[發明專利]一種基于電流變液的板材拉深成形裝置及方法

有效

• 申請號: 201610024505.0
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105665510B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 李峰;周福見;金成闖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B21D22/22
• 分類號: B21D22/22;B21D26/021;B21D26/031
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于電流變液的板材拉深成形裝置，其特征在于：所述裝置包括凸模座(1)、凸模端子(2)、壓邊圈(3)、凹模(4)、柱塞(5)、絕緣層(7)、電極板(8)、電源控制單元(10)和柱塞控制單元(11)，壓邊圈(3)與凹模(4)上下正對設置，凸模端子(2)和凸模座(1)由下至上設置在壓邊圈(3)的內孔中，柱塞(5)和電極板(8)由下至上設置在凹模(4)的內孔中，凹模(4)與電極板(8)形成敞口半封閉型腔(6)用于容納電流變液，凹模(4)的上端入口處設有法蘭(4-1)，法蘭(4-1)的直徑小于柱塞(5)的直徑，絕緣層(7)套裝整個模具裝置的外側，凸模端子(2)與電源控制單元(10)的正極電性連接，電極板(8)與電源控制單元(10)的負極電性連接，柱塞(5)與柱塞控制單元(11)相連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于電流變液的板材拉深成形裝置，其特征在于：所述凸模座(1)、壓邊圈(3)、凹模(4)和絕緣層(7)的材質為絕緣材料，絕緣材料為聚四氟乙烯、陶瓷、有機玻璃或環氧樹脂。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于電流變液的板材拉深成形裝置，其特征在于：所述凸模端子(2)和電極板(8)的材質為金屬、氧化物、導電聚合物或孔炭材料。

4.一種利用權利要求1所述裝置實現基于電流變液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述方法是通過以下步驟實現的：

步驟一、制備所需比例組分的電流變液：電流變液由分散相、分散劑和添加劑按一定體積分數配置而成，其中分散相占10％～50％，分散劑占50％～80％，添加劑占0～10％；分散相為金屬氧化物、無機材料或有機和聚合物材料，分散劑為絕緣性礦物油、植物油、硅油、煤油或烴類化合物；添加劑為甘油、油酸鹽、二乙胺、磷酸鹽或聚二甲基硅氧烷類表面活性劑；

步驟二、設定電極板(8)工作端面的初始位置：電極板(8)的工作端面距離凸模端子(2)下端面的距離h為凹模總深度H的二分之一；

步驟三、向型腔(6)內注入步驟一中制備好的電流變液；

步驟四、將板材(9)放置于凹模(4)上端面上；

步驟五、將壓邊圈(3)下移至板材(9)上；

步驟六、利用電源控制單元(10)控制電場強度使之發生改變，使型腔(6)內電流變液的分布狀態發生變化進而改變電流變液的粘度，與此同時通過柱塞控制單元(11)使電極板(8)對電流變液產生一恒定的作用力；

步驟七、在凸模座(1)的作用下，凸模端子(2)下移帶動板材(9)拉深成形；

步驟八、完成拉深成形后，柱塞(5)、電極板(8)、凸模端子(2)及凸模座(1)同步后退撤出；

步驟九、移除凸模座(1)及凸模端子(2)，通過電源控制單元(10)卸去工作區域的電場；

步驟十、移去壓邊圈(3)，取出成形工件。

5.根據權利要求4所述的一種基于電流變液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步驟一中的電流變液由分散相、分散劑和添加劑按一定體積分數配置而成，其中分散相占20％，分散劑占75％，添加劑占5％。

6.根據權利要求4所述的一種基于電流變液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步驟一中的電流變液由分散相、分散劑和添加劑按一定體積分數配置而成，其中分散相占30％，分散劑占64％，添加劑占6％。

7.根據權利要求4所述的一種基于電流變液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步驟一中的電流變液由分散相、分散劑和添加劑按一定體積分數配置而成，其中分散相占40％，分散劑占55％，添加劑占5％。

8.根據權利要求4所述的一種基于電流變液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步驟一中的電流變液由分散相、分散劑和添加劑按一定體積分數配置而成，其中分散相占25％，分散劑占67％，添加劑占8％。

9.根據權利要求4所述的一種基于電流變液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步驟六中的型腔(6)內電流變液分布狀態發生變化的過程為：成形初期粘度先增大，再適當調整粘度，最后逐漸減小。

10.根據權利要求9所述的一種基于電流變液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步驟六中的成形初期調大電流促使電流變液接近固態，成形中期將電流變液調控為半固態，成形末期，使電流變液接近液態。