[发明专利]一种分区域软模调控板材精密成形装置及方法

说明书

本发明公开一种分区域软模调控板材精密成形装置及方法，属于板材成形技术领域，通过柱塞缸注入磁流变液，压力机施加压边力，从而简化了对压力机的配置要求，避免了模具、压边装置与磁流变液注入缸的位置干涉，降低了模具装配的难度；另外，通过组合线圈和铁芯组件的应用，在成形过程中调节电流和铁芯间的距离，改变区域化的磁场强度，使不同成形区域的软模性能适应板材的应力状态需要，促进材料的流动，实现成形过程的精细化控制，从而提高板材成形性和零件成形质量。该方法在复杂形状薄壁构件的精密成形中具有极大的应用价值。

技术领域

本发明涉及板材成形技术领域，具体为一种分区域软模调控板材精密成形装置及方法。

背景技术

随着航空、航天及汽车等领域的快速发展，金属板材零件制造逐渐向轻量化、高精度和低成本的趋势发展。由于这类构件具有形状复杂、薄壁、一体化成形、材料难成形的难点，传统成形技术易于出现变形不均匀、破裂或起皱缺陷，制约了该类构件的广泛应用。

板材磁流变液软模成形方法是一种新的软模成形方法，它采用智能材料——磁流变液，通过线圈或永磁铁等提供磁场，在成形过程中改变磁流变液的特性，使软模力学性能更加适合板材成形过程的需要，从而提高板材的成形性和零件的成形质量。

发明专利ZL.201210092979.0“一种板材磁流变液软模成形装置及方法”提出了采用磁流变液软模进行板材成形的装置及方法，其成形过程为：将待成形板材夹持在凹模的上表面与磁流变液容框的下表面之间；在第一内腔中填充磁流变液，成形过程中，第一磁流变液注入缸和第二磁流变液注入缸向第一内腔中注入磁流变液；根据待成形板材的形状和软模作用形式，确定工作区域磁场强度B；将螺线管与直流电源连接，通过调节电流使磁流变液所在区域的磁场强度发生变化，并使待成形板材在磁流变液的变物态下成形出所需形状；将磁流变液容框打开，将成形后的板材取出。但在，采用上述方法在板材成形过程中，涉及到磁流变液的注入、压边力的加载和磁场的加载，容易引起模具、压边装置与磁流变液注入缸的位置干涉，增加了装置装配的难度；另外，该方法只能施加均匀的磁场，对于形状复杂，不同区域变形程度差异较大的零件难以施加区域化的磁场，进而难以实现成形过程的精细化控制。

发明内容

本发明的目的是为解决复杂形状零件磁流变液软模成形中对软模性能区域化差异的要求，采用组合线圈和组合铁芯，提供一种分区域软模调控板材精密成形装置及方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种分区域软模调控板材精密成形装置，包括第一铁芯组件、凹模、第一线圈、第二线圈、板材、磁流变液、柱塞缸、柱塞、介质缸、第二铁芯组件；

所述介质缸底部封闭，上部设置有开口，柱塞缸和介质缸连通，柱塞安装在柱塞缸内，磁流变液填充于介质缸和柱塞缸的内腔中，凹模位于介质缸上方，待成形板材被夹持在凹模与介质缸之间；

所述凹模上设置有第一线圈，第二线圈位于介质缸下方与第一线圈对应设置，第一铁芯组件位于第一线圈的内部，第二铁芯组件位于线圈的内部。

可选的，所述第一铁芯组件包括第一圆柱铁芯和若干个第一环形铁芯，所述第一圆柱铁芯和第一环形铁芯同轴设置，所述第二铁芯组件包括第二圆柱铁芯和若干个第二环形铁芯，所述第二圆柱铁芯和第二环形铁芯同轴设置。

可选的，包括两个柱塞缸和两个柱塞，两个柱塞缸分别位于介质缸的两侧和介质缸连通，两个柱塞分别安装在柱塞缸中。

可选的，所述介质缸侧壁上设置有用于和柱塞缸连接的圆孔，所述圆孔直径为10~15mm。

基于本发明提供的一种分区域软模调控板材精密成形装置的成形方法，包括以下步骤：

步骤一，将磁流变液注入到介质缸的内腔中，使介质表面与上部水平，将待成形板材置于介质缸上表面与凹模下表面之间，并施加压边力F，将待成形板材夹紧；