異形板件磁性介質(zhì)阻尼成形裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種板材介質(zhì)成形裝置及方法，具體涉及一種異形板件磁性介質(zhì)阻尼成形裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液體作為傳力介質(zhì)，可有效提高板材成形極限，減少工序及成本，對于改善零件表面質(zhì)量也有良好的效果且更具柔性化的特點(diǎn)，因此，板材介質(zhì)成形為實(shí)現(xiàn)輕量化提供了有效的技術(shù)途徑。
[0003]磁流變液是傳力介質(zhì)的一種，被用于磁場作用下的板材成形。中國專利號為ZL201210486544.4、公開日為2014年10月22日的發(fā)明專利公開了一種磁致介質(zhì)加壓的板材充液拉深成形裝置及方法，該專利是利用磁場作用進(jìn)行板材成形的方法，該專利的介質(zhì)下面設(shè)置有一個整體的線圈，整體線圈是等強(qiáng)度控制，雖能提高板材的拉深極限，但是，由于線圈是整體的，不能分段或局部控制成形部位，因此，該專利只能成形深筒零件，不能加工異形板件。
[0004]由于異形板件的形狀為連續(xù)變化的曲率特征，上述專利不能實(shí)現(xiàn)對變曲率處的凹凸部位變形量進(jìn)行相應(yīng)定量調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)對異形板件的凹凸部位進(jìn)行定量調(diào)節(jié)的問題，而提供一種異形板件磁性介質(zhì)阻尼成形裝置及方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0007]裝置:所述裝置包括凸模、壓邊圈、第一控制器、第一線圈、磁性介質(zhì)、凹模、第二控制器、溢流閥和數(shù)個磁控單元，壓邊圈與凹模上下正對設(shè)置，凸模設(shè)置在壓邊圈的內(nèi)孔中，凹模的上端面設(shè)有環(huán)形槽，第一線圈設(shè)置在環(huán)形槽中，第一控制器與第一線圈電性連接，數(shù)個磁控單元緊密排列并充滿凹模內(nèi)孔的下端，每個磁控單元與第二控制器電性連接，凹模內(nèi)孔的上端腔體內(nèi)裝有磁性介質(zhì)，凹模的側(cè)壁上設(shè)有與腔體相通的通液孔，溢流閥安裝在通液孔的輸入端。
[0008]方法:所述方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0009]步驟一、將磁性介質(zhì)充滿腔體中；
[0010]步驟二、將初始板坯放置于凹模的上端面上；
[0011]步驟三、將壓邊圈置于板坯之上，調(diào)整好壓邊間隙；
[0012]步驟四、確定每個磁控單元的磁場強(qiáng)度:根據(jù)異形板件的凹形部位、凸形部位和過渡部位分別調(diào)整該部位對應(yīng)下方的單個磁控單元的電流大小，電流范圍為O?20A ;
[0013]步驟五，凸模下行對板坯進(jìn)行施載，在磁控單元調(diào)控作用下的磁性介質(zhì)為受壓變形的板坯提供阻尼；
[0014]步驟六、板坯成形后移除凸模，并卸去磁控單元的磁場，取出成形的異形板件。
[0015]本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具體以下有益效果:
[0016]一、本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于采用多個可獨(dú)立調(diào)節(jié)的磁控單元代替了整體線圈，根據(jù)異形板件的凹凸部位調(diào)節(jié)單個磁控單元磁場的大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了凹凸部位對應(yīng)的磁性介質(zhì)分布狀態(tài)的精確定量調(diào)節(jié)。
[0017]二、采用多個磁控單元的獨(dú)立調(diào)控，以形成定量可控且各部位非均勻的阻尼力作用效果，并根據(jù)復(fù)雜板件的結(jié)構(gòu)特征及成形要求對相應(yīng)部位的進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)。與背壓后退和雙向加壓等加載方式相比，裝置結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和控制難度顯著降低。
[0018]三、多個磁控單元可實(shí)時獨(dú)立的調(diào)節(jié)，真正達(dá)到對板件相應(yīng)部位傳力要求的“按需分配”，這種智能化的調(diào)節(jié)方式更利于復(fù)雜板件各部位變形協(xié)調(diào)性及壁厚均勻性的提高，成形能力的增幅可達(dá)20%?50%。
[0019]四、為了進(jìn)一步提高法蘭部位對溢流介質(zhì)的調(diào)控作用效果，采用在凹模法蘭端部內(nèi)嵌線圈的方式。與現(xiàn)有外置線圈方式相比，更易于通過磁場調(diào)控該部位溢流磁性介質(zhì)的分布狀態(tài)，起到密封作用；明顯提高了成形時法蘭區(qū)的溢流壓力，避免了法蘭部位因局部增厚而引起變形不均勻性和產(chǎn)生起皺缺陷的可能性。
[0020]五、本發(fā)明定形性好，成形質(zhì)量高，成形后板件回彈量較小，貼模性更好，形狀尺寸精度隨之提高，真正實(shí)現(xiàn)對板件成形質(zhì)量的理想設(shè)計和精確調(diào)控；
[0021]六、與現(xiàn)有的磁性液體作為傳力介質(zhì)相比，除了裝置結(jié)構(gòu)的差異外，本發(fā)明的工藝柔性及靈活度更高，裝置結(jié)構(gòu)簡便易行，可靠性強(qiáng)，顯著地降低了成本和縮短加工工序，易于在生產(chǎn)中實(shí)施、推廣和應(yīng)用。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明裝置的主視剖圖(板坯10成形前)；
[0023]圖2是本發(fā)明裝置的主視剖圖(板坯10成形中)；
[0024]圖3是本發(fā)明裝置的主視剖圖(板坯10成形為異形板件11);
[0025]圖4是數(shù)個磁控單元(7)的排列布置圖(凹模6型腔為圓柱形)；
[0026]圖5是數(shù)個磁控單元(7)的排列布置圖(凹模6型腔為LB);
[0027]圖6是磁場強(qiáng)度B的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括凸模1、壓邊圈2、第一控制器3、第一線圈4、磁性介質(zhì)5、凹模6、第二控制器8、溢流閥9和數(shù)個磁控單元7，壓邊圈2與凹模6上下正對設(shè)置，凸模I設(shè)置在壓邊圈2的內(nèi)孔中，凹模6的上端面設(shè)有環(huán)形槽6-1，第一線圈4設(shè)置在環(huán)形槽6-1中，第一控制器3與第一線圈4電性連接，數(shù)個磁控單元7緊密排列并充滿凹模6內(nèi)孔的下端，每個磁控單元7與第二控制器8電性連接，凹模6內(nèi)孔的上端腔體6-3內(nèi)裝有磁性介質(zhì)5，凹模6的側(cè)壁上設(shè)有與腔體6-3相通的通液孔6-2，溢流閥9安裝在通液孔6-2的輸入端。
[0029]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1、圖5和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每個磁控單元7包括芯棒7-1和第二線圈7-2，第二線圈7-1套裝在芯棒7-1上。其它連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1?圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0031]步驟一、將磁性介質(zhì)5充滿腔體6-3中；
[0032]步驟二、將初始板坯10放置于凹模6的上端面上；
[0033]步驟三、將壓邊圈2置于板坯10之上，調(diào)整好壓邊間隙；
[0034]步驟四、確定每個磁控單元7的磁場強(qiáng)度:根據(jù)異形板件11的凹形部位11-1、凸形部位11-2和過渡部位11-3分別調(diào)整該部位對應(yīng)下方的單個磁控單元7的電流大小，電流范圍為O?20A，見圖4 ;每個磁控單元7的磁場強(qiáng)度B由芯棒7-1外側(cè)的第二線圈7_2與第二控制器8電性連接并獨(dú)立控制；
[0035]從圖6可看出異形板件11的凹形部位11-1對應(yīng)的磁場強(qiáng)度B小，異形板件11的凸形部位11-2對應(yīng)的磁場強(qiáng)度B大，過渡部位11-3對應(yīng)的磁場強(qiáng)度B介于凹形部位11-1與凸形部位11-2的磁場強(qiáng)度之間；
[0036]步驟五，凸模I下行對板坯10進(jìn)行施載，在磁控單元7調(diào)控作用下的磁性介質(zhì)5為受壓變形的板坯10提供阻尼；在磁控單元7的磁場作用下，使磁性介質(zhì)5的流變、粘度及壓力值均隨之發(fā)生改變；磁控單元7的電流大、磁場強(qiáng)度大、磁性介質(zhì)5所提供的阻尼強(qiáng)度強(qiáng)，磁控單元7的電流小、磁場強(qiáng)度小、磁性介質(zhì)5所提供的阻尼強(qiáng)度弱；多個磁控單元7對磁場強(qiáng)度的獨(dú)立調(diào)節(jié)，可根據(jù)成形件相應(yīng)部位結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行局部加載。同時可根據(jù)成形要求，更換磁控單元的鐵芯直徑、線圈粗細(xì)、通電電流的大小以及作用位置達(dá)到不同的傳力作用。
[0037]步驟六、板坯10成形后移除凸模1，并卸去磁控單元7的磁場，取出成形的異形板件11。
[0038]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟四中的凹形部位11-1下方對應(yīng)的磁控單元7磁場電流為O?5A，凸形部位11-2下方對應(yīng)的磁控單元7磁場電流為5A?20A，凹形部位11-1和凸形部位11_2的磁場電流確定后，過渡部位11_3下方對應(yīng)的磁控單元7磁場電流為凹形部位11-1的磁場電流與凸形部位11-2的磁場電流之間。例如:凹形部位11-1下方對應(yīng)的磁控單元7磁場電流為5A，凸形部位11-2下方對應(yīng)的磁控單元7磁場電流為20A，過渡部位11-3下方對應(yīng)的磁控單元7磁場電流為6A?19A。其他步驟與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0039]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1