[发明专利]蒙皮壁板的磁脉冲局部加载成形装置及成形方法

权利要求书

1.蒙皮壁板的磁脉冲局部加载成形装置，其特征在于，包括放电电源、成形线圈、凹模、壁板定位块、线圈调节装置、两个压边块、两个线圈支撑块；其中：所述两个线圈支撑块位于凹模的上方，并组成了成形线圈安放槽；所述成形线圈位于所述的成形线圈安放槽内；线圈压块位于所述成形线圈的上表面，并将该线圈压块与所述成形线圈固定在支撑块上；在所述线圈压块上安装有线圈调位螺栓；在所述凹模的四角分别安装有壁板定位块；所述两个压边块分别位于凹模长度方向的两侧上方，当待成形的蒙皮壁板安放在该凹模上之后，通过所述压边块将该待成形的蒙皮壁板压紧；调位压板位于该压边块的上表面，并通过两个调位压板定位块和定位块螺栓定位；所述放电电源包括导线、放电开关和储能电容器；所述导线的两端分别与成形线圈的接头连接；在该导线上串连有放电开关和储能电容器。

2.如权利要求1所述蒙皮壁板的磁脉冲局部加载成形装置，其特征在于，所述线圈压块上安装有线圈调位螺栓时，将该线圈调位螺栓的上端装入调位压板内；当需要调整两个线圈支撑块下表面与成形的蒙皮壁板之间的间隙时，通过所述线圈调位螺栓下端的螺母使线圈压块上下移动，以实现调整支撑块下表面与成形的蒙皮壁板之间的间隙。

3.如权利要求1所述蒙皮壁板的磁脉冲局部加载成形装置，其特征在于，所述的成形线圈包括线圈树脂和线圈导线；所述线圈导线为螺旋缠绕而成，在每一圈导线之间固封有绝缘树脂，并且在该线圈导线的上表面与下表面亦固封有绝缘树脂，通过该绝缘树脂将线圈导线固封包裹起来；将所述线圈导线的两个接线端分别与放电电源电容器串联而组成放电回路，并通过串连在该导线上的放电开关控制电容器的放电，从而实现成形线圈电流的加载。

4.如权利要求3所述蒙皮壁板的磁脉冲局部加载成形装置，其特征在于，成形线圈的外径为10～500mm；该成形线圈径向的匝数为5～50，轴向的缠绕层数为1～5层，线圈匝间距为1～20mm。

5.如权利要求1所述蒙皮壁板的磁脉冲局部加载成形装置，其特征在于，所述的调位压板下表面两端分别有安装调位压板定位块的凹槽；所述凹槽宽度方向的中心线均与该调位压板宽度方向的中心线重合；在所述凹槽内的几何中心处有定位块螺栓的安装孔。

6.如权利要求1所述蒙皮壁板的磁脉冲局部加载成形装置，其特征在于，两个线圈支 撑块的一侧加工有弧形凹槽；在所述弧形凹槽的一侧有沉头螺栓孔；使用时，将两个线圈支撑块通过线圈固定螺栓与线圈压块固连成一体，并使两个线圈支撑块上的弧形凹槽相对，组成了成形线圈安放槽。

7.如权利要求1所述蒙皮壁板的磁脉冲局部加载成形装置，其特征在于，所述的凹模为双曲率凹模；该凹模的曲率半径为10～2000mm，凹模弯曲方向与工件弯曲方向一致，凹模凹槽深度为5～100mm；凹模长度方向和宽度方向的曲率半径为50～2000mm，凹模凹槽深度为3～100mm；在该凹模的四个角上开有螺纹孔，用于连接壁板定位块。

8.一种利用权利要求1所述蒙皮壁板的磁脉冲局部加载成形装置的成形方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，确定成形工位：所述确定成形工位是确定成形线圈的工作位置；根据壁板的长宽两个方向筋条最大的长度与成形线圈导线外径之比，即长径比来确定沿壁板纵向和横向的成形工位；壁板纵向和横向的长径比的值按照余数进位的方法确定一个整数值，作为此方向的成形工位；当沿某一方向筋条长度小于线圈导线外直径时，则在此方向工位数为1；沿壁板纵向的工位数记为M，横向的工位数记为N，则总的成形工位数为M×N；

步骤2，确定成形路径：成形路径即完成所有工位加工线圈所前进的路径；对于M×N个工位，具体的成形路径确定方法为：当M或N中的一个为1时，按照“顺序前进”的原则确定路径成形，即由一侧的工位开始，对称的另一侧工位结束；当M和N均大于1时，按照“对角-纵向平行”的原则布置路径，即第一工位与第二工位之间呈对角线关系，第二工位与第三工位之间呈平行关系且沿壁板纵向，依次类推；如果M或N中的一个大于2，则第二工位的对角线位于距离第一工位最远处的对角线工位上，然后再按照纵向平行的原则确定离第二工位最近的平行于纵向的工位为第三工位，依次类推；成形路径上，每个工位均只经过一次，没有重复；

步骤3，确定成形线圈初始位置：当工位数确定后，则由长径比的准确数值确定每个工位的具体位置关系；铝合金网格筋壁板磁脉冲局部加载成形装置在安装完毕后的线圈初始位置为：成形线圈的底面距离蒙皮壁板的筋条顶部间隙为1～8mm；线圈导线在壁板投影应至少1/2在壁板内，且投影区域要覆盖一部分纵向或横向筋条；

步骤4，放电电压的设置：当采用“顺序前进”的成形路径时，电容器工作时的电 压要随工位进行而逐渐增大，第一工位电压为3～8kV，后续电压按照等差数列的形式要比前一个高出0.5～5kV；当采用“对角-纵向平行”成形路径时，第一工位采用小电压，值为2～7kV，随着工位的增加，放电电压的设置遵循两个对角方向的电压值相同，纵向平行工位的电压大于对角工位的电压的原则，其中，平行工位电压要高出对角工位电压1～6kV；

步骤5，放电成形：根据确定的成形路径和放电电压，按工位逐个进行放电成形；在放电成形时，放电电源储能电容器通过充电的方式达到所需的电压值，然后闭合放电开关，实现电容器放电，此时成形线圈内将有交变电流通过而产生磁场，并在其附近的导体蒙皮壁板中感应出涡流，两者相互作用产生的磁场力驱动蒙皮壁板瞬间贴合凹模；线圈放电时间为0.1～1s；

步骤6，同一工位重复放电：当一次放电后壁板变形未贴模时，需要在此工位再次放电；在重复放电时，需对线圈的位置进行调整；具体的方法是：通过线圈调位用螺母，使该线圈压块带动成形线圈沿竖直方向向下移动2～20mm；使线圈与当前壁板之间的最小距离为1～5mm；再次放电时的放电能量要比当前工位前一次放电能量要高出0.1kJ～0.6kJ；

步骤7，继续下一工位的放电成形：每次放电结束后，断开放电开关，根据确定的成形路径移动至下一个工位；根据确定的放电电压，循环步骤5与步骤6，继续进行放电成形；重复所述过程，直至成形结束。