[发明专利]一种多线圈耦合的无模电磁渐进成形方法

说明书

本发明属于电磁渐进成形领域，并公开了一种多线圈耦合的无模电磁渐进成形装置及方法。该方法包括：(a)提供无模电磁渐进成形装置，其包括多个成形线圈和上下内置线圈；(b)构建无模电磁渐进装置的有限元模型，模拟待成形板材的电磁渐进过程，以此获得模拟成形零件和有限元模型中成形线圈和内置线圈中的模拟参数；(c)将待成形板材放置在内置线圈之间，按步骤(b)中获得的模拟参数设定相应的参数实现待成形板材的压紧和电磁渐进成形，由此获得预成形零件；(d)在多个成形线圈中选取上下两侧的成形线圈，使得成形线圈沿预成形零件的成形曲面移动进行整形。通过本发明，轻量化成形装置，获得的零件表面质量好、成形精度高。

技术领域

本发明属于电磁渐进成形领域，更具体地，涉及一种多线圈耦合的无模电磁渐进成形装置及方法。

背景技术

轻量化是当代工业发展的一个必然趋势，实现轻量化的方法一般有两种：结构轻量化和材料轻量化。轻质合金是典型的轻量化材料，目前关注度很高的轻质合金有铝合金、镁合金等，但是由于这些轻质合金室温下的成形性能较差，这严重限制了轻质合金的大规模应用。电磁成形技术为此类轻质合金的塑性加工难题提供了一种新的、有效的方法。电磁成形是一种高速率成形工艺，在电场、磁场以及温度场等耦合作用下，材料高速变形，材料的成形极限得到显著提高。

目前，随着个性消费的兴起，人们对各类产品的需求都在追求与众不同，意味着产品数量的小批量化以及产品种类的多元化。以汽车为例，现在汽车车身的覆盖件有各种类型的，尤其以各类曲面复杂形状为主。在加工同时具有多个凸包或凹坑结构，或同时具有两种结构的的零件时，常常需要加工多个模具或一副复杂的复合模来成形，生产工艺复杂。对于生产小批量的该类零件时，模具只用一次就被废弃，造成资源的严重浪费。对于生产大型的该类零件，需要的模具结构也会很大，加工成本显著增加。

电磁渐进成形方法是利用计算机控制成形线圈，使成形线圈沿着一定的轨迹移动，每移动一次对板料进行一次放电，逐步完成对板料的成形。专利CN105127284A公布了一种分层控制的电磁渐进成形方法，该方法采用分层方式对板料进行逐层成形，该方法解决了电磁成形过程由于失稳起皱而导致的板料波浪起伏的现象，使板料的贴模性更好。但是该方法需要模具，成形装置复杂，生产成本高，试模周期长；成形过程中板料会与模具表面发生碰撞，这导致零件表面质量较差，并且会产生回弹；该方法只能生产简单的壳体件，如半球形壳体零件，对于表面同时具有凸包及凹坑结构或者波浪形结构的零件，该方法无能为力；此外，该方法通过螺钉紧固板材来提供压边力，压边力大小不可灵活调整，影响零件的成形质量。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多线圈耦合的无模电磁渐进成形装置及方法，通过在压边圈内置线圈实现利用体积力压边，通过控制不同内置线圈的放电电压来实现变压边力压边；同时通过在板料上表面及下表面分别设置上成形线圈及下成形线圈，实现对具有凸包、凹坑或波浪形等结构的零件在同一套装置内成形，最后通过上下成形线圈配合进行整形，从而得到表面质量好、成形精度高、形状复杂的零件，可显著提高材料的成形极限，提高零件的服役性能。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种多线圈耦合的无模电磁渐进成形装置及方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)提供无模电磁渐进成形装置，该装置包括多个成形线圈和相对设置的上下压边圈，所述上下压边圈中内置有多对上下对应的内置线圈，待成形板材放置在所述相对设置的上下压边圈之间，通过在所述内置线圈中通入不同的电压，使得待成形板材不同位置处形成不同的压边力，由此实现待成形板材在变压边力的作用下被压紧，所述多个成形线圈设置在待成形板材的上下两侧，一方面用于对待成形板材进行无模电磁渐进成形，另一方面用于对待成形板材进行整形；

(b)构建所述无模电磁渐进装置的有限元模型，模拟待成形板材的无模电磁渐进成形过程，在该过程中调整所述成形线圈和内置线圈中的参数，直至获得的模拟成形零件与目标成形零件的差别小于预设可接受误差，由此获得所述成形线圈和内置线圈中的模拟参数；