料板材零件的小批量成形加工，大幅降低加工成本，提高经济效益。

Description

板材柔性多点模具电液复合成形设备

技术领域

本发明涉及板材加工的技术领域，具体是涉及一种板材柔性多点模具电液复合成形设备。

背景技术

多点成形工艺是利用一系列独立离散的、高度可调的基本群体构建出传统上下模具的形状，通过计算机实时控制基本群体的运动，从而自由构造出不同的模具曲面，实现板材的多种曲面成形。这种方法避免了加工特定模具的高额费用，比较适用于金属板材零件小批量生产，但实际生产发现多点成形加工的零件表面有凹坑，表面质量较差。

轻质合金材料由于其优越的机械性能，在汽车和航空航天等领域轻量化发展中得到了广泛的应用。然而这类材料采用传统冲压模具成形时容易破裂，成形性低。有研究证明，高速率成形可以显著提高材料的成形性。电液成形是利用浸在液体中的两电极之间的脉冲电压放电时释放的巨大脉冲能量使金属板材发生塑性变形的高速率成形工艺，相对于爆炸成形，电液成形易于控制，在轻量化发展中有工程应用前景。但是电液成形需要加工特定半模，对于小批量生产的零件，相应的模具加工费用还是很昂贵。

发明内容

本申请实施例提供了一种板材柔性多点模具电液复合成形设备，所述板材柔性多点模具电液复合成形设备包括：

固定装置，用于压合固定待加工板材；

电液成型装置，所述电液成型装置和所述固定装置分别位于待加工板材的相对两侧，所述电液成型装置和所述固定装置配合实现对待加工板材的压合固定；所述电液成型装置用于对待加工板材进行加工成型；

模具装置，设于待加工板材背离所述电液成型装置的一侧，用于在所述电液成型装置对待加工板材加工成型过程中进行定型。

其中，所述电液成型装置包括：

放电型腔，包括侧壁以及底壁，并形成有顶部开口的容纳腔体，所述容纳腔体内填充有电液；

电极，插设于所述容纳腔体中并浸入所述电液。

其中，所述固定装置与所述放电型腔的侧壁顶端面配合，将待加工板材固定。

其中，所述放电型腔的侧壁顶端面还设有密封圈，密封圈位于待加工板材与侧壁顶端面之间。

其中，所述模具装置包括呈矩阵排列的多组支撑单元，每一支撑单元均包括驱动组件以及压头组件，所述驱动组件与所述压头组件连接，用于驱动所述压头组件移动。

其中，所述驱动组件包括气缸以及活塞杆；所述压头组件包括活动支撑杆、固定板以及压头，所述活塞杆与所述活动支撑杆连接，所述固定板固设于所述活动支撑杆背离所述活塞杆的一端，所述压头与所述固定板连接。

其中，所述压头通过球头结构与所述固定板连接，进而实现所述压头可相对于所述固定板转动。

其中，所述模具装置还包括弹性垫，所述弹性垫设于所述压头组件与待加工板材之间。

其中，所述固定装置包括驱动单元以及压合单元，所述驱动单元与所述压合单元连接，用于驱动所述压合单元移动，进而远离或者靠近所述放电型腔的侧壁顶端面。

其中，所述驱动单元包括气缸以及活塞杆，所述压合单元包括压边板以及压边支撑杆，所述活塞杆与所述压边支撑杆连接，所述压边支撑杆与所述压边板连接，所述压边板为环状结构。

本申请实施例提供的板材柔性多点模具电液复合成形设备，可以降低特定模具加工的高额费用，并改善板材成形表面质量，以及提高难变形材料的成形性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请板材柔性多点模具电液复合成形设备一实施例的整体结构示意图；

图2是图1实施例中板材柔性多点模具电液复合成形设备电液成型装置的结构示意图；

图3是图1实施例中板材柔性多点模具电液复合成形设备模具装置的结构示意图；

图4是图1实施例中板材柔性多点模具电液复合成形设备固定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明的目的在于提供一种板材柔性多点模具-电液复合成形装置，以有效提高轻质合金等难变形板材零件的成形性，同时避免特定模具加工的高额费用，并有效提高成形零件的表面质量。

请参阅图1，图1是本申请板材柔性多点模具电液复合成形设备一实施例的整体结构示意图；该板材柔性多点模具电液复合成形设备包括但不限于以下结构组成：固定装置、电液成型装置以及模具装置。需要说明的是，本申请实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组件。

具体而言，固定装置用于压合固定待加工板材；电液成型装置和所述固定装置分别位于待加工板材7的相对两侧，所述电液成型装置和所述固定装置配合实现对待加工板材7的压合固定；所述电液成型装置用于对待加工板材7进行加工成型；模具装置设于待加工板材7背离所述电液成型装置的一侧，用于在所述电液成型装置对待加工板材7加工成型过程中进行定型。

可选地，请一并参阅图1和图2，图2是图1实施例中板材柔性多点模具电液复合成形设备电液成型装置的结构示意图；该电液成型装置包括：放电型腔3以及电极2。放电型腔3包括侧壁以及底壁，并形成有顶部开口的容纳腔体，所述容纳腔体内填充有电液4；电极2插设于所述容纳腔体中并浸入所述电液4。电极2之间设有金属丝5。电液成型装置主要是产生巨大冲击波，使待加工板材7贴合到模具表面成形出目标形状零件。该电液成型装置还包括脉冲电液充放电装置1，脉冲电液充放电装置1与电极2连接，用于提供脉冲电流。可选地，所述固定装置与所述放电型腔3的侧壁顶端面配合，将待加工板材7固定。所述放电型腔3的侧壁顶端面还设有密封圈6，密封圈6位于待加工板7材与侧壁顶端面之间。

可选地，模具装置包括呈矩阵排列的多组支撑单元，每一支撑单元均包括驱动组件以及压头组件，所述驱动组件与所述压头组件连接，用于驱动所述压头组件移动。请一并参阅图1和图3，图3是图1实施例中板材柔性多点模具电液复合成形设备模具装置的结构示意图，所述驱动组件包括气缸13以及活塞杆12；所述压头组件包括活动支撑杆16、固定板15以及压头10，所述活塞杆12与所述活动支撑杆16连接，所述固定板15固设于所述活动支撑杆16背离所述活塞杆12的一端，所述压头10与所述固定板15连接。可选地，所述压头10通过球头结构与所述固定板15连接，进而实现所述压头10可相对于所述固定板15转动。

可选地，气缸13可以是固定在机床横梁8上，通过控制两个进出油口18和19的压力差，使气缸13中的缸筒20上下运动，从而带动活塞杆12上下运动，进而带动活动支撑杆16运动。可选地，压头10通过固定板15与活动支撑杆16连接，实现压头10的上下运动。同时，压头10可在活动支撑杆16内进行任意旋转。上述上下运动和旋转运动实现多点成形模具的自由形状调整，多个压头10共同作用可实现整体模具表面的连续，

可选地，本实施例中的模具装置还包括弹性垫17，所述弹性垫17设于所述压头组件与待加工板材7之间，具体可以为在待加工板材7和压头10之间添加弹性垫17可使成形板材表面更光滑平整。其中，弹性垫17的非成型作用面14对应压头10设置，成型作用面(非成型作用面14的背面)对应待加工板材7设置。

可选地，固定装置包括驱动单元以及压合单元，所述驱动单元与所述压合单元连接，用于驱动所述压合单元移动，进而远离或者靠近所述放电型腔的侧壁顶端面。请一并参阅图1和图4，图4是图1实施例中板材柔性多点模具电液复合成形设备固定装置的结构示意图。该驱动单元包括气缸13以及活塞杆12(其中，驱动单元的气缸13以及活塞杆12可以是与模具装置驱动组件的气缸13以及活塞杆12为相同结构，因此，此处使用相同的标号进行说明)。可选地，固定装置可以是包括多套驱动单元，每一驱动单元均包括气缸13以及活塞杆12，图示实施例中以四套驱动单元为例进行说明。

请继续参阅图1和图4，可选地，所述压合单元包括压边板9以及压边支撑杆11，所述活塞杆12与所述压边支撑杆11连接，所述压边支撑杆11与所述压边板9连接，所述压边板9为环状结构，并与电液成型装置的放电型腔3的侧壁顶端面配合，以将待加工板材7压紧固定。

可选地，气缸13同样可是固定在机床横梁8上，通过控制两个进出油口18和19的压力差，使气缸13中的缸筒20上下运动，从而带动活塞杆12上下运动，进而带动压边支撑杆11运动，压边支撑杆11通过螺纹与压边板9连接固定，因此压边板9可上下运动，实现待加工板材7成形前的压边作用，防止起皱。需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在电液成形实验前，在放电型腔3内部填充电液4，然后将待加工板材7放置在放电型腔3上方，并在两者间放置密封圈6，将调节好形状的多点模具装置和固定装置下移，实现预成形模具形状和压边作用。然后脉冲电液充放电装置1中实现高压充电和放电，巨大电能通过电极2使金属丝5爆炸，并在电液4中产生巨大的冲击波，冲击波作用于待加工板材7的下表面，使待加工板材7发生塑性变形，通过弹性垫17贴合到多点成形模具装置的压头10上，实现板材的快速塑性变形过程。

本申请实施例的技术方案要解决的技术问题是：克服现技术中难变形板材零件小批量生产的高效、经济难题，采用脉冲电液与多点成形相结合的柔性成形方式实现难变形材料的变形难题，同时进一步降低模具加工成本，实现一模多用。该板材柔性多点模具电液复合成形设备能够根据成形零件的目标形状，任意调节模具压头的高度和角度，且通过弹性垫作用有效避免成形零件表面缺陷；同时，通过电液成形瞬时脉冲放电作用，使成形板材快速贴合模具表面，有效提高轻质合金零件的成形性。因此本装置非常适合用于难变形材料板材零件的小批量成形加工，大幅降低加工成本，提高经济效益。

以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种板材柔性多点模具电液复合成形设备，其特征在于，所述板材柔性多点模具电液复合成形设备包括：

固定装置，用于压合固定待加工板材；

电液成型装置，所述电液成型装置和所述固定装置分别位于待加工板材的相对两侧，所述电液成型装置和所述固定装置配合实现对待加工板材的压合固定；所述电液成型装置用于对待加工板材进行加工成型；

模具装置，设于待加工板材背离所述电液成型装置的一侧，用于在所述电液成型装置对待加工板材加工成型过程中进行定型。

2.根据权利要求1所述的板材柔性多点模具电液复合成形设备，其特征在于，所述电液成型装置包括：

放电型腔，包括侧壁以及底壁，并形成有顶部开口的容纳腔体，所述容纳腔体内填充有电液；

电极，插设于所述容纳腔体中并浸入所述电液。

3.根据权利要求2所述的板材柔性多点模具电液复合成形设备，其特征在于，所述固定装置与所述放电型腔的侧壁顶端面配合，将待加工板材固定。

4.根据权利要求3所述的板材柔性多点模具电液复合成形设备，其特征在于，所述放电型腔的侧壁顶端面还设有密封圈，密封圈位于待加工板材与侧壁顶端面之间。

5.根据权利要求1所述的板材柔性多点模具电液复合成形设备，其特征在于，所述模具装置包括呈矩阵排列的多组支撑单元，每一支撑单元均包括驱动组件以及压头组件，所述驱动组件与所述压头组件连接，用于驱动所述压头组件移动。

6.根据权利要求5所述的板材柔性多点模具电液复合成形设备，其特征在于，所述驱动组件包括气缸以及活塞杆；所述压头组件包括活动支撑杆、固定板以及压头，所述活塞杆与所述活动支撑杆连接，所述固定板固设于所述活动支撑杆背离所述活塞杆的一端，所述压头与所述固定板连接。

7.根据权利要求5所述的板材柔性多点模具电液复合成形设备，其特征在于，所述压头通过球头结构与所述固定板连接，进而实现所述压头可相对于所述固定板转动。

8.根据权利要求5所述的板材柔性多点模具电液复合成形设备，其特征在于，所述模具装置还包括弹性垫，所述弹性垫设于所述压头组件与待加工板材之间。

9.根据权利要求3所述的板材柔性多点模具电液复合成形设备，其特征在于，所述固定装置包括驱动单元以及压合单元，所述驱动单元与所述压合单元连接，用于驱动所述压合单元移动，进而远离或者靠近所述放电型腔的侧壁顶端面。

10.根据权利要求9所述的板材柔性多点模具电液复合成形设备，其特征在于，所述驱动单元包括气缸以及活塞杆，所述压合单元包括压边板以及压边支撑杆，所述活塞杆与所述压边支撑杆连接，所述压边支撑杆与所述压边板连接，所述压边板为环状结构。

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