一种板材翻孔成形装置及成形方法与流程

本发明涉及材料加工成形技术领域，具体涉及一种板材翻孔成形装置及成形方法。

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、产品的贴模性不好。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。在文献“大型复杂型面铝合金翻边件电磁成形塑性流动行为研究”中，黄亮等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。

技术实现要素：

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，提供一种产品质量好、成形工艺简单的板材翻孔成形装置及成形方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种板材翻孔成形装置，包括压边圈和凹模，所述压边圈置于凹模的上方，所述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，所述压边圈上和所述凹模上分别相对应地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。

上述的板材翻孔成形装置，优选的，所述板材翻孔成形装置还包括一校形凸模，所述校形凸模呈圆台状，校形凸模的斜边处设有校形线圈凹槽，所述校形线圈凹槽内嵌设有校形线圈。

上述的板材翻孔成形装置，优选的，所述校形线圈包括沿校形凸模的轴向设置的多圈线圈。

上述的板材翻孔成形装置，优选的，多圈所述校形线圈沿所述校形凸模的斜边呈倒塔形布置。

上述的板材翻孔成形装置，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。

上述的板材翻孔成形装置，优选的，所述轴向拉深线圈包括多圈同心线圈。

上述的板材翻孔成形装置，优选的，所述上端部缩径线圈和下端部缩径线圈与同一个电源系统相连，同时充电或放电，所述轴向拉深线圈和校形线圈分别与一个电源系统相连，独立进行充电或放电。

作为一个总的技术构思，本发明另一方面提供了一种板材翻孔成形方法，该板材翻孔成形方法采用上述的板材翻孔成形装置对板材进行翻孔成形，其具体包括以下步骤：

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，将轴向拉深线圈置于板材的预制孔边缘上方；

s2、对轴向拉深线圈、上端部缩径线圈和下端部缩径线圈充电并放电，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，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，形成具有下倾斜面的弯折形板材；

s3、对轴向拉深线圈、上端部缩径线圈和下端部缩径线圈断电，用校形凸模替代轴向拉深线圈，将校形凸模放置在板材的预制孔处，使校形凸模的斜边与板材的下倾斜面相贴合；

s4、对上端部缩径线圈、下端部缩径线圈和校形线圈进行充电并放电，板材的预制孔在上端部缩径线圈、下端部缩径线圈和校形线圈的多向磁场力的驱动下与凹模的内壁贴模，即完成板材的翻孔成形。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明通过设置上端部缩径线圈和下端部缩径线圈，对板材的法兰部进行放电，增加板材法兰部内部材料的流动性，减少材料变形区域的壁厚减薄率，同时采用轴向拉深线圈放电，使板材在预制孔处进行轴向拉深，在端部缩径线圈和轴向拉深线圈的共同作用下增加翻孔高度，并避免变形区壁厚过度减薄，确保了产品质量。

(2)采用轴向拉深线圈结合校形线圈，分两步成形，先通过轴向拉深线圈将板材的翻孔进行预成形，然后利用校形线圈对板材翻孔进行成形，这样可以提高翻孔直壁与凹模之间的贴模性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明板材翻孔成形装置工作初始状态的结构示意图。

图2为本发明板材翻孔成形装置中线圈放电后板材变形的结构示意图。

图3为本发明板材翻孔成形装置在板材上放置校形凸模后的结构示意图。

图4为本发明板材翻孔成形装置采用校形凸模并对各线圈放电后板材最终成形的结构示意图。

图例说明：

1、压边圈；2、凹模；3、板材；4、凹模腔；5、上端部缩径线圈；6、下端部缩径线圈；7、轴向拉深线圈；8、校形凸模；9、校形线圈。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

实施例：

如图1至图4所示，本发明板材翻孔成形装置及成形方法的一种实施例。该板材翻孔成形装置包括压边圈1和凹模2，压边圈1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。凹模2内具有凹模腔4。压边圈1上和凹模2上分别相对应地设置有上部线圈凹槽和下部线圈凹槽，在上部线圈凹槽内嵌设有上端部缩径线圈5，在下部线圈凹槽内嵌设有下端部缩径线圈6。板材3上开有预制孔，板材3的预制孔的边缘上方设有轴向拉深线圈7。该板材翻孔成形装置还包括一个校形凸模8，该校形凸模8呈圆台状，校形凸模8的斜边处设有校形线圈凹槽，在校形线圈凹槽内嵌设有校形线圈9。该校形线圈9为沿校形凸模8的轴向设置的多圈线圈。多圈校形线圈9沿校形凸模8的斜边呈倒塔形布置。上端部缩径线圈5和下端部缩径线圈6均为多圈同心线圈。轴向拉深线圈7也为多圈同心线圈。上端部缩径线圈5和下端部缩径线圈6与同一个电源系统相连，同时充电或放电，轴向拉深线圈7和校形线圈9分别与一个电源系统相连，独立进行充电或放电。

本发明的板材翻孔成形方法采用上述的成形装置对板材3进行翻孔成形，其具体成形步骤如下：

第一步、将具有预制孔的待翻孔成形的板材3夹在压边圈1和凹模2之间，将轴向拉深线圈7置于板材3的预制孔边缘上方；

第二步、对轴向拉深线圈7、上端部缩径线圈5和下端部缩径线圈6充电并放电，上端部缩径线圈5和下端部缩径线圈6对板材3产生向内压缩的电磁力，轴向拉深线圈7对板材3产生向下压的电磁力，板材3在多向磁场力的驱动下向下拉深变形，形成具有下倾斜面的弯折形板材3；

第三步、对轴向拉深线圈7、上端部缩径线圈5和下端部缩径线圈6断电，用校形凸模8替代轴向拉深线圈7，将校形凸模8放置在板材3的预制孔处，使校形凸模8的斜边与板材3的下倾斜面相贴合；

第四步、对上端部缩径线圈5、下端部缩径线圈6和校形线圈9进行充电并放电，板材3的预制孔在上端部缩径线圈5、下端部缩径线圈6和校形线圈9的多向磁场力的驱动下与凹模2的内壁贴模，即完成板材3的翻孔成形。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。