铝合金筒形件磁脉冲辅助拉深成形装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及磁脉冲辅助拉深成形领域，提供一种铝合金筒形件磁脉冲辅助拉深成形装置，对采用机械接触预成形得到的铝合金筒形预制件利用铝合金筒形件磁脉冲辅助拉深成形装置进行磁脉冲辅助拉深成形得到铝合金筒形件成品。
【背景技术】
[0002]近年来，为有效降低能耗和减少环境污染，以铝合金为代表的轻质高强度材料在先进制造领域的应用日益广泛，并引起国际著名汽车制造企业和研宄机构的普遍关注。与传统钢材相比，铝合金具有密度小、弹性好、抗冲击性能好等一系列优点，但是，采用传统的机械接触式加工工艺对铝合金加工时，哪怕是采用两次或多次冲压、拉深，由于铝合金室温成形性差，易在高应变区产生撕裂；而且，铝合金刚度低，零件卸载后回弹较大，零件的尺寸精度大大降低。
[0003]人们对高速率动态变形过程提高金属成形性的主要原因归结于惯性效应、高速的模具冲击作用和高速率成形下材料本构关系改变等因素，且惯性效应尤为显著。惯性效应有助于分散变形，抑制变形集中化，并影响颈缩发生的模式，分散颈缩，抑制颈缩集中化；高速的模具冲击作用对材料产生惯性减薄挤压作用，达到稳定变形效果；高速率动态变形改变材料的本构关系，材料将在更高的应变水平下发生破裂现象，提高材料极限变形能力。
[0004]电磁成形，是利用瞬间的高压脉冲磁场迫使粒子可带电的坯料在冲击电磁力的作用下克服坯料材料的屈服强度使坯料高速塑性成形的非机械接触性加工成形方法。
[0005]磁脉冲辅助拉深成形实用新型将高速率磁脉冲成形的优势结合于传统拉深成形过程，即用普通拉深工艺预成形，再用磁脉冲成形对零件关键部位进行局部成形，从而可以直接控制零件的应变分布，提高材料的成形性。是解决铝合金板材成形性差的新型特殊加工方法之一。
[0006]该实用新型中，常用的放电元件为电容。放电电压与放电次数为两个主要参数。
[0007]铝合金筒形件加工时，筒形件底部与筒形件侧壁的过渡部位为该零件关键部位，过渡曲线曲率越大，加工难度越大。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的是提供一种铝合金筒形件磁脉冲辅助拉深成形装置，对采用机械接触预成形得到的铝合金筒形预制件利用铝合金筒形件磁脉冲辅助拉深成形装置进行磁脉冲辅助拉深成形得到铝合金筒形件成品。
[0009]本实用新型的目的是通过以下实用新型方案实现:
[0010]这种铝合金筒形件磁脉冲辅助拉深成形装置，包括凹模，活动设置在凹模中的凸模；凹模的深度、内壁直径分别与铝合金筒形件相应设计尺寸相等，凹模的上口倒圆，凹模底部与凹模内壁平滑过渡，过渡曲线与铝合金筒形件筒底、外侧壁设计过渡曲线一致；凸模包括凸模模体和设置在凸模模体下面的线圈，凸模模体的直径不大于铝合金筒形件筒壁内径，制成凸模模体的材料为绝缘材料，线圈的外径不大于凸模模体的直径。
[0011]本实用新型的有益效果是:
[0012]使用这种铝合金筒形件磁脉冲辅助拉深成形装置对采用机械接触预成形得到的铝合金筒形预制件进行磁脉冲辅助拉深成形时，选取不同的放电电压与放电次数而产生的磁脉冲作用于铝合金筒形预制件关键部位，能够提高材料的成形性，增大过渡曲线的曲率，得到筒形件成品；铝合金筒形预制件关键部位在电磁力的作用下克服材料的屈服强度产生塑性变形时，受到凹模底部过渡曲线制约，利于保持筒形件成品关键部位尺寸，提高产品质量。
[0013]作为对本实用新型的改进，在凹模上活动设置有开设通孔的压边圈，压边圈通孔的直径不大于倒圆与凹模上表面相切圆的直径。压边圈用于将铝合金筒形预制件的上口翻边压在压边圈与凹模之间，以利于在机械接触预成形时毛坯均匀下移，同时在磁脉冲辅助拉深成形时将铝合金筒形预制件可靠定位。
[0014]作为对本实用新型的进一步改进，在凸模模体内开设竖向通孔；在凸模上还设置有压板，在压板上开设有压板通孔；线圈的电源线设置在竖向通孔和压板通孔内。
[0015]这种改进，可以在压板上施加压力传递至凸模，对凸模湿度加压，利于对凸模定位及铝合金筒形件关键部位成形；利于布线，便于使用。
[0016]作为对本实用新型的进一步改进，线圈由紫铜漆包线绕制而成。
[0017]作为对本实用新型的进一步改进，制成凸模模体的材料为硬尼龙。
[0018]作为对本实用新型的另一种改进，凹模底部的过渡曲线为圆弧。
【附图说明】
[0019]图1是包括铝合金筒形预制件的铝合金筒形件磁脉冲辅助拉深成形装置结构示意图
[0020]图2是包括铝合金筒形预制件的铝合金筒形件磁脉冲辅助拉深成形装置结构示意图
[0021]图3是凸模的结构示意图
[0022]图4是线圈的结构示意图
[0023]图5是放电电压为5.0 kv时放电次数对圆角变形的影响曲线图
[0024]图6是放电电压对圆角变形的影响曲线图
[0025]图7是第一主应变分布图
[0026]图8是第二主应变分布图
[0027]图9是预成形筒形件和放电电压为6.0kV的磁脉冲辅助冲压成形的筒形件壁厚变化分布图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图，以采用厚度Δ=1 mm的5052-0铝合金板材加工筒壁外径Φ=52.2mm、深Η=24.5mm、筒形件底部与筒形件内壁的过渡部位为圆弧过渡的内圆角半径R=5mm的销合金筒形件为例，对本实用新型作进一步说明:
[0029]参见图1所示，由机械接触预成形(较多的是采用机械冲压)获得的铝合金筒形预制件7，筒壁外径Φ=52.2mm、深H=24.5mm为铝合金筒形件的设计尺寸。筒形件底部与筒形件侧壁的过渡部位9为该零件关键部位，采取圆弧过渡，内圆角半径Rtl=Smm,大于铝合金筒形件10内圆角半径设计尺寸R=5mm ;销合金筒形件10外圆角半径为5mm+A=6mm。
[0030]机械接触预成形的主要目的是:RQ-R=8mm-5mm=3mm，留有3mm加工余量，避免在成形过程中出现拉裂现象，得到底部完好的预成形件，其余各主要尺寸满足实用新型要求尺寸。
[0031]铝合金筒形件磁脉冲辅助拉深成形装置用于对铝合金筒形预制件进行辅助拉深成形，使内圆角半径至设计尺寸R=5mm。
[0032]总体上说，参见图1、图2所示，这种铝合金筒形件磁脉冲辅助拉深成形装置，包括凹模1，活动设置在凹模I中的凸模；凹模I的深度、内壁直径分别与铝合金筒形件相应设计尺寸相等，凹模I的上口倒圆11，凹模I底部与凹模I内壁平滑过渡，过渡曲线与铝合金筒形件10筒底、外侧壁设计过渡曲线一致；又参见图3、图4所示，凸模包括凸模模体2和设置在凸模模体2下面的线圈3，凸模模体2的直径不大于铝合金筒形件10筒壁内径，制成凸模模体2的材料为绝缘材料，线圈3的外径不大于凸模模体2的直径；在凹模上活动设置有开设通孔的压边圈4，压边圈4通孔的直径不大于倒圆11与凹模I上表面相切圆的直径。