【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属塑性加工及成形，特别是涉及一种电辅助成形的点阵导电压边模具。
技术介绍
1、随着我国航空航天、石油化工领域的发展，以水下潜航器环壳过渡段为代表的大型薄壁环壳类构件的需求在各个领域大大增加。例如水下潜航器环壳过渡段及耐压环壳等主承力结构件、大尺寸上面级燃料贮箱环壳，以及石油天然气装置中多段反应器的承压管道、椭圆形封头等大型薄壁结构。上述构件多采用难变形合金（钛合金、高强不锈钢等）与薄壁非对称异型结构，在以拉深、弯曲等工艺为代表的成形过程中存在变形抗力大、成形极限低的问题，且易出现显著不均匀变形和多种成形缺陷。主要体现为：外缘受拉容易开裂与过度减薄，内缘受压容易失稳起皱，成形质量难以控制。
2、电辅助成形工艺包含自阻加热、载流成形和成形后电处理等步骤，因其方便、节能、高效等优点而备受关注，近几十年来，许多研究表明电流激发的焦耳热效应和电致塑性效应，能够改善难变形材料的成形性，快速自阻加热可极大程度上缩短构件的生产周期；并且，成形后保载电处理可以通过诱发电致应力松弛来降低残余应力与残余变形，构件的成形精度和质量也能明显提高，在材料成形领域具有广泛的应用前景。现目前已经应用在汽车领域与航空航天领域，有效降低了零件的减薄率和成形过程中的变形抗力，有效控制了成形件的回弹等。并有报道表明施加电流塑性变形还有利于位错运动与扩散型相变等。但由于目前电辅助成形工艺中电流的加载主要是利用导电电极对板材进行均匀加载，电流分布不能主动调控。特别是由于成形过程中构件几何形状的改变及其与模具接触条件的变化导致构件内部电流场、温度
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的技术不足，本专利技术提出基于分域调控的脉冲电流辅助与分区压边拉深成形技术，通过在不同成形区域通入不同密度的电流，并施加不同大小的压边力，构件局部不均匀电流场，利用不均匀电流和不均匀压边力，以解决成形过程中的拉裂、起皱、减薄等问题，也为薄壁非对称异型结构成形提供一种优良的方案。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：
3、一种电辅助成形的点阵导电压边模具，包括下模和位于下模正上方的上模，所述下模的顶面固定设置有冲压成形模，所述上模的底面上开设有与冲压成形模相配合的冲压成形凹模，所述下模的顶部设置有可垂向升降且活动套设在冲压成形模外侧的绝缘压料板，所述绝缘压料板的顶面设置有由若个区域压边板活动拼接而成的压边板，所述压边板的顶面上设置有拉延筋凸起，所述上模的底面上开设有与拉延筋凸起相配合的拉延筋凹槽；
4、所述上模的底面内活动嵌设有若干个区域压边块，每个区域压边块分别对应地位于相邻两个区域压边板交接处的上方，且每个区域压边块的顶端可施加彼此独立的顶压力；
5、所述绝缘压料板的顶面两侧分别设置点阵导电组件，所述点阵导电组件包括可升降调节地连接在绝缘压料板上的固定板、设置于固定板上方的电极板，电极板上螺纹连接有若干个螺钉式电极，螺钉式电极的底端可与固定板接触或分离，待成形的板料被固定夹持后，板料的边缘与固定板电接触，通过设置电极板上与固定板相接触的螺钉式电极的数量及位置分布，可调节由电极板引入板料内的电流密度和位置分布。
6、进一步的，所述上模的顶部固定连接有连接垫板。
7、进一步的，所述上模的内部活动设置有推动块，推动块完全位于上模内部时，推动块的底面与冲压成形腔的表面光滑过度。
8、进一步的，所述绝缘压料板的顶面开设有嵌槽，所述压边板嵌设于嵌槽内，且压边板的内侧面与冲压成形模的侧面滑动贴合，压边板的顶面与绝缘压料板的顶面位于同一水平面内。
9、进一步的，所述下模的顶面上固定设置有若干个活动贯穿绝缘压料板的导向柱。
10、进一步的，所述绝缘压料板的边缘转动连接有调节螺钉，调节螺钉的顶部与固定板螺纹连接。
11、进一步的，所述固定板的顶面上设置有若干个与螺钉式电极对应设置的插接柱。
12、还提供了一种电辅助成形的点阵导电压边成形工艺，包括以下步骤：
13、（1）工艺参数设置：根据待成形的板料的成形工艺参数设置脉冲电源发生器和各个动力输出端输出力大小的参数；
14、（2）板料装夹：将两侧的固定板升起，将待冲压成形的板料准确放置在绝缘压料板的顶面上，再将两侧的固定板下降，使固定板与板料的边缘可靠接触；
15、（3） 电流分布设置：根据板料的仿真成形得到的最优工艺参数，调节电极板上与固定板相接触的螺钉式电极的数量及位置分布；
16、（4）通电加热：通过脉冲电源发生器向电极板通入预设功率和电流大小的成形作业电流，持续至预设时长，使板料加热到预设的成形温度；
17、（5）分区域压边：上模下行，与绝缘压料板相配合将板料夹持，顶部的液压动力输出端向各个区域压边块提供垂直向下的压边力，底部的液压动力输出端向绝缘压料板提供垂直向上的背压力；
18、（6）冲压成形：上模继续下行，冲压成形模与冲压成形腔相配合完成板料的成形加工；
19、（7）低温保压：冲压完成后，通过脉冲电源发生器向电极板通入预设功率和电流大小的保压作业电流，持续至预设时长并保压；
20、（8）取出样品：绝缘压料板与上模同步上行，将冲压成形后的工件从冲压成形模上脱离，再将工件从上模中取出。
21、进一步的，在板料装夹前，将板料、上模、下模和冲压成形模的表面均进行油污处理与光整处理，以确保后续装夹效果，板料切割成目标形状后在板料表面喷涂耐高温润滑导电涂料。
22、进一步的，步骤（4）中，成形作业电流的工艺参数为：电流频率为500hz，电流密度大小为40～50a/mm2 ，占空比为5％，预设的成形温度为600～800℃。
23、进一步的，保压作业电流的工艺参数为：电流大小10a/mm2～20a/mm2，保压时长为600～1200s。
24、与现有技术相比较，本专利技术的有益效果如下：
25、（1）本专利技术采用电辅助成形技术，通过点阵式分区导电来控制电流的空间分布，实现成形区局部软化条件，从而降低成形载荷，解决了薄壁非对称异型结构成形力大、成形难的问题。
26、（2）本专利技术可根据成形件的异形特点，在不同成形区域通入密度不等的差异化电流来辅助加热，并配合不同成形分区施加不同的压边力，主动利用此种不均匀性实现薄壁非对称异型结构的均匀性成形。
27、（3）通过应用该电辅助成形的点阵导电压边模具和成形工艺方法，可通过点阵分区导电，实现分区非均匀通电和改变成形过程中板件瞬时电流分布的作用，有效解决薄壁非对称异型结构电辅助成形过程中的局部失稳起皱与过度减薄等缺陷，从而保证成形质量和精度，从而实现薄壁非对称异型结构高质量成形。
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1.一种电辅助成形的点阵导电压边模具，包括下模（1）和位于下模（1）正上方的上模（2），其特征在于：所述下模（1）的顶面固定设置有冲压成形模（3），所述上模（2）的底面上开设有与冲压成形模（3）相配合的冲压成形凹模，所述下模（1）的顶部设置有可垂向升降且活动套设在冲压成形模（3）外侧的绝缘压料板（4），所述绝缘压料板（4）的顶面设置有由若个区域压边板活动拼接而成的压边板（8），所述压边板（8）的顶面上设置有拉延筋凸起（801），所述上模（2）的底面上开设有与拉延筋凸起（801）相配合的拉延筋凹槽（201）；
2.根据权利要求1所述的一种电辅助成形的点阵导电压边模具，其特征在于：所述上模（2）的顶部固定连接有连接垫板（9）。
3.根据权利要求1或2所述的一种电辅助成形的点阵导电压边模具，其特征在于：所述上模（2）的内部活动设置有推动块（10），推动块（10）完全位于上模（2）内部时，推动块（10）的底面与冲压成形腔的表面光滑过度。
4.根据权利要求1所述的一种电辅助成形的点阵导电压边模具，其特征在于：所述绝缘压料板（4）的顶面开设有嵌槽，所述压边
5.根据权利要求1或4所述的一种电辅助成形的点阵导电压边模具，其特征在于：所述下模（1）的顶面上固定设置有若干个活动贯穿绝缘压料板（4）的导向柱（11）。
6.根据权利要求1或4所述的一种电辅助成形的点阵导电压边模具，其特征在于：所述绝缘压料板（4）的边缘转动连接有调节螺钉（14），调节螺钉（14）的顶部与固定板（5）螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的一种电辅助成形的点阵导电压边模具，其特征在于：所述固定板（5）的顶面上设置有若干个与螺钉式电极（7）对应设置的插接柱（501）。
...【技术特征摘要】
1.一种电辅助成形的点阵导电压边模具，包括下模（1）和位于下模（1）正上方的上模（2），其特征在于：所述下模（1）的顶面固定设置有冲压成形模（3），所述上模（2）的底面上开设有与冲压成形模（3）相配合的冲压成形凹模，所述下模（1）的顶部设置有可垂向升降且活动套设在冲压成形模（3）外侧的绝缘压料板（4），所述绝缘压料板（4）的顶面设置有由若个区域压边板活动拼接而成的压边板（8），所述压边板（8）的顶面上设置有拉延筋凸起（801），所述上模（2）的底面上开设有与拉延筋凸起（801）相配合的拉延筋凹槽（201）；
2.根据权利要求1所述的一种电辅助成形的点阵导电压边模具，其特征在于：所述上模（2）的顶部固定连接有连接垫板（9）。
3.根据权利要求1或2所述的一种电辅助成形的点阵导电压边模具，其特征在于：所述上模（2）的内部活动设置有推动块（10），推动块（10）完全位于上模（2）内部时，推动块（10...
【专利技术属性】
技术研发人员：严思梁，杨岚清，张晓丽，孟淼，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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