基于磁流变弹性体的复杂曲面构件成形装置及方法与流程

文档序号:21847870发布日期:2020-08-14 17:15阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于磁流变弹性体的复杂曲面构件成形装置,其特征在于,包括磁场发生装置极头(1)、成形模具(2)、压头(3)、磁流变弹性体(4)、管坯(6)、高压液体输入输入通道(8);磁流变弹性体(4)的轴向和径向上均设置通孔(7),该磁流变弹性体(4)置于管坯(6)内部,磁流变弹性体(4)与管坯(6)内壁贴合,所述管坯(6)置于成形模具(2)内,两个压头(3)压紧磁流变弹性体(4)两端,两个压头(3)上设置有高压液体输入输入通道(8),两个高压液体输入输入通道(8)与磁流变弹性体(4)的轴向的通孔(7)对齐并连通。

2.根据权利要求1所述的复杂曲面构件成形装置,其特征在于,两个磁场发生装置极头(1)之间形成圆柱形空间,整个成形模具(2)放在该圆柱形空间内部。

3.根据权利要求1所述的复杂曲面构件成形装置,其特征在于,成形模具(2)的内部轮廓与拟成形零件的外部轮廓相同,管坯(6)变形量较大处所对应的磁流变弹性体(4)中磁性粒子含量较高;管坯(6)变形量较大处所对应的磁流变弹性体(4)的径向的通孔(7)数量较多。

4.根据权利要求1所述的复杂曲面构件成形装置,其特征在于,成形后零件(5)是一个复杂的分段式变径、两端平直、右端直径较大、左端直径较小、中部带若干个局部凸起的复杂曲面构件,磁流变弹性体(4)在局部凸起处磁性粒子含量高于两端处磁性粒子含量,并且右端磁性粒子含量高于左端,使得管材右端的变形量大于左端,局部凸起处对应的磁流变弹性体(4)上的径向的通孔(7)数量也较多。

5.根据权利要求1所述的复杂曲面构件成形装置,其特征在于,成形后零件(5)是连续缩口的圆台形筒状曲面构件,磁流变弹性体(4)的磁性粒子含量在轴向上呈现梯度分布,变形量最大处磁性粒子含量最高,同时,变形量逐渐增大过程中,磁流变弹性体(4)上的径向的通孔(7)之间的轴向距离逐渐缩小。

6.根据权利要求1所述的复杂曲面构件成形装置,其特征在于,成形后零件(5)是一个波纹管状曲面构件,磁流变弹性体(4)在每个膨胀节处磁性粒子含量高于平段处,磁流变弹性体(4)在每个膨胀节处开设径向的通孔(7),平段处不开设径向的通孔。

7.根据权利要求1-6任一所述复杂曲面构件成形装置的成形方法,其特征在于,包括以下步骤:

第一步,将磁流变弹性体(4)放入管坯(6)中,将管坯(6)放入成形模具(2)的模腔并合模,之后将其整体摆放在胀形装置工作台上,压头(3)压紧磁流变弹性体(4)两端,形成密封;

第二步,通过压头(3)上的高压液体输入通道预充液体将管内空气排出;

第三步,电磁铁固定于胀形装置上,并与高精度直流励磁电源相连;

第四步,接通电源,使磁场发生装置极头(1)区域产生磁场穿过成形模具(2)、管坯(6)和磁流变弹性体(4)整体,同时压头(3)按照设定的加载曲线向内推进,在磁流变弹性体(4)支撑作用和高压液体内胀共同作用下管坯(6)基本贴靠模具(2),此时除了过渡r角外的大部分区域已经成形;

第五步,调节磁场强度和轴向挤压位移以提高内压使过渡r角完全贴合模腔,工件完成成形;

第六步,成形完后,关闭电源、将胀形装置的压头(3)复位,打开成形模具(2),取出成形后零件(5)。

8.根据权利要求7所述的成形方法,其特征在于,包括以下步骤:

第一步,将带有轴向和径向的通孔(7)的磁流变弹性体(4)放入管坯(6)中,此磁流变弹性体(4)在拐角处磁性粒子含量高于两端处磁性粒子含量,并且右端磁性粒子含量高于左端,使得管材右端的变形量大于左端,同时由于拐角处变形量大,因而此处需要局部高压,通孔数量也较多,将管坯(6)放入复杂曲面模腔并合模,之后整体摆放在胀形装置工作台上,压头(3)压紧磁流变弹性体(4)两端,形成密封;

第二步,通过压头(3)上的高压液体输入通道预充液体将管内空气排出;

第三步,电磁铁固定于胀形装置上,并与高精度直流励磁电源相连;

第四步,接通电源,使磁场发生装置极头(1)区域产生磁场穿过成形模具(2)、管坯(6)和磁流变弹性体(4)整体,同时压头(3)按照设定的加载曲线向内推进,在磁流变弹性体(4)支撑作用和高压液体内胀共同作用下管坯(6)基本贴靠模具(2),此时除了过渡r角外的大部分区域已经成形;

第五步,调节磁场强度和轴向挤压位移以提高内压使过渡r角完全贴合模腔,工件完成成形;

第六步,成形完后,关闭电源、将胀形装置的压头(3)复位,打开成形模具(2),取出成形后零件(5);成形后零件(5)是一个复杂的分段式的变径并带局部凸起的航空发动机复杂曲面构件。

9.根据权利要求7所述的成形方法,其特征在于,包括以下步骤:

第一步,将带有轴向和径向的通孔(7)的磁流变弹性体(4)放入管坯(6)中,此磁流变弹性体(4)在轴向磁性粒子含量呈现梯度分布,变形量越大处磁性粒子含量越高,变形量逐渐增大过程中,径向通孔之间的距离逐渐缩小,将管坯(6)放入连续缩口状模腔并合模,合模后整体摆放在胀形装置工作台上,压头(3)压紧磁流变弹性体(4)两端,形成密封;

第二步,通过压头(3)上的孔预充液体将管内空气排出;

第三步,电磁铁固定于胀形装置上,并与高精度直流励磁电源相连;

第四步,接通电源,使磁场发生装置极头(1)区域产生磁场穿过成形模具(2)、管坯(6)和磁流变弹性体(4)整体,同时压头(3)按照设定的加载曲线向内推进,在磁流变弹性体(4)支撑作用和高压液体内胀共同作用下管坯(6)基本贴靠成形模具(2);

第五步,调节磁场强度和轴向挤压位移以提高内压使管壁完全贴合模腔,工件完成成形;

第六步,成形完后,关闭电源、将胀形装置的压头(3)复位,打开成形模具(2),取出成形后零件(5),成形后零件(5)是一个连续缩口圆台形筒状曲面构件。

10.根据权利要求7所述的成形方法,其特征在于,包括以下步骤:

第一步,将带有轴向和径向的通孔(7)的磁流变弹性体(4)放入管坯(6)中,此磁流变弹性体(4)在膨胀节处磁性粒子含量高于平段处,在每个膨胀节处开设径向的通孔,平段处不开设径向通孔,将管坯(6)放入波纹管状模腔并合模,之后把整体摆放在胀形装置工作台上,压头(3)压紧磁流变弹性体(4)两端,形成密封;

第二步,通过压头(3)上的孔预充液体将管内空气排出;

第三步,电磁铁固定于胀形装置上,并与高精度直流励磁电源相连;

第四步,接通电源,使磁场发生装置极头(1)区域产生磁场穿过成形模具(2)、管坯(6)和磁流变弹性体(4)整体,同时压头(3)按照设定的加载曲线向内推进,在磁流变弹性体(4)支撑作用和高压液体内胀共同作用下管坯(6)基本贴靠成形模具(2),此时除了过渡r角外的大部分区域已经成形;

第五步,调节磁场强度和轴向挤压位移以提高内压使过渡r角完全贴合模腔,工件完成成形;

第六步,成形完后,关闭电源、将胀形装置的压头(3)复位,打开成形模具(2),取出成形后零件(5),成形后零件(5)是一个波纹管状曲面构件。


技术总结
本发明公开了基于磁流变弹性体的复杂曲面构件成形装置及方法,包括磁场发生装置极头、成形模具、压头、磁流变弹性体、管坯、高压液体输入输入通道;磁流变弹性体的轴向和径向上均设置通孔,该磁流变弹性体置于管坯内部,磁流变弹性体与管坯(6)内壁贴合,所述管坯置于成形模具内,两个压头压紧磁流变弹性体两端,两个压头上设置有高压液体输入输入通道,两个高压液体输入输入通道与磁流变弹性体的轴向的通孔对齐并连通。高的磁性粒子含量可增强弹性体的磁流变效应,增大其模量,从而增大管材变形量,有效的解决了大变径比、大截面变化比薄壁构件成形控制困难、壁厚分布差异较大和尺寸精度低等问题。

技术研发人员:郭训忠;沈一洲;马子奇;吴聪
受保护的技术使用者:南京航空航天大学
技术研发日:2020.06.04
技术公布日:2020.08.14
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