CN104841761A - 一种合金板电磁冲孔翻边成形方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种合金板电磁冲孔翻边成形方法，包括以下步骤：（1）安装平板螺旋线圈组；（2）安装坯料；（3）放电冲孔成形；（4）放电翻边成形；（5）取出成形件；本发明还涉及一种合金板电磁冲孔翻边成形装置。本发明采用的电磁成形工装简单，无需加工凸模，避免凹凸模配合间隙带来的问题；成形过程瞬时完成，能够提高材料的延展性和成形极限，大大改善翻边过程中裂纹产生问题；且克服了现有电磁成形技术多工序成形下换模带来的定位问题，以及拆装模具引起的成本增加的问题，大大提高生产效率。

Description

一种合金板电磁冲孔翻边成形方法及装置

技术领域

本发明涉及一种合金板电磁冲孔翻边成形方法及装置。

背景技术

冲压是最常见的制造加工技术，通常利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其分离或变形的加工方法。由于冲压加工中，凸凹模间隙很小，调模困难，并且凸模与凹模侧面及材料的摩擦增大，多工序时换模、定位困难，降低模具使用寿命，增加了成本。同时，汽车飞机轻量化已逐渐成为未来工业的发展趋势，铝合金、高强钢和复合材料等轻质、难成形材料在汽车、航天航空等先进制造领域的应用日益增加，这些材料的加工制造对传统冲压工艺提出了严峻的考验。铝合金的室温成形性较差，采用传统冲压工艺很难成形复杂的零件，容易在拉深圆角和翻边孔边缘发生破裂，且成形质量不稳定、成形极限低，这些都极大的制约着传统冲压技术的发展。

因此，国内外众多学者在传统冲压工艺上开始积极探索新的冲压工艺，因为电磁成形加载速率快、成形精度高等技术优点，研究者已经开始将电磁成形技术用于塑性成形，如专利CN102248693A中提出一种电磁驱动成形方法及装置，该方法采用脉冲电磁力驱动冲头加速，冲头撞击工件，完成工件与凹模的贴膜成形，但其刚性冲头增加了制造成本，容易刮伤工件，影响工件的成形质量，同时进行多工序成形，需拆下压力设备更换模具，降低成形效率，并且未涉及工件的定位问题；专利CN103341546A中提出一种轻合金壳体成形件磁脉冲成形装置及方法，分两次放电成形实现轻合金壳体成形件圆角的贴膜成形，但其为多步成形，且需拆装模具的螺栓、螺钉和上固定板，跟换模具和线圈再装配，降低其成形效率，增加了制造的成本。

总体看来，传统冲压工艺存在着很多不足，已经很难满足现有轻质材料的成形要求。虽然电磁成形技术已经开始应用于塑性成形中，但还存在多工序时换模效率低、定位难等问题要解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供成形装置简单、大大提高工艺柔性的一种合金板电磁冲孔翻边成形方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种合金板电磁冲孔翻边成形方法，包括以下步骤：

（1）安装平板螺旋线圈组：首先在底座的定位凹槽内固定安装有用以提供电磁排斥力的平板螺旋线圈组，所述平板螺旋线圈组的正、负两极经电容器组与放电控制开关串联，所述电容器组与供电电源并联，在所述平板螺旋线圈组外套设有下模；

（2）安装坯料：接着将坯料置于下模上的预定位置，接着安放上模，利用所述下模上端面设置的拉伸筋将坯料夹紧定位，并将冲孔模仁镶接入上模的模仁安装通孔中，并用螺栓锁紧，最后锁紧螺栓螺母组件将底座、下模和上模紧固连接；

（3）放电冲孔成形：供电电源对电容器组进行充电，充电完毕后断开充电回路，接着闭合放电控制开关，电容器组对平板螺旋线圈组放电，高强脉冲电流流经平板螺旋线圈组后，在平板螺旋线圈组中产生瞬态强磁场，并在坯料表面产生感应涡流，进而产生与瞬态强磁场旋转方向相反的涡流磁场，两个磁场所产生的磁力相互排斥，并推动坯料向上运动与冲孔模仁的直角状刃口发生作用，完成坯料冲孔成形，整个过程瞬时完成；

（4）放电翻边成形：拆下冲孔模仁上的螺栓，取下冲孔模仁，换上翻边模仁，然后同步骤（3）所述，所述电磁排斥力推动坯料向上运动并与翻边模仁的弧形刃口相贴合，完成坯料翻边成形，整个过程瞬时完成；

（5）取出成形件：松开螺栓螺母组件的螺母，依次取下翻边模仁、上模，得到的冲孔翻边成形件。

一种合金板电磁冲孔翻边成形装置，包括自上而下经螺栓螺母组件紧固的上模、下模以及底座，所述上模与下模之间横向夹紧有坯料，所述上模的阶梯状模仁安装通孔内镶接有模仁，所述下模的环形内腔中固定安装有平板螺旋线圈组，所述平板螺旋线圈组的正、负两极经电容器组与放电控制开关串联，所述电容器组与供电电源并联。

进一步的，所述模仁为冲孔模仁或翻边模仁。

进一步的，所述冲孔模仁、翻边模仁均呈筒状，且均其筒状外周侧设置有用以与模仁安装通孔相配合的台肩；所述冲孔模仁内侧缘根部横截面呈直角状以形成冲孔翻边成形件的内孔，所述冲孔模仁内侧缘上部呈上大下小的锥形以利于冲孔废料收集；所述翻边模仁内侧缘横截面呈弧形以形成冲孔翻边成形件的弧形凸起内侧缘。

进一步的，所述冲孔模仁或翻边模仁镶接入上模的模仁安装通孔内后，所述冲孔模仁或翻边模仁下端面均与上模的下端面平齐。

进一步的，所述底座上端面中部开设有用以承放平板螺旋线圈组的定位凹槽。

进一步的，所述下模上设置有用以夹紧定位的拉伸筋。

进一步的，所述下模侧面开设有用以平板螺旋线圈组正、负两极出线的开口。

进一步的，所述平板螺旋线圈组包含平板螺旋线圈，所述平板螺旋线圈由至少一根导线从里到外缠绕多匝而成，所述平板螺旋线圈放置在电木外壳中，所述平板螺旋线圈与电木外壳之间以及平板螺旋线圈外表面均设置有绝缘材料。

进一步的，所述绝缘材料由聚酰胺树脂和环氧树脂混合制成，所述聚酰胺树脂和环氧树脂的质量比为1:2。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明将电磁成形工艺应用在坯料冲孔翻边的成形工艺上，主要应用在铝合金平板件的冲孔翻边的成形工艺上，利用电磁力驱动平板件成形；本发明与传统冲压成形工艺相比，本发明采用的电磁成形工装简单，采用单个模具，不需要加工凸模，避免凹凸模配合间隙带来的问题；成形过程瞬时完成，能够提高材料的延展性和成形极限，能改善翻边过程中裂纹的产生；本发明克服了现有电磁成形技术多工序成形下换模带来的定位问题，拆装模具引起的成本增加；本发明在上下模之间设计了拉伸筋，防止坯料的滑动，多工序下只需更换模仁，无需拆下模具，解决坯料重新定位的问题，提高生产效率，保证工件质量。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的安装有翻边模仁的整体构造示意图。

图2为本发明实施例的图1中A部放大图。

图3为本发明实施例的冲孔模仁剖视示意图。

图4为本发明实施例的翻边模仁剖视示意图。

图5为本发明实施例的冲孔工序后的坯料示意图。

图6为本发明实施例的翻边工序后的产品示意图。

图7为本发明实施例的产生电磁排斥力示意图。

图中：1-底座，11-定位凹槽，2-平板螺旋线圈组，21-平板螺旋线圈，22-电木外壳，23-绝缘材料，3-下模，31-拉伸筋，32-环形内腔，33-开口，4-坯料，5-上模，51-模仁安装通孔，6-模仁，61-冲孔模仁，611-直角状刃口，62-翻边模仁，621-弧形刃口，63-台肩，7-螺栓，8-螺栓螺母组件，81-螺母，C-电容器组，K-放电控制开关。

具体实施方式

如图1~7所示，在本发明中，一种合金板电磁冲孔翻边成形方法，包括以下步骤：

（1）安装平板螺旋线圈组2：首先在底座1的定位凹槽11内固定安装有用以提供电磁排斥力的平板螺旋线圈组2，所述平板螺旋线圈组2的正、负两极经电容器组C与放电控制开关K串联，所述电容器组C与供电电源并联，在所述平板螺旋线圈组2外套设有下模3；

（2）安装坯料4：接着将坯料4置于环形下模3上的预定位置，所选用的坯料4优选铝合金薄板，接着安放上模5，利用所述下模3上端面设置的拉伸筋31将坯料4夹紧定位，并将冲孔模仁61镶接入上模5的模仁安装通孔51中，并用螺栓7锁紧，最后锁紧螺栓螺母组件8将底座1、下模3和上模5紧固连接；

（3）放电冲孔成形：供电电源对电容器组C进行充电，充电完毕后断开充电回路，接着闭合放电控制开关K，电容器组C对平板螺旋线圈21组2放电，高强脉冲电流流经平板螺旋线圈组2后，在平板螺旋线圈组2中产生瞬态强磁场，并在坯料4表面产生感应涡流，进而产生与瞬态强磁场旋转方向相反的涡流磁场，两个磁场所产生的磁力相互排斥，并推动坯料4向上运动与冲孔模仁61的直角状刃口611发生作用，完成坯料4冲孔成形，整个过程瞬时完成；

（4）放电翻边成形：拆下冲孔模仁61上的螺栓7，取下冲孔模仁61，换上翻边模仁62，然后同步骤（3）所述，所述电磁排斥力推动坯料4向上运动并与翻边模仁62的弧形刃口621相贴合，完成坯料4翻边成形，整个过程瞬时完成；

（5）取出成形件：松开螺栓螺母组件8的螺母81，依次取下翻边模仁62、上模5，得到的冲孔翻边成形件。

在本发明中，一种合金板电磁冲孔翻边成形装置，包括自上而下经螺栓螺母组件8紧固的上模5、下模3以及底座1，所述上模5与下模3之间横向夹紧有坯料4，所述上模5的阶梯状模仁安装通孔51内镶接有模仁6，所述下模3的环形内腔32中固定安装有平板螺旋线圈组2，所述平板螺旋线圈组2的正、负两极经电容器组C与放电控制开关K串联，所述电容器组C与供电电源并联。

在本发明中，所述模仁6为冲孔模仁61或翻边模仁62。

在本发明中，所述冲孔模仁61、翻边模仁62均呈筒状，且均其筒状外周侧设置有用以与模仁安装通孔51相配合的台肩63；所述冲孔模仁61内侧缘根部横截面呈直角状以形成冲孔翻边成形件的内孔，所述冲孔模仁61内侧缘上部呈上大下小的锥形以利于冲孔废料收集；所述翻边模仁62内侧缘横截面呈弧形以形成冲孔翻边成形件的弧形凸起内侧缘。

在本发明中，所述冲孔模仁61或翻边模仁62镶接入上模5的模仁安装通孔51内后，所述冲孔模仁61或翻边模仁62下端面均与上模5的下端面平齐。

在本发明中，所述底座1上端面中部开设有用以承放平板螺旋线圈组2的定位凹槽11。

在本发明中，所述定位凹槽11、所述环形内腔32、模仁安装通孔51均位于同一轴线上。

在本发明中，所述下模3上设置有用以夹紧定位的拉伸筋31。

在本发明中，所述下模3侧面开设有用以平板螺旋线圈组2正、负两极出线的开口33。

在本发明中，所述平板螺旋线圈组2包含平板螺旋线圈21，所述平板螺旋线圈21由至少一根扁平紫铜导线从里到外缠绕多匝而成，所述平板螺旋线圈21放置在电木外壳22中，所述平板螺旋线圈21与电木外壳22之间以及平板螺旋线圈21外表面均设置有绝缘材料23。

在本发明中，所述绝缘材料23由聚酰胺树脂和环氧树脂混合制成，所述聚酰胺树脂和环氧树脂的质量比为1:2。

在本发明中，采用1mm厚1040铝合金板作为加工坯料4，选择直径为60mm的冲孔模仁61，按照上述实施方式安装完成；利用电容器组C对平板螺旋线圈21组2放电，放电电压为3000V，完成冲孔成形，其成形坯料4如图5所示；取下冲孔模仁61，换上直径80mm的翻边模仁62，接着完成放电翻边成形，取出成形好的1mm厚铝合金板直径80mm的冲孔翻边工件，其成形工件如图6所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种合金板电磁冲孔翻边成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）安装平板螺旋线圈组：首先在底座的定位凹槽内固定安装有用以提供电磁排斥力的平板螺旋线圈组，所述平板螺旋线圈组的正、负两极经电容器组与放电控制开关串联，所述电容器组与供电电源并联，在所述平板螺旋线圈组外套设有下模；

（2）安装坯料：接着将坯料置于下模上的预定位置，安放上模，利用所述下模上端面设置的拉伸筋将坯料夹紧定位，并将冲孔模仁镶接入上模的模仁安装通孔中，并用螺栓锁紧，最后锁紧螺栓螺母组件将底座、下模和上模紧固连接；

（3）放电冲孔成形：供电电源对电容器组进行充电，充电完毕后断开充电回路，接着闭合放电控制开关，电容器组对平板螺旋线圈组放电，高强脉冲电流流经平板螺旋线圈组后，在平板螺旋线圈组中产生瞬态强磁场，并在坯料表面产生感应涡流，进而产生与瞬态强磁场旋转方向相反的涡流磁场，两个磁场所产生的磁力相互排斥，并推动坯料向上运动与冲孔模仁的直角状刃口发生作用，完成坯料冲孔成形，整个过程瞬时完成；

（4）放电翻边成形：拆下冲孔模仁上的螺栓，取下冲孔模仁，换上翻边模仁，然后同步骤（3）所述，所述电磁排斥力推动坯料向上运动并与翻边模仁的弧形刃口相贴合，完成坯料翻边成形，整个过程瞬时完成；

（5）取出成形件：松开螺栓螺母组件的螺母，依次取下翻边模仁、上模，得到的冲孔翻边成形件。

2.一种合金板电磁冲孔翻边成形装置，其特征在于：包括自上而下经螺栓螺母组件紧固的上模、下模以及底座，所述上模与下模之间横向夹紧有坯料，所述上模的阶梯状模仁安装通孔内镶接有模仁，所述下模的环形内腔中固定安装有平板螺旋线圈组，所述平板螺旋线圈组的正、负两极经电容器组与放电控制开关串联，所述电容器组与供电电源并联。

3.根据权利要求2所述的一种合金板电磁冲孔翻边成形装置，其特征在于：所述模仁为冲孔模仁或翻边模仁。

4.根据权利要求3所述的一种合金板电磁冲孔翻边成形装置，其特征在于：所述冲孔模仁、翻边模仁均呈筒状，且均其筒状外周侧设置有用以与模仁安装通孔相配合的台肩；所述冲孔模仁内侧缘根部横截面呈直角状以形成冲孔翻边成形件的内孔，所述冲孔模仁内侧缘上部呈上大下小的锥形以利于冲孔废料收集；所述翻边模仁内侧缘横截面呈弧形以形成冲孔翻边成形件的弧形凸起内侧缘。

5.根据权利要求4所述的一种合金板电磁冲孔翻边成形装置，其特征在于：所述冲孔模仁或翻边模仁镶接入上模的模仁安装通孔内后，所述冲孔模仁或翻边模仁下端面均与上模的下端面平齐。

6.根据权利要求5所述的一种合金板电磁冲孔翻边成形装置，其特征在于：所述底座上端面中部开设有用以承放平板螺旋线圈组的定位凹槽。

7.根据权利要求6所述的一种合金板电磁冲孔翻边成形装置，其特征在于：所述下模上设置有用以夹紧定位的拉伸筋。

8.根据权利要求7所述的一种合金板电磁冲孔翻边成形装置，其特征在于：所述下模侧面开设有用以平板螺旋线圈组正、负两极出线的开口。

9.根据权利要求8所述的一种合金板电磁冲孔翻边成形装置，其特征在于：所述平板螺旋线圈组包含平板螺旋线圈，所述平板螺旋线圈由至少一根导线从里到外缠绕多匝而成，所述平板螺旋线圈放置在电木外壳中，所述平板螺旋线圈与电木外壳之间以及平板螺旋线圈外表面均设置有绝缘材料。

10.根据权利要求9所述的一种合金板电磁冲孔翻边成形装置，其特征在于：所述绝缘材料由聚酰胺树脂和环氧树脂混合制成，所述聚酰胺树脂和环氧树脂的质量比为1:2。