[发明专利]一种用于板材的电磁-多点复合成形装置及其成形方法

说明书

本发明公开了一种用于板材的电磁‑多点复合成形装置，包括上冲头和下冲头，多个所述上冲头阵列形成所述凸模，多个所述下冲头阵列形成所述凹模，所述凸模和/或凹模内设置有可上下位移的线圈支撑杆，所述线圈支撑杆的靠近所述板材的一端设置有可对所述板材成形的电磁线圈。本发明一方面可以将计算机控制上冲头和下冲头的位置形成形状可变的“柔性模具”，从而实现不同形状的板材的快速成形；另一方面通过电磁成形实现板材，回弹的大幅度降低甚至完全消除，提升了板材成形的质量。

技术领域

本发明涉及板材成形技术领域，尤其涉及一种用于板材的电磁-多点复合成形装置及其成形方法。

背景技术

随着航空航天等高技术产业的迅速发展，先进飞机、航天器、火箭及导弹等迫切需要采用结构效益十分显著的大尺寸板型零件，以减轻质量、提高运载器承载能力极限和航程等整体性能。

大尺寸板型零件的塑性成形需要大型装备，比如利用巨型压力机强力模压成形。目前美、法、俄等发达国家拥有450～750MN级的巨型液压机，而我国也启动了8万t巨型液压机的研制。但这种设备需要投入巨资、并且设备极其复杂。另外大型零件的成形往往需要与零件尺寸相匹配的大型模具结构，并且不同形状的零件往往需要独自一套的模具结构，这都会导致模具的制作成本高。

在大尺寸板料成形中，板料的不同区域往往变形程度不一样，这就会导致板料不同区域产生不同方向、不同大小的回弹，从而最终严重影响成形质量。并且目前铝合金、钛合金等高强度轻质材料在航空航天上大量应用，这类材料相比于传统的钢材具有更大的回弹量，回弹控制更加困难。而常用的解决回弹的方法就是对模具进行修正，这就需要多次调试和修模，来满足成形精度的要求。最终造成产品的生产效率低、成本高、生产周期长，造成了时间和资源的巨大浪费。

多点成形是一种板材柔性成形技术，主要思路是将整体模具离散为多个刚性工具头，通过计算机控制这些刚性工具头的高度，形成型面可变的柔性模具，从而大幅度降低模具的制作成本，达到对板材柔性成形的目的。但板料的回弹大依旧是多点成形方法的最大问题。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的方法。研究表明：材料在高速冲击下，产生不同于传统加工方法准静态的变形行为而出现一种动态行为，即材料在变形弹性波、塑性波的冲击下出现晶体孪生、组织相变、绝热剪切等动力学行为。因而能够有效提高难变形材料的成形极限、降低回弹。

在专利“一种蒙皮件的温热电磁成形装置及方法”中，崔晓辉等提出“拉形-加热-电磁”多次交替进行实现板料的精确成形以及回弹控制。但是多次交替进行的成形工艺导致成形效率低下，并且每一层板料被拉型后，板料与模具之间的距离较大，必须精确控制放电参数才能实现板料与模具的精确贴合，从而也增加了成形过程的复杂性。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于板材的电磁-多点复合成形装置及其成形方法，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明首先公开了一种用于板材的电磁-多点复合成形装置，包括上冲头和下冲头，多个所述上冲头阵列形成所述凸模，多个所述下冲头阵列形成所述凹模，所述凸模和/或凹模内设置有可上下位移的线圈支撑杆，所述线圈支撑杆的靠近所述板材的一端设置有可对所述板材成形的电磁线圈。

进一步的，所述凸模和凹模内均设置有所述线圈支撑杆，所述凸模内的线圈支撑杆为上线圈支撑杆，所述凹模内的线圈支撑杆为下线圈支撑杆。

进一步的，所述上线圈支撑杆与所述上冲头交替间隔布置，所述下线圈支撑杆与所述下冲头交替间隔布置。

进一步的，所述电磁线圈设置在所述上冲头下端所形成的曲面的上侧，所述电磁线圈在所述下冲头上端所形成的曲面的下侧。

进一步的，所述凸模上的电磁线圈和所述凹模上的电磁线圈从内到外交替间隔设置。

进一步的，所述凸模和凹模之间设置有弹性垫，所述板材设置在两块所述弹性垫之间。