一种曲面壳体件局部电磁成形辅助装置及成形方法

机械加工,机床金属加工设备的制造及其加工,应用技术1.本发明涉及金属板材塑性成形制造技术领域，特别是涉及一种曲面壳体件局部电磁成形辅助装置及成形方法。背景技术：2.随着我国制造业的迅速崛起，对难变形材料大中型钣金件局部特征的尺寸与形状精度要求越来越高。局部特征包括凸起、翻孔、起伏等。这些钣金件应用范围广，尺寸跨度大，大到航空航天、船舶、汽车等领域，小到手机、家用电器等精密成形件。在航天飞行器的大型曲面壳体件上存在大量局部胀形、局部翻孔、局部冲孔等成形特征。其中，在管路与箱体类件之间存在焊接需求，为提高焊接工艺的质量和结合强度，需要在箱体上制出翻边孔，从而创造更好的焊接条件。但是，大型曲面壳成形后，型面尺寸精度难以控制准确，存在一定的形状偏差。虽然在大型件局部特征成形方面，电磁成形工艺柔性高，优势明显。但是，当进行曲面零件局部特征电磁成形时，往往面临着曲面壳体难定位，待成形区域型面周围难以良好贴合模具型面，致使成形效果不满足技术要求、生产效率低、废品率高、人工返修成本高，劳动强度大。技术实现要素：3.本发明的目的是提供一种曲面壳体件局部电磁成形辅助装置及成形方法，以解决上述现有技术存在的问题，用于对大型曲面壳体件进行电磁局部胀形、翻孔、冲孔等进行加工，可以实现大型曲面件的精确定位，使得曲面壳与模具型面相配合，解决某些大型曲面壳局部型面特征难贴合模具、局部特征成形质量难保证、工艺工装复杂等问题。4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种曲面壳体件局部电磁成形辅助装置，包括装置框架、工作台、校形凸模、成形凹模、螺旋升降机、预制孔定位盘、线圈定位组件和电磁成形机；5.所述装置框架由横梁和两个立柱构成，横梁和两侧的立柱通过锁紧销固连，所述成形凹模装配于工作台上，所述工作台上设置有可移动或固定的角度器；由电机驱动的所述螺旋升降机固连在升降机固定柱上，升降机固定柱固连在横梁上的升降机座板处，所述螺旋升降机下方固连转接板，转接板底部固连线圈避让柱，所述校形凸模固连在线圈避让柱的下方；6.所述预制孔定位盘用于穿过曲面壳上的预开孔并通过螺栓将曲面壳固连在成形凹模上，所述线圈定位组件用于对线圈避让柱内放置的线圈进行定位，所述线圈与电磁成形机电线连接。7.优选地，所述横梁和两个立柱均为u形方箱结构。8.优选地，还包括螺旋压紧器，所述螺旋压紧器用于配合所述角度器对工件进行压紧。9.优选地，所述预制孔定位盘分为一体连接的上下部分，上部分为锥台，下部分为圆柱，所述锥台的截面形状与工件预制孔形状一致，且锥台的中间层尺寸与预制孔尺寸一致，；通过螺栓将预制孔定位盘与曲面壳上的预制孔连接固定。10.优选地，所述线圈定位组件包括线圈定位柱，所述线圈定位柱的上部分与线圈相配合，下部分与工作台相配合。11.优选地，所述线圈的上方为不锈钢板，不锈钢板上表面开设有方形凹槽和圆形凹槽，方形凹槽与线圈限位板相配合，圆形凹槽与紧固螺栓相配合。12.一种曲面壳体件局部电磁成形方法，应用于上述的曲面壳体件局部电磁成形辅助装置，包括以下步骤：13.步骤一：螺旋升降机带动校形凸模复位到安全操作高度；14.步骤二：将曲面壳工件预摆放在工作台上待成形位置，预制孔定位盘穿过曲面壳上的预开孔并通过螺栓固连在成形凹模上，调整角度器及螺旋压紧器实现曲面壳工件的限位；15.步骤三：螺旋升降机带动校形凸模下行至待成形区域，校形凸模接触并压紧曲面壳工件，直至曲面壳工件与成形凹模仿形面贴合为止，此时，曲面壳工件通过校形凸模实现固定；16.步骤四：松开固连的预制孔定位盘螺栓，取出预制孔定位盘，然后插入线圈定位柱来替代预制孔定位盘；17.步骤五：从线圈避让柱的避让区域送入线圈，并保证线圈定位柱插入线圈；18.步骤六：在校形凸模上预开的贯穿方孔中插入线圈限位板，从线圈避让柱的避让区域旋入压紧螺栓，并根据要求力矩紧定压紧螺栓，使螺栓下表面与线圈上表面贴合；19.步骤七：将线圈连接电磁成形机，放电加工；20.步骤八：放电结束后断开电源，断开线圈和电磁成形机；21.步骤九：卸下压紧螺栓，取出线圈限位板，取出线圈，再使用螺旋升降机带动校形凸模复位到安全操作高度，最后取出曲面壳工件，完成曲面壳局部成形工作。22.本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：23.本发明的曲面壳体件局部电磁成形辅助装置及成形方法，不仅结构简单，易于制造，而且可以实现用柔性结构对曲面壳进行局部电磁成形，同时工作时采用角度器及螺旋压紧器提高待加工工件的定位精度，采用校形凸模和成形凹模对工件进行固定，消除工件与成形模具之间的间隙，可以解决传统的大型曲面壳电磁成形局部特征时，面临的曲面壳难定位，待成形区域型面周围难以良好贴合模具型面等问题。附图说明24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。25.图1为板料定位阶段示意图；26.图2为合模、换定位及装线圈示意图；27.图3为线圈限位及设备连接示意图；28.其中，1—横梁；2—升降机座板；3—升降机固定柱；4—立柱；5—螺旋升降机；6—转接板；7—线圈避让柱；8—校形凸模；9—曲面壳工件；10—成形凹模；11—螺旋压紧器；12—角度器；13—工作台；14—预制孔定位盘；15—螺柱；16—电机；17—线圈；18—压紧螺栓；19—线圈限位板；20—不锈钢板；21—线圈定位柱；22—电磁成形机。具体实施方式29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。30.本发明的目的是提供一种曲面壳体件局部电磁成形辅助装置及成形方法，以解决上述现有技术存在的问题，用于对大型曲面壳体件进行电磁局部胀形、翻孔、冲孔等进行加工，可以实现大型曲面件的精确定位，使得曲面壳与模具型面相配合，解决某些大型曲面壳局部型面特征难贴合模具、局部特征成形质量难保证、工艺工装复杂等问题。31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。32.如图1-3所示，本发明提供一种曲面壳体件局部电磁成形辅助装置，装置构成如下：33.装置框架由横梁1(u形方箱)和两个立柱4(u形方箱)构成，三者间使用标准件快速锁紧销固连。成形凹模10通过标准件快速锁紧销固连在工作台13上。角度器12可在工作台上移动到任意位置通过标准件快速锁紧销固连在工作台13上，并可配合螺旋压紧器11压紧工件。螺旋升降机5由电机16驱动，螺旋升降机5使用螺栓固连在升降机固定柱3上，升降机固定柱3固连在升降机座板2上，升降机座板2固连在横梁1上，升降机5下方固连转接板6，转接板6下固连线圈避让柱7，线圈避让柱7下固连校形凸模8。34.其中，预制孔定位盘14结构分为两部分，上部分为圆锥台或其他形状锥台，截面形状与工件预制孔形状一致，中间层尺寸与预制孔尺寸一致，下部分为圆柱。采用传统定位盘，当预制孔生产加工时出现小尺寸偏差时，会导致与定位盘之间存在缝隙，产生工件定位不精确等一系列问题。圆锥面的设计，可以解决上述问题，通过螺柱15的紧固，锥面可以更好得配合预制孔内表面，从而消除预制孔尺寸偏差造成的影响。35.其中，线圈定位柱21结构分为两部分，上部分与线圈17相配合，下部分与工作台13相配合，实现线圈的定位。36.其中，线圈17上方为不锈钢板20，不锈钢板20上表面有方形凹槽和圆形凹槽，方形凹槽与线圈限位板19相配合，圆形凹槽与紧固螺栓18相配合。线圈17在安装完成后，水平方向由校形凸模8定位，高度方向由压紧螺栓18与线圈限位板19进行定位，在工作过程中位置固定。37.曲面壳体件局部电磁成形方法如下：38.1.螺旋升降机5带动校形凸模8复位到安全操作高度。39.2.曲面壳工件9预摆放在待成形位置，预制孔定位盘14穿过曲面壳预开孔并通过螺栓固连在成形凹模10上，调整角度器12及螺旋压紧器11实现曲面壳工件9的限位。40.3.螺旋升降机5带动校形凸模8下行至待成形区域，接触并压紧曲面壳工件9，直至曲面壳工件9与成形凹模10仿形面贴合为止。此时，曲面壳工件9通过校形凸模8实现固定。41.4.松开固连预制孔定位盘14螺栓，取出预制孔定位盘14。插入线圈定位柱19，替代预制孔定位盘14。42.5.从线圈避让柱7避让区域送入线圈17，并保证线圈定位柱21插入线圈17。43.6.在校形凸模8预开贯穿方孔中插入线圈限位板19。从线圈避让柱7避让区域旋入压紧螺栓，并根据要求力矩紧定压紧螺栓，使螺栓下表面与线圈17上表面贴合。44.7.线圈17连接电磁成形机22，放电加工。45.8.放电结束后断开电源，断开线圈17和电磁成形机22。46.9.卸下压紧螺栓，取出线圈限位板19，取出线圈17，再使用螺旋升降机5带动校形凸模8回复到安全操作高度，最后取出工件，完成曲面壳局部成形工作。47.实施例一48.应用实例一为曲面壳局部圆孔翻边。使用材料：2219铝合金、幅面投影尺寸为1500mm×1500mm、厚度6mm的曲面壳，预制孔形状为圆形。加工要求：翻边后内径为φ120mm，预期翻边后高度为28mm，弯曲处圆角为20mm。该曲面壳通过传统方法成形，需要较大的成形凹模和大台面压力机，工装成形效率低、成形中难以保证曲面壳的定位，尺寸精度低，难以满足加工尺寸要求。49.采用本发明提供的曲面壳体件局部电磁成形辅助装置及成形方法，大大缩小成形凹模的尺寸，模具设计仅针对成形局部进行。设计预制孔直径为φ99mm。成形使用线圈用截面2.5mm×16mm铜线绕制，匝数为8，采用电压12.75kv。成形后曲面壳表面无划痕，贴模效果较好，产品质量较高。50.实施例二51.应用实例二为曲面壳局部方孔翻边。使用材料：2a12铝合金、幅面投影尺寸1300mm×1300mm、厚度2mm的曲面壳，预制孔形状为方形，有四个90°的圆角。加工要求：翻边后尺寸为100mm×100mm，预期翻边后高度为14mm，弯曲处圆角半径为4mm，圆角半径为20mm。该曲面壳通过传统方法成形，需要较大的成形凹模以贴合曲面壳型面，工装成形效率低、成形中难以保证曲面壳的定位，过渡圆角偏大，难以满足加工尺寸要求。52.采用本发明提供的曲面壳体件局部电磁成形辅助装置及成形方法，设计预制孔为83.44mm×83.44mm，圆角半径为10mm。成形使用线圈截面3mm×7mm，总匝数为10匝，采用电压3.0kv。成形后曲面壳表面无划痕，过渡圆角尺寸偏差较小，整体贴模情况较好，产品质量较高。53.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。54.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。









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