[发明专利]一种基于电流变液的板材拉深成形装置及方法

权利要求书

1.一种基于电流变液的板材拉深成形装置，其特征在于：所述装置包括凸模座(1)、凸模端子(2)、压边圈(3)、凹模(4)、柱塞(5)、绝缘层(7)、电极板(8)、电源控制单元(10)和柱塞控制单元(11)，压边圈(3)与凹模(4)上下正对设置，凸模端子(2)和凸模座(1)由下至上设置在压边圈(3)的内孔中，柱塞(5)和电极板(8)由下至上设置在凹模(4)的内孔中，凹模(4)与电极板(8)形成敞口半封闭型腔(6)用于容纳电流变液，凹模(4)的上端入口处设有法兰(4-1)，法兰(4-1)的直径小于柱塞(5)的直径，绝缘层(7)套装整个模具装置的外侧，凸模端子(2)与电源控制单元(10)的正极电性连接，电极板(8)与电源控制单元(10)的负极电性连接，柱塞(5)与柱塞控制单元(11)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于电流变液的板材拉深成形装置，其特征在于：所述凸模座(1)、压边圈(3)、凹模(4)和绝缘层(7)的材质为绝缘材料，绝缘材料为聚四氟乙烯、陶瓷、有机玻璃或环氧树脂。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于电流变液的板材拉深成形装置，其特征在于：所述凸模端子(2)和电极板(8)的材质为金属、氧化物、导电聚合物或孔炭材料。

4.一种利用权利要求1所述装置实现基于电流变液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：

步骤一、制备所需比例组分的电流变液：电流变液由分散相、分散剂和添加剂按一定体积分数配置而成，其中分散相占10％～50％，分散剂占50％～80％，添加剂占0～10％；分散相为金属氧化物、无机材料或有机和聚合物材料，分散剂为绝缘性矿物油、植物油、硅油、煤油或烃类化合物；添加剂为甘油、油酸盐、二乙胺、磷酸盐或聚二甲基硅氧烷类表面活性剂；

步骤二、设定电极板(8)工作端面的初始位置：电极板(8)的工作端面距离凸模端子(2)下端面的距离h为凹模总深度H的二分之一；

步骤三、向型腔(6)内注入步骤一中制备好的电流变液；

步骤四、将板材(9)放置于凹模(4)上端面上；

步骤五、将压边圈(3)下移至板材(9)上；

步骤六、利用电源控制单元(10)控制电场强度使之发生改变，使型腔(6)内电流变液的分布状态发生变化进而改变电流变液的粘度，与此同时通过柱塞控制单元(11)使电极板(8)对电流变液产生一恒定的作用力；

步骤七、在凸模座(1)的作用下，凸模端子(2)下移带动板材(9)拉深成形；

步骤八、完成拉深成形后，柱塞(5)、电极板(8)、凸模端子(2)及凸模座(1)同步后退撤出；

步骤九、移除凸模座(1)及凸模端子(2)，通过电源控制单元(10)卸去工作区域的电场；

步骤十、移去压边圈(3)，取出成形工件。

5.根据权利要求4所述的一种基于电流变液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步骤一中的电流变液由分散相、分散剂和添加剂按一定体积分数配置而成，其中分散相占20％，分散剂占75％，添加剂占5％。

6.根据权利要求4所述的一种基于电流变液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步骤一中的电流变液由分散相、分散剂和添加剂按一定体积分数配置而成，其中分散相占30％，分散剂占64％，添加剂占6％。

7.根据权利要求4所述的一种基于电流变液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步骤一中的电流变液由分散相、分散剂和添加剂按一定体积分数配置而成，其中分散相占40％，分散剂占55％，添加剂占5％。

8.根据权利要求4所述的一种基于电流变液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步骤一中的电流变液由分散相、分散剂和添加剂按一定体积分数配置而成，其中分散相占25％，分散剂占67％，添加剂占8％。

9.根据权利要求4所述的一种基于电流变液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步骤六中的型腔(6)内电流变液分布状态发生变化的过程为：成形初期粘度先增大，再适当调整粘度，最后逐渐减小。

10.根据权利要求9所述的一种基于电流变液的板材拉深成形方法，其特征在于：所述步骤六中的成形初期调大电流促使电流变液接近固态，成形中期将电流变液调控为半固态，成形末期，使电流变液接近液态。