本發(fā)明涉及具有優(yōu)化腔室的電液成形裝置。

背景技術(shù)：

在過去的十年中，液壓成形工藝已經(jīng)應(yīng)用于很多行業(yè)。由于這些制造工藝的進(jìn)步，現(xiàn)在有可能以有競爭力的生產(chǎn)成本來獲得形式相當(dāng)復(fù)雜的機(jī)械部件。

液壓成形工藝是通過變形進(jìn)行制造的工藝。該工藝使厚度相對薄的金屬件能夠塑性變形。為了實(shí)現(xiàn)如此變形，使用一種流體，在對所述流體加壓時(shí)，所述流體使所述件能夠在模具上變形。多種技術(shù)用來對流體加壓。

其中一種所用工藝是電液成形工藝。該工藝以在儲(chǔ)存在罐中的流體中放電的原理為基礎(chǔ)。釋放的電能量產(chǎn)生壓力波，壓力波在流體中非常快地傳播，并且使機(jī)械部件能夠?qū)χ＞甙l(fā)生塑性變形。定位于流體中的電極使之能夠釋放儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電容器中的電荷。

編號(hào)為6，591，649的美國專利公開了一種電液成形裝置。該裝置包括罐以及一組電極，所述罐大致呈橢圓形，并且由模具封閉，所述電極耦接到電能儲(chǔ)存裝置。這組電極位于罐中，平行于模具，并且適合產(chǎn)生電弧，從而形成壓力波，所述壓力波將使面對模具放置的工件直接變形。

通過電液成形能夠制造細(xì)部精確度較高的部件，但是需要大量的能量或多次放電。優(yōu)化待傳遞的能量使之能夠既縮小發(fā)生器的尺寸并因此減少必要的投資，并且又能降低施加到工具上的機(jī)械應(yīng)力，尤其是施加到放電腔室和電極上的機(jī)械應(yīng)力。反復(fù)放電明顯增加了生產(chǎn)時(shí)間并因此增加了生產(chǎn)成本。而且，雖然能量增加或者重復(fù)放電，但通過電液成形生產(chǎn)高成形系數(shù)的部件所取得的效果有時(shí)并不是非常好，而且只有通過很大的難度才能獲得某些高精確度的細(xì)部。成形系數(shù)是由待成形的部件占據(jù)的表面面積與所述零件的高度之間的比例確定的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電液成形裝置，其能夠通過較少的能量或者減少所需要的放電次數(shù)，制造具有高精確度和/或高成形系數(shù)的部件。因此減少投資、降低生產(chǎn)成本，而且可能縮短生產(chǎn)時(shí)間。

此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種電液成形裝置，與現(xiàn)有技術(shù)的裝置相比，其提高了可靠性和使用壽命。有利的是，該裝置易于使用，并且生產(chǎn)成本具有競爭力。

為此目的，本發(fā)明提出一種電液成形裝置，其包括模具、具有第一壁的罐以及第一電極和第二電極，第一電極和第二電極兩者都位于罐中，并且適合產(chǎn)生放電，以便至少形成一個(gè)壓力波。

根據(jù)本發(fā)明，第一壁圍繞回轉(zhuǎn)軸呈旋轉(zhuǎn)對稱，電極具有與第一壁的回轉(zhuǎn)軸一致的回轉(zhuǎn)軸，第一壁具有朝模具定向的凹面。

因此，與現(xiàn)有技術(shù)的電液成形裝置不同，其中，直接波主要用于使待成形的部件變形，這里，因?yàn)楣薜膸缀涡螤钜约半姌O的定位，促進(jìn)了間接壓力波，從而使待成形的所述部件變形。以凹面鏡的形式，第一壁趨于使由其朝模具反射的壓力波匯聚。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一壁呈圓錐形或截頭圓錐形，提高了間接壓力波的集中度，從而提高施加到待成形的部件的壓力的力矩。

為了精確地控制間接波的方向，第一壁在頂點(diǎn)處的半角的值介于20°至35°之間。

為了制造較大成形系數(shù)的部件，罐有利地包括位于模具和第一壁之間的第二壁。

為了使間接波集中，第二壁最好呈截頭圓錐形。為避免干擾間接波的傳播并提高這些波的集中度，第二壁在頂點(diǎn)處的半角的值介于20°至35°之間。

在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二壁呈拋物面形，使之能夠減緩間接波到達(dá)待成形的部件上的速度。.

本發(fā)明的一個(gè)有利實(shí)施例使得電極的設(shè)置彼此成一條直線，在所述電極之間保留極間空間。在電極之間形成的電弧因此連接兩個(gè)電極，并且基本上與之平行，因此也平行于第一壁的回轉(zhuǎn)軸。此外，電極有利地相對于回轉(zhuǎn)軸設(shè)置在第一壁的高度。如此設(shè)置進(jìn)一步有助于壓力波到達(dá)模具，主要作為在第一壁上反射的波。

最好，把第一電極與第二電極隔開的極間空間是可以調(diào)整的，從而能夠使裝置適應(yīng)不同模具。

為了提高罐的使用壽命和可靠性，所述罐由金屬或金屬合金制成。

附圖說明

通過以下參考附圖的說明，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的電液成形裝置的橫截面示意圖，

圖2至圖5分別是根據(jù)圖1的電液成形裝置的變體實(shí)施例的腔室的簡化示意圖，以及

圖6是比較圖，顯示了現(xiàn)有技術(shù)的，以及圖2、圖3和圖5所示的每個(gè)變體實(shí)施例的電液成形裝置的性能。

具體實(shí)施方式

附圖涉及到電液成形裝置2，該電液成形裝置包括位于容納流體18的罐6上的模具4、以及至少第一電極10和第二電極12，所述第一電極和第二電極都位于罐6中。圖1顯示了該電液成形裝置2的簡化橫截面視圖。

模具4具有下部38和模具中心40。其形狀能夠形成待成形的部件16，所述待成形的部件可具有較大的成形系數(shù)，具有較高精度的細(xì)部。根據(jù)待成形的部件16的構(gòu)造，模具4例如可呈圓柱形。最好，模具4定位于罐6的上部20，并且是可以移去的。

模具4包括耦接到真空裝置(各圖中未顯示)的管路22，以便消除待成形的部件16與模具4之間存在的空氣。因此，在使待成形的部件16成形的過程中，沒有阻礙待成形的部件16變形的反作用(由待成形的部件16與模具4之間存在的空氣所致)。

罐6適合容納流體18，所述流體最好是水。作為選擇，管路(圖中未顯示)可用于維持罐6內(nèi)流體水平恒定。最好，罐6由高密度材料制成，例如金屬或金屬合金。

罐6包括第一壁8和罐底24，兩者都位于下部26。還包括位于上部20(圖1)的第二壁14。第一壁8和第二壁14在圖1中所示的結(jié)合區(qū)域會(huì)合。

在圖1至圖3的實(shí)施例中，罐底24呈平面狀，并且平行于罐6與模具4之間的分離平面。第一壁8和第二壁14圍繞圖1所示的回轉(zhuǎn)軸a-a'呈旋轉(zhuǎn)對稱形狀。

第一壁8呈凹形。該壁的凹面朝模具4定向。然后，第一壁8可以通過罐底24形成朝模具4定向的中空空間。在優(yōu)選的實(shí)施例中，第一壁8是截頭圓錐形，軸為a-a'，并且在頂點(diǎn)處具有半角α1(圖1)。第二壁14也可以是截頭圓錐形，軸為a-a'，并且在頂點(diǎn)處具有半角α2(圖1)。頂點(diǎn)處半角α1的值介于20°至35°之間。頂點(diǎn)處半角α2的值介于20°至35°之間，并且可以不同于頂點(diǎn)處半角α1的值。但是因?yàn)槠浒济娉＞?偏離，與此同時(shí)，第二壁14朝模具4匯聚，所以從罐底24開始，第一壁8不平行于回轉(zhuǎn)軸a-a'。

第一壁8具有高度h1，第二壁14具有高度h2(圖1)。在制造罐6的過程中確定高度h1和h2，所以電液成形裝置2的特征與指定說明書的特征相對應(yīng)。

第一電極10和第二電極12分別具有回轉(zhuǎn)軸。第一電極10和第二電極12的回轉(zhuǎn)軸與第一壁8的回轉(zhuǎn)軸a-a'一致。電極設(shè)置為彼此成一條直線，所以在第一電極10和第二電極12之間產(chǎn)生的電弧因此靠近回轉(zhuǎn)軸a-a'。

第一電極10是高電壓電極(幾十kv)。通過至少兩個(gè)保持臂34將其保持在回轉(zhuǎn)軸a-a'上。保持臂34可由金屬或合成材料制成，并固定到罐6。在保持臂34由金屬制成的情況下，將其與罐6隔離，以防電弧在保持臂34與罐6之間移動(dòng)。

第二電極12固定到罐底24。將其用作金屬件，其電勢與罐6相同?？稍诠?與第二電極12之間安裝絕緣材料36。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，罐6和第二電極12耦接到電接地。

第一電極10具有第一個(gè)尖端30，第二電極12具有第二個(gè)尖端32。與第一個(gè)尖端30和第二個(gè)尖端32之間的空間相對應(yīng)的可調(diào)整極間空間，允許控制第一電極10與第二電極12之間的電弧的觸發(fā)。調(diào)整極間空間，使其小于把第一個(gè)尖端30與第一壁8分隔開的距離。

采用適合儲(chǔ)存足夠電能量的蓄電裝置(各圖中未顯示)，其電壓也足以(通常為1kv至100kv)在第一電極10和第二電極12之間產(chǎn)生至少一個(gè)電弧，并使待成形的部件16變形。

為了控制持續(xù)時(shí)間以及電能儲(chǔ)存裝置向第一電極10和第二電極12傳遞的電能量，脈沖發(fā)生器(各圖中未顯示)耦接到儲(chǔ)能裝置。因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員熟知脈沖發(fā)生器和電能儲(chǔ)存裝置，所以在其余的說明中不再對其進(jìn)行描述。

為描述清晰起見，圖2至圖5以簡化的原理圖的方式展示了第一電極10、第二電極12、罐6和模具4。還可以按照圖示展示第一電極10和第二電極12之間的電弧。電弧從不是直線，而且一次出現(xiàn)與另一次出現(xiàn)也不相同，但是通常地，將電極設(shè)置為使電弧大體上平行于回轉(zhuǎn)軸a-a'。

在第一電極10與第二電極12之間產(chǎn)生的電弧產(chǎn)生直接壓力波。這些直接壓力波同心地圍繞極間空間移動(dòng)，而且直接壓力波(圖2中的od1)按照第一壁8的方向傳播。這些直接壓力波在圖2至圖5中用實(shí)線箭頭表示。

為了使細(xì)部較大而且/或者成形系數(shù)較大的待成形的部件16變形，提出一種電液成形裝置2，該裝置具有第一壁8，所述第一壁在頂點(diǎn)處具有半角α1，所以最大的直接壓力波沖擊罐6的第一壁8產(chǎn)生間接壓力波(按照圖示用虛線表示)，所述間接壓力波按照模具4的底部38的方向朝回轉(zhuǎn)軸a-a'傳播。

例如，平行于罐底24朝第一壁8移動(dòng)的源于第一個(gè)尖端30的直接壓力波(圖2)被反射(角α1)，并產(chǎn)生按照模具4的下部38的方向朝回轉(zhuǎn)軸a-a'移動(dòng)的間接壓力波。

同樣，平行于罐底24朝第一壁8移動(dòng)的源于第二個(gè)尖端32的直接壓力波(圖2)被反射(角α1)，并產(chǎn)生間接壓力波，所述間接壓力波超過第一電極10之上，并且朝回轉(zhuǎn)軸a-a'移動(dòng)。

通過第一壁8的凹形實(shí)現(xiàn)朝模具4的反射，由此導(dǎo)致壓力波朝模具4會(huì)聚。該第一壁8按照與反射光線的凹面鏡相似的方式起作用。因此，截頭圓錐形的第一壁8頂點(diǎn)處的半角α1按照模具4下部38的方向朝回轉(zhuǎn)軸a-a'引導(dǎo)間接壓力波。截頭圓錐形的第二壁14頂點(diǎn)處的半角2適合沿著回轉(zhuǎn)軸a-a'按照模具4下部38的方向發(fā)送一部分間接壓力波。

直接壓力波具有直接壓力波力以及在待成形的部件16上的施加時(shí)間。間接壓力波具有間接壓力波力以及在待成形的部件16上的施加時(shí)間。波的施加時(shí)間與把對應(yīng)于所述波的壓力施加到待成形的部件的時(shí)間相對應(yīng)。

因此可以確定壓力的力矩(pa.s)，也稱為脈沖。所述力矩對應(yīng)于壓力波作用在待成形的部件16上的壓力對時(shí)間的積分。施加在待成形的部件16指定表面上的直接壓力波的壓力的力矩與間接壓力波的壓力的力矩相加。

由于第一壁8和第二壁14的特征，待成形的部件16經(jīng)受的壓力的力矩可以比現(xiàn)有技術(shù)的電液成形裝置的壓力的力矩大三倍，所述現(xiàn)有技術(shù)的電液成形裝置的壓力的力矩基本上采用直接波的壓力的力矩。

通過使用間接壓力波，可以制造待成形的部件16，該部件具有指定的待成形的細(xì)部或者指定的成形系數(shù)，儲(chǔ)能較少。圖6針對罐6的不同形狀，根據(jù)直接壓力和間接壓力波的施加時(shí)間顯示了壓力的力矩。曲線a顯示了現(xiàn)有技術(shù)的裝置的壓力的力矩，曲線c顯示了上文所述實(shí)施例的壓力的力矩(圖2)。

在另一個(gè)示例性實(shí)施例中(圖3)，第一壁8頂點(diǎn)處的半角α1使間接壓力波按照模具40中心的方向朝向回轉(zhuǎn)軸a-a'。第二壁14頂點(diǎn)處的半角α2適合沿著回轉(zhuǎn)軸a-a'按照模具40中心的方向發(fā)送間接壓力波。

間接壓力波的限制因此得以改善，使之能夠增加壓力波的壓力的總力矩，壓力波的壓力的總力矩可比現(xiàn)有技術(shù)的電液成形裝置的壓力的力矩大五倍。曲線b(圖6)顯示了上文所述的實(shí)施例的壓力的力矩(圖3)。

在另一個(gè)示例性實(shí)施例中(圖4)，罐底24是突出的，使第一壁8呈圓錐形。此外，第一電極10和第二電極12的位置接近罐底24(仍在回轉(zhuǎn)軸a-a'上)。由于第一壁8的圓錐形以及第二壁14的斜率(角度α2)，所以，在重新組合之前，間接壓力波被第二壁14多次反射，使得直接壓力波與各個(gè)間接壓力波之間能夠進(jìn)行時(shí)間偏移。

在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二壁14可呈拋物面形，其中，調(diào)整尺寸h2(圖5)及其焦點(diǎn)的位置，以至于多次反射間接壓力波，從而把間接壓力波的移動(dòng)轉(zhuǎn)移到待成形的部件16上(圖6；曲線d)。

在本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例中(未顯示)，罐6可能不具有第二壁14或上部20。然后，把模具4耦接到第一壁8，使之能夠產(chǎn)生相當(dāng)扁平形狀的待成形的部件16。

在所有這些實(shí)施例中，大體上平行于回轉(zhuǎn)軸形成電弧，因此形成在凹壁上反射的直接壓力波，所述凹壁朝模具和待成形的部件引導(dǎo)壓力波。然而，可供選擇的第二壁也是有利的，因?yàn)槟軌蛟谕ㄟ^其凹面在第一壁上朝模具反射之后引導(dǎo)壓力波。

因此提出一種電液成形裝置，該裝置能夠形成高水平細(xì)部和/或較高成形系數(shù)的部件。由于凹形的第一壁8以及第一電極10和第二電極12的位置，待成形的部件主要是通過間接壓力波形成的。與現(xiàn)有技術(shù)的裝置的性能相比，根據(jù)本發(fā)明的電液成形裝置的性能得以提高。

本發(fā)明不僅限于上文通過非限制性實(shí)例的方式所述的實(shí)施例，也不僅限于圖中所示形狀以及所提及的其它變體，而是涉及到在本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解程度之內(nèi)和以下權(quán)利要求范圍之內(nèi)的任何實(shí)施例。