基于电液成形的铝合金薄板精密整形方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于电液成形的铝合金薄板精密整形方法，包括步骤：A、工装准备；B、工件装卡；C、电液成形介质填充；D、待整形部位抽真空；E、铝合金件电液精整。本发明专利技术的预成形件可以用充液成形或传统冲压等工艺方法完成，预成形件绝大部分形状特征已经符合最终成形要求，少量局部小特征、小圆角是充液成形或传统冲压等工艺方法难以完成的，需要由本发明专利技术的电液精密整形方法完成，通过将铝合金预成形件放置于特定整形模具上，再利用电液介质在高压脉冲条件下，瞬间膨胀产生冲击波的原理，对铝合金薄板的局部小特征进行精密整形。

【技术实现步骤摘要】
基于电液成形的铝合金薄板精密整形方法及装置
本专利技术专利涉及铝合金薄板的精密成形领域，更具体地说，涉及一种基于电液成形的铝合金薄板精密整形方法及装置。
技术介绍
铝合金作为一种重要的轻量化材料已经广泛应用于汽车、航空、军事等许多重要的工业领域。虽然铝合金材料具有高强度、重量轻、效率高和性能优越的特点，但仍存在塑性变形范围窄、成形压力高，回弹大等问题，用传统冷冲压工艺成形铝合金薄板零件的局部深槽或尖锐棱角等小特征时，很容易发生板料过度减薄或者破裂,为了保证板料不过度减薄，冷冲压工艺需要多道次的成形和整形工序。此外冷冲压工艺经常会造成铝合金板表面刮擦，容易在表面上形成“橘皮”和滑移线，严重影响成形件的美观要求。虽然通过高温成形或温成形能够提高铝合金材料的可塑性，但必须增加加热设备，增加成本，而且能耗加大。充液成形是铝合金板材和管材成形的重要技术。它具有许多优点，例如有效地抑制金属板件的回弹并提高成形精度，减少成形道次，节省模具成本。但是，对于一些局部小特征的充液成形，要实现完全贴膜需要较大的液室压力，造成设备吨位增加。此外随着液室压力加大，已经贴模部分的板料很难向待整形区进行补料，容易发生板料壁厚过度减薄甚至破裂。有研究表明，铝合金在高速变形条件下具有延伸率增加的特点。因此高速成形也是解决铝合金塑性差的一种有效手段，电液成形、电磁成形等高速成形技术引起了人们的关注。但高速成形在材料大变形的应用中仍有许多关键技术问题尚未得到很好的解决，到目前为止，高速成形仅在小变形和精密成形领域中有实际应用。r>
技术实现思路
为了克服传统冲压工艺和充液成形工艺在成形铝合金局部小特征时的不足，发挥高速成形在成形小圆角或尖锐形状等局部小特征时的优势，本专利技术提出一种基于电液成形的铝合金薄板精密整形方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的一种基于电液成形的铝合金薄板精密整形方法，包括以下步骤：A、工装准备，将凸模液室中的电液成形用的正负电极之间的间距调整好，并采用爆炸丝方式在正负电极之间连接金属材料；B、工件装卡，将铝合金预成形件放置在所述凸模液室上，凸起部位朝上，用整形凹模将预成形件的边缘压紧，使预成形件已完成最终成形的部位与整形凹模的型腔贴合，并使预成形件与凸模液室之间形成密封空间；C、电液成形介质填充，向所述凸模液室中通入水，使所述预成形件与凸模液室之间的空间充满水；D、待整形部位抽真空，将所述预成形件的待整形部位与整形凹模之间的空间内的空气抽出，形成负压真空；E、铝合金件电液精整，启动高压脉冲发生器，使高压脉冲发生器的电容组充电达到预定电压，然后停止充电，接通放电开关使电容组放电，产生瞬时高压脉冲使正负电极之间的金属材料及周围的水介质迅速汽化、爆炸并向外膨胀，形成冲击波，造成预成形件的待整形部位发生形变而贴紧整形凹模的型腔，以完成预成形件的精密整形。由上，本专利技术通过将已经过冲压工艺或充液成形而完成大部分形状特征的铝合金薄板放置于特定整形模具上，再利用电液介质在高压脉冲条件下，瞬间膨胀产生冲击波的原理，对铝合金薄板的局部小特征进行精密整形，本方法高速有效，且装置简单、成本较低，满足小变形和精密成形领域的使用要求。可选的，本方法可根据实际需求选择是否在正负电极之间连接金属材料，当正负电极之间连接金属材料时，其精密整形方式为线爆电液成形，高压脉冲发生器在充电完成后，打开放电开关，电容组通过向正负电极释放高压脉冲电流，高压脉冲电流通过正负电极之间的金属材料，瞬间产生的高温使金属材料和周围液体迅速汽化、爆炸并极速向外膨胀，形成强大的冲击压力波，使工件待整形部位发生高速变形；当正负电极之间不连接金属材料时，其精密整形方式为间隙放电电液成形，高压脉冲发生器在充电完成后，打开放电开关，电容组通过向正负电极释放高压脉冲电流，使电极间的间隙被击穿，在电极附近的水介质中产生高速冲击波和液流冲击，使工件待整形部位发生高速变形。其中，所述铝合金预成形件为经过预成形的铝合金薄板，通过充液成形或冲压成形的方式使该铝合金薄板的大部分形状特征已经符合最终成形要求，少量的圆角部位或小特征需要精密整形。由上，由于高速成形仅在小变形和精密成形领域中有实际应用，因此铝合金薄板一般都会采用传统的冲压成形或充液成形的方式，完成大部分的形状要求，形成一预成形件，然后针对传统工艺无法完成的局部小特征，可采用本方法的进行精密整形。进一步改进，所述步骤E之后还包括：取出工件，精密整形完毕后，排出凸模液室内的水，打开整形凹模，取出已经完成精密整形的铝合金件。本专利技术还提供了一种基于电液成形的铝合金薄板精密整形装置，采用上述的基于电液成形的铝合金薄板精密整形方法，该装置包括凸模液室、整形凹模、正电极、负电极、金属材料和高压脉冲发生器；所述正电极和负电极的一端分别设置于凸模液室内并保持一定间距，所述金属材料通过爆炸丝方式连接于该正电极和负电极之间，该正电极和负电极的另一端分别设置于凸模液室外并通过导线连接所述高压脉冲发生器；所述凸模液室上放置待整形的铝合金薄板，该铝合金薄板的凸起部位朝上，用整形凹模将铝合金薄板的边缘压紧，使铝合金薄板已完成最终成形的部位与整形凹模的型腔贴合，并使铝合金薄板与凸模液室之间形成密封空间。由上，本装置为上述方法提供了硬件基础，通过在正负电极之间连接金属材料，使金属材料和周围液体在高压脉冲电流下迅速汽化、爆炸并极速向外膨胀，形成强大的冲击压力波，完成待整形工件的电液成形，并且本装置结构简单、成本较低，满足小变形和精密成形领域的使用要求。其中，所述高压脉冲发生器包括：升压变压器，连接外部电压；所述升压变压器的正极串联一整流元件、限流电阻和放电开关后连接所述正电极位于凸模液室外的一端，该升压变压器的负极连接所述负电极位于凸模液室外的一端；所述限流电阻和放电开关的节点与升压变压器的负极之间连接有电容组。由上，该高压脉冲发生器的工作原理为：整流元件将经过升压变压器升高后的电压变为直流电压，经过限流电阻后，直流电压可对电容组进行充电，充电完成后，闭合放电开关，电容组向电液成形的正负电极间释放高压脉冲电流，使电极间的周围液体产生高速冲击波和液流冲击，完成待整形工件的电液成形。其中，所述金属材料为金属丝或金属箔片。由上，根据实际精密整形的需求，可选用带状的金属箔片连接在正负电极之间，以使爆炸产生足够强度的冲击波，除此之外，还可选用金属丝连接在正负电极之间。其中，所述整形凹模上设置有用于抽真空的通道，用于连接真空泵，以将所述铝合金薄板的待整形部位与整形凹模之间的空间内的空气抽出。由上，使铝合金薄板的局部未贴模部位与整形凹模之间的空间形成负压真空，有利于降低铝合金薄板在瞬间高速变形时的阻力。可选的，所述正电极和负电极的材料可选用铜、黄铜或不锈钢等。可选的，所述的金属材料的材料可选用低熔点、高导电率的材料例如铜、铝等。综上所述，基于电液成形的铝合金薄板精密整形工艺具有以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电液成形的铝合金薄板精密整形方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA、工装准备，将凸模液室中的电液成形用的正负电极之间的间距调整好，并采用爆炸丝方式在正负电极之间连接金属材料；/nB、工件装卡，将铝合金预成形件放置在所述凸模液室上，凸起部位朝上，用整形凹模将预成形件的边缘压紧，使预成形件已完成最终成形的部位与整形凹模的型腔贴合，并使预成形件与凸模液室之间形成密封空间；/nC、电液成形介质填充，向所述凸模液室中通入水，使所述预成形件与凸模液室之间的空间充满水；/nD、待整形部位抽真空，将所述预成形件的待整形部位与整形凹模之间的空间内的空气抽出，形成负压真空；/nE、铝合金件电液精整，启动高压脉冲发生器，使高压脉冲发生器的电容组充电达到预定电压，然后停止充电，接通放电开关使电容组放电，产生瞬时高压脉冲使正负电极之间的金属材料及周围的水介质迅速汽化、爆炸并向外膨胀，形成冲击波，造成预成形件的待整形部位发生形变而贴紧整形凹模的型腔，以完成预成形件的精密整形。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电液成形的铝合金薄板精密整形方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、工装准备，将凸模液室中的电液成形用的正负电极之间的间距调整好，并采用爆炸丝方式在正负电极之间连接金属材料；
B、工件装卡，将铝合金预成形件放置在所述凸模液室上，凸起部位朝上，用整形凹模将预成形件的边缘压紧，使预成形件已完成最终成形的部位与整形凹模的型腔贴合，并使预成形件与凸模液室之间形成密封空间；
C、电液成形介质填充，向所述凸模液室中通入水，使所述预成形件与凸模液室之间的空间充满水；
D、待整形部位抽真空，将所述预成形件的待整形部位与整形凹模之间的空间内的空气抽出，形成负压真空；
E、铝合金件电液精整，启动高压脉冲发生器，使高压脉冲发生器的电容组充电达到预定电压，然后停止充电，接通放电开关使电容组放电，产生瞬时高压脉冲使正负电极之间的金属材料及周围的水介质迅速汽化、爆炸并向外膨胀，形成冲击波，造成预成形件的待整形部位发生形变而贴紧整形凹模的型腔，以完成预成形件的精密整形。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝合金预成形件为经过预成形的铝合金薄板，通过充液成形或冲压成形的方式使该铝合金薄板的大部分形状特征已经符合最终成形要求，少量的圆角部位或小特征需要精密整形。


3.一种基于电液成形的铝合金薄板...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱卫东，刘桂华，翟月雯，陆辛，金红，郝国建，邱德花，
申请(专利权)人：北京机电研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11