[发明专利]一种电磁深成形装置及方法

说明书

本发明公开了一种电磁深成形装置及方法，该装置包括驱动线圈、固定单元、成形冲头、助推线圈、压边单元以及成形模具，通过向助推线圈中注入第二脉冲电流产生第二交变磁场，第二交变电磁场在待成形板件中产生助推脉冲电磁力，由助推脉冲电磁力分解的助推脉冲电磁轴向力用于为待成形板件提供压边力，由助推脉冲电磁力分解的助推脉冲电磁径向力有助于待成形板件中材料向成形模具中流动。在第二脉冲电流期间，通过向驱动线圈中注入第一脉冲电流产生第一交变磁场，第一交变磁场在成形冲头中感应涡流，驱动成形冲头向下运动，作用于待成形板件上，此时待成形板件的流动性高，能够提高成形性能,由成形冲头作用于待成形板件使其成形，能够提高贴膜性能。

技术领域

本发明属于金属成形制造领域，更具体地，涉及一种电磁深成形装置及方法。

背景技术

节能和环保的要求促使铝合金为代表的高强度轻质合金材料在先进制造领域得到广泛应用。但传统成形技术在高强度轻质合金材料加工应用中遇到重大障碍，主要体现为轻质合金塑性差、难成形，亟需一种新的成形技术。研究表明，高速率成形时，材料的成形性能得到显著提高。电磁成形是一种利用洛伦兹力使金属材料成形的快速制造技术，属于高速率成形，能极大地提高材料的成形性能。但在进行深冲型构件成形时，一方面，其与传统准静态成形均面临工件易减薄的问题，另一方面，对于复杂工件来说，电磁成形技术下工件的贴模性有待提升。

发明内容

为解决传统的准静态成形轻质合金塑性差、易撕裂，以及贴模性差、工艺要求高问题，本发明提出了一种可以兼顾提升材料拉深成形极限和提高板件成形精度的电磁深成形装置及方法。

为实现上述目的，作为本发明的一方面，本发明提供了一种电磁深成形装置，包括：

驱动线圈，用于当通入第一脉冲电流时产生第一变化磁场；

固定单元，位于驱动线圈上方，用于约束驱动线圈；

成形冲头，位于驱动线圈下方，用于当受到轴向脉冲电磁力时向下运动，并通过与待成形板件直接接触将轴向脉冲电磁力传递至待成形板件上；轴向脉冲电磁力是由第一变化磁场与第一涡流作用后产生的，第一涡流是由第一变化磁场产生的；

助推线圈，位于待成形板件法兰区域的上方，用于当通入第二脉冲电流时产生第二变化磁场；第二变化磁场在待成形板件上产生第二涡流，由第二变化磁场与第二涡流作用在待成形板件上产生助推脉冲电磁力，助推脉冲电磁力用于促进待成形板件法兰区域材料向成形模具的腔体内部流动，并为待成形板件法兰区域提供压边力；

压边单元，位于助推线圈上方，用于约束助推线圈；

成形模具，位于待成形板件下表面，设有腔体，通过腔体与成形冲头配合使待成形板件加工至所需形状；

且第一脉冲电流宽度小于第二脉冲电流宽度，第一脉冲电流触发时刻晚于第二脉冲电流触发时刻。

本发明提供的电磁深成形装置，由驱动线圈产生的第一变化磁场，驱动成形冲头快速运动，成形冲头撞击金属板件成形，提高工件的成形速度，由于第一脉冲电流宽度小于第二脉冲电流宽度，第一脉冲电流触发时刻晚于第二脉冲电流触发时刻，在每一个轴向脉冲电磁力驱动成形冲头撞击待成形板件成形的过程中，在待成形板件的法兰区域都存在助推脉冲电磁力，促进材料流动性，有效减少待成形板件在成形过程中由于材料减薄而造成待成形板件撕裂。同时由成形冲头撞击待成形板件成形，能够保成形过程中的贴膜性。因此，本发明提供的电磁深成形装置能够兼顾提升材料拉深成形极限和提高板件成形精度。

优选地，成形冲头包括：

驱动板，位于驱动线圈下方，用于当受到第一变化磁场后感应出第一涡流，第一变化磁场与第一涡流作用产生轴向脉冲电磁力，由轴向脉冲电磁力驱使驱动板向下运动；以及

空心冲头，与驱动板固定连接，同驱动板共同向下运动，用于并通过与待成形板件直接接触将轴向脉冲电磁力传递至待成形板件上。