一种T型型材校形装置及其校型方法与流程

本发明涉及一种t型型材校形装置及其校形方法。

背景技术：

近年来，随着制造业结构轻量化的发展，铝合金型材在航空航天、汽车工业中的应用日益增加。t型型材是铝合金型材中十分常见的一种。为了达到所需的硬度，铝合金型材往往需要进行淬火等热处理。淬火后t型型材铝合金变形较大，尤其是直度和平度，需要进行校形处理才能达到装配的要求。在实际生产中对于t型型材的校形采用手工校形，虽然能够达到指标要求，但是劳动强度大，校形效率低，且由于受到工人操作的影响，导致校形效果并不理想。随着生产制造机械化和自动化的发展，传统的手工校形不再能满足t型型材的生产效率要求和校形精度要求。但是，要利用机械化装置对t型型材进行校形，要考虑如何产生校形力并控制校形力的大小和作用点还有t型型材的装夹等问题，这些都是校形机械化所遇到的实际困难。

电磁成形属高速成形范畴，是通过高压储能电容对线圈瞬时放电产生强脉冲磁场，使坯料在冲击电磁力作用下高速成形。电磁成形能够提高材料的成形极限，改善应力分布，有效地控制回弹。其加工效率高，时间短，成本低，便于实现生产的自动化。采用电磁成形方法可在一道工序中完成用常规成形方法多道工序才能完成的零件，可有效地缩短生产周期，降低成本。

因此，针对于上述的技术难题，综合电磁成形的优势所在，提出了一种利用电磁力对t型型材进行校形的电磁校形方法。这种电磁校形方法是一种将电场能转变为机械能使型材发生塑性变形的新型校形方法。

技术实现要素：

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是传统的手工校形不再能满足t型型材的生产效率要求和校形精度要求。

本发明的具体实施方案是：一种t型型材校形装置，包括上板及下板，所述上板下表面固定连接有套筒，所述套筒内下部具有能沿套筒轴向上下移动的驱动盘，所述驱动盘上方具有放置于套筒内的平板螺旋线圈，所述平板螺旋线圈经线路与供电电源连接，所述驱动盘下方固定连接有应力波放大器，所述应力波放大器下端固定连接有锤头，所述下板上方固定有一对由驱动装置驱动向中部夹紧t型型材的夹紧装置。

进一步的，所述夹紧装置包括固定于下板上的凸形块，各个凸形块内螺纹连接有朝向锤头方向设置的螺杆，各个螺杆的内侧端部铰接有连接块，所述连接块内侧端固定连接有与t型型材两侧接触的夹紧块。

进一步的，所述上板与下板之间经立柱固定连接，所述立柱中部还固定有中间板，所述中间板中部固定有具有套于应力波放大器外部的导套，所述中间板中部具有放置导套的开孔，所述应力波放大器的外部具套有弹簧，所述弹簧一端作用于导套另一端作用于导套从而保证驱动盘与平板螺旋线圈下沿紧贴。

进一步的，所述供电电源的两端与变压器t的初级绕组两端连接，变压器t的次级绕组一端经整流器d、限流电阻r与电容器组c的一端、平板螺旋线圈的一端连接，变压器t的次级绕组的另一端与电容器组c的另一端连接，变压器t的次级绕组还经放电控制开关k与平板螺旋线圈的另一端连接。

进一步的，所述驱动盘下方固定连接有垫板，所述垫板与应力波放大器固定连接。

进一步的，所述螺杆的外侧端为具有方形截面。

进一步的，所述套筒内开有用于置放平板螺旋线圈的阶面，所述上板下表面设有用于限位套筒定位槽。

进一步的，所述螺杆朝向锤头的一端外周侧具有有环形槽，槽内内置有钢珠，所述连接块中部具有以供螺杆端部插入的中间槽孔，所述中间槽孔与螺杆端部间隙配合，所述连接块上部具有纵向伸入中间孔内的螺钉，所述螺钉下端压紧钢珠实现螺杆与连接块的铰接并保证螺杆轴向方向上与连接块整体运动。

本发明还包括一种t型型材校形方法，利用如上所述的一种t型型材校形装置，其特征在于，

（1）安装t型型材校形装置：首先将产生电磁排斥力的平板螺旋线圈放置于套筒内，供电电源的两端与变压器t的初级绕组两端连接，变压器t的次级绕组一端经整流器d、限流电阻r与电容器组c的一端、平板螺旋线圈的一端连接，变压器t的次级绕组的另一端与电容器组c的另一端连接，变压器t的次级绕组还经放电控制开关k与平板螺旋线圈的另一端连接，套筒与上板通过螺栓紧固连接，驱动盘与应力波放大器通过螺栓紧固连接，然后将锤头上端旋进应力波放大器端部的内孔中并拧紧；

（2）装夹t型型材：将夹紧块和连接块用螺栓紧固连接，螺杆朝向锤头的一端外周侧具有有环形槽，槽内内置有钢珠，所述连接块中部具有以供螺杆端部插入的中间槽孔，所述中间槽孔与螺杆端部间隙配合，所述连接块上部具有纵向伸入中间孔内的螺钉，所述螺钉下端压紧钢珠实现螺杆与连接块的铰接并保证螺杆轴向方向上与连接块整体运动，将t型型材平放于两夹紧块之间，拧动螺杆使两夹紧块移动到校形的预定位置，然后拧紧螺杆实现夹紧t型型材；

（3）放电校形：供电电源经变压器升压后流经整流器和限流电阻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放电，产生的冲击大电流流经平板螺旋线圈后，在平板螺旋线圈中产生瞬态强磁场，并在驱动盘上产生感应涡流，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，并推动驱动盘向下运动，由于驱动盘与中间板、应力波放大器通过螺栓连接，应力波放大器与打击t型型材的锤头通过螺纹连接，导致锤头受磁场力驱动打击在t型型材上，达到校形效果。整个过程瞬时完成。然后调节螺杆使两夹紧块松开，送进t型型材使其达到预定的下一次打击位置，继续夹紧进行下一次放电校形，重点打击变形严重部位直至达到t型型材整体达到校形要求；

（4）取出t型型材：拧动螺杆使螺杆向背离型材的方向移动，两夹紧块松开，沿t型型材长度方向取出型材，得到校形后的t型型材件。

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t型铝合金型材的校形中，与传统手工校形方法相比，电磁校形方法采用机械化装置，大大降低了劳动强度。由于电源控制系统比较完善，只需要调节输入的电压即可控制相应的校形力大小，通过装夹机构的设计，电磁校形装置还可以调整校形力的作用点，保证其打击于变形严重部位，在保证校形效果良好的同时提高了生产效率。本发明解决了实际校形中存在力的大小和作用点难以控制的问题，通过局部打击变形严重部位即可达到校形要求，校形过程瞬时完成且不影响工件的强度和表面质量，极大地提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明装置整体结构示意图。

图2是上板结构示意图。

图3是套筒结构示意图。

图4是驱动盘结构示意图。

图5是垫板结构示意图。

图6是应力波放大器结构示意图。

图7是中间板结构示意图。

图8是立柱结构示意图。

图9是锤头结构示意图。

图10是t型型材示意图。

图11是夹紧块结构示意图。

图12是连接块结构示意图。

图13是螺杆结构示意图。

图14是凸形块结构示意图。

图15是下板结构示意图。

图16是图1局部结构放大示意图。

图中：1-上板；2-套筒；3-平板螺旋线圈；4-驱动盘；5-垫板；6-应力波放大器；7-弹簧；8-导套；9-中间板；10-立柱；11-锤头；12-t型型材；13-夹紧块；14-连接块；15-螺杆；16-凸形块；17-下板；c-电容器组；d-整流器；k-放电控制开关；r-限流电阻；t-变压器。

具体实施方式

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。

如图1~16所示，本实施例提供一种t型型材校形装置，该装置整体为三板四柱式开式结构，三板即为上板1、中间板9、下板17和四柱即为固定于上板1和下板17之间的四根立柱10，通过上板1与下板17及四根立柱10用螺栓螺母紧固连接形成一个整体，且该整体能够承受平板螺旋线圈3产生的电磁力及其反作用力。

本实施例中，所述上板的下表面固定连接有套筒，所述套筒内下部具有能沿套筒轴向上下移动的驱动盘4，所述驱动盘4上方具有放置于套筒内的平板螺旋线圈3，所述平板螺旋线圈经充电电路与电源连接，所述驱动盘下方固定连接有垫板，所述垫板与应力波放大器固定连接，所述应力波放大器下端固定连接有锤头11；

本实施例中，所述套筒2内开有阶梯，平板螺旋线圈3安装于套筒2内，平板螺旋线圈3的下表面顶住套筒2阶面上，平板螺旋线圈3的上表面顶住上板1下表面，从而固定平板螺旋线圈3。如图2所示，通过在上板1下表面设有一个略大于套筒2外径的定位槽来进行套筒2与上板1连接时的定位。

套筒2内的下部具有一驱动盘4，驱动盘4通过开螺纹孔并通过螺栓来进行驱动盘4和垫板5的紧固连接，通过在应力波放大器6上开设螺纹孔来进行垫板5和应力波放大器6的螺栓紧固连接。通过在锤头11上端部设有外螺纹的杆件与应力波放大器6下端的内螺纹连接来进行应力波放大器6和锤头11的紧固连接，从而实现驱动盘4、垫板5、应力波放大器6和锤头11紧固连接，可在放电时受电磁力整体向下运动。

驱动盘4、垫板5、应力波放大器6和锤头11为固定连接，除了本实施例中阐述的固定连接方式，还可以利用其它方式进行固定连接。

为了能够使得t型型材固定在下板上，所述下板上具有装夹机构，装夹机构包括夹紧块13、连接块14、螺杆15和凸形块16等部件，所述的夹具包括下板上表面固定连接连接的一对凸形块，各个凸形块内侧螺纹连接有朝向锤头方向设置的螺杆，所述螺杆与凸形块螺纹配合，各个螺杆的内侧端部铰接有连接块，所述连接块内侧端固定连接有夹紧块。

本实施例中，通过在下板17上开有螺纹通孔用螺栓将两凸形块16固定在下板17，凸形块16中间孔开有t形内螺纹，与螺杆15相配合，螺杆15外侧部部为正方截面柱体，便于使用扳手调节螺杆15，螺杆15尾部开有环形槽，槽内放置钢珠，通过螺钉压紧钢珠进行螺杆15与连接块14的连接，保证连接块14与螺杆15轴向方向上整体运动。

采用钢珠的方式类似通过轴承进行铰接，能够保证螺杆15在转动的过程中不会带动连接块14及夹紧块13的整体运动而横向移动过程中，螺杆15的内侧端部能够推动连接块14移动并带动夹紧块13向待校型的t型型钢移动实现夹紧。

连接块14中间孔和螺杆15尾部间隙配合，在连接块14的中间孔内可转动。通过螺栓进行连接块14与夹紧块13的紧固连接，从而实现夹紧块13、连接块14和螺杆15的连接，通过拧动螺杆15相对于凸形块16轴向运动使夹紧块13、连接块14整体运动，可调整夹紧块13在下板17的位置，有助于控制校形力的作用点，并进行t型型材12的松开与夹紧。

本实施例中，上板与下板之间经立柱固定连接，所述立柱中部还固定有中间板，所述中间板中部固定有具有套于应力波放大器外部的导套，中间板9中部开设一孔用于放置导套8，导套8为标准件，在放电时应力波放大器6下行过程中通过导套8进行导向。所述应力波放大器的外部具套有弹簧7，所述弹簧一端作用于导套另一端作用于导套，弹簧7用于在未放电时顶住应力波放大器6，使驱动盘4贴住平板螺旋线圈3，有利于提高电磁力加载效果。

工作时依据下列步骤进行：

（1）安装平板螺旋线圈3及锤头11：首先将产生电磁排斥力的平板螺旋线圈3放置于套筒2内的阶面上，其正、负两级经电容器组c与放电控制开关k串联，电容器组c与供电电源并联，供电电源经变压器t升压后流经整流器d和限流电阻r对电容器组c进行充电，套筒2与上板1通过螺栓螺母紧固连接，驱动盘4与垫板5、应力波放大器6通过螺栓紧固连接，然后将锤头11上端旋进应力波放大器6端部的内孔中并拧紧；

（2）装夹t型型材12：将夹紧块13和连接块14通过螺栓紧固连接，螺杆15尾部的环形槽中放置一钢珠，通过压紧连接块14上的螺钉压住钢珠实现连接块14与螺杆15的铰接，连接块14与螺杆15将t型型材12平放于两夹紧块13之间，拧动螺杆15使两夹紧块13移动到校形的预定位置，然后拧紧螺杆15实现夹紧t型型材12；

（3）放电校形：供电电源经变压器t升压后流经整流器d和限流电阻r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3放电，产生的冲击大电流流经平板螺旋线圈3后，在平板螺旋线圈3中产生瞬态强磁场，并在驱动盘4上产生感应涡流，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，并推动驱动盘4向下运动，由于驱动盘4与垫板5、应力波放大器6通过螺栓连接，应力波放大器6与打击t型型材12的锤头11通过螺纹连接，导致锤头11受磁场力驱动打击在t型型材12上，达到校形效果。整个过程瞬时完成。然后拧动螺杆15使两夹紧块13松开，送进t型型材12使其达到预定的下一次打击位置，继续夹紧进行下一次放电校形，重点打击变形严重部位直至达到t型型材12达到整体达到校形要求。

（4）取出t型型材12：拧动螺杆15使两夹紧块13松开，沿t型型材12长度方向取出型材，得到校形后的t型型材12。

综上所述，本发明的提供的一种t型型材校形方法及装置，在实际校形中做到校形力的大小和作用点可控，解决了机械和手工校形存在的实际问题，同时由于电磁力加载速率快，整个校形过程瞬时完成，缩短了打击的时间，提高了校形效率，校形装置采用三板四柱开式结构，装夹机构夹持效果好，承载稳定，操作空间大，有利于实际生产的使用。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。