借助磁脉冲成形对工件进行成形的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对工件进行成形的装置(100)，特别是用于成形车身板材部件。该装置(100)具有：第一电磁成形设备(1)，该第一电磁成形设备包括至少一个第一成形工具(10)和至少一个第一电磁工具(11)；和第二电磁成形设备(2)，该第二电磁成形设备包括至少一个第二成形工具(20)和至少一个第二电磁工具(21)。第一电磁成形设备(1)构成为用于在第一电磁成形过程中对工件(3)进行成形，并且第二电磁成形设备(2)构成为用于继所述第一电磁成形过程之后在第二电磁成形过程中继续对工件(3)进行成形。此外还提出了一种用于对工件(3)进行成形的方法。

Device and method for forming workpiece by magnetic pulse forming

The present invention relates to a device (100) for forming workpieces, in particular for forming body sheet parts. The device (100) has: a first electromagnetic forming device (1) comprising at least one first forming tool (10) and at least one first electromagnetic forming tool (11); and a second electromagnetic forming device (2), comprising at least one second forming tool (20) and at least one second electromagnetic forming tool (21). . The first electromagnetic forming apparatus (1) is configured for forming the workpiece (3) in the first electromagnetic forming process, and the second electromagnetic forming apparatus (2) is configured for continuing to form the workpiece (3) in the second electromagnetic forming process after the first electromagnetic forming process. In addition, a method for forming workpiece (3) is also proposed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】借助磁脉冲成形对工件进行成形的装置及方法
本专利技术提出一种借助磁脉冲成形对工件进行成形的装置。此外，本专利技术还提出一种用于对工件进行成形的方法，特别是一种用于成形车身板材部件的电磁成形方法。
技术介绍
电磁成形是指一种电动力学的高能成形法，用于借助脉冲磁场对由导电性材料构成的扁平状和圆柱状半成品进行冷成形。通过强度非常高的脉冲磁场的力作用，以非接触方式，也就是说在面朝磁体的那侧上与工具(Werkzeug，模具)无机械接触的情况下，对定位在线圈附近的工件进行成形加工。由此既不出现表面脏污也不产生工具压痕(Werkzeugabdruck，模具压痕)。电磁成形方法以如下物理学事实为基础，即在时间上可变的磁场在相邻导电体内感应产生涡(电)流。感应产生的电流的强度以及因而作用到工件上的力主要取决于所使用之材料的导电性。磁场往这种电流上施加作用力，力的强度取决于磁通密度的空间梯度和感应产生的电流的大小，使得待成形的导体受到一个相对于线圈方向逆反的力。在电容器放电期间，该力的作用时间只有几微秒。在这一时间内工件接受所需的以脉冲形式提供的成形能量，因而其得到加速并达到高达300m/s的速度。结果，工件内出现的电压变得如此之高，以至发生成形技术意义下的流动(Flieβen)并呈现位于工件下面的工具(模具)的形状。例如通过如下方式产生适合于电磁成形的磁场，即：使充了电的电容器在数十微秒过程中经由一个与工件几何结构相匹配的线圈进行放电，由此便在工件表面的区域内产生很高的磁场脉冲。磁力导致线圈的扩张和工件向着较低磁场的运动。根据两个作用对象(亦即线圈和成形工具)的设置方式，可以区分出三种基本形式的工艺过程，具体而言，也就是：压缩、扩展和扁平成形(Flachumformen，面状成形)。对于扁平成形，通常将一个平的螺旋形线圈与一个扁平的板材工件平行地设置，该板材工件平放在位于其下方的成形工具或者说阴模上。如果直接在材料上产生磁场，则该材料通过电磁力被压入所述成形工具或者说阴模的凹部。在此，磁场起到传统的压力机阳模的作用。脉冲磁场能够非常精确地计量，因此可以将金属以很高的重复精度压装在玻璃、塑料、复合材料或者金属上。磁场和磁力不受阻碍地穿过材料如玻璃、陶瓷和塑料起作用，所以，电磁成形也能在真空、保护气体环境下或者在净化间条件下应用。同样，这种成形还可以在液体(例如水)中进行。在此，磁脉冲以波形通过流体传递。由此带来的优点是：仅单侧需要工具(模具)并且可以实现高的成型变形度。只要提供了电容器所需能量，小于0.1秒的极短过程时间便使得构件的快速批量生产成为可能。应用这种方法的前提条件是待成形之材料具备良好的传导性。通过电磁成形例如可以对高强度钢合金和铝合金进行几乎任意的冷成形，而不会在材料中出现裂纹。术语“成形”是借以将金属或者热塑性塑料有针对性地塑性地置于某种形体的所有工艺方法的总概念/总称。在此，将原型加工成型的预制材料成形为一种半成品或者由该半成品制成工件。在这种情况中，材料在成形时保持其质量以及其接合(Zusammenhalt，键合)。成形与变形的区别在于：有针对性地引入形状变化。而变形则是无针对性的(随意的)塑性形状变化。目前在现有技术中已知的成形生产线具有大量的压力机和深冲设备，其中对强度钢和高强度钢进行冷、半热或者热成形。为此要将材料在压力机或者深冲设备中部分地进行加热并接着进行成形。通常在每个工位执行一次成形，因而要在各个工位之间手工地或者全自动地运送工件。以多个步骤实施成形可能有多种不同的原因，其中一个原因是材料在每一工作步骤中有限的可成型变形性。有些情况下，在成形步骤之间要重新对构件进行加热，以降低成形过程中在材料内引入的应力。这就造成了很高的能量消耗以及更长的过程时间。通常在成形钢材时需要许多能量用于成形加工和用于材料加热。现今所使用的成形生产线常常具有很高的设备投资以及(特别是对于热成形过程)具有很高的能量消耗，主要是因为在热成形过程中需要对板材进行加热以便变形。在金属成形中，由于成形时间长，更是进一步受到有限成型变形度之局限。
技术实现思路
因此，从上述现有技术出发，至少若干个实施方式所要解决的技术问题是：提出一种用于对工件进行成形的装置，通过该装置能够避免所述缺点中的至少一部分。所要解决的另一技术问题：提出一种用于对工件进行成形的方法。上述技术问题通过按照独立权利要求的主题方案得以解决。此外，由从属权利要求、下文的说明和由附图可以得知一些有益的实施方式和发展设计。。根据至少一种实施方式，在此所说明的用于对工件进行成形的装置具有第一电磁成形设备和第二电磁成形设备。该装置特别是可以构造为用于成形金属板，例如车身板材部件。第一电磁成形设备优选具有至少一个第一成形工具(Umformwerkzeug，成形模具)以及至少一个第一电磁工具(Magnetwerkzeug，电磁模具)。第二电磁成形设备优选具有至少一个第二成形工具以及至少一个第二电磁工具。所述成形工具例如可以分别为阴模。所述电磁工具可以分别包括一个或者多个线圈。第一电磁成形设备优选构成为用于在第一电磁成形过程中对工件(例如金属板)进行成形。第二电磁成形设备优选构成为用于继所述第一电磁成形过程之后在第二电磁成形过程中继续对工件进行成形。例如，所述用于对工件进行成形的装置可以构造为成形生产线或者说电磁成形生产线。第一电磁成形过程在这里和在下文也可称为第一成形过程。第二电磁成形过程在这里和在下文也可称为第二成形过程。根据另一实施方式，第一电磁成形设备和第二电磁成形设备构造为彼此直接相邻的成形设备。换言之，用于成形的装置可以构造为：在所述第一电磁成形设备与所述第二电磁成形设备之间未设置有其他的成形设备。于是，第一电磁成形设备和第二电磁成形设备可以在一条成形生产线之内彼此紧邻地布置。根据另一实施方式，用于成形的装置除了所述第一和第二电磁成形设备之外具有一个或者多个另外的成形设备，该另外的成形设备特别是同样可以构造为电磁成形设备。与传统的成形装置相比，利用这里所说明的装置能够显著提高成形生产线的生产率、效率以及能量效益。通过电磁成形，尤其是对于极高强度的钢，可以实现高的成型变形度。同样可以(由这种工艺方法的基本设计)重新设计构件。由此可以实现重量减轻和成本降低，例如通过将多个构件改造设计成一个构件。根据另一实施方式，所述用于对工件进行成形的装置具有用于对电磁工具进行更换的更换设备。该更换设备例如可构造为，在第一成形过程或者说电磁成形过程之后可以更换第一电磁工具和第二电磁工具。例如，可以直接在第一成形过程之后就利用更换设备将在第一成形过程中所使用的第一电磁工具移开。然后可以通过更换设备将第二电磁工具引入正确的位置中，从而可以借助于该第二电磁工具实施第二成形过程或者说第二电磁成形过程。根据另一实施方式，所述用于对工件进行成形的装置具有用于运动或者说更换第一成形工具和/或第二成形工具的更换设备。该更换设备例如可以构造为用于使第一成形工具和/或第二成形工具移动和/或转动和/或枢转。例如，可以利用所述更换设备将第一成形工具直接在使用该第一成形工具进行的第一成形过程之后移开。然后可以优选通过更换设备将第二成形工具引入正确/适当的位置中，以便使用第二成形工具实施第二成形过程或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于对工件进行成形的装置(100)，特别是用于成形车身板材部件，所述装置具有：‑第一电磁成形设备(1)，该第一电磁成形设备包括至少一个第一成形工具(10)和至少一个第一电磁工具(11)，和‑第二电磁成形设备(2)，该第二电磁成形设备包括至少一个第二成形工具(20)和至少一个第二电磁工具(21)，‑其中，所述第一电磁成形设备(1)构成为用于在第一电磁成形过程中对工件(3)进行成形，和‑其中，所述第二电磁成形设备(2)构成为用于继所述第一电磁成形过程之后在第二电磁成形过程中继续对工件(3)进行成形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.25 DE 102016206943.81.用于对工件进行成形的装置(100)，特别是用于成形车身板材部件，所述装置具有：-第一电磁成形设备(1)，该第一电磁成形设备包括至少一个第一成形工具(10)和至少一个第一电磁工具(11)，和-第二电磁成形设备(2)，该第二电磁成形设备包括至少一个第二成形工具(20)和至少一个第二电磁工具(21)，-其中，所述第一电磁成形设备(1)构成为用于在第一电磁成形过程中对工件(3)进行成形，和-其中，所述第二电磁成形设备(2)构成为用于继所述第一电磁成形过程之后在第二电磁成形过程中继续对工件(3)进行成形。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置构造为成形生产线。3.如权利要求1或2之任一项所述的装置，其特征在于，第一电磁成形设备(1)和第二电磁成形设备(2)构造为彼此直接相邻的成形设备。4.如前述权利要求之任一项所述的装置，其特征在于，该装置(100)具有用于对电磁工具(11，21)进行更换的更换设备(4)。5.如前述权利要求之任一项所述的装置，其特征在于，该装置(100)具有用于使第一和/或第二成形工具(10，20)移动和/或转动和/或枢转的更换设备(5)。6.如前述权利要求之任一项所述的装置，其具有操纵设备，该操纵设备构成为用于在第一电磁成形过程结束之后将工件(3)输送给第二电磁成形设备(2)。7.如前述权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·丁克尔迈尔，C·施佩尔，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE