CN214161032U - 一种基于多线圈的电磁成形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于多线圈的电磁成形装置，包括成形线圈、压边圈、凹模，待成形板料放置于压边圈和凹模之间，成形线圈设在待成形板料的上方，成形线圈通过连接臂安装在三维移动机架上，连接臂与成形线圈之间设有用于成形线圈调整几何位置的适应性结构，所述成形线圈至少设有三个、尺寸相同或不同，分别设置于板料需要变形的对应区域表面；多个成形线圈之间通过串联方式或者并联方式或者每个成形线圈各自单独连接有电容器。本实用新型解决了电磁成形中板料成形后的几何形状不均光滑、及厚度分布不均匀的问题，避免电磁成形中出现过度减薄。

Description

一种基于多线圈的电磁成形装置

技术领域

本实用新型涉及金属成形制造技术领域，具体涉及一种基于多线圈的电磁成形装置。

背景技术

电磁成形技术是一种高能率成形技术，其原理是利用电磁感应受到的排斥力使金属坯料产生背离成形线圈的塑性变形，从而将坯料成形为特定形状、尺寸的构件。电磁成形可以提高铝合金、镁合金、钛合金板料常温下的成形极限，减小铝合金、镁合金、钛合金成形中的回弹问题。而且电磁成形工艺过程无需润滑、模具简单、高能低耗。因此，电磁成形技术在汽车、航空、航天领域得到了广泛的应用。但是现有的电磁成形技术中，普通的平板螺旋线圈产生的电磁力分布不规律，板料成形后的厚度分布十分不均匀，导致板料成形后的均匀性很难得到保证。

电磁渐进成形技术是将电磁成形技术与渐进成形相结合，线圈按照一定的轨迹移动，逐次对板料进行电磁成形以完成目标形状的技术。电磁渐进成形技术利用小线圈、小能量、对设备和线圈的要求不高。但是电磁渐进成形技术对板料进行局部成形，由于电磁成形属于冲击成形，待成形区域的变形会对已成形区域的变形造成影响。因此，板料经过基于单线圈的电磁渐进成形后均匀性（包括形状均匀性和厚度分布均匀性）难以得到保证。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型将提供了一种基于多线圈的电磁成形装置，根据板料成形深度及成形道次，对每个成形线圈的尺寸、几何位置和放电参数进行精确设置，提高板料成形后的均匀性（形状均匀性和几何均匀性），从而实现铝合金、镁合金、钛合金板料的精确制造。

为此，本实用新型的技术方案为：一种基于多线圈的电磁成形装置，包括成形线圈、压边圈、凹模，待成形板料放置于压边圈和凹模之间，成形线圈设在待成形板料的上方，成形线圈通过连接臂安装在三维移动机架上，连接臂与成形线圈之间设有用于成形线圈调整几何位置的适应性结构，其特征在于：

所述成形线圈至少设有三个，分别设置于板料需要变形的对应区域表面；

成形线圈均通过电路和电容器相连接。

对上述技术方案的进一步改进在于，所述成形线圈的尺寸、几何位置以及放电参数的设置与板料变形的道次及对应的目标轮廓相适应，其中：放电参数包括放电电压、回路电阻和回路电感；可使每一道次成形的轮廓更加均匀，呈现出一定的流线型，而且使得板料成形后的减薄率控制在设定的范围内，以满足工业使用要求。

作为优选，所述成形线圈的尺寸相同，可以降低线圈的制作成本。

作为优选，所述成形线圈的尺寸不同，可以对板料局部区域分别控制，进一步增加成形的柔性。

进一步的，所述多个成形线圈串联连接在电容器两端，每个成形线圈中的电流相同，适用于对成形精度要求不高的情况，同时节约电容器的数量。

进一步的，所述多个成形线圈并联连接在电容器两端，每个成形线圈的电压相同，适用于对成形精度要求不高的情况，同时节约电容器的数量。

进一步的，所述多个成形线圈均各自连接单独的电容器，适用于对成形精度要求高的情况，可以实现精确控制，但电容器较多。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供的基于多线圈的电磁成形装置解决了目前电磁成形中板料成形后的几何形状不均光滑的问题，实现铝合金、镁合金、钛合金钣金件的精确制造；同时解决了电磁成形中板料成形后的厚度分布不均匀的问题，避免电磁成形中出现过度减薄。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中尺寸相同的多线圈的电磁成形原理图。

图2是本实用新型实施例1中不同尺寸的多线圈的电磁成形原理图。

图3是本实用新型实施例2中多线圈串联的电磁成形原理图。

图4是本实用新型实施例2中多线圈并联的电磁成形原理图。

图5是本实用新型实施例2中多线圈分别控制的电磁成形原理图。

图6是本实用新型实施例3中多线圈分别控制的电磁成形方案1原理图。

图7是本实用新型实施例3中多线圈分别控制的电磁成形方案2原理图。

图8是本实用新型实施例4中电磁成形原理图（第一道次成形后）。

图9是本实用新型实施例4中电磁成形原理图（第二道次成形前）。

图10是本实用新型实施例4中电磁成形原理图（第二道次成形后）。

图中所示：1、压边圈；2、待成形板料；3、凹模；4、成形线圈一；5、成形线圈二；6、成形线圈三；7、放电电容一；8、放电电容二；9、放电电容三；10、连接臂；11、连接臂；12、连接臂；13、三维移动机架。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。

本实用新型如图1至图10所示：

需要说明的是：图中设置的成形线圈数量均为三个；同时为了线条清晰、省略了机架，仅在图5中增加了三维移动机架13及其连接臂10\11\12的示意图，因三维移动机架为常规技术手段，故其具体结构不作描述。

实施例1：

如图1所示，成形线圈一4、成形线圈二5和成形线圈三6，这三个成形线圈的尺寸可以设置为相同大小，这可以减小线圈制作的成本；（该图中没有表达与电容器间连接方式，可根据需要选择三种连接方式中的一种）；

如图2所示，成形线圈一4、成形线圈二5和成形线圈三6，这三个成形线圈的尺寸设置为不同大小，这主要是因为板料有些部位难以成形，因此需要设置尺寸较小的线圈进行成形，可以进一步增加成形的柔性；（该图中没有表达与电容器间连接方式，根据需要选择三种连接方式中的一种）；

板料2放置在凹模3上，压边圈1设置在板料2上，三个成形线圈同时放电，可以减小单个线圈成形带来的应力波效应，使得板料成形后更加均匀。

实施例2：

成形线圈一4、成形线圈二5和成形线圈三6，这三个成形线圈采用串联或者并联方式或者单独进行控制；

如图3所示，成形线圈一4、成形线圈二5和成形线圈三6，这三个成形线圈之间串联，与放电电容一7构成回路，各个线圈中的电流相同；

如图4所示，成形线圈一4、成形线圈二5和成形线圈三6，这三个成形线圈之间并联，与放电电容一7两端连接构成回路，每个成形线圈两端的放电电压相同；

如图5所示，成形线圈一4、成形线圈二5和成形线圈三6，这三个成形线圈进行分别控制，成形线圈一4与放电电容一7连接，成形线圈二5与放电电容二8连接，成形线圈三6与放电电容三9连接，可以实现精确控制；

板料2放置在凹模3上，压边圈1设置在板料2上，三个成形线圈同时放电，可以减小单个线圈成形带来的应力波效应，使得板料成形后更加均匀。

实施例3：

需要说明的是，当零件变形深度小于30 mm时，单次拉深即可以实现；

成形线圈一4、成形线圈二5和成形线圈三6，这三个成形线圈通过并联或者串联或者分别控制；每个成形线圈对局部区域进行成形，可以通过放电参数进行控制，放电参数包括放电电压、回路电感和回路电阻，当回路电感和回路电阻在确定的条件下，变形程度与放电电压成正比，一定的放电参数组合对应于一定的变形程度，放电电压越大，板料局部变形程度越大；

如图6所示的方案1，成形线圈一4对应板料局部区域变形量最小，因此放电电压设置较小；成形线圈二5对应板料局部区域变形量适中，因此该线圈放电电压设置适中；成形线圈③-6对应局部变形量最大，因此该线圈放电电压设置较大；（该图中没有表达与电容器间连接方式，可根据需要选择三种连接方式中的一种）；

如图7所示的方案2，成形线圈一4对应板料局部区域变形量最大，因此放电电压设置较大；成形线圈二5对应板料局部区域变形量适中，因此该线圈放电电压设置适中；成形线圈三6对应局部变形量最小，因此该线圈放电电压设置较小；（该图中没有表达与电容器间连接方式，可根据需要选择三种连接方式中的一种）；

板料2放置在凹模3上，压边圈1设置在板料2上，三个成形线圈同时放电，可以减小单个线圈成形带来的应力波效应，使得板料成形后更加均匀。

实施例4：

与实施例3不同，当零件成形深度大于30 mm增加时，单次放电是不能完成整个零件的成形的，这时需要增加成形的道次；

首先调整多个线圈位置，设置每个成形线圈的放电参数（包括放电电压、回路电阻和回路电感），然后对电容器充电，接着对线圈放电，进而完成第一道次的成形，如图8为第一道次成形后示意图；

如图9所示为第二道次成形前示意图，首先调整三个成形线圈位置，其中成形线圈一4需要顺时针旋转一定角度，并且下降一定的距离，充分靠近成形板料；成形线圈二5不需要旋转，仅下降一定深度，使得线圈与板料充分接近以提高能量利用率；成形线圈三6需要逆时针旋转一定角度，且下降一定距离，使得板料与线圈贴合度良好；再根据目标轮廓设置好每个成形线圈的放电参数（包括放电电压、回路电阻和回路电感），然后对电容器充电，接着对线圈放电，进而完成第二道次的成形，如图10为第二道次成形后示意图；

这里首先要根据板料的成形深度、确定成形的道次，每个道次中再根据板料变形的目标轮廓设置每一个线圈的尺寸以及放电参数（包括放电电压、回路电阻和回路电感），尽量使得每一道次成形后的轮廓更加均匀，呈现出一定的流线型，而且使得板料成形后的减薄率控制在一定的范围内，以满足工业使用要求；

板料2放置在凹模3上，压边圈1设置在板料2上，三个成形线圈同时放电，可以减小单个线圈成形带来的应力波效应，使得板料成形后更加均匀。

本说明书中未作详细说明之处，为本领域公知的技术。

通过上述加工方法的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本实用新型不局限于上述的具体实施方式，在本实用新型基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本实用新型的保护范围，应由各权利要求限定之。

Claims (10)

1.一种基于多线圈的电磁成形装置，包括成形线圈、压边圈、凹模，待成形板料放置于压边圈和凹模之间，成形线圈设在待成形板料的上方，成形线圈通过连接臂安装在三维移动机架上，连接臂与成形线圈之间设有用于成形线圈调整几何位置的适应性结构，其特征在于：

所述成形线圈至少设有三个，分别设置于板料需要变形的对应区域表面；

成形线圈均通过电路与电容器相连接。

2.根据权利要求1所述一种基于多线圈的电磁成形装置，其特征在于：所述成形线圈的尺寸、几何位置以及放电参数的设置与板料变形的道次及对应的目标轮廓相适应，其中：放电参数包括放电电压、回路电阻和回路电感。

3.根据权利要求1或2所述一种基于多线圈的电磁成形装置，其特征在于：所述成形线圈的尺寸相同。

4.根据权利要求1或2所述一种基于多线圈的电磁成形装置，其特征在于：所述成形线圈的尺寸不同。

5.根据权利要求3所述一种基于多线圈的电磁成形装置，其特征在于：所述多个成形线圈通过电路串联连接、并连接在电容器两端。

6.根据权利要求4所述一种基于多线圈的电磁成形装置，其特征在于：所述多个成形线圈通过电路串联连接、并连接在电容器两端。

7.根据权利要求3所述一种基于多线圈的电磁成形装置，其特征在于：所述多个成形线圈通过电路并联连接、并连接在电容器两端。

8.根据权利要求4所述一种基于多线圈的电磁成形装置，其特征在于：所述多个成形线圈通过电路并联连接、并连接在电容器两端。

9.根据权利要求3所述一种基于多线圈的电磁成形装置，其特征在于：所述多个成形线圈均各自连接单独的电容器。

10.根据权利要求4所述一种基于多线圈的电磁成形装置，其特征在于：所述多个成形线圈均各自连接单独的电容器。

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