本發(fā)明涉及一種電磁吸引力成形金屬板料的裝置與方法。

背景技術(shù)：
電磁成形主要應(yīng)用于導(dǎo)電材料的成形制造工藝中，是一種利用電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能成形金屬板料的方法，傳統(tǒng)的電磁成形設(shè)備往往利用電磁排斥力，如中國(guó)專利公開號(hào)為CN101406913A的文獻(xiàn)介紹的金屬板料電磁成形裝置，包括線圈、集磁器、工件與成形模具。線圈外部裝配集磁器置于工件的一側(cè)，集磁器有效集磁的工作面靠近工件。而成形模具則位于工件的另一側(cè)，成形時(shí)在線圈中通過脈沖大電流，在線圈與工件之間產(chǎn)生排斥力推動(dòng)工件向模具運(yùn)動(dòng)使工件貼緊模具，以此成形工件。所述的電磁成形設(shè)備缺點(diǎn)為，首先電磁成形設(shè)備的模具與線圈分別置于工件的兩邊，使得設(shè)備整體分為兩個(gè)部分不方便操作；其次需要成形工件為封閉區(qū)域蒙皮或覆蓋件時(shí)，成形需要在反向設(shè)置模具需要先行拆卸覆蓋件，工藝和操作都變復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電磁吸引力成形金屬板料的裝置與方法，轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)的電磁成形排斥力為吸引力，將線圈和模具組合為一體，減少配合難度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種電磁吸引力成形金屬板料的裝置，其特征在于：包括執(zhí)行器，所述執(zhí)行器包括設(shè)有內(nèi)置型腔的絕緣外殼，所述絕緣外殼內(nèi)設(shè)置有與所述型腔配合的筒形感應(yīng)器，所述筒形感應(yīng)器內(nèi)裝配有一轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈，所述轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈的兩端分別引出一個(gè)接線端；所述絕緣外殼包括前絕緣外殼與后絕緣外殼，所述前絕緣外殼開設(shè)有圓柱形槽，所述圓柱形槽內(nèi)由內(nèi)而外依次設(shè)置有電磁屏、隔離片和單匝工作線圈，所述單匝工作線圈與所述筒形感應(yīng)器連接，所述單匝工作線圈表面包覆有絕緣模具，所述絕緣模具設(shè)置有成形金屬板料的模具型腔。進(jìn)一步的，還包括電源系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)包括控制模塊、充電模塊、儲(chǔ)能模塊、放電模塊及執(zhí)行模塊，所述執(zhí)行模塊包括所述轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈、筒形感應(yīng)器、電磁屏、單匝工作線圈及金屬板料；所述控制模塊分別與所述充電模塊、放電模塊、執(zhí)行模塊連接，所述充電模塊連接在儲(chǔ)能模塊兩端，儲(chǔ)能模塊還與放電模塊連接；所述放電模塊與所述執(zhí)行模塊的轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈連接；所述的初級(jí)線圈纏繞在筒形感應(yīng)器內(nèi)，所述筒形感應(yīng)器輸出端與單匝線圈的引線電性連接；所述的單匝線圈置于所述的電磁屏與金屬板料之間。進(jìn)一步的，所述的放電模塊施加在初級(jí)線圈中的電流為正弦衰減電流，所述正弦衰減電流的頻率滿足式中：f為頻率；μ0為金屬板料磁導(dǎo)率；γ為金屬板料電導(dǎo)率；d為金屬板料厚度。進(jìn)一步的，所述后絕緣外殼的周部設(shè)置有一手柄固定環(huán)，所述手柄固定環(huán)兩側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置有兩個(gè)手柄。進(jìn)一步的，所述單匝工作線圈為環(huán)形薄銅片，所述環(huán)形薄銅片的一側(cè)開設(shè)有線圈通槽，沿所述線圈通槽引出垂直于所述環(huán)形薄銅片的連接板。進(jìn)一步的，所述圓柱形槽底部開設(shè)有用于所述連接板穿過的矩形槽。進(jìn)一步的，所述筒形感應(yīng)器開設(shè)有與所述線圈通槽方向一致的感應(yīng)器通槽，所述筒形感應(yīng)器靠近所述單匝工作線圈一側(cè)還設(shè)置有與所述連接板相配合的安裝端面，所述連接板與所述安裝端面固定。進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈的層間設(shè)置絕緣，以螺旋形纏繞在筒形感應(yīng)器上；所述筒形感應(yīng)器與所述轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈以一固定筒固定。一種電磁吸引力成形金屬板料的方法，其特征在于包括以下步驟：步驟S1：所述控制模塊控制所述充電模塊對(duì)所述儲(chǔ)能模塊進(jìn)行充電；步驟S2：所述控制模塊控制所述放電模塊將所述儲(chǔ)能模塊中存儲(chǔ)的電能釋放并施加脈沖大電流給所述執(zhí)行模塊中的轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈；步驟S4：所述轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈對(duì)所述筒形感應(yīng)器發(fā)生電磁感應(yīng)，在所述筒形感應(yīng)器的感應(yīng)器通槽兩端積累電動(dòng)勢(shì)；步驟S5：由于所述單匝工作線圈與所述筒形感應(yīng)器的感應(yīng)器通槽兩端連接，所述電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生一個(gè)低頻率大幅值的電流施加在所述單匝工作線圈中，完成脈沖轉(zhuǎn)換的過程；步驟S6：所述單匝工作線圈被施加所述低頻率大幅值的電流后，在所述電磁屏與金屬板料上皆產(chǎn)生渦流，因電磁屏固定于所述圓柱形槽內(nèi)，所述金屬板料受到電磁力的作用向所述電磁屏運(yùn)動(dòng)；步驟S7：所述金屬板料與所述絕緣模具接觸，被擠壓成模具型腔的形狀。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：1、本發(fā)明轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)的電磁成形排斥力為吸引力，可以將線圈和模具組合為一體，減少配合難度；2、本發(fā)明通過轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈和筒形感應(yīng)器的作用，將低電容值輸出低頻高幅值的電流，提高成形力；3、本發(fā)明執(zhí)行器較為輕便，可以手持完成板料成形，適用性強(qiáng)。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電路示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的執(zhí)行器剖切示意圖。圖3為圖2沿A-A剖切示意圖。圖4為圖3橢圓虛線框處局部放大圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的單匝工作線圈示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例的絕緣外殼的前端部示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例的筒形感應(yīng)器及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖圖中：1-絕緣模具；11-模具型腔；12-手柄固定環(huán)；13-手柄；14-金屬板料；2-單匝工作線圈；21-連接板；22-安裝孔；23-線圈通槽；3-隔離片；30-螺釘；4-電磁屏；5-前絕緣外殼；51-圓柱形槽；52-矩形槽；53-固定孔；54-連接板固定孔；6-筒形感應(yīng)器；61-感應(yīng)器通槽；62-安裝端面；7-固定內(nèi)筒；71-內(nèi)筒通槽；72-螺旋形槽；73-通孔；8-轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈；81-接線端；82-導(dǎo)線；9-后絕緣外殼；10-后蓋；101-穿孔；131-控制模塊；132-充電模塊；133-儲(chǔ)能模塊；134-放電模塊；135-執(zhí)行模塊。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。請(qǐng)參照?qǐng)D2至圖4，本發(fā)明提供一種電磁吸引力成形金屬板料的裝置，包括一執(zhí)行器，所述執(zhí)行器包括一內(nèi)置型腔的絕緣外殼，所述絕緣外殼包括前絕緣外殼5與后絕緣外殼9，所述絕緣外殼內(nèi)設(shè)置有一與所述型腔配合的筒形感應(yīng)器6，所述筒形感應(yīng)器6內(nèi)裝配有一轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈8，所述轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈8的層間設(shè)置絕緣，以螺旋形纏繞在筒形感應(yīng)器上(請(qǐng)參照?qǐng)D7)，所述轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈8的兩端分別引出一接線端81用于與所述放電模塊的正負(fù)極相連，所述前絕緣外殼開設(shè)有一圓柱形槽51，所述圓柱形槽51內(nèi)由內(nèi)而外依次設(shè)置有一電磁屏4、一隔離片3與一單匝工作線圈2，其中所述電磁屏4與隔離片3都為圓形薄板，所述單匝工作線圈2與所述筒形感應(yīng)器6連接，所述單匝工作線圈2表面包覆有一絕緣模具1，所述絕緣模具1設(shè)置有一決定金屬板料14形狀的模具型腔11，所述后絕緣外殼9的后部設(shè)置有一后蓋10，所述后蓋10上設(shè)置有一用于與所述接線端81連接的導(dǎo)線82穿過的穿孔101，所述后絕緣外殼9的周部設(shè)置有一手柄固定環(huán)12，所述手柄固定環(huán)12兩側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置有兩個(gè)手柄13。請(qǐng)參照?qǐng)D5和圖7，所述單匝工作線圈2為環(huán)形薄銅片，所述環(huán)形薄銅片的一側(cè)開設(shè)有線圈通槽23，沿所述線圈通槽23引出垂直于所述環(huán)形薄銅片的連接板21，所述連接板21上設(shè)置有用于與所述筒形感應(yīng)器6進(jìn)行連接的安裝孔22。請(qǐng)參照?qǐng)D6，所述圓柱形槽51底部開設(shè)有用于所述連接板21穿過的矩形槽52，所述前絕緣外殼5的周部開設(shè)有與所述螺釘30相配合的連接板固定孔54及若干用于與所述筒形感應(yīng)器6進(jìn)行固定的固定孔53。請(qǐng)參照?qǐng)D3和圖7，所述筒形感應(yīng)器6外形為圓柱筒形，在軸向上開設(shè)有與所述線圈通槽23方向一致的感應(yīng)器通槽61，所述筒形感應(yīng)器6靠近所述單匝工作線圈2一側(cè)還設(shè)置有與所述連接板21相配合的安裝端面62，所述連接板21經(jīng)螺釘30與所述安裝端面62固定，所述筒形感應(yīng)器6與所述轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈8以一固定筒7固定，所述固定筒7形狀為筒形，其軸向上開設(shè)有與所述線圈通槽23方向一致的內(nèi)筒通槽71，所述固定筒7的外表面加工有與所述轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈相配合的螺旋形槽，并在轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈8引出兩個(gè)接線端81處設(shè)置有通孔73。請(qǐng)參照?qǐng)D1，還包括一電源系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)包括一控制模塊131、一充電模塊132、一儲(chǔ)能模塊133、一放電模塊134及一執(zhí)行模塊135，所述執(zhí)行模塊135包括設(shè)置于所述執(zhí)行器內(nèi)的轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈8、筒形感應(yīng)器6、電磁屏4、單匝工作線圈2及金屬板料14；所述控制模塊131分別與所述充電模塊132、放電模塊134、執(zhí)行模塊135連接，所述充電模塊132與放電模塊134并聯(lián)在所述儲(chǔ)能模塊133兩端，所述放電模塊134與所述執(zhí)行模塊135的轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈8連接。所述控制模塊131與充電模塊132、放電模塊134及執(zhí)行模塊135存在反饋，具體的接收轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈8的參數(shù)反饋，并可以控制充電模塊132與放電模塊134的啟動(dòng)與關(guān)閉。一種電磁吸引力成形金屬板料的方法，其特征在于包括以下步驟：步驟S1：所述控制模塊131控制所述充電模塊132對(duì)所述儲(chǔ)能模塊133進(jìn)行充電；步驟S2：所述控制模塊131控制所述放電模塊134將所述儲(chǔ)能模塊133中存儲(chǔ)的電能釋放并施加一脈沖大電流給所述執(zhí)行模塊135中的轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈8；步驟S4：所述轉(zhuǎn)換初級(jí)線圈8對(duì)所述筒形感應(yīng)器6發(fā)生電磁感應(yīng)，在所述筒形感應(yīng)器6的感應(yīng)器通槽61兩端積累電動(dòng)勢(shì)；步驟S5：由于所述單匝工作線圈2與所述筒形感應(yīng)器6的感應(yīng)器通槽61兩端連接，所述電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生一個(gè)低頻率大幅值的電流施加在所述單匝工作線圈2中，完成脈沖轉(zhuǎn)換的過程；步驟S6：所述單匝工作線圈2被施加所述低頻率大幅值的電流后，在所述電磁屏4與金屬板料14上皆產(chǎn)生渦流，根據(jù)趨膚效應(yīng)要求施加在單匝線圈工作線圈2的頻率fmax足夠低，即滿足下式的要求：式中：f為頻率；μ0為金屬板料磁導(dǎo)率；γ為金屬板料電導(dǎo)率；d為金屬板料厚度。而后由于電磁屏4與金屬板料14中產(chǎn)生的感應(yīng)渦流方向波形都基本一致，在兩者相距很近的情況下，電磁屏4與金屬板料14渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)相互抵消一部分，這樣等效為將電磁屏4與金屬板料14之間的磁場(chǎng)消除，而兩者外側(cè)面上的感應(yīng)渦流就會(huì)產(chǎn)生電磁力將兩者推向中間，因電磁屏4固定于所述圓柱形槽51內(nèi)，所述金屬板料14受到電磁力的作用向所述電磁屏4運(yùn)動(dòng)；步驟S7：所述金屬板料14與所述絕緣模具1接觸，被擠壓成模具型腔11的形狀。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。