[发明专利]一种难变形材料的非轴对称件的拉深成形装置及方法

说明书

本发明公开了一种难变形材料的非轴对称件的拉深成形装置及方法，该装置包括凸模、凹模和压边圈，所述压边圈活动设置在所述凹模的上方，压边圈用于将待成形的板料夹持在压边圈与凹模之间，所述凸模的底部设有轴向拉深线圈，所述凹模和压边圈上分别设置有上部凹槽和下部凹槽，所述上部凹槽内嵌设有上径向侧推线圈，所述下部凹槽内嵌设有下径向侧推线圈，所述拉深成形装置还包括一高电导率驱动冲头和多根高电导率驱动条，所述高电导率驱动冲头放置于所述凸模的下方，多根所述高电导率驱动条设置于所述板料的圆角端部外侧。该拉深成形装置拉深均匀性好、拉深精度易于控制、结构简单、操作方便，适合于难变形材料的非轴对称件的拉深成形。

技术领域

本发明涉及板料成形技术领域，具体涉及一种难变形材料的非轴对称件的拉深成形装置及方法，主要解决非轴对称件的拉深问题。

背景技术

随着我国汽车、高速列车、飞机、运载火箭等对轻量化结构件的需要，以铝合金、镁合金、钛合金、高强钢、碳纤维等高强度轻质材料为代表的薄壁构件，在先进制造领域得到越来越多的应用。但高强度轻质材料在传统拉深成形中遇到很大的瓶颈，主要表现为轻质合金塑性变形能力差，在拉深过程中容易产生起皱、破裂等缺陷。

与轴对称件(以圆筒形为例)的拉深相比，非轴对称(以盒形件为例)的毛坯由圆角区和直边区构成，成形更为复杂。传统的处理方法对于非轴对称件圆角区的变形与轴对称件相似，而直边区变形则按简单的弯曲变形处理。这就使得圆角区材料的流动难度远大于直边区域，最终导致零件在圆角区容易拉裂。

为了控制盒形件圆角区和直边区材料的流动速度，分块压边技术被提出。专利文献CN102527806A，名称为“应用于非轴对称件的多压边圈径向分块压边方法”的发明内容中提出，在非轴对称件(盒形件)的凹模直边部分采用周向分块压边，凹模圆角部分采用径向分块压边，改善非轴对称件的压边效果。但该方法采用过多的压边结构，并需要根据拉深状态实时控制不同压边块的压边力大小，造成整个成形系统置过于复杂。

电磁脉冲成形是一种利用脉冲磁场力对金属工件进行高速加工方法，是未来制造业的关键技术之一。研究表明：材料在高速变形条件下能够获得高于传统冲压加工下的成形性能，并把这种较高成形性的现象称为“高塑性”。为铝、镁、钛等高强度轻质材料的难成形问题提供了一个可靠的解决途径。

针对零件的拉深成形，电磁脉冲辅助冲压技术得到国内外学者的高度重视。专利文献CN103658297A，名称为“电磁脉冲助推式渐进拉深成形方法及装置”的发明内容中提出，在板料法兰对应的压边圈和凹模区域设置上、下径向助推线圈，可在板料端部产生径向的电磁推力，有利于提高筒形件的拉深深度。专利文献CN104353718A，名称为“一种板料包拉成形装置及成形的方法”的发明内容中提出，将反胀线圈设置在凹模圆角区域，并配合布置在压边圈和凹模区域的径向助推线圈，通过多次复合拉深成形来提高零件的成形高度。但这些技术都是通过磁场力直接驱动板料变形，所以只能适应于高电导率材料；并且整个工艺只能用于成形轴对称的筒形零件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种拉深均匀性好、拉深精度易于控制、结构简单、操作方便，适合于难变形材料的非轴对称件的拉深成形装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：