[发明专利]轻合金微型复杂构件的电磁成形装置及成形方法

说明书

本发明所述的基于电致塑性效应和弹性颗粒介质辅助的轻合金微型复杂构件的电磁成形装置及成形方法，属于金属材料加工成形领域，解决了现有微型复杂构件成形方法无法兼顾工件质量和精度的问题。所述装置：轻合金板材夹持在弹性颗粒介质腔室与凹模之间，电致塑性单元使板材发生电致塑性效应，温度测量单元测量板材表面温度，冲击单元承受来自电磁脉冲发生单元的电磁力，并通过弹性颗粒介质对板材施加冲击力，使其贴合于凹模的成形腔。所述方法：通过电致塑性单元使板材发生电致塑性效应，通过该单元与温度测量单元的配合来控制板材表面温度，通过电磁脉冲发生单元对冲击单元施加电磁力，通过冲击单元与弹性颗粒介质的配合，使板材贴合于所述成形腔。

技术领域

本发明涉及一种轻合金微型复杂构件的电磁成形装置及成形方法，属于金属材料加工成形领域。

背景技术

近年来，复杂微型构件被广泛地应用于医疗器械和航空航天等领域。然而，随着科学技术的不断发展与进步，复杂微型构件的众多应用领域对其质量和精度也提出了更高的要求。

现有复杂微型构件的成形方法主要包括在传统塑性成形基础上发展起来的微拉深、微挤压和微弯曲等成形方法。然而，这些成形方法均因易导致复杂微型构件产生裂纹等不可逆的生产缺陷而导致工件良品率低。

为了解决上述问题，有学者提出将磁脉冲成形技术推广到复杂微型构件的制造领域中。然而，在磁脉冲成形的过程中，板材与模具成形腔发生碰撞后回弹较严重，这就导致工件的精度较低。

发明内容

本发明为了解决现有微型复杂构件的成形方法无法兼顾工件质量和精度的问题，提出了一种基于电致塑性效应和弹性颗粒介质辅助的轻合金微型复杂构件的电磁成形装置及成形方法。

本发明的轻合金微型复杂构件的电磁成形装置包括组合式模具单元、电致塑性单元、温度测量单元、电磁脉冲发生单元和冲击单元；

组合式模具单元包括凹模1和弹性颗粒介质腔室2，轻合金板材3夹持在凹模1与弹性颗粒介质腔室2之间；

电致塑性单元用于使轻合金板材3发生电致塑性效应；

温度测量单元用于在轻合金板材3发生电致塑性效应的过程中，实时测量轻合金板材3的表面温度；

电磁脉冲发生单元包括第一高压脉冲发生子单元和平板线圈4，二者构成电气回路；

冲击单元用于在平板线圈4所产生的电磁力的作用下，通过弹性颗粒介质腔室2内的弹性颗粒介质对轻合金板材3施加冲击力，并使轻合金板材3贴合于凹模1的成形腔。

作为优选的是，成形腔设置在凹模1的顶面上，自弹性颗粒介质腔室2的顶面至底面竖直设置有弹性颗粒介质腔，弹性颗粒介质腔与成形腔上下相对设置，轻合金板材3位于弹性颗粒介质腔与成形腔之间，弹性颗粒介质腔内填充有弹性颗粒；

组合式模具单元还包括上模座板5、上模垫板6、上模套板7、下模套板8、下模垫板9和下模座板10；

下模垫板9、下模套板8、上模套板7和上模垫板6自下而上依次堆叠，并包覆弹性颗粒介质腔室2与凹模1构成的组合体；

上模座板5与上模垫板6固设，下模座板10、下模垫板9与下模套板8固设；

在上模座板5的两侧分别设置有第一定距拉板11和第二定距拉板12，第一定距拉板11的下端和第二定距拉板12的下端均延伸至下模垫板，在上模套板7的两侧分别设置有第一限位销13和第二限位销14，第一定距拉板11和第二定距拉板12分别与第一限位销13和第二限位销14配合工作。

作为优选的是，凹模1与弹性颗粒介质腔室2、上模套板7与弹性颗粒介质腔室2以及下模套板8与凹模1均咬合设置；

上模座板5与上模垫板6通过内六角螺钉固设；