[发明专利]一种适用于板材工件的复合多步局部塑性电磁成形方法

说明书

本发明属于零件成形制造相关技术领域，其公开了一种适用于板材工件的复合多步局部塑性电磁成形方法，其包括以下步骤：(1)利用凹模和压边块将待成形的工件进行装配及定位，同时将成形线圈与所述工件进行定位及紧固，将电磁成形机与所述成形线圈连接；(2)所述电磁成形机放电，所述工件受到的背离所述成形线圈的电磁力驱动其局部材料朝向所述凹模的型腔变形；(3)用与变形后的所述工件的形状相适应的成形线圈替换上一成形线圈，并重新设定所述电磁成形机的放电能量，以使所述工件再次进行成形；(4)重复步骤(3)，直至所述工件贴附所述凹模。通过上述的方法控制了工件变形区域部分材料的非均匀变形，降低了工装装配精度要求。

技术领域

本发明属于零件成形制造相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于板材工件的复合多步局部塑性电磁成形方法。

背景技术

由于密度较小、比强度较高等优点，铝合金广泛应用于航空航天、汽车等领域，但是铝合金材料在室温下的成形性能显著低于钢材，严重制约着铝合金零件的加工和应用。电磁成形是一种利用磁场力使金属坯料发生塑性变形的高速率成形方法，可以显著提高材料的成形性能，在成形铝合金等材料方面有着日益广阔的应用前景。此外，电磁成形只需要单面模具，能够简化模具制造；成形后工件残余应力较小，能够抑制回弹，无需工件与凸模接触力，能够提高工件的表面质量。

在航空航天领域，许多大形厚壁的曲面板材工件，需要在小范围内成形出复杂的局部特征，以实现特定的功能，如推进剂贮箱箱底零件需要成形相当数量的局部翻孔，用于管路的连接。局部翻孔成形方向一般沿箱体轴向，与工件局部法向呈一定角度。因此，在成形过程中，工件变形区各部分材料变形程度各不相同，受力状态差别较大，材料变形十分不均匀，从而直接影响成形质量。

针对大形厚壁的曲面板材工件局部异形翻孔，现有工艺多采用传统凸凹模进行成形。工件变形程度不均匀，易于在翻孔角度大于90°一侧开裂。为了避免上述缺陷，现有工艺通常采用多次小变形成形，成形次数达五次甚至更多，每步成形后均需要退火以降低工件的内应力。上述方案比较复杂，成形效率较低，且工件合格率较低；由于回弹较大，成形形状精度较低，表面质量难以控制；针对大形的板材工件(尺寸大于等于2米)需要更大台面的压力机设备；此外，对模具、工装和设备装配要求较高。相应地，本领域存在着发展一种工艺简单、精度较高、效率提升的适用于板材工件的复合多步局部塑性电磁成形方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于板材工件的复合多步局部塑性电磁成形方法。所述复合多步局部塑性电磁成形方法根据板材工件局部成形的具体特征和实际所需的变形程度，将板材工件的局部成形设计成一步或者多步成形；同时针对每一步成形或者校形，根据板材工件的成形区域的具体特征或者上一步的成形形状、板材工件变形所需要的成形力场分布等，设计与工件成形局部形状近似而相适应的成形线圈；还可以根据板材工件成形精度要求，对板材工件进行校形，以得到高精度的成形形状。

为实现上述目的，本发明的提供了一种适用于板材工件的复合多步局部塑性电磁成形方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)利用凹模和压边块将待成形的板材工件进行装配及定位，同时将成形线圈与所述工件进行定位及紧固，将电磁成形机与所述成形线圈电性连接；

(2)设定所述电磁成形机的放电能量，并使所述电磁成形机放电，所述成形线圈中通过的脉冲电流产生脉冲磁场，使得所述工件上产生涡流，所述工件受到的背离所述成形线圈的电磁力驱动，进而使所述工件的局部区域的材料朝向所述凹模的型腔变形；

(3)用与变形后的所述工件的形状相对应的成形线圈替换上一成形线圈，并重新设定所述电磁成形机的放电能量，以使所述工件再次进行成形；

(4)重复步骤(3)，直至所述工件贴附所述凹模，成形完成。

进一步地，还包括采用与所述工件的目标形状相一致的螺线管线圈对所述工件进行校形，以使所述工件获得最终形状的步骤。