[发明专利]一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置及方法

权利要求书

1.一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置，它包括模具组件和脉冲电源系统；其特征在于：所述模具组件包括由上至下依次设置的模柄(8)、上模板(1)、上绝缘板(10)、上垫板(11)、冲头固定板(13)、冲头(6)、支撑板(14)、隔热板(15)、凹模(17)、凹模固定板(20)、下绝缘板(22)和下模板(23)，上模板(1)、上绝缘板(10)、上垫板(11)和冲头固定板(13)连接为一体，凹模固定板(20)、下绝缘板(22)和下模板(23)连接为一体，支撑板(14)和隔热板(15)连接为一体，上垫板(11)、冲头固定板(13)和支撑板(14)之间还安装有弹簧(5)，凹模(17)布置在凹模固定板(20)内，上模板(1)和下模板(23)通过导套一(2)和滑动设置于导套一(2)中的导柱一(3)连接，冲头固定板(13)和支撑板(14)通过导套二(12)和滑动设置于导套二(12)上的导柱二(9)连接，冲头固定板(13)、支撑板(14)和隔热板(15)上开有同轴的通孔，冲头(6)通过冲头保护套(7)固定在所述通孔内，凹模(17)上加工有与冲头(6)相匹配的过孔，使用时，坯料(16)布置在凹模(17)上，脉冲电源系统向模具组件提供脉冲，脉冲电流作用于坯料(16)上；

脉冲电源系统包括脉冲电流发生器(28)、电源导线(24)、电极接触装置(4)和脉冲电流控制器(27)；脉冲电流发生器(28)的输出端通过电源导线(24)与冲头固定板(13)和凹模固定板(20)上的电极接触装置(4)相连接，脉冲电流发生器(28)的输入端与脉冲电流控制器(27)的输出端连接，脉冲电流控制器(27)将设定的程序化脉冲电流参数信号发送至脉冲电流发生器(28)，脉冲电流发生器(28)根据接收到的脉冲电流控制信号输出相应的脉冲电流，脉冲电流通过冲头固定板(13)和凹模固定板(20)分别作用于冲头(6)和坯料(16)上；

坯料(16)的厚度h为0.05-1mm的金属薄板，坯料(16)的材质为钛及其合金、镍基合金或高强度钢；

所述冲头(6)的直径D为(0.8-1.5)h，冲头(6)的数量为阵列布置的1-16个。

2.根据权利要求1所述一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置，其特征在于：所述一种金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置还包括用于实时测量坯料(16)温度的红外测温仪(26)，红外测温仪(26)安装在下模板(23)上。

3.一种利用权利要求1或2任意一项权利要求所述金属薄板脉冲电流辅助微冲孔装置的微冲孔方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一：安装与调试

将微冲孔装置安装于压力机上并调试；

步骤二：选择工艺参数

根据待成形坯料的电阻、形状、厚度以及预成形的微孔大小，选择成形时脉冲电流参数与脉冲加热方式；

步骤三：坯料加载

将待冲孔坯料(16)置于凹模(17)上，根据所选择的脉冲加热方式将脉冲电源(25)与极接触装置(4)接通，操作压力机使冲头(6)匀速向下运动至冲头(6)、坯料(16)和凹模(17)接触；

步骤四：坯料微冲孔成形

根据选定的脉冲电流参数启动脉冲电流发生器(28)，对坯料(16)进行加热，当坯料(16)被加热到≤1000℃时，操作压力机使冲头(6)继续匀速向下运动进行加载，完成坯料(16)的微冲孔成形；

步骤五：微孔件脱模

完成微冲孔成形后，使冲头(6)回程，切断脉冲电源，关闭压力机，待工件冷却后松开夹持，将微孔件从凹模上取下；

步骤二中脉冲电流参数为：电压1-40V，频率100-1000Hz，电流密度幅值为10-1000A/mm²；

步骤四中坯料(16)的加热速度按照10℃/s-100℃/s进行。