[发明专利]一种利用多向磁场力驱动板材翻孔成形的装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用多向磁场力驱动板材翻孔成形的装置及方法，该装置包括压边圈(1)和凹模(2)，所述压边圈(1)放置于凹模(2)的上方，压边圈(1)用于将待翻孔成形的板材(3)压在压边圈(1)和凹模(2)之间，所述凹模(2)内具有凹模腔(4)，所述压边圈(1)上和凹模(2)上分别相对设置有上部线圈凹槽和下部线圈凹槽，所述上部线圈凹槽内嵌设有上端部缩径线圈(5)，所述下部线圈凹槽内嵌设有下端部缩径线圈(6)，所述板材(3)的预制孔的边缘上方设有轴向拉深线圈(7)，板材(3)的预制孔内设有内部胀形线圈(8)。该装置及方法可避免翻孔成形时圆孔翻边变形区产生裂纹、产品质量好、成形工艺简单。

技术领域

本发明涉及材料加工成形技术领域，具体涉及一种利用多向磁场力驱动板材翻孔成形的装置及方法。

背景技术

传统的翻孔成形方法是直接用钢模翻孔，该方法需要一套具有凸凹模的大型成形工装和大台面压力机，生产成本高、周期长。当翻孔系数较小时，圆孔翻边变形区容易产生裂纹，通常需要多道次成形工序，工序中间要进行打磨、修边和退火处理，制造工艺相当复杂，至使生产效率低，废品率高，成本高，工人劳动强度大。

电磁脉冲成形是一种利用脉冲磁场力对金属工件进行高速加工的方法，是未来制造业的关键技术之一。研究表明：材料在脉冲磁场力高速变形条件下能够获得高于传统冲压加工下的成形性能。

在相关文献中，张文忠等人研究了5A06板材磁脉冲成形圆孔翻边工艺，发现电磁成形可以显著地提高铝合金的塑性和圆孔翻边性能。黄亮等人发现通过减小压边力，有利于板料法兰部分材料向凹模腔内流动，可以抑制翻孔端部的减薄。但是压边力较小时，板料法兰出现起皱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种可避免翻孔成形时圆孔翻边变形区产生裂纹、产品质量好、成形工艺简单的板材翻孔成形的装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

本发明提出了两种解决上述问题的技术方案，这两种方案的基本技术构思相同。

第一种方案为：一种利用多向磁场力驱动板材翻孔成形的装置，包括压边圈和凹模，所述压边圈放置于凹模的上方，压边圈用于将待翻孔成形的板材压在压边圈和凹模之间，所述凹模内具有凹模腔，所述压边圈上和凹模上分别相对设置有上部线圈凹槽和下部线圈凹槽，所述上部线圈凹槽内嵌设有上端部缩径线圈，所述下部线圈凹槽内嵌设有下端部缩径线圈，所述板材的预制孔的边缘上方设有轴向拉深线圈，板材的预制孔内设有内部胀形线圈。

优选的，所述上端部缩径线圈、下端部缩径线圈、轴向拉深线圈和内部胀形线圈连接至同一个电源系统，同时进行充电或放电。这样，可方便进行控制。

优选的，所述内部胀形线圈包括竖向设置的多圈线圈。

优选的，所述上端部缩径线圈和下端部缩径线圈均包括多圈同心线圈。

优选的，所述轴向拉深线圈包括多圈同心线圈。

作为一个总的技术构思，本发明另一方面提供了一种利用上述的装置对板材进行翻孔成形的方法，该方法主要包括以下步骤：

S1、将具有预制孔的待翻孔成形的板材夹在压边圈和凹模之间，使得轴向拉深线圈位于板材的预制孔边缘上方，内部胀形线圈位于板材的预制孔内；

S2、对轴向拉深线圈、上端部缩径线圈、下端部缩径线圈和内部胀形线圈充电并放电，上端部缩径线圈和下端部缩径线圈对板材产生向内压缩的电磁力，内部胀形线圈对预制孔处产生向外膨胀的电磁力，轴向拉深线圈对板材产生向下压的电磁力，板材在多向磁场力的驱动下向下拉深变形，即完成板材的翻孔成形。