一种金属板件的电磁成形装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种金属板件的电磁成形装置，包括：同轴的多个成形线圈和模具；同轴的多个成形线圈放置在金属板件的上方，用于在其通入脉冲电流时，使得金属板件中产生感应涡流，脉冲电流产生的磁场与感应涡流作用产生电磁力，以使金属板件在电磁力的驱动下变形至模具成形；以及用于当金属板件经电磁力成形得到的金属工件与模具未紧密贴合时，多个成形线圈中至少有一个成形线圈沿轴向运动，运动至金属工件上方，在多个成形线圈中再次通入脉冲电流，使得金属工件在电磁力的驱动下变形至模具并与模具紧密贴合成形。本实用新型专利技术可以提高放电过程中的能量利用率、线圈的结构强度以及电磁力场分布的可控性。

An electromagnetic forming device for metal plate

The utility model discloses an electromagnetic forming device for metal plate, including a plurality of coils and moulds, and a plurality of coax coils placed above the metal plate to produce an induction eddy in the metal plate when it enters the pulse current, and the magnetic field produced by the pulse current is used as the eddy current. The electromagnetic force is produced to make the metal plate deformed under the electromagnetic force to the die forming; and when the metal workpiece formed by electromagnetic force forming is not closely fitted to the mold, at least one forming coil in the multiple forming coils moves along the axis, moving above the metal workpiece and in multiple forming lines. The pulse current is again inserted into the ring, so that the metal workpiece is deformed to the die driven by electromagnetic force and closely bonded with the die. The utility model can improve the energy utilization rate in the discharge process, the structural strength of the coil and the controllability of the electromagnetic force field distribution.

【技术实现步骤摘要】
一种金属板件的电磁成形装置
本技术属于金属成形制造领域，更具体地，涉及一种金属板件的电磁成形装置。
技术介绍
在金属板材电磁成形过程中，线圈的结构强度是电磁成形能力的保障，电磁力场的分布是决定板材最终变形轮廓的关键因素，高强度的线圈能提供足够大的电磁力，合理分布的电磁力场能有效的改善板材的变形行为，使板材在不发生失效破坏的前提下充分变形并与模具贴合。传统的板材电磁成形，使用的是单成形线圈电磁成形系统，单线圈电磁成形系统具有以下问题：1、电磁力场的分布完全取决于线圈的结构，柔性差。2、高效率的平板线圈结构强度低，难以承受电磁成形过程中自身产生的电磁力，导致磁体破坏。3、成形大板件时，对应线圈的匝数增多，绕制半径增大，电感增大，线圈的电感增大会导致放电频率降低，集肤深度增加，对于厚度较小的板件，集肤深度大于板厚时，成形过程中磁场会穿透板件，造成能量损失，降低了成形过程中的能量利用率，进一步降低了电磁成形系统的成形能力。4、成形电导率低、强度高或直径大的板材时，需要两次或多次成形，对于单线圈而言：1)为了提高第一次成形的效果，设计线圈的直径与模具的口径尺寸大小相当，但是在这种情况下，由于线圈的尺寸限制，第一次(前一次)成形后难以根据板件的变形调节线圈的位置，使其尽可能的与板件接近以提高第二次或多次放电的效果。2)考虑到板件需要多次成形，设计成形线圈时适当的减小线圈的外径，使其能根据板件(第一次)前一次变形后的形状调节线圈的位置，使其尽可能的与板件接近以提高第二次或多次放电的效果，但是这种情况下，成形线圈尺寸的缩小影响了板件中的力场分布，难以保证板件第一次成形的质量。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种金属板件的电磁成形装置，旨在解决现有传统单线圈电磁成形中电磁力的分布不可控，成形线圈的结构强度低，成形效率低以及多次成形质量差的技术问题。为实现上述目的，本技术提供一种金属板件的电磁成形装置，包括：同轴的多个成形线圈和模具；所述模具用于承载待成形的金属板件，并约束所述金属板件变形时的成形形状；所述同轴的多个成形线圈放置在所述金属板件的上方，用于在其通入脉冲电流时，使得所述金属板件中产生感应涡流，所述脉冲电流产生的磁场与所述感应涡流作用产生电磁力，以使所述金属板件在电磁力的驱动下变形至模具成形；所述同轴的多个成形线圈用于当所述金属板件经电磁力成形得到的金属工件与模具未紧密贴合时，所述多个成形线圈中至少有一个成形线圈沿轴向运动，运动至所述金属工件上方，在所述多个成形线圈中再次通入脉冲电流，使得所述金属工件在电磁力的驱动下变形至模具并与模具紧密贴合成形。可选地，所述同轴的多个成形线圈中成形线圈的直径依次增加，所述多个成形线圈形成嵌套结构，每个成形线圈均能沿着轴向运动。可选地，所述脉冲电流产生的磁场到达金属板件时其方向与金属板件平行，所述感应涡流的方向与所述脉冲电流的方向相反。可选地，同轴的多个成形线圈中每一个成形线圈的结构参数根据待成形的金属板件的材料属性和尺寸参数确定。可选地，多个成形线圈中每个成形线圈中通入脉冲电流的大小和时间根据实际需要确定；通过控制每个成形线圈中通入脉冲电流的大小和时间，以控制脉冲电流产生的磁场与感应涡流作用产生的电磁力场分布。可选地，成形线圈为脉冲磁体结构，在确保绝缘安全的情况下，当成形线圈放置在所述金属板件的上方时，其下端面与金属板件之间的间隙越小越好；总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：1、本技术中成形线圈组的每个线圈都有自己独立的电源，一次电磁成形过程中，可以根据成形需求将不同的成形线圈进行串并联，也可以调节每一个电源的放电能量和放电时序从而得到合理的电磁力场分布，使电磁力场的分布变得可控。2、本技术中成形线圈组的每个成形线圈或由相邻的两个或两个以上的线圈组成的线圈组，可以根据成形需求设计成轴向自由移动的线圈或线圈组，当板件需要多次成形时，可以根据板件前一次的变形量沿轴向调节每一个成形线圈或线圈组的位置，使成形线圈的下端面与金属板件的上端面的距离尽可能的小，抑制电磁力的衰减，提高成形能力，同时多个线圈的设计方案具有很好的模具适应性，具体为可以根据模具的尺寸初步确定线圈组中线圈的个数，将传统的一个线圈分解成几个同轴的线圈，保证第一次成形效果不降低的前提下，提高线圈的灵活性，方便成形大尺寸的工件。3、本技术中成形线圈组的每个成形线圈的最外层均采用高强度纤维材料加固，提高了线圈的结构强度。4、本技术中成形线圈组的每一个线圈的结构参数，都可以根据成形材料的属性和尺寸参数确定，考虑集肤效应对能量利用率的影响，使设计后的每个线圈电感大小合理，放电频率适中，提升电磁成形的效率。附图说明图1为本技术提供的金属板件电磁成形装置对应的成形方法流程示意图；图2为根据本技术第一实施方式的金属板件电磁成形装置示意图；图3为根据本技术第二实施方式的金属板件电磁成形装置示意图；图4为根据本技术第三实施方式的金属板件电磁成形装置示意图；图5为根据本技术第四实施方式的金属板件电磁成形装置示意图；图6为根据本技术第五实施方式的金属板件电磁成形装置示意图；图7a为单线圈电磁成形过程中不同放电能量下板件中电磁力密度分布示意图；图7b为同轴双线圈电磁成形过程中两个线圈在不同的放电能量比下板件中电磁力密度分布示意图；图8a为同轴双线圈电磁成形过程中两个线圈同时放电的电流曲线示意图；图8b为同轴双线圈电磁成形过程中线圈1-1先放电150μs放电电流示意图；图8c为同轴双线圈电磁成形过程中线圈1-2先放电150μs放电电流示意图；在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-1为第一成形线圈、1-2为第二成形线圈、1-3为第三成形线圈、2-1为板件坯料、2-2为第一次放电成形后的工件、2-3为第二次放电成形后的工件、3为模具、4为压边圈、5-1为第一成形线圈加固层、5-2为第二成形线圈加固层、5-3为第三成形线圈加固层、6-1为第一电源、6-2为第二电源以及6-3为第三电源。具体实施方式为了使本技术的目的、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技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本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。本技术提供一种金属板件的电磁成形装置，通过在金属板件的上端面与模具型腔对应的位置放置成形线圈组，根据成形需求，成形线圈组由两个或两个以上的同轴线圈组成，不同的成形线圈可以进行串并联连接，相邻的两个或两个以上的成形线圈可以做成一个整体，每一个独立的成形线圈或者由相邻的两个或者两个以上的线圈做成的整体可以轴向移动，每一个独立的成形线圈或者采用不同方式连接起来的两个或多个成形线圈均接入独立的电源。其中，同轴的多个成形线圈又可称为同轴多级线圈，多级是指多套电源协同配合为多个成形线圈供电。相应地，本技术又可称为基于同轴多级线圈的板件电磁成形装置。具体地，同轴的多个成形线圈中有一部分成形线圈可以进行串联或者并联，也可以不进行串并联。串或并联连接后的成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属板件的电磁成形装置，其特征在于，包括：同轴的多个成形线圈和模具；所述模具用于承载待成形的金属板件，并约束所述金属板件变形时的成形形状；所述同轴的多个成形线圈放置在所述金属板件的上方，用于在其通入脉冲电流时，使得所述金属板件中产生感应涡流，所述脉冲电流产生的磁场与所述感应涡流作用产生电磁力，以使所述金属板件在电磁力的驱动下变形至模具成形；所述同轴的多个成形线圈用于当所述金属板件经电磁力成形得到的金属工件与模具未紧密贴合时，所述多个成形线圈中至少有一个成形线圈沿轴向运动，运动至所述金属工件上方，在所述多个成形线圈中再次通入脉冲电流，使得所述金属工件在电磁力的驱动下变形至模具并与模具紧密贴合成形。

【技术特征摘要】
1.一种金属板件的电磁成形装置，其特征在于，包括：同轴的多个成形线圈和模具；所述模具用于承载待成形的金属板件，并约束所述金属板件变形时的成形形状；所述同轴的多个成形线圈放置在所述金属板件的上方，用于在其通入脉冲电流时，使得所述金属板件中产生感应涡流，所述脉冲电流产生的磁场与所述感应涡流作用产生电磁力，以使所述金属板件在电磁力的驱动下变形至模具成形；所述同轴的多个成形线圈用于当所述金属板件经电磁力成形得到的金属工件与模具未紧密贴合时，所述多个成形线圈中至少有一个成形线圈沿轴向运动，运动至所述金属工件上方，在所述多个成形线圈中再次通入脉冲电流，使得所述金属工件在电磁力的驱动下变形至模具并与模具紧密贴合成形。2.根据权利要求1所述的电磁成形装置，其特征在于，所述同轴的多个成形线圈中成形线圈的直径依次增加，所述多个成形线圈形成嵌套结...

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