[发明专利]一种板料高精度U形弯曲的成形装置及方法

说明书

本发明属于金属板材成形领域，并具体公开了一种板料高精度U形弯曲的成形装置及方法，该装置包括凸模、与凸模配合的凹模和两个曲面螺旋线圈，凸模下端两侧圆角区加工有大小一致且对称的凹槽，两个曲面螺旋线圈分别安装在凸模的两个凹槽中，且其外轮廓与凸模外轮廓相匹配，两个曲面螺旋线圈串联，且连接有电磁成形放电装置，实现了凸模与线圈的一体化结构，并优化了曲面螺旋线圈结构，将电磁力场限定于对弯曲回弹有影响的弯曲圆角区域；同时利用该成形装置完成准静态预成形‑磁脉冲应力释放‑准静态终成形的成形工艺方法，克服磁脉冲校形时实现弯曲贴模困难的问题，实现板料高精度U形弯曲成形。

技术领域

本发明属于金属板材成形领域，更具体地，涉及一种板料高精度U形弯曲的成形装置及方法。

背景技术

板料弯曲成形作为制造业中一种常见的加工方法，在工业中起着至关重要的作用，然而，回弹是板料在弯曲过程中不可避免的现象，严重影响到零件的成形精度。在传统弯曲成形过程中，主要采用过弯法和试错法进行工艺分析和模具设计，来控制弯曲后的回弹现象，但这需要多次试模和修模，造成生产效率的降低和生产成本的提高，随着新产品更新频率加快，传统弯曲成形方法难以满足实际生产需求。因此，寻求一种新的成形方法来控制板料弯曲中的回弹现象是急需解决的问题。

磁脉冲成形是一种使用瞬态电磁力加工板料的高速率成形方法，电磁力是一种高速体积力，可提高材料的成形极限，且磁脉冲成形过程中的惯性作用有助于分散变形，改善应力状态，从而可抑制回弹。在文献“Iriondo E,M.A.Gutiérrez,B.González,etal.Electromagnetic impulse calibration of high strength sheet metalstructures[J].Journal of Materials Processing Technology,2011,211(5):909-915”中，E.Iriondo等将平面螺旋线圈嵌入凸模，将弯曲板料先进行准静态冲压成形，然后再进行磁脉冲校形，研究表明在弯曲圆角区施加电磁力能有效控制回弹；在文献“刘大海,周文华,李春峰.U形件磁脉冲辅助弯曲回弹控制及变形分析[J].中国有色金属学报,2013(11)”中，刘大海等采用内嵌式平板矩形线圈对弯曲角部施加脉冲电磁力，采用准静态冲压成形和磁脉冲校形的方式控制回弹，并研究了在自由弯曲和压靠弯曲的回弹控制效果；专利CN108672543A公开了一种板料弯曲回弹的电磁控制成形装置和方法，其装置的压边圈底部端面和凹模顶部端面设置凹槽，在凹槽区域布置成形线圈施加电磁力使材料产生反向弯曲，从而控制弯曲回弹。

但上述准静态冲压成形和磁脉冲校形相结合的两步工艺控制回弹存在以下不足：(1)采用平面线圈将电磁力施加于弯曲圆角区，往往导致成形线圈产生的电磁力场超出弯曲圆角区范围，不但造成能量的浪费，并且很难保证在弯曲圆角区获得均匀的电磁力场，同时电磁力场对板料其他变形区域可能造成不利影响；(2)为保证电磁力集中、均匀分布于弯曲圆角区域，往往采用集磁器、匀压力线圈等，这会增加模具的整体复杂度，并降低模具的强度，增加模具生产周期和成本；(3)采用磁脉冲校形将电磁力施加于弯曲圆角区，虽然能有效控制弯曲回弹角，但是在电磁力作用下弯曲圆角区材料与凸凹模圆角间隙间发生高速碰撞，造成圆角区成形精度难以控制，对于高精度成形弯曲圆角半径难以满足要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种板料高精度U形弯曲的成形装置及方法，其优化了曲面螺旋线圈结构，将曲面螺旋线圈安装在凸模上，实现了凸模与线圈的一体化结构，并将电磁力场限定于对弯曲回弹有影响的弯曲圆角区域；采用准静态预成形-磁脉冲应力释放-准静态终成形的成形工艺方法，有效控制板料弯曲成形后的回弹现象，同时保证弯曲圆角区的成形精度，从而实现板料高精度弯曲成形。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种板料高精度U形弯曲的成形装置，其包括凸模、凹模和两个曲面螺旋线圈，其中：