一种基于磁脉冲同步放电的柔性复合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基于磁脉冲同步放电的柔性复合成形装置及方法，属于先进制造成形技术领域，柔性复合成形装置包括放电组总开关、多个磁脉冲放电装置、电源、模具，所述多个磁脉冲放电装置相互并联，形成并联电路，所述并联电路与所述放电组总开关、所述电源串联，所述放电组总开关用于统一控制该串联电路电流开关，所述电源用于为所述磁脉冲放电装置中所述电容提供电能；所述模具用于形成成形型面，与所述磁脉冲放电装置配合完成对板料成形。本发明专利技术提供的柔性复合成形装置及方法通过灵活设置多个磁脉冲放电装置，结合柔性多点模具，能够适应复杂型面成型，提高成形效率和质量，并降低生产成本。

Flexible composite forming device and method based on magnetic pulse synchronous discharge

The invention discloses a flexible composite forming device and method based on magnetic pulse synchronous discharge, belonging to the field of advanced manufacturing and forming technology. The flexible composite forming device comprises a discharge group master switch, a plurality of magnetic pulse discharge devices, a power supply and a die. The plurality of magnetic pulse discharge devices are connected in parallel with each other to form a parallel circuit. The shunt circuit is connected in series with the main switch of the discharge group and the power supply, and the main switch of the discharge group is used to unify the current switch of the series circuit, the power supply is used to provide electric energy for the capacitor of the magnetic pulse discharge device, the mold is used to form a forming surface, and the magnetic pulse discharge device is cooperated with the mold. Pairs of sheet metal forming. The flexible composite forming device and method can adapt to complex surface forming, improve forming efficiency and quality, and reduce production cost by flexibly setting multiple magnetic pulse discharge devices and combining flexible multi-point die.

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁脉冲同步放电的柔性复合成形装置及方法
本专利技术属于先进制造成形
，更具体地，涉及一种基于磁脉冲同步放电的柔性复合成形装置及方法。
技术介绍
当前的塑性成形技术追求高效率、高质量、低消耗、低成本,并且要求产品开发周期短。电磁成形技术是当前一种较为先进的制造技术，起源于上个世纪五十年代，具备成形效率高、能够有效减少材料的回弹等优点,正好顺应了这一发展需求，在金属塑性加工中的应用逐渐增多。在传统的电磁成形技术中，通常使用的是单匝或多匝线圈成形，电磁放电装置固定单一，存在着以下问题：1.通用性差。针对不同的金属板件，线圈结构大小不便更改。2.成形周期长。在加工过程中，电磁放电装置需要围绕模具逐步进行加工，加工效率低下。3.加工大型金属板件时，线圈结构过大会导致材料浪费，不宜调整，而线圈过小又会导致成形周期过长。4.模具柔性差。电磁成形通常采用的模具为一套固定的整体不可拆卸模具，结构大小不易更改，在短周期内难以满足市场对不同模具的需求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于磁脉冲同步放电的柔性复合成形装置及方法，其目的在于提供一种通用性好的磁脉冲放电装置，通过灵活设置多个磁脉冲放电装置，结合柔性多点模具，适应复杂型面成形，提高成形效率和质量，降低生产成本。为实现上述目的，按照本专利技术的一方面，提供了一种磁脉冲放电装置，包括线圈固定杆、电容、成形线圈开关、线圈夹持板、螺栓、成形线圈；所述电容与所述成形线圈开关、成形线圈串联连接形成回路；所述电容为所述成形线圈提供能量，所述成形线圈开关用于单独控制磁脉冲放电装置中的成形线圈电流开关；所述线圈夹持板连接在所述线圈固定杆上，所述线圈固定杆高度可调整；所述成形线圈两端的线路通过绝缘介质与所述线圈夹持板以所述螺栓连接，所述成形线圈两端的线路以所述螺栓为中心能转动。优选地，所述线圈固定杆的高度通过计算机控制系统进行调整。优选地，所述绝缘介质为绝缘皮。其工作过程是，首先将线圈固定杆调节到工作时所需高度，电能储存在高压电容中,当成形线圈开关闭合时,电容对成形线圈快速放电并在其周围产生变化的脉冲磁场,该脉冲磁场穿过工件时在金属工件中产生感应电流(涡流),带电的金属工件处于急剧变化的磁场中受到磁场力的作用,当这股磁场力超过材料的屈服强度时,金属工件发生塑性变形,达到成形金属零件的目的。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种基于磁脉冲同步放电的柔性复合成形装置，包括放电组总开关、多个以上所述的磁脉冲放电装置、电源、模具；所述多个如以上所述的磁脉冲放电装置相互并联，形成并联电路，所述并联电路与所述放电组总开关、所述电源串联，所述放电组总开关用于统一控制该串联电路电流开关，所述电源用于为所述磁脉冲放电装置中所述电容提供电能；所述模具用于形成成形型面，与所述磁脉冲放电装置配合完成对板料成形。优选地，所述模具为柔性多点模具。优选地，所述磁脉冲放电装置的数量及排列方式根据待成形板件尺寸及形状可调整；工作时需要闭合成形线圈开关的磁脉冲放电装置的数量根据待成形型面受力需要进行设置。优选地，所述一种基于磁脉冲同步放电的柔性复合成形装置还包括压边圈、液压装置，所述压边圈用于压紧待成形金属板件；所述液压装置包括多个液压缸，所述液压缸成对使用、对称布置于待成形板件的上方和下方，位于待成形板件下方的液压缸为待成形板件提供向上的力，位于待成形板件上方的液压缸为待成形板件提供向下的力；所述液压缸数量根据待成形金属板件实际受力需要确定。使用时，首先调节柔性多点模具，将待成形金属板件放置于已经调好的柔性多点模具之上，然后调节磁脉冲放电装置成形线圈高度，并将成形线圈与金属板件相贴合，最后通过闭合放电总开关，闭合需要通电施力的磁脉冲放电装置成形线圈开关，电源为电容充电，电容向成形线圈放电，产生电磁场，使金属工件受到电磁力发生塑性变形，达到第一道次成形所需型面。调整成形型面，重复成形步骤，一直进行到第N道次，形成最终型面。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种基于磁脉冲同步放电的柔性复合成形方法，使用以上所述基于磁脉冲同步放电的柔性复合成形装置，包括如下步骤：(1)根据待成形板件所需变形路径、变形增量分析其所需加工工艺道次N(N＝1，2，3，…)；(2)以离散的多个基本体组成模具的第一道次成形型面，所述离散的多个基本体为待形成整体模具的柔性组合；(3)将所述待成形板件放置于第一道次成形型面上，用液压装置压紧所述待成形板件，并对所述待成形板件提供预拉应力；预拉应力一方面压紧待成形板件，一方面使板件发生预变形以接近成形型面形状；(4)安装多个磁脉冲放电装置，调整各个磁脉冲放电装置中成形线圈高度，使其贴近所述待成形板件；判定需要对所述待成形板件放电的磁脉冲放电装置，接通这些磁脉冲放电装置电流，对所述待成形板件施加电磁力，使其贴模于所述第一道次成形型面，剩余未参与放电的磁脉冲放电装置中的成形线圈开关无需闭合；(5)调节磁脉冲放电装置高度使其离开所述待成形板件，断开磁脉冲放电装置放电开关，调整所述多个基本体的排列方式，形成下一工艺道次成形型面，按照前一道次成形步骤，进行下一道次成形，一直进行到第N道次，得到最终所需型面。优选地，步骤(2)中在第一道次成形型面上放置弹性垫，步骤(3)中将待成形板件安置于第一道次成形型面上的所述弹性垫上，避免材料在成形过程中流入所述离散的多个基本体空隙之中。优选地，所述弹性垫材料为树脂。优选地，步骤(4)中所述多个磁脉冲放电装置与离散的多个基本体在数量上相等、在空间位置上是上下一一对应关系。多个磁脉冲放电装置数量、排列方式、高度均可调节，并可通过电流调整电磁力大小，适应复杂型面成型，提高成形效率，并抑制材料回弹，提高成形质量；采用柔性多点成形将模具离散化，通过调整其在竖直方向的排列方式以获得待成形的模具型面。该成形方法能够灵活调整模具的大小和形状，减少了重新设计模具的时间，降低了生产成本。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、磁脉冲放电装置通用性好；装置结构简单，成形线圈上下位置、左右角度均可调整，通过电流调整电磁力大小，可同时对零件的复杂部位进行加工；利用电磁成形技术抑制材料回弹的优势，提高板料表面加工质量；2、根据待成形金属板件成型面形状及尺寸，灵活调整磁脉冲放电装置数量及排列方式；通过线圈开关控制每个磁脉冲放电装置电磁力的开关，根据工件成形需要设置释放电磁力的磁脉冲放电装置数量及位置，灵活选择放电施力部位，适应复杂型面成型；3、多个磁脉冲放电装置灵活布置，适应复杂型面成型，结合柔性多点成形将模具离散化，能够灵活调整模具的大小和形状，减少了重新设计模具的时间，降低了生产成本；对于传统方法需要多次成形的复杂型面，通过设置的多个磁脉冲放电装置灵活调整可一次成形，极大地提高了加工效率；4、利用电磁成形技术抑制材料回弹的优势，提高所加工的板料表面质量，结合柔性成形，简化复杂型面的零件加工工艺，提高了复杂件的成形质量，节约了成本；5、本专利技术成形方法简单易懂，成形装置简易实用、成本较低，不仅为以后的工业技术创新打下基础，而且指出了行业发展的新方向，是一种具有前瞻性的创新。附图说明图1是本专利技术实施例中磁脉冲放电装置；图2是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁脉冲放电装置，其特征在于，包括线圈固定杆(6‑1)、电容(6‑2)、成形线圈开关(6‑3)、线圈夹持板(6‑4)、螺栓(6‑5)、成形线圈(6‑6)，其中，所述电容(6‑2)与所述成形线圈开关(6‑3)、成形线圈(6‑6)串联连接形成回路；所述线圈夹持板(6‑4)连接在所述线圈固定杆(6‑1)上，所述线圈固定杆(6‑1)高度可调整；所述成形线圈(6‑6)两端的线路通过绝缘介质与所述线圈夹持板(6‑4)以所述螺栓(6‑5)连接，所述成形线圈(6‑6)两端的线路以所述螺栓(6‑5)为中心能转动。

【技术特征摘要】
1.一种磁脉冲放电装置，其特征在于，包括线圈固定杆(6-1)、电容(6-2)、成形线圈开关(6-3)、线圈夹持板(6-4)、螺栓(6-5)、成形线圈(6-6)，其中，所述电容(6-2)与所述成形线圈开关(6-3)、成形线圈(6-6)串联连接形成回路；所述线圈夹持板(6-4)连接在所述线圈固定杆(6-1)上，所述线圈固定杆(6-1)高度可调整；所述成形线圈(6-6)两端的线路通过绝缘介质与所述线圈夹持板(6-4)以所述螺栓(6-5)连接，所述成形线圈(6-6)两端的线路以所述螺栓(6-5)为中心能转动。2.如权利要求1所述的一种磁脉冲放电装置，其特征在于，所述线圈固定杆(6-1)的高度通过外界计算机控制系统进行调整。3.如权利要求1所述的一种磁脉冲放电装置，其特征在于，所述绝缘介质为绝缘皮。4.一种基于磁脉冲同步放电的柔性复合成形装置，其特征在于，包括放电组总开关、多个如权利要求1-3任一所述的磁脉冲放电装置、电源、模具；所述多个如权利要求1所述的磁脉冲放电装置相互并联，形成并联电路，所述并联电路与所述放电组总开关、所述电源串联；所述电源用于为所述磁脉冲放电装置中所述电容(6-2)提供电能；所述模具用于形成成形型面，与所述磁脉冲放电装置配合完成对板料成形。5.如权利要求4所述的一种磁脉冲放电装置，其特征在于，所述模具为柔性多点模具。6.如权利要求4或5所述的一种基于磁脉冲同步放电的柔性复合成形装置，其特征在于，所述磁脉冲放电装置数量及排列方式根据待成形板件尺寸及形状可以...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯飞，袁鹏，李建军，黄亮，苏红亮，赵明杰，肖望，刘翔，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42