[发明专利]一种轻合金壳体成形件磁脉冲成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属壳体成形件磁脉冲成形装置及方法。

背景技术

轻合金壳体件在日常生活的应用较为广泛，如笔记本电脑外壳、手机外壳以及数码相机外壳等。轻合金壳体件的成形通常采用冲压的方法。传统冲压方法需要凸模与凹模进行精密配合，轻合金板材受到凸模的作用进入凹模成形。然而，在传统的冲压工艺中存在很多影响冲压质量的因素。如凸模与凹模之间的公差、凹模的磨损、凸模与凹模之间的定位以及轻合金板材在冲压过程中由于材料的硬化引起的变形抗力等。

随着轻量化在工业生产中的不断深化，镁合金、铝合金等轻合金材料逐渐成为成形壳体件的主要材料。如镁合金，具有密度低、比强度和比刚度高、抗震及减震性强、电磁屏蔽效果优异及易于回收等一系列优点成为成形轻合金壳体件的极具优势的材料之一。然而，像镁合金和铝合金板材在室温下的成形性能较差，一般冲压件的回弹和扭曲较大，很难满足成形件尺寸和精度要求，即很难在室温下成形出合格的轻合金壳体件。通常采用加热的方法进行成形，一般加热温度在200-300℃左右，大大增加了生产的成本，且生产效率较低。

磁脉冲成形是一种高速成形工艺，可以显著提高材料的成形性能。成形过程中，采用线圈替代了传统成形工艺中的凸模，使得成形的结构更加简便、灵活，同时也克服了传统冲压中的不利因素。线圈的几何构型决定了磁场和磁场力的分布，从而改善了工件材料流动规律。在轻合金板材磁脉冲成形工艺中常采用平板螺旋线圈，不过此种线圈的磁场分布并不均匀，使得条形轻合金板材的变形不理想。匀压线圈解决了磁场分布不均匀的问题，在采用匀压线圈的电磁成形过程中，轻合金板材受到均匀的电磁力的作用，从而产生均匀的塑性变形。但是，截止目前，采用的匀压线圈都是一体式的结构，即一体式匀压线圈外导体和一体式匀压线圈的主线圈刚性固定一起，不能分离，降低了这种一体式匀压线圈的主线圈结构的工艺柔性；而且一体式匀压线圈外导体与轻合金板材之间的接触面存在较严重的打火现象，难以实现轻合金壳体成形件圆角的贴模成形。

发明内容

本发明的目的是提供一种轻合金壳体成形件磁脉冲成形装置及方法，以解决采用一体式匀压线圈在待成形轻合金板材磁脉冲成形中存在工艺柔性较低，一体式匀压线圈外导体与待成形轻合金板材之间的接触面存在较严重的打火现象，难以实现轻合金壳体成形件圆角的贴模成形的问题。

本发明通过一体式匀压线圈和分体式匀压线圈的结合，将磁脉冲成形技术应用于轻合金壳体成形件的成形，特别是常温下能够实现成形性能较差的轻合金壳体件的成形，如镁合金壳体件的成形。

为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种轻合金壳体成形件磁脉冲成形装置，它包括紧固螺栓1、螺母2、上压板3、模具10、下压板12及匀压线圈，所述匀压线圈为分体式匀压线圈，所述分体式匀压线圈包括分体式匀压线圈外导体13和分体式匀压线圈的主线圈15，所述上压板3和下压板12由上至下正对设置，分体式匀压线圈外导体13和模具10由上至下设置在上压板3和下压板12之间，分体式匀压线圈外导体13的下表面设有线圈安装槽，分体式匀压线圈的主线圈15的上端设置在分体式匀压线圈外导体13的线圈安装槽内，分体式匀压线圈的主线圈15与分体式匀压线圈外导体13的线圈安装槽相匹配的表面设有耐高压绝缘层，从而实现分体式匀压线圈的主线圈15与分体式匀压线圈外导体13的线圈安装槽之间的绝缘隔离，模具10的成形模腔内的底角为圆角，分体式匀压线圈的主线圈15的下端设置在模具10的成形模腔内且二者相匹配，模具10上沿水平方向和竖直方向均设有与模具10的成形模腔相通的排气孔11，上压板3和下压板12之间通过紧固螺栓1和螺母2固定连接。

一种利用轻合金壳体成形件磁脉冲成形装置实现轻合金壳体件磁脉冲成形方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：装配待成形轻合金板材7及一体式匀压线圈；

先将所述轻合金壳体件磁脉冲成形装置中的上压板3及分体式匀压线圈卸下，将待成形轻合金板材7放置于模具10的上表面，然后将一体式匀压线圈外导体4和一体式匀压线圈的主线圈5均置于待成形轻合金板材7的上表面，调整一体式匀压线圈的工作部位，使一体式匀压线圈的主线圈5与模具10的成形模腔16相对应，之后，将上压板3和下压板12用紧固螺栓1和螺母2固定连接，为第一步放电成形做好准备；

步骤二：第一步放电成形；