板料电致塑性渐进成形装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种板料电致塑性渐进成形装置及其工作方法，属于金属加工领域，所述装置包括机床和脉冲电源，所述机床的工作台上固定有板料夹持装置，所述机床的主轴上设置有夹持块、电刷架以及保持架，所述夹持块连接有用于加工所述板料的工具头，所述电刷架为L型，一端固定在所述主轴上，另一端连接有用于抵靠所述夹持块的电刷，所述保持架为U型，一端固定在所述主轴上，另一端伸到所述板料下方并连接有用于抵靠所述板料下表面的下压头，所述工具头和下压头正对，所述脉冲电源的两极分别连接所述电刷和下压头。本发明专利技术的板料电致塑性渐进成形装置结构简单，易于控制，加工成本较低；板料成形精度高；提高了板料成形极限和成形质量。

【技术实现步骤摘要】
板料电致塑性渐进成形装置及其工作方法
本专利技术涉及金属加工领域，特别是指一种板料电致塑性渐进成形装置及其工作方法。
技术介绍
电致塑性效应是材料在电的作用(包括电子照射、电场、电流脉冲等电刺激)下，变形抗力降低、塑性增加的一种现象。利用电塑性效应，不但能够降低流动应力，提高材料的塑性，在一定程度上改善制品的组织性能，同时可以避免加热和热处理的诸多不足、降低设备成本。电致塑性效应是焦耳热效应、磁压缩效应、集肤效应以及纯电塑性效应等多种物理效应共同作用的结果。流过金属变形截面的高密度运动电子与材料内部原子发生碰撞，增加了原子动能，从而增大材料位错激活能，促进动态再结晶，抑制断裂孔洞的产生，提高材料塑性变形能力。板料数控渐进成形技术是国际上兴起不久的一种柔性加工技术，是涉及力学、塑性成形技术、数控技术、CAD/CAM等多学科的先进智能化制造技术，是目前塑性加工领域的研究前沿之一，在加工理论研究上也具有重要的意义，得到了世界范围内塑性加工学者的关注。板料渐进成形技术是日本学者松原茂夫于20世纪90年代初提出的，是一种基于“分层制造”思想的计算机数控无模加工技术，将工件三维形状离散化，着重强调层作为加工单元的增量累积成形技术。该技术取消了对特定模具的需求，满足低成本多样式订制或新产品的快速成样调试生产要求，易于实现自动化加工，与传统一次拉深成形相比，能加工出曲面更复杂、延伸率更高的成型件，加工精度和表面质量均较好，发展前景非常广阔。人们逐渐将电致塑性效应与板料数控渐进成形技术相结合，形成板料电致塑性渐进成形装置，如公开号为CN102527830A的专利文献公开了一种板材电致塑性渐进成形装置及其成形方法，该装置中，将板料固定在板料成形夹具上，板料的上下方分别有上成形压头和下成形压头，上成形压头安装在机床的主轴末端，下成形压头安装在六轴机器人加工系统顶部设，电源的一极通过上成形压头固定块连接上成形压头，另一极连接下成形压头，形成回路。但是该装置采用了两套运动机构(主轴以及六轴机器人加工系统)分别控制上成形压头和下成形压头，结构复杂，难于控制，使用了六轴机器人加工系统，加工成本较高；两套运动机构容易产生误差，使得上成形压头和下成形压头位置出现偏移，不能一直正对，不能保证电流方向一直与板料变形方向一致，由于电致塑性效应在板料变形方向施加脉冲电流时电塑性效应最显著，加工阻力最小，故该装置的加工阻力会随误差变化且不能保证一直最小，导致板料成形精度低；该装置的上成形压头通过上成形压头固定块直接与导线连接，不能进行自转，上成形压头横向加工阻力大，板料容易撕裂和表面划伤，降低了板料成形极限和成形质量。
技术实现思路
本专利技术提供一种板料电致塑性渐进成形装置及其工作方法，该装置结构简单，易于控制，加工成本较低；板料成形精度高；提高了板料成形极限和成形质量。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：一种板料电致塑性渐进成形装置，包括机床和脉冲电源，所述机床的工作台上固定有板料夹持装置，所述机床的主轴上设置有夹持块、电刷架以及保持架，其中：所述夹持块连接有用于加工所述板料的工具头；所述电刷架为L型，上端固定在所述主轴上，下端连接有用于抵靠所述夹持块的电刷；所述保持架为U型，一端固定在所述主轴上，另一端伸到所述板料下方并连接有用于抵靠所述板料下表面的下压头，所述工具头和下压头正对，所述脉冲电源的两极分别连接所述电刷和下压头。进一步的，所述电刷架包括竖向支架和与所述竖向支架连接的横向套筒，所述竖向支架的上端连接所述主轴，所述电刷设置在所述横向套筒内，所述横向套筒内在所述电刷的后部设置有第一预紧弹簧。进一步的，所述夹持块的表面为圆柱形，所述电刷上加工有与所述夹持块的表面相适应的凹圆弧。进一步的，所述保持架包括竖向导套和与所述竖向导套连接的U型导柱，所述竖向导套的上端固定在所述主轴上，下端开有导槽，所述U型导柱的一端伸到所述导槽内，另一端伸到所述板料下方并连接所述下压头，所述导槽内设置有第二预紧弹簧。进一步的，所述主轴与夹持块之间设置有绝缘帽，所述主轴上设置有绝缘套，所述电刷架以及保持架设置在所述绝缘套上。进一步的，所述绝缘帽和绝缘套的材质为聚醚醚酮。进一步的，所述板料夹持装置包括底板和上支撑架，所述底板和上支撑架之间设置有立柱，其中：所述上支撑架的内部交错设置有纵向支撑块和横向支撑块；所述上支撑架上还设置有用于固定所述板料的压块；所述上支撑架、纵向支撑块、横向支撑块和压块上开有螺栓孔。进一步的，所述板料夹持装置通过机床夹具固定在所述工作台上，所述底板和工作台之间以及底板和机床夹具之间设置有绝缘垫。进一步的，所述绝缘垫材质为云母。进一步的，所述工具头包括成形头和嵌套柄，所述成形头材质为YG15硬质合金材料，所述嵌套柄材质为Cr12模具钢材料。上述任一板料电致塑性渐进成形装置的工作方法，镁合金板料通过机床渐进成形，所述镁合金板料连接有脉冲电源，所述脉冲电源的输出电压为窄尖冲击三角波脉冲，所述窄尖冲击三角波脉冲宽度为60-80μs，所述脉冲电源的输出电压大于等于70V，所述脉冲电源的输出频率大于等于200Hz，流经所述镁合金板料的电流密度有效值大于等于95A/mm2。进一步的，流经所述镁合金板料的电流密度有效值为95-115A/mm2，所述脉冲电源的输出电压为70-90V，频率为200-350Hz，流经所述镁合金板料的电流密度峰值为950-1100A/mm2。进一步的，所述镁合金板料的上表面涂抹有起润滑作用的二硫化钼粉末涂层，所述二硫化钼粉末涂层的厚度为0.08-0.12mm；所述二硫化钼粉末涂层的制备方法为：将二硫化钼粉末与丙酮溶液按照1g：5ml混合搅拌均匀，形成润滑剂，将所述润滑剂均匀涂抹在所述镁合金板料的上表面，将所述镁合金板料置于通风处30分钟以上，使丙酮溶液蒸发晾干，即可得到二硫化钼粉末涂层；所述二硫化钼粉末的目数大于等于800目，所述丙酮溶液纯度为95％以上。本专利技术具有以下有益效果：与现有技术相比，本专利技术的板料电致塑性渐进成形装置中，工具头通过夹持块连接机床主轴，下压头通过保持架连接机床主轴，机床主轴移动时，工具头和下压头同步移动，如此采用单一运动系统(即主轴)即可控制工具头和下压头，结构简单，易于控制，省略了六轴机器人加工系统，加工成本较低。工具头和下压头正对，保证脉冲电流在竖直方向流经板料，与板料剪切变形方向一致，并且采用单一运动系统控制工具头和下压头，不会产生误差，使得板料变形方向和脉冲电流方向一致，电塑性效应最显著且不会发生变化，使得板料成形精度高。脉冲电源通过电刷与夹持块接触，而不是导线直接连接夹持块，故工具头可以在加工时自转，使得工具头横向加工阻力小，板料不容易撕裂和表面划伤，提高了板料成形极限和成形质量。故本专利技术的板料电致塑性渐进成形装置结构简单，易于控制，加工成本较低；板料成形精度高；提高了板料成形极限和成形质量。附图说明图1为本专利技术的板料电致塑性渐进成形装置结构示意图；图2为本专利技术中的板料夹持装置结构示意图；图3为本专利技术的板料电致塑性渐进成形装置的工作方法中板料的成形性能随电流密度有效值变化的走势图；图4为本专利技术的板料电致塑性渐进成形装置的工作方法中板料的金相组织演变示意图；图5为本专利技术的板料电致塑性渐进成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种板料电致塑性渐进成形装置，其特征在于，包括机床和脉冲电源，所述机床的工作台上固定有板料夹持装置，所述机床的主轴上设置有夹持块、电刷架以及保持架，其中：所述夹持块连接有用于加工所述板料的工具头；所述电刷架为L型，上端固定在所述主轴上，下端连接有用于抵靠所述夹持块的电刷；所述保持架为U型，一端固定在所述主轴上，另一端伸到所述板料下方并连接有用于抵靠所述板料下表面的下压头，所述工具头和下压头正对，所述脉冲电源的两极分别连接所述电刷和下压头。

【技术特征摘要】
1.一种板料电致塑性渐进成形装置，其特征在于，包括机床和脉冲电源，所述机床的工作台上固定有板料夹持装置，所述机床的主轴上设置有夹持块、电刷架以及保持架，其中：所述夹持块连接有用于加工所述板料的工具头；所述电刷架为L型，上端固定在所述主轴上，下端连接有用于抵靠所述夹持块的电刷；所述保持架为U型，一端固定在所述主轴上，另一端伸到所述板料下方并连接有用于抵靠所述板料下表面的下压头，所述工具头和下压头正对，所述脉冲电源的两极分别连接所述电刷和下压头。2.根据权利要求1所述的板料电致塑性渐进成形装置，其特征在于，所述电刷架包括竖向支架和与所述竖向支架连接的横向套筒，所述竖向支架的上端连接所述主轴，所述电刷设置在所述横向套筒内，所述横向套筒内在所述电刷的后部设置有第一预紧弹簧；所述夹持块的表面为圆柱形，所述电刷上加工有与所述夹持块的表面相适应的凹圆弧。3.根据权利要求1所述的板料电致塑性渐进成形装置，其特征在于，所述保持架包括竖向导套和与所述竖向导套连接的U型导柱，所述竖向导套的上端固定在所述主轴上，下端开有导槽，所述U型导柱的一端伸到所述导槽内，另一端伸到所述板料下方并连接所述下压头，所述导槽内设置有第二预紧弹簧。4.根据权利要求1-3任一所述的板料电致塑性渐进成形装置，其特征在于，所述主轴与夹持块之间设置有绝缘帽，所述主轴上设置有绝缘套，所述电刷架以及保持架设置在所述绝缘套上，所述绝缘帽和绝缘套的材质为聚醚醚酮。5.根据权利要求1所述的板料电致塑性渐进成形装置，其特征在于，所述板料夹持装置包括底板和上支撑架，所述底板和上支撑架之间设置有立柱，其中：所述上支撑架的内部交错设置有纵向支撑块和横向支撑块；所述上支撑架上还设置有用于固定所述板料的压块；...

【专利技术属性】
技术研发人员：高军，鲍文科，褚兴荣，林淑霞，
申请(专利权)人：山东大学威海，
类型：发明
国别省市：山东;37