本發(fā)明屬于金屬塑性成形裝備領(lǐng)域，具體來說，是一種可使金屬板材具有一定初始預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，并利用脈沖電磁力對其進行漸進式調(diào)形與調(diào)性的四軸裝置，。

背景技術(shù)：
大型鋁合金蒙皮和整體壁板能有效滿足航空航天領(lǐng)域結(jié)構(gòu)輕量化需求，其在強度及波紋度等方面也優(yōu)于小蒙皮拼接結(jié)構(gòu)，在飛機設(shè)計中被普遍采用。大型蒙皮和整體壁板成形需要與其尺寸相應(yīng)的大型設(shè)備，同時也對成形設(shè)備的形狀控制能力提出了更高要求。傳統(tǒng)的滾彎、閘壓、拉形等成形設(shè)備已經(jīng)不能滿足大型蒙皮和整體壁板的生產(chǎn)要求，空客、波音等大飛機制造公司主要采用噴丸成形和蠕變時效成形技術(shù)以解決上述問題。由于他們都強烈的依賴于工藝裝備，特別是對于一些大型構(gòu)件，給裝備制造業(yè)提出了極大的挑戰(zhàn)?？湛偷膰娡璩尚螜C床尺寸為13.5m×4.5m×6m，而蠕變熱壓罐重達到300t，直徑6m，長度42m。其安裝空間極大，不適合一般的小型工廠和實驗室研究使用。電容器中存儲的電量突然釋放會在與其串聯(lián)的電磁線圈附近產(chǎn)生強而短促的磁場，當(dāng)磁場作用在臨近導(dǎo)體上時會在導(dǎo)體上產(chǎn)生與線圈電流方向相反的渦流，渦流與磁場共同產(chǎn)生作用于線圈和導(dǎo)體的脈沖電磁排斥力。電磁成形是一種基于該脈沖電磁力的單模成形工藝，也稱為磁脈沖成形，主要應(yīng)用于管件、板件等薄壁類零件的成形。與之相應(yīng)地，電磁成形領(lǐng)域的相關(guān)學(xué)者研制了許多專用的電磁成形裝置。經(jīng)對現(xiàn)有國內(nèi)外專利技術(shù)文獻檢索，得到與本發(fā)明相關(guān)的專利如下：中國專利授權(quán)公告號為CN100447690C，發(fā)明名稱為：板材動圈電磁漸進成形方法及其裝置。該發(fā)明通過分層漸進塑性成形的方式，用小電磁脈沖力實施有順序的局部塑性成形，然后逐漸累積成為大變形，最后金屬板材漸進地加工成有三維復(fù)雜曲面形狀的薄殼件。但其僅限于在低強度薄殼類毛坯電磁成形方面的應(yīng)用，成形力相對較小，通用性較差。此外，其夾持裝置不可調(diào)，導(dǎo)致成形毛坯大小固定，不能根據(jù)實際生產(chǎn)情況更改毛坯大小，適應(yīng)性和經(jīng)濟性有待改善。中國專利授權(quán)公告號為CN103817197A，發(fā)明名稱為：一種電磁成形裝置及方法。該專利涉及的電磁成形裝置具有兩套放電裝置分別控制兩個電磁線圈，驅(qū)動線圈驅(qū)動成形線圈使得成形過程中成形線圈始終貼近工件，能有效提高工件的成形深度，并改善工件的貼模性。但其只能用于小尺寸零件基于凹模的成形，成形過程依賴人工操作。中國專利授權(quán)公告號為CN104475531A，發(fā)明名稱為：一種金屬板材電磁脈沖局部流動漸進成形裝置及方法。該專利通過小型線圈在金屬板材不同位置進行放電，不同位置產(chǎn)生的局部變形逐漸累積成大變形來成形大型金屬板材。由于使用的線圈尺寸小，成形力小，放電次數(shù)多，能量利用率低。此外，其夾具相對位置固定，適應(yīng)性與柔性化程度也有待改善。上述裝置還存在一些共性的不足：1)不能提供預(yù)應(yīng)力，只能對原始零應(yīng)力狀態(tài)的板材進行直接成形。2)安裝空間大。裝置均采用線圈運動的漸進方式，裝置的外形尺寸規(guī)格要大到滿足所有尺寸的試件要求。3)空間利用率低。裝置的工作空間與安裝空間等大，不工作時空間得不到合理利用。綜上可知，目前國內(nèi)外尚未出現(xiàn)能夠克服上述不足且基于脈沖電磁力對金屬板材進行形狀與性能綜合研究的試驗裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題本發(fā)明提出一種可使金屬板材產(chǎn)生一定初始預(yù)應(yīng)力狀態(tài)的雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，應(yīng)用于基于脈沖電磁力的大型鋁合金蒙皮壁板類零件的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)調(diào)形與調(diào)性試驗研究。本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，包括主框架、線圈控制液壓缸組件、液壓缸平移驅(qū)動組件、液壓缸擺角驅(qū)動組件、板材進給框組件、板材夾頭組件、板材進給框驅(qū)動組件、壓邊框組件以及柔性模具。其中，主框架具有上梁板與下梁板；上梁板上安裝有線圈控制液壓缸組件；線圈控制液壓缸組件采用中間鉸軸式液壓缸，在液壓缸活塞桿上安裝電磁線圈，使電磁線圈具有繞自身軸線轉(zhuǎn)動與沿軸線運動兩個自由度；同時，通過液壓缸平移驅(qū)動組件、液壓缸擺角驅(qū)動組件分別實現(xiàn)線圈控制液壓桿缸組件沿空間Y軸的移動以及擺動，進而使電磁線圈具有沿空間Y軸的移動以及擺動兩個自由度。板材進給框組件為可調(diào)節(jié)長度矩形框架，安裝在下梁板上，通過板材進給框驅(qū)動組件實現(xiàn)板材進給框組件沿空間X軸的移動。板材進給框空間X軸方向上的兩條側(cè)邊上安裝有板材夾頭組件，對板材進行夾持，且為板材提供拉伸預(yù)載荷。壓邊框組件設(shè)置在板材進給框組件與上梁板間，通過壓邊框組件對板材施加材施加彎曲預(yù)應(yīng)力；柔性模具安裝在下梁板上，與壓邊框組件配合對金屬板材進行彎曲預(yù)加載，并承受電磁線圈工作時產(chǎn)生的脈沖電磁力。通過上述結(jié)構(gòu)，可依次交替執(zhí)行板材沿其長度方向漸進，與電磁線圈沿板材寬度方向漸進調(diào)形，通過二者配合實現(xiàn)電磁線圈產(chǎn)生的脈沖電磁力對整個板材曲面的作用，對具有一定初始預(yù)應(yīng)力狀態(tài)的金屬板材進行調(diào)形與調(diào)形作用。本發(fā)明的優(yōu)點在于：1、本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，采用了電磁線圈漸進與板材漸進相結(jié)合的雙動漸進，縮小了裝置的長寬差異、減小了安裝空間，提高了空間利用率；2、本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，實現(xiàn)了對金屬板材的拉伸和彎曲預(yù)加載，使得金屬板材具有不同的初始應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)；3、本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，實現(xiàn)了電磁線圈的四個運動自由度，包括三個平動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度，在四軸聯(lián)動的情況下，可以實現(xiàn)電磁線圈與金屬板材任意復(fù)雜的空間相對運動路徑，可以對具有復(fù)雜曲面特征的金屬板材進行調(diào)形與調(diào)性試驗。4、本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，實現(xiàn)了操作過程的全自動化，克服了目前裝置中裝卸繁瑣的問題，節(jié)約勞動力和時間，工作效率得到提高；5、本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，采用了柔性模具，可針對不同曲率特征的金屬板材，具有通用性和適應(yīng)性；6、本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，通過液壓系統(tǒng)可精確控制電磁線圈夾緊力的大小，消除由人為因素對成形效果的影響，使得成形零件重復(fù)性好。7、本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，為基于脈沖電磁力的金屬板材預(yù)應(yīng)力調(diào)形與調(diào)形方法提供了工作平臺，可承受不同方位的大脈沖電磁力載荷，既能滿足小尺寸板材的脈沖電磁力調(diào)形與調(diào)性，也能完成大尺寸板材與電磁線圈在復(fù)雜相對運動路徑下的脈沖電磁力調(diào)形與調(diào)性，對不同尺寸的金屬板材均具有很強的適應(yīng)性；即可以用于工廠實際生產(chǎn)，也可在實驗室中用于完成一些簡單的基礎(chǔ)試驗，具有廣闊的應(yīng)用空間和發(fā)展前景。附圖說明圖1為本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中主框架結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中線圈控制液壓缸組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中液壓缸平移驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中液壓缸擺角驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中板材進給框組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中板材夾頭組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中板材進給框驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中壓邊框組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中頂面為平面的柔性模具；圖11為本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中頂面為曲面的柔性模具；圖12為使用本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置對金屬板材前部進行脈沖電磁力作用的示意圖。圖13為使用本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置對金屬板材中部進行脈沖電磁力作用的示意圖；圖14為使用本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置對金屬板材后部進行脈沖電磁力作用的示意圖。圖中：1-主框架2-線圈控制液壓缸組件3-液壓缸平移驅(qū)動組件4-液壓缸擺角驅(qū)動組件5-板材進給框組件6-板材夾頭組件7-板材進給框驅(qū)動組件8-壓邊框組件9-柔性模具101-上梁板102-立柱103-下梁板104-滑塊導(dǎo)軌105-滑塊106-鎖緊螺母107-地腳螺母201-安裝基座202-安裝耳片203-中間鉸軸式液壓缸204-線圈連接座205-電磁線圈301-平移驅(qū)動梯形絲杠302-平移驅(qū)動伺服電機401-擺角驅(qū)動梯形絲杠402-擺角驅(qū)動伺服電機403-導(dǎo)軌404-連接板405-十字滑塊406-擺桿405a-滑塊主體405b-直線軸承A405c-直線軸承B405d-轉(zhuǎn)軸501-安裝座502-支撐座503-可伸縮導(dǎo)軌504-鋁合金型材505-齒條504a-條形型材504b-U型框型材601-安裝口框602-雙向螺桿603-鉗口組成701-進給驅(qū)動伺服電機702-電機座703-齒輪軸704-齒輪801-壓邊框802-壓邊輥803-導(dǎo)套804-液壓缸901-模具基座902-螺桿903-釘頭904-固定角鐵具體實施方式本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，用于將脈沖電磁力施加在金屬板材上，調(diào)整板材內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)以及材料組織結(jié)構(gòu)，以達到改變板材形狀和性能的目的。在運用脈沖電磁力對板材進行擊打之前，要求通過施加預(yù)拉伸、預(yù)彎曲或同時施加預(yù)拉伸與預(yù)彎曲的方式對板材進行預(yù)加載，使得板材具有不同的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)。本發(fā)明雙動漸進式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，包括主框架1、線圈控制液壓缸組件2、液壓缸平移驅(qū)動組件3、液壓缸擺角驅(qū)動組件4、板材進給框組件5、板材夾頭組件6、板材進給框驅(qū)動組件7、壓邊框組件8以及柔性模具9，如圖1所示。所述主框架1為本發(fā)明裝置的整體支撐框架，如圖2所示，主框架1采用“兩梁四柱”形式，包括上梁板101、立柱102、下梁板103、滑塊導(dǎo)軌104及滑塊105、鎖緊螺母106與地腳螺母107。上梁板101與下梁板103水平設(shè)置，兩者周向上四角處分別套接在四根空心結(jié)構(gòu)立柱102上。其中，上梁板101與下梁板103分別通過空心立柱102上設(shè)計的軸肩定位，并通過鎖緊螺母106鎖緊固定。上梁板101與下梁板103選用實心厚板進行切割成形的鏤空框架結(jié)構(gòu)，保留主要受力部分。四根立柱102底端安裝有地腳螺母107，根據(jù)裝置的安放平面，由地腳螺母107對主框架1進行調(diào)平，使上梁板101與下梁板103與水平面保持平行，進而保證整體裝置處在水平狀態(tài)。滑塊導(dǎo)軌104為兩條，沿空間Y軸方向設(shè)置，固定安裝在上梁板101下表面。兩條滑塊導(dǎo)軌104上均安裝有可沿滑塊導(dǎo)軌104移動的滑塊105，通過兩個滑塊105共同實現(xiàn)線圈控制液壓缸組件2的安裝。所述線圈控制液壓缸組件2用于控制電磁...