[发明专利]一种改善电磁成形工件贴模性的装置及方法

说明书

本发明涉及一种改善电磁成形工件贴模性的装置及方法，本发明在驱动线圈外部增加一个或多个集磁器装置，不改变线圈结构的情况下，通过集磁器把线圈能量传递到接近工件难以贴模的区域内，改变电磁力的分布，增大难贴模区域的电磁力，从而使金属工件无缝贴模，提高成形精度。另一方面，在不更换线圈的情况下，通过跟换不同的集磁器装置来实现对不同工件的成形，可以极大的增加装置的灵活性，并且由于集磁器结构简单，加工工期短，材料一般为最常见的铜，价格相对低廉，相对于更换线圈，更换集磁器更加灵活，成本也更低。

技术领域

本发明属于金属成形制造领域，特别涉及一种改善电磁成形工件贴模性的装置及方法。

背景技术

轻量化是航天、航空、汽车等工业制造领域节能减排的重要手段和技术途径，实现轻量化的主要途径之一是采用高性能的轻质合金材料，如铝合金、镁合金等。但传统的成形工艺对成形轻质合金存在瓶颈，由于轻质合金材料在室温下成形性能较差，难以工业制造要求。而电磁成形是解决轻质合金成形困难的最有潜力的技术手段之一。电磁成形时一种高速率的脉冲成形技术，其成形过程中的高应变率能有效的改善金属材料的成形性能，增大成形极限，减小回弹并抑制起皱，因而有望广泛应用于轻质合金的加工制造。

电磁成形主要针对金属管件和板件进行加工，本发明提出的技术方案主要针对轻质合金板的加工。现有技术主要是采取冲压成形，如专利CN 101018626，提供了一种金属板冲压成形装置及冲压成形方法，相比于温锻可以进一步提高冲压成形的成形极限，而且不产生断裂。又如专利CN 101370603A，提供了一种能够控制冲压加工中的模具应变、精度高，而且应用性好的冲压成形装置及冲压成形方法。

现有电磁成形技术中，驱动线圈一旦绕制，则结构大小基本确定；同时，由于电磁成形过程中，驱动线圈内部受到很大的电磁力，为防止线圈出现内应力破坏，线圈结构基本以对称结构为主，否则容易出现内应力集中，形成结构上的局部薄弱点，影响线圈寿命。基于这些因素，在电磁成形过程中，会出现局部区域内线圈与工件之间距离较远的现象，从而导致工件在局部区域内受到的电磁力不足，贴模性较差，进而影响到最终的成形精度。另外，在现有的电磁成形技术中，一个线圈结构通常只能与一种工件相对应，当更换模具或者对其他形状工件进行加工时，必须重新绕制线圈，而电磁成形驱动线圈的绕制工艺比较复杂，绕制过程中使用的加固纤维、环氧树脂等原材料价格十分昂贵，频繁更换线圈所带来的成本也十分昂贵。

发明内容

为解决电磁成形过程中工件局部区域难以贴模的问题，本发明提出了一种改善电磁成形工件贴模性的装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种改善电磁成形工件贴模性的装置，它包括电容器电源模块，所述电容器电源模块与驱动线圈相连，所述驱动线圈固定在滑块上，并设置在半球型模具的正上方，所述半球型模具的顶部通过压边圈固定有金属板件；所述驱动线圈包含多匝多层；所述驱动线圈上安装有集磁器模块。

所述集磁器模块包括螺线管线圈集磁器，所述螺线管线圈集磁器安装在驱动线圈外部径向，用于改变径向电磁力分布。

所述集磁器模块还包括平板线圈集磁器装置，所述平板线圈集磁器装置安装在驱动线圈底部，用于改变轴向电磁力分布。

所述螺线管线圈集磁器内表面长度与线圈长度相等，内径比线圈外径略大，外表面为倾斜的曲面，与半球型模具的内侧壁相贴合。

所述平板线圈集磁器装置的上表面靠近驱动线圈的底部，外半径与驱动线圈外半径一致，下表面靠近工件表面。

采用任意一项所述成形装置的成形方法，将待成形的工件经电磁成形后，根据模具的要求，径向出现难以贴模区域，通过在驱动线圈外部径向增加一个螺线管线圈集磁器装置，把能量传送到靠近侧壁工件的区域，改变径向难以贴模区域内的电磁力分布，实现工件侧壁无缝贴模。