[发明专利]自阻电加热板材拉深成形装置和方法

说明书

本发明提供了一种自阻电加热板材拉深成形装置和方法，该装置包括机床基座、凹模、限位模块、绝缘凸模、高频低压脉冲电源和绝缘压边圈。本发明解决了常温下钛及钛合金、镁合金和铝锂合金等难变形材料拉深成形时所表现出的成形深度浅、法兰起皱和壁部开裂等难题，也适合变形抗力较大的厚板料拉深成形。

技术领域

本发明涉及金属板材拉深成形领域，具体是一种自阻电加热板材拉深成形装置和方法。

背景技术

板料拉深成形是利用模具使平板坯料变成为开口的空心零件的冲压加工方法。拉深工艺可以制成筒形、阶梯形、球形、锥形、抛物面形、盒形和其他不规则形状的薄壁零件。如果与其他冲压成形工艺配合，还可以制造出形状更为复杂的零件。因此拉深成形工艺广泛地应用在汽车、飞机、拖拉机、电器、仪表、电子、轻工等工业生产中。

专利CN103743622A申请授权了一种电子万能试验机用板材拉深装置，用于拉深实验和板材拉深极限系数测定。该发明基于电子万能试验机，电机驱动提供拉深力，由压边螺母旋进压边锁扣的内螺纹孔的深度来调节压边力，压边力不会随着拉深位移增加而发生变化。因此，本发明的拉深压边力是恒定的，以解决现有的拉深过程压边力不易控制及拉深件不易取出等问题。

CN105665510A公布了一种基于电流变液的板材拉深成形装置及方法，装置：凹模与电极板形成封闭的液室型腔，凸模端子与电源控制单元的正极电性连接，电极板与电源控制单元的负极电性连接，柱塞与柱塞控制单元相连接。解决了现有板材柔性介质加压成形过程中因工艺自身特点所限，不可避免地存在密封困难、传力效果差或需增加后续清理工序的问题，而提供一种基于电流变液的板材拉深成形装置及方法。

钛及钛合金塑性变形能力差，变形回弹较大，对裂纹敏感易开裂，加工成形范围较窄。因此钛及钛合金热成形是主要的成形方式，液压拉深成形由于受限于油液温度不高的限制，温液成形并不是理想的成形方式。而钛及钛合金和镁合金等难熔性金属具有较高的电阻率和较低的热导率，焦耳热效应显著且热扩散现象不明显，因此非常适合钛及钛合金板材自阻电加热拉深成形，且加热速度快，操作简单易行。

发明内容

本发明为了解决常温下钛及钛合金、镁合金和铝锂合金等难变形材料拉深成形时所表现出的成形深度浅、法兰起皱和壁部开裂等难题，提供了一种自阻电加热板材拉深成形装置和方法，也适合变形抗力较大的厚板料拉深成形。

本发明包括机床基座、凹模、限位模块、绝缘凸模、高频低压脉冲电源和绝缘压边圈。

所述的凹模包括顶盖、壁筒和底盖，其中壁筒为绝缘材料，顶盖和底盖为导电材料，底盖可在壁筒内滑动；所述的壁筒通过绝缘销与机床基座固定，底盖和机床基座之间设置有压缩弹簧，压缩弹簧一端与机床基座固定，另一端通过电木绝缘层与底盖连接。压缩弹簧用于调节受力大小，保证板材和底盖接触。

所述的限位模块设置在凹模的壁筒之间，包括液压升降柱和定位档圈，定位档圈通过液压升降柱与机床基座连接。定位档圈根据板材拉深成形深度设定，通过液压升降柱来上下移动定位档圈。

所述的高频低压脉冲电源和顶盖、板材、底盖和导线组成电流回路，顶盖和底盖分别与高频低压脉冲电源的正负极相连接。

所述的绝缘压边圈和顶盖沿板材上下两侧对称分布，所述的绝缘凸模和底盖沿板材上下两侧对称分布，绝缘凸模连接有液压主缸，液压主缸带动绝缘凸模上下运动。

所述的绝缘凸模、绝缘压边圈、底盖、顶盖和绝缘壁筒中心轴线重合。

所述的绝缘凸模与液压主缸通过螺纹连接。

所述的高频低压脉冲电源的输出电压为10-24V连续可调，输出频率为1-20KHZ可调，输出脉冲电流1-5KA连续可调。