一種板材翻孔成形裝置及成形方法與流程
2024-03-29 08:17:05
本發明涉及材料加工成形技術領域，具體涉及一種板材翻孔成形裝置及成形方法。
背景技術：
傳統的翻孔成形方法是直接用鋼模翻孔，該方法需要一套具有凸凹模的大型成形工裝和大臺面壓力機，生產成本高、周期長、產品的貼模性不好。當翻孔係數較小時，圓孔翻邊變形區容易產生裂紋，通常需要多道次成形工序，工序中間要進行打磨、修邊和退火處理，製造工藝相當複雜，至使生產效率低，廢品率高，成本高，工人勞動強度大。
電磁脈衝成形是一種利用脈衝磁場力對金屬工件進行高速加工的方法，是未來製造業的關鍵技術之一。研究表明：材料在脈衝磁場力高速變形條件下能夠獲得高於傳統衝壓加工下的成形性能。
在相關文獻中，張文忠等研究了5a06板材磁脈衝成形圓孔翻邊工藝，發現電磁成形可以顯著地提高鋁合金的塑性和圓孔翻邊性能。在文獻「大型複雜型面鋁合金翻邊件電磁成形塑性流動行為研究」中，黃亮等發現通過減小壓邊力，有利於板料法蘭部分材料向凹模腔內流動，可以抑制翻孔端部的減薄。但是壓邊力較小時，板料法蘭出現起皺。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種產品質量好、成形工藝簡單的板材翻孔成形裝置及成形方法。
為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：
一種板材翻孔成形裝置，包括壓邊圈和凹模，所述壓邊圈置於凹模的上方，所述壓邊圈用於將待翻孔成形的板材壓在壓邊圈和凹模之間，所述凹模內具有凹模腔，所述壓邊圈上和所述凹模上分別相對應地設置有上部線圈凹槽和下部線圈凹槽，所述上部線圈凹槽內嵌設有上端部縮徑線圈，所述下部線圈凹槽內嵌設有下端部縮徑線圈，所述板材的預製孔的邊緣上方設有軸向拉深線圈。
上述的板材翻孔成形裝置，優選的，所述板材翻孔成形裝置還包括一校形凸模，所述校形凸模呈圓臺狀，校形凸模的斜邊處設有校形線圈凹槽，所述校形線圈凹槽內嵌設有校形線圈。
上述的板材翻孔成形裝置，優選的，所述校形線圈包括沿校形凸模的軸向設置的多圈線圈。
上述的板材翻孔成形裝置，優選的，多圈所述校形線圈沿所述校形凸模的斜邊呈倒塔形布置。
上述的板材翻孔成形裝置，優選的，所述上端部縮徑線圈和下端部縮徑線圈均包括多圈同心線圈。
上述的板材翻孔成形裝置，優選的，所述軸向拉深線圈包括多圈同心線圈。
上述的板材翻孔成形裝置，優選的，所述上端部縮徑線圈和下端部縮徑線圈與同一個電源系統相連，同時充電或放電，所述軸向拉深線圈和校形線圈分別與一個電源系統相連，獨立進行充電或放電。
作為一個總的技術構思，本發明另一方面提供了一種板材翻孔成形方法，該板材翻孔成形方法採用上述的板材翻孔成形裝置對板材進行翻孔成形，其具體包括以下步驟：
s1、將具有預製孔的待翻孔成形的板材夾在壓邊圈和凹模之間，將軸向拉深線圈置於板材的預製孔邊緣上方；
s2、對軸向拉深線圈、上端部縮徑線圈和下端部縮徑線圈充電並放電，上端部縮徑線圈和下端部縮徑線圈對板材產生向內壓縮的電磁力，軸向拉深線圈對板材產生向下壓的電磁力，板材在多向磁場力的驅動下向下拉深變形，形成具有下傾斜面的彎折形板材；
s3、對軸向拉深線圈、上端部縮徑線圈和下端部縮徑線圈斷電，用校形凸模替代軸向拉深線圈，將校形凸模放置在板材的預製孔處，使校形凸模的斜邊與板材的下傾斜面相貼合；
s4、對上端部縮徑線圈、下端部縮徑線圈和校形線圈進行充電並放電，板材的預製孔在上端部縮徑線圈、下端部縮徑線圈和校形線圈的多向磁場力的驅動下與凹模的內壁貼模，即完成板材的翻孔成形。
與現有技術相比，本發明的優點在於：
(1)本發明通過設置上端部縮徑線圈和下端部縮徑線圈，對板材的法蘭部進行放電，增加板材法蘭部內部材料的流動性，減少材料變形區域的壁厚減薄率，同時採用軸向拉深線圈放電，使板材在預製孔處進行軸向拉深，在端部縮徑線圈和軸向拉深線圈的共同作用下增加翻孔高度，並避免變形區壁厚過度減薄，確保了產品質量。
(2)採用軸向拉深線圈結合校形線圈，分兩步成形，先通過軸向拉深線圈將板材的翻孔進行預成形，然後利用校形線圈對板材翻孔進行成形，這樣可以提高翻孔直壁與凹模之間的貼模性。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明板材翻孔成形裝置工作初始狀態的結構示意圖。
圖2為本發明板材翻孔成形裝置中線圈放電後板材變形的結構示意圖。
圖3為本發明板材翻孔成形裝置在板材上放置校形凸模後的結構示意圖。
圖4為本發明板材翻孔成形裝置採用校形凸模並對各線圈放電後板材最終成形的結構示意圖。
圖例說明：
1、壓邊圈；2、凹模；3、板材；4、凹模腔；5、上端部縮徑線圈；6、下端部縮徑線圈；7、軸向拉深線圈；8、校形凸模；9、校形線圈。
具體實施方式
為了便於理解本發明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本發明作更全面、細緻地描述，但本發明的保護範圍並不限於以下具體的實施例。
需要特別說明的是，當某一元件被描述為「固定於、固接於、連接於或連通於」另一元件上時，它可以是直接固定、固接、連接或連通在另一元件上，也可以是通過其他中間連接件間接固定、固接、連接或連通在另一元件上。
除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，並不是旨在限制本發明的保護範圍。
實施例：
如圖1至圖4所示，本發明板材翻孔成形裝置及成形方法的一種實施例。該板材翻孔成形裝置包括壓邊圈1和凹模2，壓邊圈1置於凹模2的上方。壓邊圈1用於將待翻孔成形的板材3壓在壓邊圈1和凹模2之間。凹模2內具有凹模腔4。壓邊圈1上和凹模2上分別相對應地設置有上部線圈凹槽和下部線圈凹槽，在上部線圈凹槽內嵌設有上端部縮徑線圈5，在下部線圈凹槽內嵌設有下端部縮徑線圈6。板材3上開有預製孔，板材3的預製孔的邊緣上方設有軸向拉深線圈7。該板材翻孔成形裝置還包括一個校形凸模8，該校形凸模8呈圓臺狀，校形凸模8的斜邊處設有校形線圈凹槽，在校形線圈凹槽內嵌設有校形線圈9。該校形線圈9為沿校形凸模8的軸向設置的多圈線圈。多圈校形線圈9沿校形凸模8的斜邊呈倒塔形布置。上端部縮徑線圈5和下端部縮徑線圈6均為多圈同心線圈。軸向拉深線圈7也為多圈同心線圈。上端部縮徑線圈5和下端部縮徑線圈6與同一個電源系統相連，同時充電或放電，軸向拉深線圈7和校形線圈9分別與一個電源系統相連，獨立進行充電或放電。
本發明的板材翻孔成形方法採用上述的成形裝置對板材3進行翻孔成形，其具體成形步驟如下：
第一步、將具有預製孔的待翻孔成形的板材3夾在壓邊圈1和凹模2之間，將軸向拉深線圈7置於板材3的預製孔邊緣上方；
第二步、對軸向拉深線圈7、上端部縮徑線圈5和下端部縮徑線圈6充電並放電，上端部縮徑線圈5和下端部縮徑線圈6對板材3產生向內壓縮的電磁力，軸向拉深線圈7對板材3產生向下壓的電磁力，板材3在多向磁場力的驅動下向下拉深變形，形成具有下傾斜面的彎折形板材3；
第三步、對軸向拉深線圈7、上端部縮徑線圈5和下端部縮徑線圈6斷電，用校形凸模8替代軸向拉深線圈7，將校形凸模8放置在板材3的預製孔處，使校形凸模8的斜邊與板材3的下傾斜面相貼合；
第四步、對上端部縮徑線圈5、下端部縮徑線圈6和校形線圈9進行充電並放電，板材3的預製孔在上端部縮徑線圈5、下端部縮徑線圈6和校形線圈9的多向磁場力的驅動下與凹模2的內壁貼模，即完成板材3的翻孔成形。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。