一种电致塑性剪切加工装置及其使用方法

1.本发明涉及金属加工领域，更具体的说是一种电致塑性剪切加工装置及其使用方法。


背景技术：

2.目前，难剪切金属板材的传统剪切仍是采用高硬度刀具以高剪切力剪切金属的方式进行加工，但是这种方式所面临的突出问题是某些金属板材硬度很大或加工硬化严重，因此在剪切时对剪切机的功率有很高的要求，传统中小功率剪切机无法满足要求，使得难剪切金属板材的加工效率低下、成本高昂；
3.为了降低剪切加工时的难度，往往将难剪切金属板材在剪切加工前，送入热处理炉进行软化退火处理，适当减小难剪切金属板材的硬度，增强塑性，从而提高其剪切加工性能，然而采用软化退火方式会大幅增加工作周期，导致整个加工效率降低、成本升高；
4.此外，伴随着难剪切金属板材软化退火处理的进行，板材表面将产生一层氧化膜，在剪切加工后需要将该氧化膜去除，而去除氧化膜的常用方法是进行酸洗处理，这会造成严重的环境污染，并损害操作者的身心健康，特别是剪切超高硬度、超高硬化率的金属板材时上述问题更加明显，甚至会导致剪切装置的破坏；
5.因此，开发一种减小难剪切金属板材变形抗力、适合该类金属板材剪切加工、且对环境及操作者友好的金属板材剪切加工装置已经成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明旨在提出一种电致塑性剪切加工装置及其使用方法,以解决现有剪切加工装置和方法在剪切难剪切金属板材时变形抗力大、剪切困难和易对环境造成污染的问题。
7.为实现上述目的，根据本发明的一个方面：提供一种电致塑性剪切加工装置，包括固定剪切组件、活动剪切组件、板材压紧组件和脉冲电源，所述的固定剪切组件与活动剪切组件相连，所述固定剪切组件用于支撑金属板材，所述活动剪切组件用于与固定剪切组件配合完成对金属板材的剪切，所述板材压紧组件与固定剪切组件相连，所述板材压紧组件用于完成对金属板材的压紧，所述活动剪切组件中的运动刀与脉冲电源电连接，所述板材压紧组件中的导电压料板与脉冲电源电连接，所述脉冲电源用于对运动刀和导电压料板供电使运动刀、被剪切金属板材、导电压料板和脉冲电源形成回路来降低金属板材的剪切变形抗力。
8.进一步地，所述的固定剪切组件包括固定刀、固定刀刀座、固定刀绝缘层、运动刀刀架转轴、剪切装置基座和运动刀液压缸销轴，所述固定刀固定连接在固定刀刀座的上表面，所述固定刀刀座与剪切装置基座之间设置有固定刀绝缘层，所述剪切装置基座位于固定刀刀座的下方，运动刀刀架转轴转动连接在剪切装置基座上靠近固定刀刀座一侧，运动刀液压油缸销轴转动连接在剪切装置基座上远离固定刀刀座一侧。
9.进一步地，所述的活动剪切组件还包括驱动组件、运动刀刀架和运动刀绝缘层，所述驱动组件与运动刀液压缸销轴相连，所述驱动组件的活动端铰接在运动刀刀架的右部，所述运动刀刀架的中间靠下的位置与运动刀刀架转轴相连，所述驱动组件驱动运动刀刀架绕着运动刀刀架转轴转动，所述运动刀刀架的左部下端面上设有运动刀绝缘层，运动刀绝缘层上远离运动刀刀架一侧端面上连接有运动刀。
10.进一步地，所述驱动组件包括运动刀液压缸和运动刀液压缸回转盘，所述运动刀液压缸与运动刀液压缸销轴相连，所述运动刀液压缸的活动端通过运动刀液压缸回转盘铰接在运动刀刀架的右部。
11.进一步地，所述的板材压紧组件还包括压料板加压液压缸后销轴、压料板销轴、压料板加压液压缸、压料板加压液压缸前销轴、压料板电极绝缘层和压料板架，所述压料板加压液压缸一端通过压料板加压液压缸后销轴转动连接在剪切装置基座的上部，所述压料板加压液压缸的活动端通过压料板加压液压缸前销轴转动连接在压料板架上，压料板架的右部通过压料板销轴转动连接在剪切装置基座上，所述压料板架的下端面与压料板电极绝缘层的上端面相连，压料板电极绝缘层的下端面与导电压料板的上端面相连。
12.进一步地，所述运动刀用于剪切的长度与固定刀对应剪切的长度相同。
13.进一步地，所述运动刀进行剪切时工作侧面与固定刀的工作侧面紧密贴合。
14.进一步地，所述运动刀与被剪切金属板材的接触始终保持为线接触。
15.根据本发明的另一个方面，提供了一种电致塑性剪切加工装置的使用方法，适用于上述一种电致塑性剪切加工装置，它包括以下步骤：
16.s1、将需要剪切的金属板材按着需要剪切的工位放到固定刀上；
17.s2、通过压料板加压液压缸驱动压料板架带动导电压料板将金属板材压紧；
18.s3、打开所述的脉冲电源，调节好脉冲电源的电流密度、频率和脉宽的数值，脉冲电流信号一部分通过导电压料板施加在所述的金属板材上，另一部分施加在运动刀上；
19.s4、通过运动刀液压缸驱动运动刀刀架带动运动刀缓慢落下对金属板材进行剪切成型；
20.s5、剪切完成后，运动刀液压缸驱动运动刀刀架复位。
21.进一步地，所述的脉冲电源提供的电流密度10-1000a/mm2连续可调，频率20-10000hz连续可调，脉宽20-1000μs连续可调。
22.本发明一种电致塑性剪切加工装置及其使用方法的有益效果为：
23.1、通过给难加工金属材料通以高密度脉冲电流，利用金属材料在脉冲电流下的电致塑性效应及电流热效应，降低其剪切变形抗力，实现难加工金属材料的剪切加工；
24.2、提高了难加工金属材料的剪切加工效率，延长了剪切加工装置的使用寿命，而且避免了由于难加工金属材料需要进行软化退火处理工序，以及去除氧化膜而造成的成本大幅增加和严重的环境污染。
附图说明
25.下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
26.图1为本发明一种电致塑性剪切加工装置的结构示意图。
27.图中：运动刀液压缸1；运动刀液压缸回转盘2；压料板加压液压缸后销轴3；压料板
销轴4；压料板加压液压缸5；压料板加压液压缸前销轴6；运动刀刀架7；运动刀绝缘层8；运动刀9；压料板电极绝缘层10；压料板架11；导电压料板12；脉冲电源13；固定刀14；固定刀刀座15；固定刀绝缘层16；运动刀刀架转轴17；剪切装置基座18；运动刀液压缸销轴19。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.参见附图说明本实施方式，根据本发明的一个方面，提供一种电致塑性剪切加工装置，包括固定剪切组件、活动剪切组件、板材压紧组件和脉冲电源13，所述的固定剪切组件与活动剪切组件相连，所述固定剪切组件用于支撑金属板材，所述活动剪切组件用于与固定剪切组件配合完成对金属板材的剪切，所述板材压紧组件与固定剪切组件相连，所述板材压紧组件用于完成对金属板材的压紧，所述活动剪切组件中的运动刀9与脉冲电源13电连接，所述板材压紧组件中的导电压料板12与脉冲电源13电连接，所述脉冲电源13用于对运动刀9和导电压料板12供电使运动刀9、被剪切金属板材、导电压料板12和脉冲电源13形成回路来降低金属板材的剪切变形抗力。
30.在本实施例中，所述的固定剪切组件包括固定刀14、固定刀刀座15、固定刀绝缘层16、运动刀刀架转轴17、剪切装置基座18和运动刀液压缸销轴19，所述固定刀14固定连接在固定刀刀座15的上表面，所述固定刀刀座15与剪切装置基座18之间设置有固定刀绝缘层16，所述剪切装置基座18位于固定刀刀座15的下方，运动刀刀架转轴17转动连接在剪切装置基座18上靠近固定刀刀座15一侧，运动刀液压缸销轴19转动连接在剪切装置基座18上远离固定刀刀座15一侧。
31.在本实施例中，所述的活动剪切组件还包括运动刀液压缸1、运动刀液压缸回转盘2、运动刀刀架7和运动刀绝缘层8，所述运动刀液压缸1与运动刀液压缸销轴19相连，所述运动刀液压缸1的活动端通过运动刀液压缸回转盘2铰接在运动刀刀架7的右部，所述运动刀刀架7的中间靠下的位置与运动刀刀架转轴17相连，所述驱动组件驱动运动刀刀架7绕着运动刀刀架转轴17转动，所述运动刀刀架7的左部下端面上设有运动刀绝缘层8，运动刀绝缘层8上远离运动刀刀架7一侧端面上连接有运动刀9。
32.在本实施例中，所述的板材压紧组件还包括压料板加压液压缸后销轴3、压料板销轴4、压料板加压液压缸5、压料板加压液压缸前销轴6、压料板电极绝缘层10和压料板架11，所述压料板加压液压缸5一端通过压料板加压液压缸后销轴3转动连接在剪切装置基座18的上部，所述压料板加压液压缸5的活动端通过压料板加压液压缸前销轴6转动连接在压料板架11上，压料板架11的右部通过压料板销轴4转动连接在剪切装置基座18上，所述压料板架11的下端面与压料板电极绝缘层10的上端面相连，压料板电极绝缘层10的下端面与导电压料板12的上端面相连。
33.在本实施例中，所述运动刀9用于剪切的长度与固定刀14对应剪切的长度相同，便于剪切金属板材。
34.在本实施例中，所述运动刀9进行剪切时工作侧面与固定刀14的工作侧面紧密贴合，保证剪切的有效进行。
35.根据本发明的另一个方面，提供了一种电致塑性剪切加工装置的使用方法，适用于上述一种电致塑性剪切加工装置，它包括以下步骤：
36.s1、将需要剪切的金属板材按着需要剪切的工位放到固定刀14上；
37.s2、通过压料板加压液压缸5驱动压料板架11带动导电压料板12将金属板材压紧；
38.s3、打开所述的脉冲电源13，调节好脉冲电源13的电流密度、频率和脉宽的数值，脉冲电流信号一部分通过导电压料板12施加在所述的金属板材上，另一部分施加在运动刀9上；
39.s4、通过运动刀液压缸1驱动运动刀刀架7带动运动刀9缓慢落下对金属板材进行剪切成型；
40.s5、剪切完成后，运动刀液压缸1驱动运动刀刀架7复位。
41.在本实施例中，所述的脉冲电源13提供的电流密度10-1000a/mm2连续可调，频率20-10000hz连续可调，脉宽20-1000μs连续可调。
42.使用时，将需要剪切的金属板材按着需要进行剪切的工位放在固定刀14上，然后通过压料板加压液压缸5驱动压料板架11绕着压料板销轴4向着板料方向旋转直到导电压料板12压紧在金属板材上，然后脉冲电源13通电，然后通过运动刀液压缸1带动运动刀刀架7绕着运动刀刀架转轴17向切割金属板材的方向进行旋转，当运动刀9接触到金属板材时，固定刀14、金属板材、运动刀9和脉冲电源13之间形成回路，回路脉冲电源作用于所述的难剪切金属板材上，由于电流对金属板材的作用，使得金属板材本身产生电致塑性效应，降低金属板材剪切变形抗力，从而使金属板材容易被剪切，从而降低了剪切过程中对固定刀14和运动刀9可能发生的损伤概率，在此过程中，固定刀14与金属板材的接触方式为面接触，运动刀9与金属板材的接触方式始终保持为线接触，这样的接触方式能够保证流过难剪切金属板材的剪切口的电流密度最大，进而增强剪切效果；
43.剪切结束后，运动刀液压缸1带动运动刀刀架7复位，压料板加压液压缸5带动压料板架11复位，脉冲电源13断电。
44.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。