板料電致塑性漸進成形裝置及其工作方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種板料電致塑性漸進成形裝置及其工作方法，屬于金屬加工領域，所述裝置包括機床和脈沖電源，所述機床的工作臺上固定有板料夾持裝置，所述機床的主軸上設置有夾持塊、電刷架以及保持架，所述夾持塊連接有用于加工所述板料的工具頭，所述電刷架為L型，一端固定在所述主軸上，另一端連接有用于抵靠所述夾持塊的電刷，所述保持架為U型，一端固定在所述主軸上，另一端伸到所述板料下方并連接有用于抵靠所述板料下表面的下壓頭，所述工具頭和下壓頭正對，所述脈沖電源的兩極分別連接所述電刷和下壓頭。本發明專利技術的板料電致塑性漸進成形裝置結構簡單，易于控制，加工成本較低；板料成形精度高；提高了板料成形極限和成形質量。

【技術實現步驟摘要】
板料電致塑性漸進成形裝置及其工作方法
本專利技術涉及金屬加工領域，特別是指一種板料電致塑性漸進成形裝置及其工作方法。
技術介紹
電致塑性效應是材料在電的作用(包括電子照射、電場、電流脈沖等電刺激)下，變形抗力降低、塑性增加的一種現象。利用電塑性效應，不但能夠降低流動應力，提高材料的塑性，在一定程度上改善制品的組織性能，同時可以避免加熱和熱處理的諸多不足、降低設備成本。電致塑性效應是焦耳熱效應、磁壓縮效應、集膚效應以及純電塑性效應等多種物理效應共同作用的結果。流過金屬變形截面的高密度運動電子與材料內部原子發生碰撞，增加了原子動能，從而增大材料位錯激活能，促進動態再結晶，抑制斷裂孔洞的產生，提高材料塑性變形能力。板料數控漸進成形技術是國際上興起不久的一種柔性加工技術，是涉及力學、塑性成形技術、數控技術、CAD/CAM等多學科的先進智能化制造技術，是目前塑性加工領域的研究前沿之一，在加工理論研究上也具有重要的意義，得到了世界范圍內塑性加工學者的關注。板料漸進成形技術是日本學者松原茂夫于20世紀90年代初提出的，是一種基于“分層制造”思想的計算機數控無模加工技術，將工件三維形狀離散化，著重強調層作為加工單元的增量累積成形技術。該技術取消了對特定模具的需求，滿足低成本多樣式訂制或新產品的快速成樣調試生產要求，易于實現自動化加工，與傳統一次拉深成形相比，能加工出曲面更復雜、延伸率更高的成型件，加工精度和表面質量均較好，發展前景非常廣闊。人們逐漸將電致塑性效應與板料數控漸進成形技術相結合，形成板料電致塑性漸進成形裝置，如公開號為CN102527830A的專利文獻公開了一種板材電致塑性漸進成形裝置及其成形方法，該裝置中，將板料固定在板料成形夾具上，板料的上下方分別有上成形壓頭和下成形壓頭，上成形壓頭安裝在機床的主軸末端，下成形壓頭安裝在六軸機器人加工系統頂部設，電源的一極通過上成形壓頭固定塊連接上成形壓頭，另一極連接下成形壓頭，形成回路。但是該裝置采用了兩套運動機構(主軸以及六軸機器人加工系統)分別控制上成形壓頭和下成形壓頭，結構復雜，難于控制，使用了六軸機器人加工系統，加工成本較高；兩套運動機構容易產生誤差，使得上成形壓頭和下成形壓頭位置出現偏移，不能一直正對，不能保證電流方向一直與板料變形方向一致，由于電致塑性效應在板料變形方向施加脈沖電流時電塑性效應最顯著，加工阻力最小，故該裝置的加工阻力會隨誤差變化且不能保證一直最小，導致板料成形精度低；該裝置的上成形壓頭通過上成形壓頭固定塊直接與導線連接，不能進行自轉，上成形壓頭橫向加工阻力大，板料容易撕裂和表面劃傷，降低了板料成形極限和成形質量。
技術實現思路
本專利技術提供一種板料電致塑性漸進成形裝置及其工作方法，該裝置結構簡單，易于控制，加工成本較低；板料成形精度高；提高了板料成形極限和成形質量。為解決上述技術問題，本專利技術提供技術方案如下：一種板料電致塑性漸進成形裝置，包括機床和脈沖電源，所述機床的工作臺上固定有板料夾持裝置，所述機床的主軸上設置有夾持塊、電刷架以及保持架，其中：所述夾持塊連接有用于加工所述板料的工具頭；所述電刷架為L型，上端固定在所述主軸上，下端連接有用于抵靠所述夾持塊的電刷；所述保持架為U型，一端固定在所述主軸上，另一端伸到所述板料下方并連接有用于抵靠所述板料下表面的下壓頭，所述工具頭和下壓頭正對，所述脈沖電源的兩極分別連接所述電刷和下壓頭。進一步的，所述電刷架包括豎向支架和與所述豎向支架連接的橫向套筒，所述豎向支架的上端連接所述主軸，所述電刷設置在所述橫向套筒內，所述橫向套筒內在所述電刷的后部設置有第一預緊彈簧。進一步的，所述夾持塊的表面為圓柱形，所述電刷上加工有與所述夾持塊的表面相適應的凹圓弧。進一步的，所述保持架包括豎向導套和與所述豎向導套連接的U型導柱，所述豎向導套的上端固定在所述主軸上，下端開有導槽，所述U型導柱的一端伸到所述導槽內，另一端伸到所述板料下方并連接所述下壓頭，所述導槽內設置有第二預緊彈簧。進一步的，所述主軸與夾持塊之間設置有絕緣帽，所述主軸上設置有絕緣套，所述電刷架以及保持架設置在所述絕緣套上。進一步的，所述絕緣帽和絕緣套的材質為聚醚醚酮。進一步的，所述板料夾持裝置包括底板和上支撐架，所述底板和上支撐架之間設置有立柱，其中：所述上支撐架的內部交錯設置有縱向支撐塊和橫向支撐塊；所述上支撐架上還設置有用于固定所述板料的壓塊；所述上支撐架、縱向支撐塊、橫向支撐塊和壓塊上開有螺栓孔。進一步的，所述板料夾持裝置通過機床夾具固定在所述工作臺上，所述底板和工作臺之間以及底板和機床夾具之間設置有絕緣墊。進一步的，所述絕緣墊材質為云母。進一步的，所述工具頭包括成形頭和嵌套柄，所述成形頭材質為YG15硬質合金材料，所述嵌套柄材質為Cr12模具鋼材料。上述任一板料電致塑性漸進成形裝置的工作方法，鎂合金板料通過機床漸進成形，所述鎂合金板料連接有脈沖電源，所述脈沖電源的輸出電壓為窄尖沖擊三角波脈沖，所述窄尖沖擊三角波脈沖寬度為60-80μs，所述脈沖電源的輸出電壓大于等于70V，所述脈沖電源的輸出頻率大于等于200Hz，流經所述鎂合金板料的電流密度有效值大于等于95A/mm2。進一步的，流經所述鎂合金板料的電流密度有效值為95-115A/mm2，所述脈沖電源的輸出電壓為70-90V，頻率為200-350Hz，流經所述鎂合金板料的電流密度峰值為950-1100A/mm2。進一步的，所述鎂合金板料的上表面涂抹有起潤滑作用的二硫化鉬粉末涂層，所述二硫化鉬粉末涂層的厚度為0.08-0.12mm；所述二硫化鉬粉末涂層的制備方法為：將二硫化鉬粉末與丙酮溶液按照1g：5ml混合攪拌均勻，形成潤滑劑，將所述潤滑劑均勻涂抹在所述鎂合金板料的上表面，將所述鎂合金板料置于通風處30分鐘以上，使丙酮溶液蒸發晾干，即可得到二硫化鉬粉末涂層；所述二硫化鉬粉末的目數大于等于800目，所述丙酮溶液純度為95％以上。本專利技術具有以下有益效果：與現有技術相比，本專利技術的板料電致塑性漸進成形裝置中，工具頭通過夾持塊連接機床主軸，下壓頭通過保持架連接機床主軸，機床主軸移動時，工具頭和下壓頭同步移動，如此采用單一運動系統(即主軸)即可控制工具頭和下壓頭，結構簡單，易于控制，省略了六軸機器人加工系統，加工成本較低。工具頭和下壓頭正對，保證脈沖電流在豎直方向流經板料，與板料剪切變形方向一致，并且采用單一運動系統控制工具頭和下壓頭，不會產生誤差，使得板料變形方向和脈沖電流方向一致，電塑性效應最顯著且不會發生變化，使得板料成形精度高。脈沖電源通過電刷與夾持塊接觸，而不是導線直接連接夾持塊，故工具頭可以在加工時自轉，使得工具頭橫向加工阻力小，板料不容易撕裂和表面劃傷，提高了板料成形極限和成形質量。故本專利技術的板料電致塑性漸進成形裝置結構簡單，易于控制，加工成本較低；板料成形精度高；提高了板料成形極限和成形質量。附圖說明圖1為本專利技術的板料電致塑性漸進成形裝置結構示意圖；圖2為本專利技術中的板料夾持裝置結構示意圖；圖3為本專利技術的板料電致塑性漸進成形裝置的工作方法中板料的成形性能隨電流密度有效值變化的走勢圖；圖4為本專利技術的板料電致塑性漸進成形裝置的工作方法中板料的金相組織演變示意圖；圖5為本專利技術的板料電致塑性漸進成本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種板料電致塑性漸進成形裝置，其特征在于，包括機床和脈沖電源，所述機床的工作臺上固定有板料夾持裝置，所述機床的主軸上設置有夾持塊、電刷架以及保持架，其中：所述夾持塊連接有用于加工所述板料的工具頭；所述電刷架為L型，上端固定在所述主軸上，下端連接有用于抵靠所述夾持塊的電刷；所述保持架為U型，一端固定在所述主軸上，另一端伸到所述板料下方并連接有用于抵靠所述板料下表面的下壓頭，所述工具頭和下壓頭正對，所述脈沖電源的兩極分別連接所述電刷和下壓頭。

【技術特征摘要】
1.一種板料電致塑性漸進成形裝置，其特征在于，包括機床和脈沖電源，所述機床的工作臺上固定有板料夾持裝置，所述機床的主軸上設置有夾持塊、電刷架以及保持架，其中：所述夾持塊連接有用于加工所述板料的工具頭；所述電刷架為L型，上端固定在所述主軸上，下端連接有用于抵靠所述夾持塊的電刷；所述保持架為U型，一端固定在所述主軸上，另一端伸到所述板料下方并連接有用于抵靠所述板料下表面的下壓頭，所述工具頭和下壓頭正對，所述脈沖電源的兩極分別連接所述電刷和下壓頭。2.根據權利要求1所述的板料電致塑性漸進成形裝置，其特征在于，所述電刷架包括豎向支架和與所述豎向支架連接的橫向套筒，所述豎向支架的上端連接所述主軸，所述電刷設置在所述橫向套筒內，所述橫向套筒內在所述電刷的后部設置有第一預緊彈簧；所述夾持塊的表面為圓柱形，所述電刷上加工有與所述夾持塊的表面相適應的凹圓弧。3.根據權利要求1所述的板料電致塑性漸進成形裝置，其特征在于，所述保持架包括豎向導套和與所述豎向導套連接的U型導柱，所述豎向導套的上端固定在所述主軸上，下端開有導槽，所述U型導柱的一端伸到所述導槽內，另一端伸到所述板料下方并連接所述下壓頭，所述導槽內設置有第二預緊彈簧。4.根據權利要求1-3任一所述的板料電致塑性漸進成形裝置，其特征在于，所述主軸與夾持塊之間設置有絕緣帽，所述主軸上設置有絕緣套，所述電刷架以及保持架設置在所述絕緣套上，所述絕緣帽和絕緣套的材質為聚醚醚酮。5.根據權利要求1所述的板料電致塑性漸進成形裝置，其特征在于，所述板料夾持裝置包括底板和上支撐架，所述底板和上支撐架之間設置有立柱，其中：所述上支撐架的內部交錯設置有縱向支撐塊和橫向支撐塊；所述上支撐架上還設置有用于固定所述板料的壓塊；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高軍，鮑文科，褚興榮，林淑霞，
申請(專利權)人：山東大學威海，
類型：發明
國別省市：山東;37