用于电动液压成型的设备和方法技术

本发明专利技术提供一种用于电动液压成型的设备和方法。一个或多个电动液压成型工具通过冲压机操作，并为修剪操作提供成型的部件。在电动液压成型（EHF）放电期间，锁止机构使单面模具保持抵靠腔室。锁止机构可以是销或夹具。一种制造物件的方法包括在供应单个修剪冲压机的一条线上提供三个EHF工具。可选实施例公开了单个EHF工具，单个EHF工具将生产线上的多个部件供应给电动液压（EH）修剪工具。电动液压脉冲发生器可用于将储存电荷提供给EHF工具和EH修剪工具。

【技术实现步骤摘要】
[0001 ] 关于联邦资助的研究或开发的声明本专利技术是根据第DE-FG36-08G01828号合同在政府支持下进行的。政府享有本专利技术的某些权利。
本公开涉及包括电动液压成型操作和修剪操作的电动液压制造过程。
技术介绍
电动液压成型(EHF)是这样一种工艺，在该工艺中，电容器在布置于填充有流体的腔室中的两个电极上提供高电压放电。电能(通常在5kJ和50kJ之间)储存在电容器组中，所述电容器组在很短的时间段(通常小于I毫秒)内在浸入水(或者其他导电的且相对不可压缩的液体介质)中的两个电极之间的间隙上放电。典型的EHF系统由电隔离的电极构成，所述电隔离的电极穿过填充有水的厚壁中空型腔而被插入。金属板坯料置于型腔的顶部。单面阴模面朝下放置在坯料上方。从坯料的两侧抽出空气。给电容器组充电，然后电容器组通过电极放电。在电压施加到电极之后大约I毫秒，高温等离子体通道形成，来自电容器的电流驱动等离子体通道并使等离子体通道膨胀。等离子体通道周围的区域填充有呈过热蒸汽形式的气体，所述过热蒸汽会转换成蒸汽/水界面。腔室填充有相对不可压缩的流体(例如水)，且抽空所有空气。高强度、高速度的冲击波形成在液体中，导致巨大的压力被快速地积聚，并将金属板坯料爆发式地驱动到模具中。由于液体传递力，所以只需要阴模。EHF具有优于传统 的冲压和其他小应变率金属板制造工艺的若干益处。由于单面加工，所以与传统的冲压相比EHF的资金成本较低。由于因放电产生的提高的应变率，所以EHF还给多种金属板材提供显著提高的可成型性。EHF只需要单个模具-可能地，用于使复杂部件成型的多个模具组可减少为单个模具(通过利用处于特定能量增量的多个脉冲来使坯料成型而实现这样的减少)。可通过将后成型脉冲传递到坯料而实现残余应力的显著减小，从而大大地减少由储存的弹性能(反弹)导致的坯料变形。该工艺可显著降低模具开发成本(模具开发成本无疑是唯一最大的生产成本，对于单个大部件来说通常在百万美元左右)，这是因为模具可被压缩到部件的最终几何形状，而不需要额外的成型工艺来补偿反弹。作为一种由高强度钢、不锈钢和铝合金制造汽车和卡车的部件的方法，EHF工艺提供潜在的优势，但是用水填充腔室、从腔室中抽出空气然后排空腔室所需要的时间导致生产率低下。空气/水管理循环时间和EHF电脉冲发生器操作的最大速率的结合意味着整个EHF循环可花费(例如)大约36秒。该时间中大约70%的时间专用于水和空气管理以及冲压机的打开和关闭。EHF脉冲发生器本身能够每两秒以全速产生一次放电。修剪冲压机能够(例如)每10-12秒或更短时间修剪一次部件。与单个修剪冲压机相关的单个EHF成型冲压机可导致修剪模具在三分之二的时间内闲置。更小容量的冲压机可用于EHF工具，这是因为并不利用冲压机的往复运动来使部件成型。相反，通过液压致动器打开和关闭冲压机，并通过短脉冲或多个短脉冲来使部件成型。冲压机必须具有足够的容量，以抵抗强放电的力。本公开旨在解决上述问题和如下面概括的其他问题。
技术实现思路
根据本公开的一方面，提供一种冲压机，所述冲压机用于使坯料在电动液压成型(EHF)工具中成型，EHF工具限定填充有液体的腔室。电极设置在腔室内，当将电极连接到电荷储存源时，电极在液体中提供等离子弧，从而导致EHF放电。在坯料设置在单面模具上时，单面模具通过冲压机相对于腔室往复运动。锁止件连接到冲压机，并通过冲压机操作，在EHF放电期间，锁止件使单面模具保持抵靠腔室。根据本公开的与冲压机相关的其他方面，锁止件还可包括:机械限制装置，将EHF工具的支撑单面模具的可运动压板选择性地连接到冲压机的框架的一部分。机械限制装置可以是由冲压机的框架支承的销，所述销移位而与可运动压板接合。根据本公开的另外的方面，提供一种可选的冲压机，其中，锁止件可包括:夹具，选择性地抵靠EHF工具夹住单面模具，其中，液压油缸使夹具相对于单面模具和EHF工具沿着横向于单面模具往复运动的方向的方向运动。夹具可包括接合单面模具的第一止动件和接合EHF工具的第二止动件。根据本公开的另一方面，公开一种用于在生产线上制造物件的方法，所述生产线包括多个电动液压成型(EHF)工具和多个单面模具，所述多个EHF工具和所述多个单面模具均通过冲压机操作。所述生产线还包括修剪冲压机。所述方法包括:按照分阶段工序将坯料固定到所述多个EHF工具和所述多个单面模具中的每个上。按照分阶段工序使所述多个EHF工具中的每个放电，以在所述多个单面模具中的每个中成型部件形状，在修剪冲压机中修剪被成型为包括所述部件形状的坯料。根据所述方法的其他方面，所述多个EHF工具可包括通过三个冲压机操作的三个EHF工具，所述多个单面模具可包括通过三个冲压机操作的三个单面模具，其中，所述分阶段工序还包括按照重复的顺序操作冲压机。用于修剪冲压机的循环时间可以是用于每个冲压机的循环时间的大约三分之一。可选地，用于修剪冲压机的循环时间可以大约等于用于每个冲压机的循环时间与所述多个冲压机的数量的倒数的乘积。根据所述方法的其他方面，所述方法还可包括:用水填充由EHF工具限定的腔室，在放电步骤之前从EHF工具抽出空气，并从EHF工具排空水。固定步骤、填充步骤、抽出步骤、放电步骤和排空步骤所需要的时间是在修剪冲压机中修剪被成型为包括所述部件形状的还料所需要的时间的倍数。所述倍数对应于EHF工具的数量。放电步骤还可包括JiEHF工具多次放电，以完成所述部件形状的成型。根据本公开的另一方面，公开一种在生产线上制造物件的可选方法，所述生产线包括电动液压成型(EHF)工具和单面模具，所述EHF工具和单面模具通过冲压机操作。所述生产线还包括EH修剪冲压机。所述可选方法可包括:将坯料固定到所述EHF工具和单面模具上，使所述EHF工具放电，以在单面模具中成型部件形状。可在电动液压(EH)修剪冲压机中修剪具有所述部件形状的坯料。根据所述可选方法的其他方面，所述方法还可包括:用水填充由EHF工具限定的腔室，在放电步骤之前从EHF工具抽出空气，并从EHF工具排空水。所述方法还包括:用水填充由EHF工具限定的腔室；在放电步骤之前从EHF工具抽出空气；WEHF工具排空水。固定步骤、填充步骤、抽出步骤、放电步骤和排空步骤所需要的时间是在修剪冲压机中修剪具有所述部件形状的坯料所需要的时间的倍数，所述倍数对应于EHF工具的数量。放电步骤还包括:使EHF工具多次放电，以完成所述部件形状的成型。所述方法还包括:在所述多个EHF工具之间切换与至少一个脉冲发生器的连接，以给在所述多个EHF工具中放电提供能量。EHF工具的数量大于脉冲发生器的数量。一种在生产线上制造物件的方法，所述生产线包括电动液压成型(EHF)工具和单面模具，所述EHF工具和单面模具通过冲压机操作，所述生产线还包括EH修剪冲压机，所述方法包括:将坯料固定到所述EHF工具和单面模具上；使所述EHF工具放电，以在单面模具中成型部件形状；在EH修剪冲压机中修剪具有所述部件形状的坯料。所述方法还包括:用水填充由EHF工具限定的腔室；在放电步骤之前从EHF工具抽出空气；WEHF工具排空水。放电步骤还包括:使EHF工具多次放电，以完成所述部件形状的成型。本公开的这些和其他方面将参照附图在下面对示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使坯料成型的冲压机，所述冲压机包括：电动液压成型（EHF）工具，限定填充有液体的腔室，提供放电的电极设置在所述腔室内；单面模具，在坯料设置在单面模具上时通过冲压机相对于所述腔室往复运动；锁止件，连接到冲压机且通过冲压机操作，在放电期间，所述锁止件使单面模具保持抵靠所述腔室。

【技术特征摘要】
2012.08.21 US 13/590,5061.一种用于使坯料成型的冲压机，所述冲压机包括: 电动液压成型(EHF)工具，限定填充有液体的腔室，提供放电的电极设置在所述腔室内； 单面模具，在坯料设置在单面模具上时通过冲压机相对于所述腔室往复运动； 锁止件，连接到冲压机且通过冲压机操作，在放电期间，所述锁止件使单面模具保持抵靠所述腔室。2.根据权利要求1所述的冲压机，其中，锁止件还包括: 机械限制装置，将EHF工具的支撑单面模具的可运动压板选择性地连接到冲压机的框架。3.根据权利要求2所述的冲压机，其中，机械限制装置是由冲压机的框架支承的销，所述销移位而与可运动压板接合。4.根据权利要求1所述的冲压机，其中，锁止件还包括: 夹具，选择性地抵靠EHF工具夹住单面模具，其中，液压油缸使夹具相对于单面模具和EHF工具沿着横向于单面模具往复运动的方向的方向运动。5.根据权利要求4所述的冲压机，其中，夹具包括接合单面模...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·约瑟夫·弗朗西斯·波南，谢尔盖·费多罗维奇·高洛瓦申科，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：