一种电磁深成形装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电磁深成形装置及方法，该装置包括驱动线圈、固定单元、成形冲头、助推线圈、压边单元以及成形模具，通过向助推线圈中注入第二脉冲电流产生第二交变磁场，第二交变电磁场在待成形板件中产生助推脉冲电磁力，由助推脉冲电磁力分解的助推脉冲电磁轴向力用于为待成形板件提供压边力，由助推脉冲电磁力分解的助推脉冲电磁径向力有助于待成形板件中材料向成形模具中流动。在第二脉冲电流期间，通过向驱动线圈中注入第一脉冲电流产生第一交变磁场，第一交变磁场在成形冲头中感应涡流，驱动成形冲头向下运动，作用于待成形板件上，此时待成形板件的流动性高，能够提高成形性能,由成形冲头作用于待成形板件使其成形，能够提高贴膜性能。

Electromagnetic deep forming device and method

The invention discloses an electromagnetic device and method of deep drawing, the device includes a drive coil, a fixed unit, forming punch, booster coil, blank holder unit and forming mould, by injecting second alternating magnetic field second pulse current to boost coil second, an alternating electromagnetic field to be formed in the support plate in pulsed electromagnetic force by boosting, pulse electromagnetic force decomposition boost pulse electromagnetic axial force for providing BHF for forming plate, which is composed of a boosting pulse electromagnetic force decomposition boost pulse electromagnetic radial force helps to forming sheet material flow to forming mold. During the second pulse current injected to the drive coil in the first pulse current generates a first alternating magnetic field, alternating magnetic field induced eddy current in the first forming punch, punch forming driven downward movement to be treated forming plate, the plate forming for liquidity is high, can improve the forming performance by forming punch in the forming plate which can improve the performance of film forming.

【技术实现步骤摘要】
一种电磁深成形装置及方法
本专利技术属于金属成形制造领域，更具体地，涉及一种电磁深成形装置及方法。
技术介绍
节能和环保的要求促使铝合金为代表的高强度轻质合金材料在先进制造领域得到广泛应用。但传统成形技术在高强度轻质合金材料加工应用中遇到重大障碍，主要体现为轻质合金塑性差、难成形，亟需一种新的成形技术。研究表明，高速率成形时，材料的成形性能得到显著提高。电磁成形是一种利用洛伦兹力使金属材料成形的快速制造技术，属于高速率成形，能极大地提高材料的成形性能。但在进行深冲型构件成形时，一方面，其与传统准静态成形均面临工件易减薄的问题，另一方面，对于复杂工件来说，电磁成形技术下工件的贴模性有待提升。
技术实现思路
为解决传统的准静态成形轻质合金塑性差、易撕裂，以及贴模性差、工艺要求高问题，本专利技术提出了一种可以兼顾提升材料拉深成形极限和提高板件成形精度的电磁深成形装置及方法。为实现上述目的，作为本专利技术的一方面，本专利技术提供了一种电磁深成形装置，包括：驱动线圈，用于当通入第一脉冲电流时产生第一变化磁场；固定单元，位于驱动线圈上方，用于约束驱动线圈；成形冲头，位于驱动线圈下方，用于当受到轴向脉冲电磁力时向下运动，并通过与待成形板件直接接触将轴向脉冲电磁力传递至待成形板件上；轴向脉冲电磁力是由第一变化磁场与第一涡流作用后产生的，第一涡流是由第一变化磁场产生的；助推线圈，位于待成形板件法兰区域的上方，用于当通入第二脉冲电流时产生第二变化磁场；第二变化磁场在待成形板件上产生第二涡流，由第二变化磁场与第二涡流作用在待成形板件上产生助推脉冲电磁力，助推脉冲电磁力用于促进待成形板件法兰区域材料向成形模具的腔体内部流动，并为待成形板件法兰区域提供压边力；压边单元，位于助推线圈上方，用于约束助推线圈；成形模具，位于待成形板件下表面，设有腔体，通过腔体与成形冲头配合使待成形板件加工至所需形状；且第一脉冲电流宽度小于第二脉冲电流宽度，第一脉冲电流触发时刻晚于第二脉冲电流触发时刻。本专利技术提供的电磁深成形装置，由驱动线圈产生的第一变化磁场，驱动成形冲头快速运动，成形冲头撞击金属板件成形，提高工件的成形速度，由于第一脉冲电流宽度小于第二脉冲电流宽度，第一脉冲电流触发时刻晚于第二脉冲电流触发时刻，在每一个轴向脉冲电磁力驱动成形冲头撞击待成形板件成形的过程中，在待成形板件的法兰区域都存在助推脉冲电磁力，促进材料流动性，有效减少待成形板件在成形过程中由于材料减薄而造成待成形板件撕裂。同时由成形冲头撞击待成形板件成形，能够保成形过程中的贴膜性。因此，本专利技术提供的电磁深成形装置能够兼顾提升材料拉深成形极限和提高板件成形精度。优选地，成形冲头包括：驱动板，位于驱动线圈下方，用于当受到第一变化磁场后感应出第一涡流，第一变化磁场与第一涡流作用产生轴向脉冲电磁力，由轴向脉冲电磁力驱使驱动板向下运动；以及空心冲头，与驱动板固定连接，同驱动板共同向下运动，用于并通过与待成形板件直接接触将轴向脉冲电磁力传递至待成形板件上。成形冲头采用空心结构，在保证冲头外形不变的情况下，减轻冲头的质量，提高成形冲头向下运动的速度，提高待成形板件的成形性能。优选地，助推线圈的外径大于待成形板件的直径，且助推线圈覆盖待成形板件的法兰区域。优选地，助推线圈包括多个助推子线圈，每个助推子线圈为环形结构，多个助推子线圈依次嵌套排列，并位于待成形板件法兰区域的上方，且当待成形板件边缘行进至任意一个助推子线圈时，该助推子线圈通入脉冲电流。优选地，成形模具底部开有排气孔，用于平衡待成形板件上表面与下表面的压强。优选地，成形模具上设有凸台，用于让助推线圈不与待成形板件直接接触。作为本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种电磁深成形方法，包括如下步骤：(1)通过电磁感应在待成形板件法兰区域产生助推脉冲电磁力，助推脉冲电磁力用于加快待成形板件法兰区域的材料向成形模具的腔体内部流动，并为待成形板件提供压边力；(2)在每个助推脉冲电磁力持续期间，通过成形冲头与待成形板件直接接触施加轴向脉冲电磁力于待成形板件上，并通过成形冲头与成形模具之间配合使待成形板件加工成所需形状。进一步地，包括如下步骤：当每个助推脉冲力达到峰值时，通过成形冲头与待成形板件直接接触施加轴向脉冲电磁力于待成形板件上。本专利技术具有如下有益效果：1、采用脉冲电磁力驱动成形冲头，使成形冲头快速向下运动，通过与待成形板件直接接触传递脉冲电磁力，有效的提高了板件的成形速率，同时在用脉冲电磁力驱动轻质冲头成形的过程中通过助推线圈产生脉冲电磁力，促进材料向模具内部流动，可以让成形部分有材料填充，与传统的准静态冲压成形比较，能显著提高材料的成形极限。同时，利用成形冲头与成形模具进行高速冲压，与现有的电磁成形技术相比，能显著改善贴模性，提高电磁能转化率、有效的减小工件回弹，提高成形精度。2、通过固定单元在驱动线圈上方提供压力，保证第一电源单元放电过程中，待成形板件产生变形向下位移时，不会因为成形冲头撞击工件而使装置振动，从而导致压边单元坠落致使损坏设备。3、助推线圈的外径大于待成形工件的直径，确保了助推线圈对待成形板件法兰区域径向作用力的整体趋势是向成形模具的腔体内部，同时助推线圈覆盖法兰区域，可以为整个待成形板件法兰区域提供均匀的助推脉冲电磁径向力。4、排气孔控制成形过程中待成形板件与成形模具间的压强，使待成形板件不会因为上表面与下表面压强过大而导致板件的变形。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1为本专利技术提供的电磁深成形装置的第一实施例的结构示意图；图2为本专利技术提供的第一实施例、第二实施例以及第三实施例中助推线圈在待成形板件的法兰区域产生第二涡流和脉冲电磁力的原理图；图3为本专利技术提供的第一实施例、第二实施例以及第三实施例中助推线圈放电电流和驱动线圈中放电电流的时序示意图；图4为本专利技术提供的电磁深成形装置的第二实施例的结构示意图；图5为本专利技术提供的电磁深成形装置的第二实施例中多个助推子线圈的连线示意图；图6为本专利技术提供的电磁深成形装置的第二实施例中多个助推子线圈的工作示意图，其中，(a)为最外层线圈工作示意图，(b)为次外层线圈工作示意图，(c)为中间层线圈工作示意图，(d)最内层线圈工作示意图；图7为本专利技术提供的电磁深成形装置的第三实施例的结构示意图；图中各部分标号说明：1：驱动线圈、2：成形冲头、2-1：驱动板、2-2：空心冲头、3：固定单元、4：压边单元、5：助推线圈、6：待成形板件、7：成形模具、8：排气孔、9：电源单元、10-1：第二脉冲电流、10-2：第二涡流方向、11-1：助推脉冲径向电磁力、11-2：助推脉冲轴向电磁力、12-1：第二脉冲电流波形、12-2：第一脉冲电流波形。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。为保证下述的三种实施方式中各部件的标号的一致性，在某些实施方式对应的附图中，其标号存在连续的情形，特此说明。1、第一实施方式图1为本专利技术提供的电磁深成形装置的第一实施方式。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁深成形装置，其特征在于，包括：驱动线圈(1)，用于当通入第一脉冲电流时产生第一变化磁场；固定单元(3)，位于所述驱动线圈(1)上方，用于约束所述驱动线圈(1)；成形冲头(2)，位于所述驱动线圈(1)下方，用于当受到轴向脉冲电磁力时向下运动，并通过与待成形板件直接接触将轴向脉冲电磁力传递至待成形板件上；所述轴向脉冲电磁力是由第一变化磁场与第一涡流作用后产生的，所述第一涡流是由第一变化磁场产生的；助推线圈(5)，位于待成形板件法兰区域的上方，用于当通入第二脉冲电流时产生第二变化磁场；所述第二变化磁场在待成形板件上产生第二涡流，由第二变化磁场与第二涡流作用在待成形板件上产生助推脉冲电磁力，所述助推脉冲电磁力用于促进待成形板件法兰区域材料向成形模具(7)的腔体内部流动，并为待成形板件法兰区域提供压边力；压边单元(4)，位于所述助推线圈(5)上方，用于约束所述助推线圈(5)；成形模具(7)，位于待成形板件下表面，设有腔体，通过腔体与成形冲头配合使待成形板件加工至所需形状；且第一脉冲电流宽度小于第二脉冲电流宽度，第一脉冲电流触发时刻晚于第二脉冲电流触发时刻。

【技术特征摘要】
1.一种电磁深成形装置，其特征在于，包括：驱动线圈(1)，用于当通入第一脉冲电流时产生第一变化磁场；固定单元(3)，位于所述驱动线圈(1)上方，用于约束所述驱动线圈(1)；成形冲头(2)，位于所述驱动线圈(1)下方，用于当受到轴向脉冲电磁力时向下运动，并通过与待成形板件直接接触将轴向脉冲电磁力传递至待成形板件上；所述轴向脉冲电磁力是由第一变化磁场与第一涡流作用后产生的，所述第一涡流是由第一变化磁场产生的；助推线圈(5)，位于待成形板件法兰区域的上方，用于当通入第二脉冲电流时产生第二变化磁场；所述第二变化磁场在待成形板件上产生第二涡流，由第二变化磁场与第二涡流作用在待成形板件上产生助推脉冲电磁力，所述助推脉冲电磁力用于促进待成形板件法兰区域材料向成形模具(7)的腔体内部流动，并为待成形板件法兰区域提供压边力；压边单元(4)，位于所述助推线圈(5)上方，用于约束所述助推线圈(5)；成形模具(7)，位于待成形板件下表面，设有腔体，通过腔体与成形冲头配合使待成形板件加工至所需形状；且第一脉冲电流宽度小于第二脉冲电流宽度，第一脉冲电流触发时刻晚于第二脉冲电流触发时刻。2.根据权利要求1所述的电磁深成形装置，其特征在于，所述成形冲头包括：驱动板(2-1)，位于所述驱动线圈下方，用于当受到第一变化磁场后感应出第一涡流，所述第一变化磁场与第一涡流作用产生轴向脉冲电磁力，由轴向脉冲电磁力驱使所述驱动板(2-1)向下运动；以及空心冲头(2-2)，与所述驱动板(2-1)固定连接，同驱动板共同向下运动，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，李潇翔，曹全梁，韩小涛，赖智鹏，陈盟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42