[發明專利]磁致介質加壓的板材充液拉深成形裝置及方法

有效

• 申請號: 201210486544.4
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102921790A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 李峰;苑世劍;張鑫龍;隋小沖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B21D26/021
• 分類號: B21D26/021;B21D26/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及利用磁性介質提高板材拉深成形極限的加工裝置及方法。屬于充液拉深技術領域。

背景技術

板材成形是一種金屬空心構件加工及制造所廣泛應用的技術手段，也是武器裝備發展過程中的重要環節，更是衡量國家軍事科技發展水平的關鍵組成部分之一。目前，板材成形技術在航空航天、汽車、兵器及造船業等領域中均占有非常顯著的地位。據不完全統計，板材零件在航空工業的用量分別為戰斗機中超過1萬件/架，轟炸機達4萬件/架以上，大型運輸機和干線客機中達6萬件/架之多，占整架飛機零件總數量的50％，加工時間占總耗時的20％左右，由此可知，板材零件對飛機的制造周期及成本均有著重要影響。

隨著節能減排需求的日益突出，采用鋁合金、鎂合金等輕質結構材料成為實現輕量化的首選途徑之一。但鋁合金等輕質材料的硬化指數n值、各向異性指數r值均較小且室溫成形性能和塑性較差，這一突出矛盾成為其加工成形的技術瓶頸。板材液壓成形就是順應這種需求而發展起來的一種先進柔性加工方法，不僅能夠提高板材成形極限、減少成形道次，更易于鋁合金等低塑性、難成形的輕質板材零件制造。

板材充液拉深主要是依靠液室壓力作用來增加板材與凸模之間的有益摩擦，并建立起坯料與凹模之間的流體潤滑，緩解凸模圓角處坯料徑向拉應力來提高板材的成形極限。而對于高徑比大、輕質低塑性材料的曲面零件而言，過大的液室壓力會導致成形初期懸空區的破裂，因此，單純通過增大液室壓力來實現此類零件的成形仍較為困難。如采用多道次充液拉深成形對零件質量造成累積影響且周期長、廢品率也較高。進入二十世紀90年代，可控徑向加壓充液拉深、正反加壓充液拉深、充液反拉深、差溫充液拉深、變薄充液拉深等技術不斷涌現并使零件的成形極限得到有效提高。但上述方法在生產實踐中鮮有應用，原因在于：如可控徑向加壓充液拉深和正反加壓充液拉深均是在現有充液拉深技術基礎上，在法蘭區部位或板料上側輔以獨立可控的徑向壓力或背壓力來配合凸模的拉深成形，所涉及的多種工藝條件耦合匹配控制的難度要求大且因板厚值相對較小，可控徑向加壓充液拉深時徑向壓力的作用面積受到限制；充液反拉深則需增加預成形工序且壁厚均勻程度難以得到保證；差溫充液拉深的裝置結構復雜且效率較低；變薄充液拉深的工藝要求較高等，上述工藝技術對生產效率不高的板材液壓成形技術而言，增加了工裝制造的難度及繁瑣的中間處理工序。

因此說，傳統板材充液拉深成形的傳力介質主要為乳化液和水的混合物且為了實現法蘭區處的溢流潤滑效果常采用無密封結構形式。但隨著成形過程的進行，溢流壓力逐漸低于液室腔內壓力，進而使板材在法蘭部位易出現環向起皺缺陷且法蘭區處板材易增厚，引起成形后板件不同部位尺寸和性能的差異較大，變形不均勻性也隨之增加，室溫成形極限也較低。

發明內容

本發明為了解決傳統板材充液拉深成形中為實現溢流潤滑而不使用密封圈時導致法蘭區(壓邊圈與凹模之間間隙)溢流壓力減小而產生起皺及變形均勻性差等技術問題，進而提供了磁致介質加壓的板材充液拉深成形裝置及方法。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種磁致介質加壓的板材充液拉深成形裝置，所述裝置包括凸模、凹模、壓邊圈、下柱塞、第一線圈、第二線圈和磁控單元；壓邊圈位于凹模之上，凹模與下柱塞所形成的封閉的液室腔用于容納磁致介質，凸模可穿過壓邊圈帶動板坯下行進入凹模與下柱塞所形成的封閉的液室腔內，第一線圈設置在凹模與壓邊圈所形成的法蘭區外側周圍，第二線圈設置在下柱塞的拉桿上，磁控單元用于控制第一線圈、第二線圈所產生的磁場大小，進而分別控制法蘭區內磁致介質的粘度、液室腔內磁致介質的粘度。

一種利用上述成形裝置的磁致介質加壓的板材充液拉深成形方法，所述方法是按照以下步驟實現的；