本发明涉及金属材料加热变形加工技术领域，尤其涉及一种电子束预热变形加工系统及其加工方法。
背景技术：
金属材料的变形加工是很多产品常用的制造方法，所谓变形加工包括：拉伸、冲压、锻造等。对于变形抗力比较大的材料(例如钛、高温合金等)或需要实现大变形量加工的产品时，通常采用加热材料的方式，降低材料的强度，提高塑性以实现各类变形加工。
工业中使用的加热方法分别有火焰加热、电磁感应加热、电加热等，而以上所使用的各类加热方法在面对较复杂的变形加工工件时通常存在以下问题：
1.加热过程普遍耗时较长，且工作效率低。比如火焰加热和电加热，这两种方式都是通过加热材料表面加热，然后再利用热传导将整个工件加热从而达到预热的效果，但是受材料本身的热导率限制，需要较长时间才能实现工件表面和内部都达到预热温度；
2.电磁感应加热的方式虽然能实现快速的整体感应加热，但是电磁感应的集肤效应决定了感应器形状复杂且难以设计和制造，并且加热效果受工件形状影响非常大，难以实现整体均匀加热或指定区域加热；
3.现有的加热方法对于工件指定变形区域很难实现分区加热或局部加热，并且不能实现根据变形量来灵活掌控不同区域温度，因此当仅需要对产品部分区域进行变形加工时，整体加热会造成资源能源的浪费，并且效率也比较低。
技术实现要素：
针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以根据变形量在同一时间对不同区域进行不同预热温度的电子束预热变形加工系统及其加工方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电子束预热变形加工系统，包括电子束预热模块、真空模块、变形加工模块、工件夹持模块和控制模块，该控制模块分别与电子束预热模块、真空模块、变形加工模块以及工件夹持模块电连接，其中，所述真空模块包括真空室、与真空室连接并使得真空室成真空状态的真空泵以及真空控制器，所述电子束预热模块、变形加工模块依次设置在真空室内，所述工件夹持模块对应电子束预热模块、变形加工模块设置，所述电子束预热模块包括至少1支以上的电子束枪以及与电子束枪电连接的高压电源、电子束控制器，所述变形加工模块包括冲压组件和冲压动作控制器，所述电子束控制器、冲压动作控制器、真空控制器均与控制模块电连接。
进一步地，所述工件夹持模块包括为对称设置的工件夹持头，所述冲压组件包括对称设置的冲压模具、冲压杆以及冲压动力源，所述冲压动力源设置在真空室外，该冲压动力源的输出端与冲压杆连接，该冲压杆穿设真空室，所述冲压模具设在真空室内并与冲压杆连接，所述真空室与冲压杆之间设置有密封件，所述冲压动力源与冲压动作控制器电连接。
进一步地，该系统还包括输送模块，该输送模块与控制模块电连接，所述真空室的前端开有进料口，其后端开有出料口，该输送模块与进料口以及输送模块与出料口之间设置有输送密封件，所述电子束预热模块、变形加工模块从进料口到出料口依次设置，所述输送模块为卷带原料，该输送模块从进料口处输送原料，在真空室内途经电子束预热模块、变形加工模块后从出料口出料。
进一步地，所述电子束枪倾斜设置在真空室上，该电子束枪的枪口照射范围对应冲压组件处的工件，工件在冲压组件处直接进行电子束预热，然后进行变形加工。
进一步地，所述电子束枪对称设置在真空室的两侧，工件先经过电子束枪的预热后再到冲压组件处进行变形加工。
进一步地，所述工件夹持模块对应冲压组件设置。
进一步地，所述冲压组件、电子束枪处均设置有工件夹持模块。
进一步地，所述真空室内对应电子束枪的位置开有密封接口，所述电子束枪的枪口从密封接口处对射进真空室内，且该真空室内还设有真空计。
一种电子束预热变形加工方法，包括以下步骤：
s1.根据需加工的工件材料特性和变形加工要求设计来计算工件预热区域以及各加工区域的温度值；
s2.根据s1得到的数据设定电子束预热的功率、扫描需加工变形的图形形状、预热时间参数等参数；
s3.将待加工的工件通过工件夹持头装夹在真空室(2-1)内，电子束枪(1-1)的枪口以及冲压模具(3-1-3)均对应工件设置；
s4.真空泵(2-2)将真空室(2-1)抽真空启动电子束预热对待加工的工件对应区域进行预热；
s5.预热完成后，冲压模具(3-1-3)对工件进行变形加工；
s6.加工工件冷却，通过工件夹持头(4-1-1)将s5得到的工件单个或批量的移出真空室(2-1)，工件变形加工完成。
进一步地，所述s4步骤中抽真空后真空室(2-1)内的真空度达到0.001pa～10pa，所述s6步骤中加工工件冷却后，也可通过输送模块实时将工件移出真空室。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明利用电子束可以快速加热材料的性质与电子束扫描可对局部加热结合，实现根据工艺要求可以进行选区预热的效果，同时结合电子束预热变形加工系统实现同步创造不同预热区不同预热温度的变形加工手段，从而达到根据变形加工要求，用不同温度对加工工件进行有目的、有选择、可控的预热，改变工件特定区域的温度、强度、变形性能来实现复杂变形加工，同时提升了加工的效率，本发明设计合理，符合市场需求，适合推广。
附图说明
图1为本发明实施例1、2的模块示意图；
图2为本发明实施例1、2系统结构示意图；
图3为本发明实施例1的本体结构示意图；
图4为本发明实施例2的本体结构示意图；
图5为本发明实施例3、4的模块示意图；
图6为本发明实施例3、4的系统结构示意图；
图7为本发明实施例3的本体结构示意图；
图8为本发明实施例4的本体结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1-3一种电子束预热变形加工系统，包括电子束预热模块1、真空模块2、变形加工模块3、工件夹持模块4和控制模块5，该控制模块5分别与电子束预热模块1、真空模块2、变形加工模块3以及工件夹持模块4电连接，其中，所述真空模块2包括真空室2-1、与真空室2-1连接并使得真空室2-1成真空状态的真空泵2-2以及真空控制器2-3，所述电子束预热模块1、变形加工模块3依次设置在真空室2-1内，所述工件夹持模块4对应电子束预热模块1、变形加工模块3设置，所述电子束预热模块1包括至少1支以上的电子束枪1-1以及与电子束枪1-1电连接的高压电源1-2、电子束控制器1-3，所述变形加工模块3包括冲压组件3-1和冲压动作控制器3-2，所述电子束控制器1-3、冲压动作控制器3-2、真空控制器2-3均与控制模块5电连接，同时，所述工件夹持模块4包括为对称设置的工件夹持头，所述冲压组件3-1包括对称设置的冲压模具3-1-1、冲压杆3-1-2以及冲压动力源3-1-3，所述冲压动力源3-1-3设置在真空室2-1外，该冲压动力源3-1-3的输出端与冲压杆3-1-2连接，该冲压杆3-1-2穿设真空室2-1，所述冲压模具3-1-1设在真空室2-1内并与冲压杆3-1-2连接，所述真空室2-1与冲压杆3-1-2之间设置有密封件3-3-4，所述冲压动力源3-1-3与冲压动作控制器3-2电连接，另外，该系统还包括输送模块6，该输送模块6与控制模块5电连接，所述真空室2-1的前端开有进料口2-4，其后端开有出料口2-5，，该输送模块6与进料口2-4以及输送模块6与出料口2-5之间设置有输送密封件9所述电子束预热模块1、变形加工模块3从进料口2-4到出料口2-5依次设置，所述输送模块6为卷带原料，该输送模块6从进料口2-4处输送原料，在真空室2-1内途经电子束预热模块1、变形加工模块3后从出料口2-5出料，所述电子束枪1-1倾斜设置在真空室2-1上，该电子束枪1-1的枪口照射范围对应冲压组件3-1处的工件，所述工件夹持模块4对应冲压组件3-1设置，工件在冲压组件3-1处直接进行电子束预热，然后进行变形加工，另外，，所述真空室2-1内对应电子束枪1-1的位置开有密封接口7，所述电子束枪1-1的枪口从密封接口7处对射进真空室2-1内，且该真空室2-1内还设有真空计8。
一种电子束预热变形加工方法，包括以下步骤：
s1.根据需加工的工件材料特性和变形加工要求设计来计算工件预热区域以及各加工区域的温度值；
s2.根据s1得到的数据设定电子束预热的功率、扫描需加工变形的图形形状、预热时间参数；
s3.将待加工的工件通过工件夹持头装夹在真空室2-1内，电子束枪1-1的枪口以及冲压模具3-1-1均对应工件设置；
s4.真空泵2-2将真空室2-1抽真空启动电子束预热对待加工的工件对应区域进行预热；
s5.预热完成后，冲压模具3-1-1对工件进行变形加工；
s6.加工工件冷却，通过工件夹持头将s5得到的工件单个或批量的移出真空室2-1，工件变形加工完成。
其中，所述s4步骤中抽真空后真空室2-1内的真空度达到0.001pa～10pa，所述s6步骤中加工工件冷却后，也可通过输送模块6实时将工件移出真空室2-1。
实施例2
如图1、2、4所示，一种电子束预热变形加工系统，包括电子束预热模块1、真空模块2、变形加工模块3、工件夹持模块4和控制模块5，该控制模块5分别与电子束预热模块1、真空模块2、变形加工模块3以及工件夹持模块4电连接，其中，所述真空模块2包括真空室2-1、与真空室2-1连接并使得真空室2-1成真空状态的真空泵2-2以及真空控制器2-3，所述电子束预热模块1、变形加工模块3依次设置在真空室2-1内，所述工件夹持模块4对应电子束预热模块1、变形加工模块3设置，所述电子束预热模块1包括至少1支以上的电子束枪1-1以及与电子束枪1-1电连接的高压电源1-2、电子束控制器1-3，所述变形加工模块3包括冲压组件3-1和冲压动作控制器3-2，所述电子束控制器1-3、冲压动作控制器3-2、真空控制器2-3均与控制模块5电连接，所述工件夹持模块4包括为对称设置的工件夹持头，所述冲压组件3-1包括对称设置的冲压模具3-1-1、冲压杆3-1-2以及冲压动力源3-1-3，所述冲压动力源3-1-3设置在真空室2-1外，该冲压动力源3-1-3的输出端与冲压杆3-1-2连接，该冲压杆3-1-2穿设真空室2-1，所述冲压模具3-1-1设在真空室2-1内并与冲压杆3-1-2连接，所述真空室2-1与冲压杆3-1-2之间设置有密封件3-3-4，所述冲压动力源3-1-3与冲压动作控制器3-2电连接，同时，该系统还包括输送模块6，该输送模块6与控制模块5电连接，所述真空室2-1的前端开有进料口2-4，其后端开有出料口2-5，该输送模块6与进料口2-4以及输送模块6与出料口2-5之间设置有输送密封件9，所述电子束预热模块1、变形加工模块3从进料口2-4到出料口2-5依次设置，所述输送模块6为卷带原料，该输送模块6从进料口2-4处输送原料，在真空室2-1内途经电子束预热模块1、变形加工模块3后从出料口2-5出料，所述电子束枪1-1对称设置在真空室2-1的两侧，，所述冲压组件3-1、电子束枪1-1处均设置有工件夹持模块4，工件先经过电子束枪1-1的预热后再到冲压组件3-1处进行变形加工，另外，所述真空室2-1内对应电子束枪1-1的位置开有密封接口7，所述电子束枪1-1的枪口从密封接口7处对射进真空室2-1内，且该真空室2-1内还设有真空计8。
一种电子束预热变形加工方法，包括以下步骤：
s1.根据需加工的工件材料特性和变形加工要求设计来计算工件预热区域以及各加工区域的温度值；
s2.根据s1得到的数据设定电子束预热的功率、扫描需加工变形的图形形状、预热时间参数；
s3.将待加工的工件通过工件夹持头装夹在真空室2-1内，电子束枪1-1的枪口以及冲压模具3-1-1均对应工件设置；
s4.真空泵2-2将真空室2-1抽真空启动电子束预热对待加工的工件对应区域进行预热；
s5.预热完成后，冲压模具3-1-1对工件进行变形加工；
s6.加工工件冷却，通过工件夹持头将s5得到的工件单个或批量的移出真空室2-1，工件变形加工完成。
其中，所述s4步骤中抽真空后真空室2-1内的真空度达到0.001pa～10pa，所述s6步骤中加工工件冷却后，也可通过输送模块6实时将工件移出真空室2-1。
实施例3
如图5、6、7一种电子束预热变形加工系统，其特征在于，包括电子束预热模块1、真空模块2、变形加工模块3、工件夹持模块4和控制模块5，该控制模块5分别与电子束预热模块1、真空模块2、变形加工模块3以及工件夹持模块4电连接，其中，所述真空模块2包括真空室2-1、与真空室2-1连接并使得真空室2-1成真空状态的真空泵2-2以及真空控制器2-3，所述电子束预热模块1、变形加工模块3依次设置在真空室2-1内，所述工件夹持模块4对应电子束预热模块1、变形加工模块3设置，所述电子束预热模块1包括至少1支以上的电子束枪1-1以及与电子束枪1-1电连接的高压电源1-2、电子束控制器1-3，所述变形加工模块3包括冲压组件3-1和冲压动作控制器3-2，所述电子束控制器1-3、冲压动作控制器3-2、真空控制器2-3均与控制模块5电连接，所述工件夹持模块4包括为对称设置的工件夹持头，所述冲压组件3-1包括对称设置的冲压模具3-1-1、冲压杆3-1-2以及冲压动力源3-1-3，所述冲压动力源3-1-3设置在真空室2-1外，该冲压动力源3-1-3的输出端与冲压杆3-1-2连接，该冲压杆3-1-2穿设真空室2-1，所述冲压模具3-1-1设在真空室2-1内并与冲压杆3-1-2连接，所述真空室2-1与冲压杆3-1-2之间设置有密封件3-3-4，所述冲压动力源3-1-3与冲压动作控制器3-2电连接，其中，所述电子束枪1-1倾斜设置在真空室2-1上，该电子束枪1-1的枪口照射范围对应冲压组件3-1处的工件，所述工件夹持模块4对应冲压组件3-1设置，工件在冲压组件3-1处直接进行电子束预热，然后进行变形加工，另外，所述真空室2-1内对应电子束枪1-1的位置开有密封接口7，所述电子束枪1-1的枪口从密封接口7处对射进真空室2-1内，且该真空室2-1内还设有真空计8。
一种电子束预热变形加工方法，包括以下步骤：
s1.根据需加工的工件材料特性和变形加工要求设计来计算工件预热区域以及各加工区域的温度值；
s2.根据s1得到的数据设定电子束预热的功率、扫描需加工变形的图形形状、预热时间参数；
s3.将待加工的工件通过工件夹持头装夹在真空室2-1内，电子束枪1-1的枪口以及冲压模具3-1-1均对应工件设置；
s4.真空泵2-2将真空室2-1抽真空启动电子束预热对待加工的工件对应区域进行预热；
s5.预热完成后，冲压模具3-1-1对工件进行变形加工；
s6.加工工件冷却，通过工件夹持头将s5得到的工件单个或批量的移出真空室2-1，工件变形加工完成。
其中，所述s4步骤中抽真空后真空室2-1内的真空度达到0.001pa～10pa，所述s6步骤中加工工件冷却后，也可通过输送模块6实时将工件移出真空室2-1。
实施例4
如图5、6、8所示，一种电子束预热变形加工系统，包括电子束预热模块1、真空模块2、变形加工模块3、工件夹持模块4和控制模块5，该控制模块5分别与电子束预热模块1、真空模块2、变形加工模块3以及工件夹持模块4电连接，其中，所述真空模块2包括真空室2-1、与真空室2-1连接并使得真空室2-1成真空状态的真空泵2-2以及真空控制器2-3，所述电子束预热模块1、变形加工模块3依次设置在真空室2-1内，所述工件夹持模块4对应电子束预热模块1、变形加工模块3设置，所述电子束预热模块1包括至少1支以上的电子束枪1-1以及与电子束枪1-1电连接的高压电源1-2、电子束控制器1-3，所述变形加工模块3包括冲压组件3-1和冲压动作控制器3-2，所述电子束控制器1-3、冲压动作控制器3-2、真空控制器2-3均与控制模块5电连接，进一步地，所述工件夹持模块4包括为对称设置的工件夹持头，所述冲压组件3-1包括对称设置的冲压模具3-1-1、冲压杆3-1-2以及冲压动力源3-1-3，所述冲压动力源3-1-3设置在真空室2-1外，该冲压动力源3-1-3的输出端与冲压杆3-1-2连接，该冲压杆3-1-2穿设真空室2-1，所述冲压模具3-1-1设在真空室2-1内并与冲压杆3-1-2连接，所述真空室2-1与冲压杆3-1-2之间设置有密封件3-3-4，所述冲压动力源3-1-3与冲压动作控制器3-2电连接，其中，所述电子束枪1-1对称设置在真空室2-1的两侧，所述冲压组件3-1、电子束枪1-1处均设置有工件夹持模块4，工件先经过电子束枪1-1的预热后再到冲压组件3-1处进行变形加工，同时，所述真空室2-1内对应电子束枪1-1的位置开有密封接口7，所述电子束枪1-1的枪口从密封接口7处对射进真空室2-1内，且该真空室2-1内还设有真空计8。
一种电子束预热变形加工方法，包括以下步骤：
s1.根据需加工的工件材料特性和变形加工要求设计来计算工件预热区域以及各加工区域的温度值；
s2.根据s1得到的数据设定电子束预热的功率、扫描需加工变形的图形形状、预热时间参数；
s3.将待加工的工件通过工件夹持头装夹在真空室2-1内，电子束枪1-1的枪口以及冲压模具3-1-1均对应工件设置；
s4.真空泵2-2将真空室2-1抽真空启动电子束预热对待加工的工件对应区域进行预热；
s5.预热完成后，冲压模具3-1-1对工件进行变形加工；
s6.加工工件冷却，通过工件夹持头将s5得到的工件单个或批量的移出真空室2-1，工件变形加工完成。
其中，所述s4步骤中抽真空后真空室2-1内的真空度达到0.001pa～10pa，所述s6步骤中加工工件冷却后，也可通过输送模块6实时将工件移出真空室2-1。
本发明利用电子束可以快速加热材料的性质与电子束扫描可对局部加热结合，实现根据工艺要求可以进行选区预热的效果，同时结合电子束预热变形加工系统实现同步创造不同预热区不同预热温度的变形加工手段，从而达到根据变形加工要求，用不同温度对加工工件进行有目的、有选择、可控的预热，改变工件特定区域的温度、强度、变形性能来实现复杂变形加工，同时提升了加工的效率，本发明设计合理，符合市场需求，适合推广。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。