本發(fā)明屬于金屬塑性成形裝備領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，是一種可使金屬板材具有一定初始預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，并利用脈沖電磁力對(duì)其進(jìn)行漸進(jìn)式調(diào)形與調(diào)性的四軸裝置，。

背景技術(shù)：
大型鋁合金蒙皮和整體壁板能有效滿足航空航天領(lǐng)域結(jié)構(gòu)輕量化需求，其在強(qiáng)度及波紋度等方面也優(yōu)于小蒙皮拼接結(jié)構(gòu)，在飛機(jī)設(shè)計(jì)中被普遍采用。大型蒙皮和整體壁板成形需要與其尺寸相應(yīng)的大型設(shè)備，同時(shí)也對(duì)成形設(shè)備的形狀控制能力提出了更高要求。傳統(tǒng)的滾彎、閘壓、拉形等成形設(shè)備已經(jīng)不能滿足大型蒙皮和整體壁板的生產(chǎn)要求，空客、波音等大飛機(jī)制造公司主要采用噴丸成形和蠕變時(shí)效成形技術(shù)以解決上述問(wèn)題。由于他們都強(qiáng)烈的依賴于工藝裝備，特別是對(duì)于一些大型構(gòu)件，給裝備制造業(yè)提出了極大的挑戰(zhàn)?？湛偷膰娡璩尚螜C(jī)床尺寸為13.5m×4.5m×6m，而蠕變熱壓罐重達(dá)到300t，直徑6m，長(zhǎng)度42m。其安裝空間極大，不適合一般的小型工廠和實(shí)驗(yàn)室研究使用。電容器中存儲(chǔ)的電量突然釋放會(huì)在與其串聯(lián)的電磁線圈附近產(chǎn)生強(qiáng)而短促的磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)作用在臨近導(dǎo)體上時(shí)會(huì)在導(dǎo)體上產(chǎn)生與線圈電流方向相反的渦流，渦流與磁場(chǎng)共同產(chǎn)生作用于線圈和導(dǎo)體的脈沖電磁排斥力。電磁成形是一種基于該脈沖電磁力的單模成形工藝，也稱為磁脈沖成形，主要應(yīng)用于管件、板件等薄壁類(lèi)零件的成形。與之相應(yīng)地，電磁成形領(lǐng)域的相關(guān)學(xué)者研制了許多專用的電磁成形裝置。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外專利技術(shù)文獻(xiàn)檢索，得到與本發(fā)明相關(guān)的專利如下：中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào)為CN100447690C，發(fā)明名稱為：板材動(dòng)圈電磁漸進(jìn)成形方法及其裝置。該發(fā)明通過(guò)分層漸進(jìn)塑性成形的方式，用小電磁脈沖力實(shí)施有順序的局部塑性成形，然后逐漸累積成為大變形，最后金屬板材漸進(jìn)地加工成有三維復(fù)雜曲面形狀的薄殼件。但其僅限于在低強(qiáng)度薄殼類(lèi)毛坯電磁成形方面的應(yīng)用，成形力相對(duì)較小，通用性較差。此外，其夾持裝置不可調(diào)，導(dǎo)致成形毛坯大小固定，不能根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況更改毛坯大小，適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性有待改善。中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào)為CN103817197A，發(fā)明名稱為：一種電磁成形裝置及方法。該專利涉及的電磁成形裝置具有兩套放電裝置分別控制兩個(gè)電磁線圈，驅(qū)動(dòng)線圈驅(qū)動(dòng)成形線圈使得成形過(guò)程中成形線圈始終貼近工件，能有效提高工件的成形深度，并改善工件的貼模性。但其只能用于小尺寸零件基于凹模的成形，成形過(guò)程依賴人工操作。中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào)為CN104475531A，發(fā)明名稱為：一種金屬板材電磁脈沖局部流動(dòng)漸進(jìn)成形裝置及方法。該專利通過(guò)小型線圈在金屬板材不同位置進(jìn)行放電，不同位置產(chǎn)生的局部變形逐漸累積成大變形來(lái)成形大型金屬板材。由于使用的線圈尺寸小，成形力小，放電次數(shù)多，能量利用率低。此外，其夾具相對(duì)位置固定，適應(yīng)性與柔性化程度也有待改善。上述裝置還存在一些共性的不足：1)不能提供預(yù)應(yīng)力，只能對(duì)原始零應(yīng)力狀態(tài)的板材進(jìn)行直接成形。2)安裝空間大。裝置均采用線圈運(yùn)動(dòng)的漸進(jìn)方式，裝置的外形尺寸規(guī)格要大到滿足所有尺寸的試件要求。3)空間利用率低。裝置的工作空間與安裝空間等大，不工作時(shí)空間得不到合理利用。綜上可知，目前國(guó)內(nèi)外尚未出現(xiàn)能夠克服上述不足且基于脈沖電磁力對(duì)金屬板材進(jìn)行形狀與性能綜合研究的試驗(yàn)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問(wèn)題本發(fā)明提出一種可使金屬板材產(chǎn)生一定初始預(yù)應(yīng)力狀態(tài)的雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，應(yīng)用于基于脈沖電磁力的大型鋁合金蒙皮壁板類(lèi)零件的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)調(diào)形與調(diào)性試驗(yàn)研究。本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，包括主框架、線圈控制液壓缸組件、液壓缸平移驅(qū)動(dòng)組件、液壓缸擺角驅(qū)動(dòng)組件、板材進(jìn)給框組件、板材夾頭組件、板材進(jìn)給框驅(qū)動(dòng)組件、壓邊框組件以及柔性模具。其中，主框架具有上梁板與下梁板；上梁板上安裝有線圈控制液壓缸組件；線圈控制液壓缸組件采用中間鉸軸式液壓缸，在液壓缸活塞桿上安裝電磁線圈，使電磁線圈具有繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)與沿軸線運(yùn)動(dòng)兩個(gè)自由度；同時(shí)，通過(guò)液壓缸平移驅(qū)動(dòng)組件、液壓缸擺角驅(qū)動(dòng)組件分別實(shí)現(xiàn)線圈控制液壓桿缸組件沿空間Y軸的移動(dòng)以及擺動(dòng)，進(jìn)而使電磁線圈具有沿空間Y軸的移動(dòng)以及擺動(dòng)兩個(gè)自由度。板材進(jìn)給框組件為可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度矩形框架，安裝在下梁板上，通過(guò)板材進(jìn)給框驅(qū)動(dòng)組件實(shí)現(xiàn)板材進(jìn)給框組件沿空間X軸的移動(dòng)。板材進(jìn)給框空間X軸方向上的兩條側(cè)邊上安裝有板材夾頭組件，對(duì)板材進(jìn)行夾持，且為板材提供拉伸預(yù)載荷。壓邊框組件設(shè)置在板材進(jìn)給框組件與上梁板間，通過(guò)壓邊框組件對(duì)板材施加材施加彎曲預(yù)應(yīng)力；柔性模具安裝在下梁板上，與壓邊框組件配合對(duì)金屬板材進(jìn)行彎曲預(yù)加載，并承受電磁線圈工作時(shí)產(chǎn)生的脈沖電磁力。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，可依次交替執(zhí)行板材沿其長(zhǎng)度方向漸進(jìn)，與電磁線圈沿板材寬度方向漸進(jìn)調(diào)形，通過(guò)二者配合實(shí)現(xiàn)電磁線圈產(chǎn)生的脈沖電磁力對(duì)整個(gè)板材曲面的作用，對(duì)具有一定初始預(yù)應(yīng)力狀態(tài)的金屬板材進(jìn)行調(diào)形與調(diào)形作用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1、本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，采用了電磁線圈漸進(jìn)與板材漸進(jìn)相結(jié)合的雙動(dòng)漸進(jìn)，縮小了裝置的長(zhǎng)寬差異、減小了安裝空間，提高了空間利用率；2、本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)金屬板材的拉伸和彎曲預(yù)加載，使得金屬板材具有不同的初始應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)；3、本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，實(shí)現(xiàn)了電磁線圈的四個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，包括三個(gè)平動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，在四軸聯(lián)動(dòng)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)電磁線圈與金屬板材任意復(fù)雜的空間相對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑，可以對(duì)具有復(fù)雜曲面特征的金屬板材進(jìn)行調(diào)形與調(diào)性試驗(yàn)。4、本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，實(shí)現(xiàn)了操作過(guò)程的全自動(dòng)化，克服了目前裝置中裝卸繁瑣的問(wèn)題，節(jié)約勞動(dòng)力和時(shí)間，工作效率得到提高；5、本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，采用了柔性模具，可針對(duì)不同曲率特征的金屬板材，具有通用性和適應(yīng)性；6、本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，通過(guò)液壓系統(tǒng)可精確控制電磁線圈夾緊力的大小，消除由人為因素對(duì)成形效果的影響，使得成形零件重復(fù)性好。7、本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，為基于脈沖電磁力的金屬板材預(yù)應(yīng)力調(diào)形與調(diào)形方法提供了工作平臺(tái)，可承受不同方位的大脈沖電磁力載荷，既能滿足小尺寸板材的脈沖電磁力調(diào)形與調(diào)性，也能完成大尺寸板材與電磁線圈在復(fù)雜相對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑下的脈沖電磁力調(diào)形與調(diào)性，對(duì)不同尺寸的金屬板材均具有很強(qiáng)的適應(yīng)性；即可以用于工廠實(shí)際生產(chǎn)，也可在實(shí)驗(yàn)室中用于完成一些簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)試驗(yàn)，具有廣闊的應(yīng)用空間和發(fā)展前景。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中主框架結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中線圈控制液壓缸組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中液壓缸平移驅(qū)動(dòng)組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中液壓缸擺角驅(qū)動(dòng)組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中板材進(jìn)給框組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中板材夾頭組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中板材進(jìn)給框驅(qū)動(dòng)組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中壓邊框組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中頂面為平面的柔性模具；圖11為本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置中頂面為曲面的柔性模具；圖12為使用本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置對(duì)金屬板材前部進(jìn)行脈沖電磁力作用的示意圖。圖13為使用本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置對(duì)金屬板材中部進(jìn)行脈沖電磁力作用的示意圖；圖14為使用本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置對(duì)金屬板材后部進(jìn)行脈沖電磁力作用的示意圖。圖中：1-主框架2-線圈控制液壓缸組件3-液壓缸平移驅(qū)動(dòng)組件4-液壓缸擺角驅(qū)動(dòng)組件5-板材進(jìn)給框組件6-板材夾頭組件7-板材進(jìn)給框驅(qū)動(dòng)組件8-壓邊框組件9-柔性模具101-上梁板102-立柱103-下梁板104-滑塊導(dǎo)軌105-滑塊106-鎖緊螺母107-地腳螺母201-安裝基座202-安裝耳片203-中間鉸軸式液壓缸204-線圈連接座205-電磁線圈301-平移驅(qū)動(dòng)梯形絲杠302-平移驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)401-擺角驅(qū)動(dòng)梯形絲杠402-擺角驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)403-導(dǎo)軌404-連接板405-十字滑塊406-擺桿405a-滑塊主體405b-直線軸承A405c-直線軸承B405d-轉(zhuǎn)軸501-安裝座502-支撐座503-可伸縮導(dǎo)軌504-鋁合金型材505-齒條504a-條形型材504b-U型框型材601-安裝口框602-雙向螺桿603-鉗口組成701-進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)702-電機(jī)座703-齒輪軸704-齒輪801-壓邊框802-壓邊輥803-導(dǎo)套804-液壓缸901-模具基座902-螺桿903-釘頭904-固定角鐵具體實(shí)施方式本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，用于將脈沖電磁力施加在金屬板材上，調(diào)整板材內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)以及材料組織結(jié)構(gòu)，以達(dá)到改變板材形狀和性能的目的。在運(yùn)用脈沖電磁力對(duì)板材進(jìn)行擊打之前，要求通過(guò)施加預(yù)拉伸、預(yù)彎曲或同時(shí)施加預(yù)拉伸與預(yù)彎曲的方式對(duì)板材進(jìn)行預(yù)加載，使得板材具有不同的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)。本發(fā)明雙動(dòng)漸進(jìn)式預(yù)應(yīng)力板材四軸脈沖電磁調(diào)形與調(diào)性裝置，包括主框架1、線圈控制液壓缸組件2、液壓缸平移驅(qū)動(dòng)組件3、液壓缸擺角驅(qū)動(dòng)組件4、板材進(jìn)給框組件5、板材夾頭組件6、板材進(jìn)給框驅(qū)動(dòng)組件7、壓邊框組件8以及柔性模具9，如圖1所示。所述主框架1為本發(fā)明裝置的整體支撐框架，如圖2所示，主框架1采用“兩梁四柱”形式，包括上梁板101、立柱102、下梁板103、滑塊導(dǎo)軌104及滑塊105、鎖緊螺母106與地腳螺母107。上梁板101與下梁板103水平設(shè)置，兩者周向上四角處分別套接在四根空心結(jié)構(gòu)立柱102上。其中，上梁板101與下梁板103分別通過(guò)空心立柱102上設(shè)計(jì)的軸肩定位，并通過(guò)鎖緊螺母106鎖緊固定。上梁板101與下梁板103選用實(shí)心厚板進(jìn)行切割成形的鏤空框架結(jié)構(gòu)，保留主要受力部分。四根立柱102底端安裝有地腳螺母107，根據(jù)裝置的安放平面，由地腳螺母107對(duì)主框架1進(jìn)行調(diào)平，使上梁板101與下梁板103與水平面保持平行，進(jìn)而保證整體裝置處在水平狀態(tài)。滑塊導(dǎo)軌104為兩條，沿空間Y軸方向設(shè)置，固定安裝在上梁板101下表面。兩條滑塊導(dǎo)軌104上均安裝有可沿滑塊導(dǎo)軌104移動(dòng)的滑塊105，通過(guò)兩個(gè)滑塊105共同實(shí)現(xiàn)線圈控制液壓缸組件2的安裝。所述線圈控制液壓缸組件2用于控制電磁...