[发明专利]一种微型深腔壳体件精密成形装置及方法

说明书

本发明提供一种微型深腔壳体件精密成形装置及方法，包括：待成形的金属工件置于模具上方；第一磁场整形器置于金属工件中待变形区域上方，其底部相对待变形区域的距离小于预设距离阈值；第一驱动线圈绕制在第一磁场整形器外部，第一驱动线圈通电后，其通电产生的感应磁场集中分布在第一磁场整形器底部区域，为待变形区域提供轴向电磁力；第二磁场整形器置于模具外围，其内围轮廓与金属工件的轮廓相匹配，且其内轮廓朝向工件弯折；第二驱动线圈绕制在第二磁场整形器的外部，第二驱动线圈通电后，其通电产生的感应磁场集中分布在第二磁场整形器内轮廓内部，为金属工件的两端提供径向电磁力。本发明提供高质量、高效率的微型金属器件精密成形技术。

技术领域

本发明属于微型金属精密成形领域，更具体地，涉及一种微型金属器件精密成形装置及方法。

背景技术

微型精密金属零件多用于军用、医疗等高端领域，绝大部分此类零件对成形质量都有相当严苛的要求，而微型精密零件的成形质量并不会随着零件尺寸的减小而减小，相反而言，传统成形技术利用凹凸模具碰撞配合的方式给金属工件提供接触驱动力促进其成形，使微型零件的成形质量缺陷放大。而电磁成形技术作为一种非接触式成形技术能有效改善金属成形质量，并以其高速率、低损耗的优势能大大提升金属成形极限与成形效率，可见，电磁成形技术在微型精密金属成形领域具有一定发展前景。

对于金属零件的加工成形，使用电磁成形技术是一种行之有效的方法。但在微型金属工件电磁成形过程中，存在如下的常见问题：1、受限于目前线圈绕制工艺的瓶颈，线圈结构难以制作太小，从而线圈在板件上产生的电磁力范围较大，难以聚集在半径较小的区域内，这使电磁成形加工的目标零件尺寸受限；2、由于线圈结构的限制，单次放电后工件成形深度有限，但多次放电时，工件和线圈间距往往会增大，导致工件所受电磁力不足，难以驱动其继续变形，影响工件成形精度；3、由于工件成形过程中磁场的空间分布难以精确控制，工件受力较为单一，其材料流动较小，限制工件成形极限，难以实现尺寸微小、结构复杂的成形工艺(如微小深腔壳体件的成形)。

对于上述问题，使用特殊形状驱动线圈的方法会使线圈设计难度增大，制造成本增加，且灵活性差，适用范围有限，无法有效解决线圈绕制工艺所导致电磁成形技术的应用领域受限的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种微型深腔壳体件精密成形装置及方法，旨在解决传统电磁成形方法中由于线圈制作工艺、线圈结构及强度的限制，成形力场区域难以缩小，力场分布不能灵活调控的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种微型深腔壳体件精密成形装置，包括：第一驱动线圈、第二驱动线圈、第一磁场整形器、第二磁场整形器以及模具；

待成形的金属工件置于模具上方；

所述第一磁场整形器置于金属工件中待变形区域的上方，其底部相对所述待变形区域的距离小于预设距离阈值；所述第一驱动线圈绕制在第一磁场整形器的外部，所述第一驱动线圈通电后，其通电产生的感应磁场集中分布在第一磁场整形器底部区域，为所述待变形区域提供轴向的电磁力，驱动所述待变形区域向模具内凹方向变形；

所述第二磁场整形器置于模具的外围，将模具包围，其内围轮廓与金属工件的轮廓相匹配，且其内轮廓朝向所述金属工件弯折；第二驱动线圈绕制在第二磁场整形器的外部，所述第二驱动线圈通电后，其通电产生的感应磁场集中分布在第二磁场整形器内轮廓内部区域，为金属工件的两端提供径向的电磁力，推动金属工件向模具变形，且为金属工件的两端提供轴向的电磁力以作为金属工件两端的压边力；

所述第一驱动线圈的放电能量经第一磁场整形器传递到金属工件的待变形区域，所述第二驱动线圈的放电能量经第二磁场整形器传递到金属工件的两端，以实现对金属工件成形的精密控制。

在一个可选的示例中，所述第一磁场整形器的底部区域正对所述模具的倒角区域；所述金属工件在轴向电磁力和径向电磁力的作用下向所述模具的内凹区域变形成形；