一种板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法及装置与流程

本发明主要涉及材料塑性成形技术领域，尤其涉及一种板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法及装置。

背景技术：

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。研究表明：材料在高速冲击下，产生不同于传统加工方法准静态的变形行为而出现一种动态行为，即材料在变形弹性波、塑性波的冲击下出现晶体孪生、组织相变、绝热剪切等动力学行为。因而能够有效提高难变形材料的成形极限、降低回弹。

在采用脉冲电磁力控制回弹方面，电磁辅助冲压技术得到国内外学者的重视。在文献“electromagneticallyassistedsheetmetalstamping”中，gsdaehn等采用嵌入线圈的凸模先对板料进行v形弯曲，然后线圈放电，使线圈正对的板料弯曲角在电磁力作用下发生变形。在文献“reductionofspringbackinv-shapedpartsusingelectromagneticimpulsecalibration”中，崔晓辉等采用有限元和实验手段发现，采用嵌入线圈的凸模先对板料进行v形弯曲，然后线圈放电后，板料的弯曲角会在电磁力作用下发生高速运动并高频震荡，从而使线圈放电后板料的弯曲角来回发生正向和反向弯曲，最终弯曲角的残余应力减小，回弹降低。但上述的回弹控制方法存在以下不足：将线圈设置在凸模圆角区域，会增加凸模的制作难度和制作精度，并极大降低凸模的使用寿命。这也是虽然电磁成形能显著降低回弹，但依旧无法在工业上进行应用的原因。

在专利“一种板料弯曲回弹的电磁控制成形装置和方法”中，崔晓辉等提出在板料法兰的端部设置径向侧推线圈。径向侧推线圈放电后，凹模圆角所对应的板料圆角区域会发生高频震荡效应，从而消除回弹。但这种方法存在以下问题：(1)成形过程中需要采用压边圈和凹模将板料夹紧，那么凸模下压容易使板料受到较大的拉应力，发生厚度减薄、甚至破裂；(2)凸模对板料拉形后，板料法兰会向内收缩，造成板料的端部与线圈距离大。因此需要在板料端部和径向侧推线圈之间设置驱动板。但增加驱动板的步骤会降低成形效率；(3)由于板料的法兰尺寸往往较大，需要较大的电磁力才能使法兰部位发生径向变形。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能降低板料回弹、可抑制板料冲压过程中的厚度减薄，还能大幅度提高成形效率的板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法，包括以下步骤：

s1：设置相通的平移路径和弯曲路径，平移路径的路径间距大于板料的厚度；

s2：将板料置于平移路径上并覆盖在弯曲路径上方，板料位于平移路径的底部；

s3：在弯曲路径上方对板料施加弯曲成形力；

s4：在平移路径附近对板料施加径向和/或轴向电磁力使板料发生高频震荡效应消除回弹；

s5：取出成形后的板料。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤s4中，在平移路径端部对板料施加径向电磁力，使板料的弯曲角发生塑性变形、平移路径内的板料产生径向往复运动消除回弹。

在步骤s4中，在平移路径端部对板料施加径向电磁力和轴向电磁力，使平移路径内的板料产生径向和轴向往复运动消除回弹。

在步骤s4中，在平移路径上方对板料施加轴向电磁力，使平移路径内的板料产生轴向往复运动消除回弹。

在步骤s4中，在平移路径上方对板料施加轴向电磁力和径向电磁力，使平移路径内的板料产生轴向和径向往复运动消除回弹。

一种板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置，包括凹模、压板以及能轴向移动的凸模，所述压板设置在凹模上方并与凹模之间形成间距大于板料厚度的平移路径，所述凸模设置在压板侧方，凸模运行时与凹模之间形成弯曲路径，所述板料置于平移路径上并覆盖在弯曲路径上方，板料位于凹模上，所述平移路径附近设置有用于对板料施加径向和/或轴向电磁力使板料发生高频震荡效应消除回弹的电磁线圈。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括设置在平移路径端侧的线圈固定板，所述电磁线圈设置在线圈固定板内，在板料弯曲时、所述电磁线圈的中线与平移路径内板料的中线在同一直线上。

还包括设置在平移路径端侧的线圈固定板，所述电磁线圈设置在线圈固定板内，在板料弯曲时、所述电磁线圈的中线高于平移路径内板料的中线。

所述电磁线圈设置在压板内，所述电磁线圈位于平移路径内板料的映射范围内。

所述电磁线圈设置在压板内，所述电磁线圈在平移方向超出平移路径内板料的端部。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法，通过将平移路径的路径间距设置为大于板料的厚度，使板料在被弯曲的过程中，不会受到过大的拉应力而导致厚度减薄；在平移路径附近对板料施加径向和/或轴向电磁力使板料发生高频震荡效应消除回弹，可以保证无论板料在拉形过程中板料沿径向流动了多少距离，都可以受到电磁力的作用，使板料沿径向和/或轴向都发生往复运动，实现回弹的消除；还可以控制板料沿径向和/或轴向不同的变形量，实现回弹的柔性控制；本发明相当于采用电磁力对弯曲后板料进行校形，能够利用电磁成形的高速率变形特点，提高板料的成形极限；本发明整体能降低板料回弹，抑制板料冲压过程中的厚度减薄，还能大幅度提高成形效率。

本发明的板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置，通过将压板与凹模之间的间距设置为大于板料的厚度，使板料在被弯曲的过程中，不会受到过大的拉应力而导致厚度减薄；在平移路径附近对板料施加径向和/或轴向电磁力使板料发生高频震荡效应消除回弹，可以保证无论板料在拉形过程中板料沿径向流动了多少距离，都可以受到电磁力的作用，使板料沿径向和/或轴向都发生往复运动，实现回弹的消除；还可以控制板料沿径向和/或轴向不同的变形量，实现回弹的柔性控制；本发明相当于采用电磁力对弯曲后板料进行校形，能够利用电磁成形的高速率变形特点，提高板料的成形极限；本发明整体能降低板料回弹，抑制板料冲压过程中的厚度减薄，还能大幅度提高成形效率。

附图说明

图1是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法的流程图。

图2是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例1的结构示意图(初始状态)。

图3是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例1的结构示意图(弯曲成形状态)。

图4是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例1的结构示意图(线圈放电状态)。

图5是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例1的结构示意图(回弹消除状态)。

图6是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例2的结构示意图(初始状态)。

图7是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例2的结构示意图(弯曲成形状态)。

图8是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例2的结构示意图(线圈放电状态)。

图9是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例2的结构示意图(回弹消除状态)。

图10是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例3的结构示意图(初始状态)。

图11是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例3的结构示意图(弯曲成形状态)。

图12是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例3的结构示意图(线圈放电状态)。

图13是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例3的结构示意图(回弹消除状态)。

图14是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例4的结构示意图(初始状态)。

图15是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例4的结构示意图(弯曲成形状态)。

图16是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例4的结构示意图(线圈放电状态)。

图17是本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置实施例4的结构示意图(回弹消除状态)。

图18是本发明回弹实验结果展示图。

图中各标号表示：

1、板料；2、平移路径；3、弯曲路径；4、凹模；5、压板；6、凸模；7、电磁线圈；8、线圈固定板。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

方法实施例1：

图1至图5示出了本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法的第一种实施例，包括以下步骤：

s1：设置相通的平移路径2和弯曲路径3，平移路径2的路径间距大于板料1的厚度；

s2：将板料1置于平移路径2上并覆盖在弯曲路径3上方，板料1位于平移路径2的底部；

s3：在弯曲路径3上方对板料1施加弯曲成形力；

s4：在平移路径2附近对板料1施加径向和/或轴向电磁力使板料1发生高频震荡效应消除回弹；

s5：取出成形后的板料1。

本发明的板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法，通过将平移路径2的路径间距设置为大于板料1的厚度，使板料1在被弯曲的过程中，不会受到过大的拉应力而导致厚度减薄；在平移路径2附近对板料1施加径向和/或轴向电磁力使板料1发生高频震荡效应消除回弹，可以保证无论板料1在拉形过程中板料1沿径向流动了多少距离，都可以受到电磁力的作用，使板料1沿径向和/或轴向都发生往复运动，实现回弹的消除；还可以控制板料1沿和/或轴向不同的变形量，实现回弹的柔性控制；本发明相当于采用电磁力对弯曲后板料1进行校形，能够利用电磁成形的高速率变形特点，提高板料1的成形极限；本发明整体能降低板料1回弹，抑制板料1冲压过程中的厚度减薄，还能大幅度提高成形效率。

采用本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法与常规准静态冲压后的回弹结构对比结果如图18所示。

本实施例中，在步骤s4中，在平移路径2端部对板料1施加径向电磁力，使板料1的弯曲角发生塑性变形、平移路径2内的板料1产生径向往复运动消除回弹。该方法中，径向电磁力与板料1在高度方向上的位置一致，施加径向电磁力时，板料1的弯曲角发生塑性变形，从而使平移路径2内的板料1产生径向往复运动消除回弹，实现了回弹的柔性控制。

方法实施例2：

图1以及图6至图9示出了本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法的第二种实施例，该控制方法与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，在步骤s4中，在平移路径2端部对板料1施加径向电磁力和轴向电磁力，使平移路径2内的板料1产生径向和轴向往复运动消除回弹。该方法中，在平移路径2端部对板料1施加径向电磁力和轴向电磁力，受径向电磁力作用板料1的弯曲角发生塑性变形，从而使平移路径2内的板料1产生径向往复运动，受轴向电磁力作用平移路径2内的板料1产生轴向往复运动，两者配合消除回弹，实现了回弹的柔性控制。

方法实施例3：

图1以及图10至图13示出了本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法的第三种实施例，该控制方法与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，在步骤s4中，在平移路径2上方对板料1施加轴向电磁力，使平移路径2内的板料1产生轴向往复运动消除回弹。该方法中，轴向电磁力施加在板料1上方，轴向电磁力完全位于平移路径2内板料1的映射范围内，施加轴向电磁力时，平移路径2内的板料1产生轴向往复运动消除回弹，实现了回弹的柔性控制。

方法实施例4：

图1以及图14至图17示出了本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制方法的第四种实施例，该控制方法与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，在步骤s4中，在平移路径2上方对板料1施加轴向电磁力和径向电磁力，使平移路径2内的板料1产生轴向和径向往复运动消除回弹。该方法中，轴向电磁力和径向电磁力施加在板料1上方，受径向电磁力作用板料1的弯曲角发生塑性变形，从而使平移路径2内的板料1产生径向往复运动，受轴向电磁力作用平移路径2内的板料1产生轴向往复运动，两者配合消除回弹，实现了回弹的柔性控制。

装置实施例1

图2至图5示出了本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置的第一种实施例，包括凹模4、压板5以及能轴向移动的凸模6，压板5设置在凹模4上方并与凹模4之间形成间距大于板料1厚度的平移路径2，凸模6设置在压板5侧方，凸模6运行时与凹模4之间形成弯曲路径3，板料1置于平移路径2上并覆盖在弯曲路径3上方，板料1位于凹模4上，平移路径2附近设置有用于对板料1施加径向和/或轴向电磁力使板料1发生高频震荡效应消除回弹的电磁线圈7。通过将压板5与凹模4之间的间距设置为大于板料1的厚度，使板料1在被弯曲的过程中，不会受到过大的拉应力而导致厚度减薄；在平移路径2附近对板料1施加径向和/或轴向电磁力使板料1发生高频震荡效应消除回弹，可以保证无论板料1在拉形过程中板料1沿径向流动了多少距离，都可以受到电磁力的作用，使板料1沿径向和/或轴向都发生往复运动，实现回弹的消除；还可以控制板料1沿和/或轴向不同的变形量，实现回弹的柔性控制；本发明相当于采用电磁力对弯曲后板料1进行校形，能够利用电磁成形的高速率变形特点，提高板料1的成形极限；本发明整体能降低板料1回弹，抑制板料1冲压过程中的厚度减薄，还能大幅度提高成形效率。

本实施例中，还包括设置在平移路径2端侧的线圈固定板8，电磁线圈7设置在线圈固定板8内，在板料1弯曲时、电磁线圈7的中线与平移路径2内板料1的中线在同一直线上。该结构中，径向电磁力与板料1在高度方向上的位置一致，施加径向电磁力时，板料1的弯曲角发生塑性变形，从而使平移路径2内的板料1产生径向往复运动消除回弹，实现了回弹的柔性控制。

装置实施例2

图6至图9示出了本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置的第二种实施例，该控制装置与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，还包括设置在平移路径2端侧的线圈固定板8，电磁线圈7设置在线圈固定板8内，在板料1弯曲时、电磁线圈7的中线高于平移路径2内板料1的中线。该结构中，由于电磁线圈7的中线高于平移路径2内板料1的中线，故而会对板料1施加径向电磁力和轴向电磁力，受径向电磁力作用板料1的弯曲角发生塑性变形，从而使平移路径2内的板料1产生径向往复运动，受轴向电磁力作用平移路径2内的板料1产生轴向往复运动，两者配合消除回弹，实现了回弹的柔性控制。

装置实施例3

图10至图13示出了本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置的第三种实施例，该控制装置与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，电磁线圈7设置在压板5内，电磁线圈7位于平移路径2内板料1的映射范围内。该结构中，电磁线圈7设置在压板5内，可以保证无论板料1在拉形过程中板料1沿径向流动了多少距离，都可以受到电磁线圈7的作用，轴向电磁力施加在板料1上方，轴向电磁力完全位于平移路径2内板料1的映射范围内，施加轴向电磁力时，平移路径2内的板料1产生轴向往复运动消除回弹，实现了回弹的柔性控制。

装置实施例4

图14至图17示出了本发明板料电磁辅助弯曲成形回弹控制装置的第四种实施例，该控制装置与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，电磁线圈7设置在压板5内，电磁线圈7在平移方向超出平移路径2内板料1的端部。该结构中，电磁线圈7设置在压板5内，可以保证无论板料1在拉形过程中板料1沿径向流动了多少距离，都可以受到电磁线圈7的作用，轴向电磁力和径向电磁力施加在板料1上方，受径向电磁力作用板料1的弯曲角发生塑性变形，从而使平移路径2内的板料1产生径向往复运动，受轴向电磁力作用平移路径2内的板料1产生轴向往复运动，两者配合消除回弹，实现了回弹的柔性控制。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。