本發(fā)明屬于金屬成形制造領(lǐng)域，特別涉及一種徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊裝置及方法，主要用于金屬管件的翻邊加工。

背景技術(shù)：

輕量化是航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的重要技術(shù)手段。而實(shí)現(xiàn)輕量化的主要途徑是采用輕質(zhì)合金材料，高性能鋁合金、鈦合金、鎂合金成為現(xiàn)代航空航天、汽車工業(yè)等實(shí)現(xiàn)輕量化的首選材料；電磁成形是一種高速率脈沖成形技術(shù)，能大幅改善金屬材料成形性能，是解決輕質(zhì)合金成形困難的有效手段之一。

現(xiàn)有管件電磁翻邊過程中，僅依靠位于工件內(nèi)側(cè)的驅(qū)動(dòng)線圈提供徑向電磁力，成形所需的放電電壓高，且貼膜性很難得到保障。

電磁翻邊是電磁成形技術(shù)的一種，目前通過驅(qū)動(dòng)線圈提供的徑向電磁力，貼膜性差。中國專利“一種合金管件電磁脹形與翻邊同步成形裝置及方法（cn104874664a）”公開了一種合金管件電磁脹形與翻邊同步成形裝置及方法，實(shí)現(xiàn)了脹形與翻邊同步成形，減少工件回彈，降低模具制造難度。然后這一方法中螺線管線圈僅提供徑向電磁力，翻邊的貼膜性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，為有效解決目前管件電磁翻邊貼膜性差的問題，本發(fā)明提供一種徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊裝置及方法，采用徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊，通過分步分時(shí)加載，能有效提高翻邊工件的貼膜性；采用“將軸向電磁力加載線圈與續(xù)流二極管反向串聯(lián)，然后與徑向電磁力加載線圈并聯(lián)”，可簡單有效地實(shí)現(xiàn)分時(shí)加載徑向電磁力與軸向電磁力，裝置操作簡單，成本低。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊裝置，包括：

徑向電磁力加載線圈，為初始輪廓的翻邊工件提供徑向電磁力；

軸向電磁力加載線圈，為徑向電磁力加載后的翻邊工件提供軸向電磁力；

模具；

與軸向電磁力加載線圈反向串聯(lián)的續(xù)流二極管；

電容電源，為徑向電磁力加載線圈和軸向電磁力加載線圈提供能量。

翻邊工件置于模具內(nèi)部，徑向電磁力加載線圈置于翻邊工件內(nèi)部，軸向電磁力加載線圈置于翻邊工件的外側(cè)，翻邊工件、模具、徑向電磁力加載線圈、軸向電磁力加載線圈軸線重合；

軸向電磁力加載線圈與續(xù)流二極管反向串聯(lián)，然后與徑向電磁力加載線圈并聯(lián)，電容電源通過放電開關(guān)為連接好的線圈供電。

所述軸向電磁力加載線圈為空心圓柱形，或者為空心圓柱減掉圓錐后的幾何體。

所述徑向電磁力加載線圈的高度等于翻邊工件的翻邊高度。

所述軸向電磁力加載線圈的內(nèi)外直徑之差等于翻邊工件的翻邊高度。

所述軸向電磁力加載線圈的內(nèi)直徑較翻邊工件的外直徑，大兩倍翻邊工件的厚度。

本發(fā)明一種徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊裝置及方法，優(yōu)點(diǎn)在于：

1．本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊，較傳統(tǒng)翻邊而言，電磁成形成形速度快，可提升材料成形極限。

2．本發(fā)明采用徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊，較現(xiàn)有電磁翻邊而言，通過分步分時(shí)加載，能有效提高翻邊工件的貼膜性。

3.本發(fā)明采用“將軸向電磁力加載線圈與續(xù)流二極管反向串聯(lián)，然后與徑向電磁力加載線圈并聯(lián)”，可簡單有效地實(shí)現(xiàn)分時(shí)加載徑向電磁力與軸向電磁力，裝置操作簡單，成本低。

附圖說明

圖1為徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊裝置組裝示意圖。

圖1（a）為徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊裝置組裝示意圖；

圖1（b）為徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊裝置組裝剖面示意圖。

圖2為采用空心圓柱減掉圓錐幾何體的軸向電磁力加載線圈的徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊裝置組裝示意圖；

圖2（a）為采用空心圓柱減掉圓錐幾何體的軸向電磁力加載線圈的徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊裝置組裝示意圖；

圖2（b）為采用空心圓柱減掉圓錐幾何體的軸向電磁力加載線圈的徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊裝置組裝剖面示意圖。

圖3為徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊方法電路接線及脈沖電流示意圖。

圖3（a）為徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊方法電路接線示意圖；

圖3（b）徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊方法脈沖電流示意圖。

圖4為不同階段的翻邊工件及其電磁力分布示意圖；

圖4（a）為初始輪廓的翻邊工件及其受到的徑向電磁力示意圖，

圖4（b）為徑向電磁力加載后的翻邊工件及其受到的軸向電磁力示意圖，

圖4（c）為軸向電磁力加載后的翻邊工件示意圖。

其中：1.徑向電磁力加載線圈；2.軸向電磁力加載線圈；3.翻邊工件；31.初始輪廓的翻邊工件；32.徑向電磁力加載后的翻邊工件；33.軸向電磁力加載后的翻邊工件；4.模具；5.續(xù)流二極管；6.電容電源；7.脈沖電流；71.徑向電磁力加載線圈的脈沖電流；72.軸向電磁力加載線圈的脈沖電流；8.電磁力；81.徑向電磁力；82.軸向電磁力。

具體實(shí)施方式

一種徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊裝置，包括：

徑向電磁力加載線圈1，為初始輪廓的翻邊工件31提供徑向電磁力；

軸向電磁力加載線圈2，為徑向電磁力加載后的翻邊工件32提供軸向電磁力；

模具4；

與軸向電磁力加載線圈2反向串聯(lián)的續(xù)流二極管5；

電容電源6，為徑向電磁力加載線圈1和軸向電磁力加載線圈2提供能量。

翻邊工件置于模具4內(nèi)部，徑向電磁力加載線圈1置于翻邊工件內(nèi)部，軸向電磁力加載線圈2置于翻邊工件的外側(cè)，翻邊工件、模具4、徑向電磁力加載線圈1、軸向電磁力加載線圈2軸線重合；

軸向電磁力加載線圈2與續(xù)流二極管5反向串聯(lián)，然后與徑向電磁力加載線圈1并聯(lián)，電容電源6通過放電開關(guān)為連接好的線圈供電。這樣做可以實(shí)現(xiàn)分時(shí)加載，即閉合放電開關(guān)，電容電源6首先對(duì)徑向電磁力加載線圈1放電；當(dāng)電容電源電壓為0時(shí)，續(xù)流二極管自動(dòng)導(dǎo)通，此時(shí)才為軸向電磁力加載線圈2供電。

所述軸向電磁力加載線圈2為空心圓柱形，或者為空心圓柱減掉圓錐后的幾何體。軸向電磁力加載線圈2為空心圓柱形，簡單易行；為空心圓柱減掉圓錐后的幾何體則是配合工件變形的形狀，使工件與線圈之間的間距更小，達(dá)到耦合效率更高的目的。

徑向電磁力加載線圈1的高度等于翻邊工件的翻邊高度，可使徑向電磁力產(chǎn)生效率高。

軸向電磁力加載線圈2的內(nèi)外直徑之差等于翻邊工件的翻邊高度，可使軸向電磁力產(chǎn)生效率高。

軸向電磁力加載線圈2的內(nèi)直徑較翻邊工件的外直徑大兩倍翻邊工件的厚度，是為了防止變形過程中發(fā)生幾何干涉。

一種徑向-軸向電磁力分時(shí)加載的管件電磁翻邊方法，包括以下步驟：

第一，將翻邊工件置于模具4內(nèi)部，并使需要翻邊的一側(cè)較模具端部高出翻邊工件的翻邊高度，將徑向電磁力加載線圈1置于翻邊工件內(nèi)部，并保證其上表面與翻邊工件的端部齊平，將軸向電磁力加載線圈2置于翻邊工件的外側(cè)，并使軸向電磁力加載線圈2的底部內(nèi)半徑與翻邊工件的端部共面，翻邊工件、模具4、徑向電磁力加載線圈1及軸向電磁力加載線圈2軸線重合；

第二，將軸向電磁力加載線圈2與續(xù)流二極管5反向串聯(lián)，然后與徑向電磁力加載線圈1并聯(lián)，電容電源6通過放電開關(guān)為連接好的線圈供電；

第三，閉合放電開關(guān)，電容電源6首先對(duì)徑向電磁力加載線圈1放電，產(chǎn)生徑向電磁力加載線圈1的脈沖電流，脈沖電流在初始輪廓的翻邊工件中產(chǎn)生感應(yīng)渦流，脈沖電流與感應(yīng)渦流相互作用，產(chǎn)生徑向電磁力驅(qū)動(dòng)翻邊工件加速并變形，初始輪廓的翻邊工件變形為徑向電磁力加載后的翻邊工件；

第四，當(dāng)電容電源6電壓為0時(shí)，續(xù)流二極管5自動(dòng)導(dǎo)通，產(chǎn)生軸向電磁力加載線圈的脈沖電流，脈沖電流在徑向電磁力加載后的翻邊工件中產(chǎn)生感應(yīng)渦流，脈沖電流與感應(yīng)渦流相互作用產(chǎn)生軸向電磁力驅(qū)動(dòng)翻邊工件加速并變形，徑向電磁力加載后的翻邊工件變形為軸向電磁力加載后的翻邊工件，完成翻邊加工。

徑向電磁力加載線圈1的脈沖電流有效加載時(shí)間為第一個(gè)半波，從0到t1時(shí)刻；軸向電磁力加載線圈2的脈沖電流有效加載時(shí)間為第二個(gè)半波，從t1到t2時(shí)刻。實(shí)現(xiàn)加載的分時(shí)，開始狀態(tài)的工件需要加載徑向電磁力，故徑向電磁力加載線圈1的脈沖電流有效加載時(shí)間為第一個(gè)半波，從0到t1時(shí)刻；軸向電磁力加載后的翻邊工件需要加載軸向電磁力，故軸向電磁力加載線圈2的脈沖電流有效加載時(shí)間為第二個(gè)半波，從t1到t2時(shí)刻。

徑向電磁力，使翻邊工件由初始輪廓變形為徑向電磁力加載后的翻邊工件輪廓；軸向電磁力，使翻邊工件由徑向電磁力加載后的翻邊工件輪廓變形為軸向電磁力加載后的翻邊工件輪廓。工件翻邊可分解為徑向擴(kuò)徑及軸向變形兩個(gè)過程，所以本發(fā)明采用分時(shí)加載徑向電磁力和軸向電磁力實(shí)現(xiàn)可有效提高翻邊效率。故采用徑向電磁力使翻邊工件由初始輪廓變形為徑向電磁力加載后的翻邊工件輪廓；采用軸向電磁力使翻邊工件由徑向電磁力加載后的翻邊工件輪廓變形為軸向電磁力加載后的翻邊工件輪廓。

實(shí)施例1：

如圖1所示采用空心圓柱形徑向電磁力加載線圈，具體步驟包括：步驟一，按照?qǐng)D1所示，將翻邊工件置于模具內(nèi)部，并使需要翻邊的一側(cè)較模具端部高出翻邊工件的翻邊高度，將徑向電磁力加載線圈置于翻邊工件內(nèi)部，并保證其上表面與翻邊工件的端部齊平，將軸向電磁力加載線圈置于翻邊工件的外側(cè)，并使軸向電磁力加載線圈的底部內(nèi)半徑與翻邊工件的端部共面，翻邊工件、模具、徑向電磁力加載線圈及軸向電磁力加載線圈軸線重合；第二，如圖3（a）所示，將軸向電磁力加載線圈與續(xù)流二極管反向串聯(lián)，然后與徑向電磁力加載線圈并聯(lián)，電容電源通過放電開關(guān)為連接好的線圈供電；第三，閉合放電開關(guān)，電容電源首先對(duì)徑向電磁力加載線圈放電，產(chǎn)生徑向電磁力加載線圈的脈沖電流（圖3（b）），脈沖電流在初始輪廓的翻邊工件中產(chǎn)生感應(yīng)渦流，脈沖電流與感應(yīng)渦流相互作用產(chǎn)生徑向電磁力驅(qū)動(dòng)翻邊工件加速并變形，初始輪廓的翻邊工件變形為徑向電磁力加載后的翻邊工件，如圖4（b）所示；第四，當(dāng)電容電源電壓為0時(shí)，續(xù)流二極管自動(dòng)導(dǎo)通，產(chǎn)生軸向電磁力加載線圈的脈沖電流，如圖3（b）所示，脈沖電流在徑向電磁力加載后的翻邊工件中產(chǎn)生感應(yīng)渦流，脈沖電流與感應(yīng)渦流相互作用產(chǎn)生軸向電磁力驅(qū)動(dòng)翻邊工件加速并變形，徑向電磁力加載后的翻邊工件變形為軸向電磁力加載后的翻邊工件，如圖4（c）所示，完成翻邊加工。

實(shí)施例2：

如圖2所示采用空心圓柱減掉圓錐幾何體的軸向電磁力加載線圈，具體步驟包括：步驟一，按照?qǐng)D2所示，將翻邊工件置于模具內(nèi)部，并使需要翻邊的一側(cè)較模具端部高出翻邊工件的翻邊高度，將徑向電磁力加載線圈置于翻邊工件內(nèi)部，并保證其上表面與翻邊工件的端部齊平，將空心圓柱減掉圓錐幾何體的軸向電磁力加載線圈置于翻邊工件的外側(cè)，并使空心圓柱減掉圓錐幾何體的軸向電磁力加載線圈的底部內(nèi)半徑與翻邊工件的端部共面，翻邊工件、模具、徑向電磁力加載線圈及軸向電磁力加載線圈軸線重合；第二，如圖3（a）所示，將空心圓柱減掉圓錐幾何體的軸向電磁力加載線圈與續(xù)流二極管反向串聯(lián)，然后與徑向電磁力加載線圈并聯(lián)，電容電源通過放電開關(guān)為連接好的線圈供電；第三，閉合放電開關(guān)，電容電源首先對(duì)徑向電磁力加載線圈放電，產(chǎn)生徑向電磁力加載線圈的脈沖電流，如圖3（b）所示，脈沖電流在初始輪廓的翻邊工件中產(chǎn)生感應(yīng)渦流，脈沖電流與感應(yīng)渦流相互作用產(chǎn)生徑向電磁力驅(qū)動(dòng)翻邊工件加速并變形，初始輪廓的翻邊工件變形為徑向電磁力加載后的翻邊工件，如圖4（b）所示；第四，當(dāng)電容電源電壓為0時(shí)，續(xù)流二極管自動(dòng)導(dǎo)通，產(chǎn)生軸向電磁力加載線圈的脈沖電流，如圖3（b）所示，脈沖電流在徑向電磁力加載后的翻邊工件中產(chǎn)生感應(yīng)渦流，脈沖電流與感應(yīng)渦流相互作用產(chǎn)生軸向電磁力驅(qū)動(dòng)翻邊工件加速并變形，徑向電磁力加載后的翻邊工件變形為軸向電磁力加載后的翻邊工件，如圖4（c）所示，完成翻邊加工。