[发明专利]基于磁流变弹性体的复杂曲面构件成形装置及方法

权利要求书

1.一种基于磁流变弹性体的复杂曲面构件成形装置，其特征在于，包括磁场发生装置极头（1）、成形模具（2）、压头（3）、磁流变弹性体（4）、管坯（6）、高压液体输入通道（8）；磁流变弹性体（4）的轴向和径向上均设置通孔（7），该磁流变弹性体（4）置于管坯（6）内部，磁流变弹性体（4）与管坯（6）内壁贴合，所述管坯（6）置于成形模具（2）内，两个压头（3）压紧磁流变弹性体（4）两端，两个压头（3）上设置有高压液体输入通道（8），两个高压液体输入通道（8）与磁流变弹性体（4）的轴向的通孔（7）对齐并连通；成形模具（2）的内部轮廓与拟成形零件的外部轮廓相同，管坯（6）变形量较大处所对应的磁流变弹性体（4）中磁性粒子含量较高；管坯（6）变形量较大处所对应的磁流变弹性体（4）的径向的通孔（7）数量较多。

2.根据权利要求1所述的复杂曲面构件成形装置，其特征在于，两个磁场发生装置极头（1）之间形成圆柱形空间，整个成形模具（2）放在该圆柱形空间内部。

3.根据权利要求1所述的复杂曲面构件成形装置，其特征在于，成形后零件（5）是一个复杂的分段式变径、两端平直、右端直径较大、左端直径较小、中部带若干个局部凸起的复杂曲面构件，磁流变弹性体（4）在局部凸起处磁性粒子含量高于两端处磁性粒子含量，并且右端磁性粒子含量高于左端，使得管材右端的变形量大于左端，局部凸起处对应的磁流变弹性体（4）上的径向的通孔（7）数量也较多。

4.根据权利要求1所述的复杂曲面构件成形装置，其特征在于，成形后零件（5）是连续缩口的圆台形筒状曲面构件，磁流变弹性体（4）的磁性粒子含量在轴向上呈现梯度分布，变形量最大处磁性粒子含量最高，同时，变形量逐渐增大过程中，磁流变弹性体（4）上的径向的通孔（7）之间的轴向距离逐渐缩小。

5.根据权利要求1所述的复杂曲面构件成形装置，其特征在于，成形后零件（5）是一个波纹管状曲面构件，磁流变弹性体（4）在每个膨胀节处磁性粒子含量高于平段处，磁流变弹性体（4）在每个膨胀节处开设径向的通孔（7），平段处不开设径向的通孔。

6.根据权利要求1-5任一所述复杂曲面构件成形装置的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将磁流变弹性体（4）放入管坯（6）中，将管坯（6）放入成形模具（2）的模腔并合模，之后将其整体摆放在复杂曲面构件成形装置工作台上，压头（3）压紧磁流变弹性体（4）两端，形成密封；

第二步，通过压头（3）上的高压液体输入通道预充液体将管内空气排出；

第三步，磁场发生装置极头（1）固定于复杂曲面构件成形装置上，并与高精度直流励磁电源相连；

第四步，接通所述电源，使磁场发生装置极头（1）区域产生磁场穿过成形模具（2）、管坯（6）和磁流变弹性体（4）整体，同时压头（3）按照设定的加载曲线向内推进，在磁流变弹性体（4）支撑作用和高压液体内胀共同作用下管坯（6）基本贴靠模具（2），此时除了过渡R角外的大部分区域已经成形；

第五步，调节磁场强度和轴向挤压位移以提高内压使过渡R角完全贴合模腔，工件完成成形；

第六步，成形完后，关闭所述电源、将压头（3）复位，打开成形模具（2），取出成形后零件（5）。