[發明專利]電磁脈沖助推式漸進拉深成形方法及裝置

有效

• 申請號: 201310418045.6
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103658297A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 莫健華;方進秀;崔曉輝;李建軍;黃亮;李奮強
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B21D26/14
• 分類號: B21D26/14;B21D22/20;B21D35/00;B21D37/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于材料塑性成形領域，具體為金屬板料的電磁脈沖成形，特別涉及電磁脈沖助推式漸進拉深成形方法及裝置。

背景技術

傳統的板料拉深成形工藝中，為避免材料的起皺，需要采用壓邊圈輔助成形。如圖1所示為傳統拉深成形時被成形板料的應力應變狀態。法蘭區受徑向拉應力和切向(圓周方向)壓應力，并在徑向和切向分別產生伸長和壓縮變形，板厚稍有增大，在法蘭外緣厚度增加最大。在凹模圓角處，材料除受徑向拉深外，同時產生塑性彎曲使板厚減小，材料離開凹模圓角后產生反向彎曲(校直)，此處材料為最易斷裂區域之一。圓筒側壁受軸向拉伸也為最易斷裂區域之一。圓筒底部材料處于雙向拉伸狀態；在凸模圓角處，材料產生塑性彎曲和徑向拉伸，該處材料也均為易斷裂區。

針對上述板料受力狀況的進一步分析可知，拉深過程中，毛坯法蘭在切向壓應力作用下，可能產生塑性失穩而起皺，甚至使坯料不能通過凸、凹模間隙，從而使得徑向拉應力顯著增大，當徑向拉應力大于板料的抗拉強度時，便會產生拉裂。雖然壓邊圈能在一定程度上避免材料起皺，但當為了加大拉深深度而壓邊力過大時，同樣會使徑向拉應力增大，也會造成板料拉裂。因此，傳統沖壓工藝是很難提高筒形件的拉深深度的。

電磁成形技術具有加工能量易于精確控制、成形速度快、成形工件精度高、模具簡單及設備通用性強等特點。且整個成形過程綠色、環保。現已廣泛應用于機械、電子、汽車工業、輕化工及儀器儀表、航空航天、兵器工業等諸多領域，應用前景十分廣闊。然而，目前國內外學者研究的板材電磁脈沖成形過程，主要工藝均是將筒形件的法蘭部分夾死不讓其產生流動，而凹模部分的變形方式主要是脹形過程。其導致了成形件的壁厚分布不均勻，成形深度較淺。因此，有學者提出了一種電磁脈沖輔助沖壓成形技術，它的典型成形過程是采用普通沖壓成形完成零件的大部輪廓成形，避開零件的尖角、棱線等難成行部位；然后再用電磁脈沖成形進行工件難變形部位的局部成形。這種成形技術與傳統拉深方法相比，雖然能成形圓角半徑較小的筒形件，改善了凸模圓角處的應變分布，但未改善筒形件的法蘭和凹模圓角區域的受力狀態，因此對筒形件的拉深深度沒有提高。

發明內容

為了解決現有技術中拉深成形受力狀態不合理、存在拉裂缺陷和單一電磁拉深成形高度淺等問題，本發明提出了一種可以大幅度提高拉深極限的電磁脈沖助推式漸進拉深成形方法；本發明同時提供了一種電磁脈沖助推式漸進拉深成形裝置。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種電磁脈沖助推式漸進拉深成形方法，包括如下步驟：

步驟1：將待成形板料置于凹模與凸模之間；

步驟2：對待成形板料實施預成形，使位于凸模底部的待成形板料被壓入凹模內；

步驟3：在待成形板料位于凸模底部的部分施加電磁力，向下推送待成形板料；同時在待成形板料的周邊均施加電磁力，向凹模的中心推送待成形板料，使待成形板料流入凹模內；

步驟4：在凸模上施加下壓力，使凸模下行，使待成形板料位于凸模下部的部分被向下拉深；

步驟5：反復執行步驟3至步驟4，直至完成待成形板料的深拉深成形。

優選的，步驟2中的所述的預成形是指在凸模上施加下壓力使凸模下行；

或者，在待成形板料位于凸模底部的部分施加電磁力，向下推送待成形板料；同時在待成形板料的周邊均施加電磁力，向凹模的中心推送待成形板料，使待成形板料流入凹模內。

本發明還同時提供了一種電磁脈沖助推式漸進拉深成形裝置，包括凸模、凹模、壓邊圈、拉深線圈、至少一個助推線圈組和至少一個電源系統；凸模與凹模相匹配，拉深線圈嵌在凸模內；壓邊圈活動設置在凹模上并位于凸模的外圍，用于將待成形板料壓緊在凹模上；所述電源系統與拉深線圈和每個助推線圈組均相連，用于控制拉深線圈和助推線圈組是否產生電磁力。其中，凹模也可為矩形或不規則形狀，拉深線圈與助推線圈組中的助推線圈的截面均為圓形或矩形的紫銅線繞制成的螺旋管線圈，各線圈可由一個以上的子線圈組合而成。

優選的，所述助推線圈組為多個，每個助推線圈組均包括上下位置對應的上助推線圈和下助推線圈，所述上助推線圈嵌在壓邊圈內，所述下助推線圈嵌在凹模內。

優選的，所述助推線圈組為一個，所述助推線圈組由側助推線圈組成，所述側助推線圈套裝在壓邊圈與凹模交界處的外圍。

優選的，所述電磁脈沖助推式漸進拉深成形裝置還包括一底座，凹模固定安裝在底座上。