一种单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置及方法

摘要

本发明公开了一种单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置及方法，装置包括执行器，执行器包括：开有排气孔的线圈骨架、线圈、线圈盖板、工件定位器和压边上盖板；线圈绕制在线圈骨架外，线圈最内侧和最外侧分别引出高压端子和低压端子的引出线，引出线分别与高压端子和低压端子相连接；线圈骨架下端安装有线圈盖板，线圈盖板上开有与线圈骨架对应的排气孔和方形端子埋线槽；线圈骨架上端安装有工件定位器，工件定位器内部设置有定位工件用凹槽，凹槽内用于放置工件，工件上设置有中空的压边上盖板。本发明中不需要中间导体，可减小板件与线圈之间的距离，增大了电磁力，提高了能量利用效率。

权利要求

1.一种单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置，其特征在于，包括：执行器；所述执行器包括：开有排气孔的线圈骨架、线圈、线圈盖板、工件定位器和压边上盖板；

所述线圈绕制在所述线圈骨架外，所述线圈最内侧和最外侧分别引出高压端子和低压端子的引出线，所述引出线分别与高压端子和低压端子相连接；所述线圈骨架下端安装有所述线圈盖板，所述线圈盖板上开有与所述线圈骨架对应的排气孔和方形端子埋线槽；所述线圈骨架上端安装有所述工件定位器，所述工件定位器内部设置有定位工件用凹槽，所述凹槽内用于放置工件，所述工件上设置有中空的压边上盖板；

电源模块包括：控制模块、充电模块、储能模块和放电模块；所述控制模块与所述充电模块和所述放电模块相连，所述储能模块与所述放电模块相连，所述放电模块通过高压端子和低压端子与线圈相连；所述控制模块用于控制充电模块对储能模块进行充电，同时控制放电模块进行放电；所述充电模块用于给储能模块进行充电；所述储能模块用于储存充电模块所提供的能量，并在放电时给放电模块直接提供能量；所述放电模块用于在线圈上通入脉冲电流；

所述储能模块由多组电容器串并联组成，通过调节电容器容量，调整回路电流为长脉宽电流，实现整个成形过程中正向排斥力较小和出现明显的吸引力两个阶段；

所述放电模块包括主回路和续流回路，主回路与线圈相连，续流回路与储能模块相连接；

所述续流回路包括：续流二极管和续流电阻，续流二极管正极与储能模块负极相连，续流电阻与续流二极管负极和储能模块正极相连；续流电阻可调，可用于对放电电流波形的下降沿变化速率进行调控；

通过调节电源模块内的电路参数，实现吸引式成形；具体原理如下：

(1)电磁成形的线圈与工件看作是变压器的原边电路和副边电路；通过调节回路电容的大小，使得线圈中的电流脉宽增长，电流的频率降低，使得等效副边电路中的感抗降低，工件中的感应电流大小取决与线圈中电流的di/dt值，相位差为90°，不会由于感抗过大出现相移；在线圈电流处在下降过程时，工件中可以感应出很大的与线圈中电流方向相同的感应电流，从而产生足以产生塑性形变的吸引电磁力；

(2)通过调节续流电阻的大小，使得回路处在临界阻尼的状态下；线圈电流下降时的di/dt值的绝对值很大，工件中的感应的电流也很大，产生的吸引力也很大，从而保证了吸引式电磁成形的实现。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工件定位器与所述线圈骨架有对应凹槽配合；所述线圈骨架上与工件定位器配合一侧挖有圆形凹槽，且在工件定位器底部也设置有同样大小的通孔，所述通孔靠近所述工件一侧的边沿设有圆角。

3.如权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于，所述线圈骨架通过螺栓与线圈盖板固定在一起；所述线圈骨架上的高压端子出线孔与低压端子出线孔与线圈盖板上的出线孔对应匹配；线圈骨架上的排气孔与线圈盖板上的排气孔对应匹配。

4.如权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于，在所述线圈外侧还设置有加固层，所述加固层材料为zylon纤维，所述加固层厚度不超过线圈骨架与工件定位器配合一侧的外沿。

5.如权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于，所述工件为圆形工件，且所述工件半径小于工件定位器的内径。

6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压边上盖板为中空环形器件，与所述工件具有相同的外半径，与所述工件定位器的通孔具有相同的内半径，压边上盖板内部靠近所述工件一侧的边沿设有圆角。

7.一种单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的方法，电源模块包括：控制模块、充电模块、储能模块和放电模块；所述控制模块与所述充电模块和所述放电模块相连，所述储能模块与所述放电模块相连，所述放电模块通过高压端子和低压端子与线圈相连；所述控制模块用于控制充电模块对储能模块进行充电，同时控制放电模块进行放电；所述充电模块用于给储能模块进行充电；所述储能模块用于储存充电模块所提供的能量，并在放电时给放电模块直接提供能量；所述放电模块用于在线圈上通入脉冲电流；其特征在于，包括下述步骤：(1)通过施加压力防止工件成形过程中起皱；

(2)通过调整储能模块和续流回路的参数符合吸引式成形技术要求并通过充电模块对储能模块进行充电；

(3)控制储能模块通过放电模块向线圈放电，线圈中流经一个脉冲电流；所述脉冲电流的脉宽大于等于使得工件能够发生吸引式成形的最短脉宽，所述脉冲电流的电流值大于等于能够使工件发生塑性变形的最低电流；

(4)当所述脉冲电流处在上升阶段时，工件中感应出与线圈中方向相反的环向电流，工件上受到排斥力，朝着远离线圈且指向压边上盖板的方向运动；

当所述脉冲电流处在上升阶段且线圈中电流的增长率逐渐降低时，根据法拉第电磁感应定律，其产生的磁场变化率逐渐降低，工件中的感应电流大小逐渐降低，工件受到的电磁斥力逐渐减小；

当所述脉冲电流处在上升阶段且工件受到的电磁斥力不足以使得工件继续发生塑性变形时，工件发生回弹，受到一个指向线圈方向的弹性力；

(5)当所述脉冲电流处在下降阶段时，线圈中的电流变化率变为负值，工件中感应出与线圈电流方向相同的环向电流，线圈与工件之间的电磁力表现为吸引力；此时电磁吸引力与弹性力同方向且相互叠加，工件快速向线圈方向运动，发生塑性变形；

当所述脉冲电流处在下降阶段且线圈中的电流逐渐减小时，产生的磁场也逐渐减小，工件上受到的电磁吸引力也逐渐减小；

当工件变形区域越过初始位置后，所受到的弹性力又开始指向远离线圈的方向；

当所述脉冲电流没有反峰，或反峰的幅值很小时，由于弹性力不够大，不足以使得工件变形部分再次回弹；整个成形过程就此完成。

说明书

一种单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于电磁成形技术领域，更具体地，涉及一种单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置及方法。

背景技术

[0002] 电磁成形是利用脉冲电磁力对金属坯料进行塑性加工的一种高能率、高速率特种加工方法，其脉冲电磁力来源于电磁成形中的驱动线圈和金属坯料感应涡流间的洛仑兹力。电磁成形工艺具有非接触，体载荷和高成形速率的特点，拥有抑制回弹，提高材料成形极限和改善材料表面特性等优点。

[0003] 根据电磁力的作用方向，电磁成形可以分为排斥力和吸引力两种成形方法。目前，将电磁排斥力作为坯料成形力的理论和方法已得到了广泛的研究，在管胀形、管缩径、板成形(校形)、连接(焊接)、冲裁、粉末压实、复合成形及电磁铆接等方面得到了广泛应用。然而，与排斥式成形方法相比，吸引式成形方法对成形力场设计、成形过程控制及成形装置等都有着更高的要求，目前在全世界范围内研究都相对较少，但其在在凹痕修补及微小型孔胀形等方面的优势使其可以很好地弥补排斥式电磁成形技术的不足。

[0004] 目前，吸引式成形实现主要有如下几种方法：第一，文献1《Pulsed electromagnetic attraction of sheet metals—fundamentals and perspective applications》中提到的，基于低频电流的线圈磁化磁性材料制成的金属板件，线圈与工件之间产生较强的梯度磁场力进而实现吸引成形；第二，在线圈和金属板件之间增加一块导体，在线圈中通入脉冲电流以在导体和板件中产生同方向的感应电流，实现吸引力成形，该方法在文献2《Pulsed electromagnetic attraction of nonmagnetic sheet metals》中提出。；第三，基于多电源或多线圈系统来调整放电电流或磁场参数以实现特定情况下的吸引力成形。如文献3《Electromagnetic attractive forming of sheet metals by means of a dual-frequency discharge current:design and implementation》中，采用双电源模块来实现缓慢上升沿和快速下降沿的双频率式放电电流波形。具体过程是首先向线圈中通入长脉宽的脉冲电流，在长脉宽电流达到峰值后再通入反向的短脉宽电流，使得线圈中的电流急速下降，在电流下降阶段板件中感应出与线圈同方向的电流，在线圈与金属板件之间产生显著的吸引力，进而实现金属板件的吸引式成形；专利公开号为CN 206763690U的文献中介绍的金属管件的吸引力成形装置，包括线圈、集磁器、管件和模具等。该装置管件位于线圈内部，亦采用与文献3类似的双频率式放电电流波形，在电流下降阶段管件中可感应出与线圈同方向的电流，电磁力表现为吸引力，从而实现管件的胀形。

[0005] 上述电磁吸引力成形方法的缺点在于：第一种实施途径限制成形材料为磁性材料，应用对象受限制，无法用于铝镁铜等非磁合金；第二种实施途径需要留有足够的空间以安装线圈，中间导体与板件之间的距离过大，能量利用效率低下，工装较复杂；第三种实施途径解决了上述两种实施途径的不足，但需要利用双脉冲电源实现特定电流波形，需要时序调控，控制复杂且成本昂贵。

发明内容

[0006] 针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置，旨在解决现有技术中需要留有足够的空间以安装线圈，中间导体与板件之间的距离过大，导致能量利用效率低下且工装较复杂的问题。

[0007] 本发明提供了一种单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置，包括：执行器；所述执行器包括：开有排气孔的线圈骨架、线圈、线圈盖板、工件定位器和压边上盖板；所述线圈绕制在所述线圈骨架外，所述线圈最内侧和最外侧分别引出高压端子和低压端子的引出线，所述引出线分别与高压端子和低压端子相连接；所述线圈骨架下端安装有所述线圈盖板，所述线圈盖板上开有与所述线圈骨架对应的排气孔和方形端子埋线槽；所述线圈骨架上端安装有所述工件定位器，所述工件定位器内部设置有所述定位工件用凹槽，所述凹槽内用于放置工件，所述工件上设置有中空的压边上盖板。

[0008] 更进一步地，工件定位器与所述线圈骨架有对应凹槽配合。线圈骨架上与工件定位器配合一侧挖有圆形凹槽，且在工件定位器底部也设置有同样大小的通孔，所述通孔靠近所述工件一侧的边沿设有圆角。

[0009] 更进一步地，线圈骨架通过螺栓与线圈盖板固定在一起；所述线圈骨架上的高压端子出线孔与低压端子出线孔与线圈盖板上的出线孔对应匹配；线圈骨架上的排气孔与线圈盖板上的排气孔对应匹配。

[0010] 更进一步地，在所述线圈外侧还设置有加固层，所述加固层材料为zylon纤维，所述加固层厚度不超过线圈骨架与工件定位器配合一侧的外沿。

[0011] 更进一步地，工件为圆形工件，且所述工件半径小于工件定位器的内径。

[0012] 更进一步地，压边上盖板为中空环形器件，与所述工件具有相同的外半径，与所述工件定位器的通孔具有相同的内半径，压边上盖板内部靠近所述工件一侧的边沿设有圆角。

[0013] 更进一步地，电源模块包括：控制模块、充电模块、储能模块和放电模块；所述控制模块通过信号线与所述充电模块和所述放电模块相连，所述储能模块与所述放电模块相连，所述放电模块通过高压端子和低压端子与线圈相连；所述控制模块用于控制充电模块对储能模块进行充电，同时控制放电模块进行放电；所述充电模块用于给储能模块进行充电；所述储能模块用于储存充电模块所提供的能量，并在放电时给放电模块直接提供能量；所述放电模块用于在线圈上通入脉冲电流。

[0014] 更进一步地，放电模块包括：主回路和续流回路，所述主回路与线圈相连，所述续流回路与储能模块并联；所述主回路用于产生脉冲电流的第一个波峰；所述续流回路用于消除脉冲电流的后续震荡波形，并调节脉冲电流的下降沿。通过调节储能模块中电容器容量，调整回路电流为长脉宽电流，实现整个成形过程中正向排斥力较小和出现明显的吸引力阶段两个技术指标。

[0015] 更进一步地，续流回路包括：续流二极管和续流电阻；所述续流二极管正极与储能模块负极相连，所述续流电阻与所述续流二极管负极和储能模块正极相连。所述续流电阻可调，可用于对放电电流波形的下降沿变化速率进行调控。

[0016] 本发明还提供了一种单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的方法，包括下述步骤：

[0017] (1)通过施加压力防止工件成形过程中起皱；

[0018] (2)通过调整储能模块和续流回路的参数符合吸引式成形技术要求并通过充电模块对储能模块进行充电；

[0019] (3)控制储能模块通过放电模块向线圈放电，线圈中流经一个脉冲电流；所述脉冲电流的脉宽大于等于使得工件能够发生吸引式成形的最短脉宽，所述脉冲电流的电流值大于等于能够使工件发生塑性变形的最低电流；

[0020] (4)当所述脉冲电流处在上升阶段时，工件中感应出与线圈中方向相反的环向电流，工件上受到排斥力，朝着远离线圈且指向压边上盖板的方向运动；

[0021] 当所述脉冲电流处在上升阶段且线圈中电流的增长率逐渐降低时，根据法拉第电磁感应定律，其产生的磁场变化率逐渐降低，工件中的感应电流大小逐渐降低，工件受到的电磁斥力逐渐减小；

[0022] 当所述脉冲电流处在上升阶段且工件受到的电磁斥力不足以使得工件继续发生塑性变形时，工件发生回弹，受到一个指向线圈方向的弹性力；

[0023] (5)当所述脉冲电流处在下降阶段时，线圈中的电流变化率变为负值，工件中感应出与线圈电流方向相同的环向电流，线圈与工件之间的电磁力表现为吸引力；此时电磁吸引力与弹性力同方向且相互叠加，工件快速向线圈方向运动，发生塑性变形；

[0024] 当所述脉冲电流处在下降阶段且线圈中的电流逐渐减小时，产生的磁场也逐渐减小，工件上受到的电磁吸引力也逐渐减小；

[0025] 当工件变形区域越过初始位置后，所受到的弹性力又开始指向远离线圈的方向；

[0026] 当所述脉冲电流没有反峰或反峰很小时，由于弹性力不够大，不足以使得工件变形部分再次回弹；整个成形过程就此完成。

[0027] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：

[0028] (1)能量利用率高。本发明中不需要中间导体，可减小板件与线圈之间的距离，增大了电磁力，提高了能量利用效率。

[0029] (2)结构简单，设备要求低。与现有技术中由于多套电源和多套线圈的技术要求所带来的实施成本高昂和实施过程复杂的问题相比，本发明不需要额外的线圈提供背景磁场或额外的时序电源实现特定电流波形，只需调整电路参数即可达到成形要求，因此只需要一套电源和一个线圈即可实现吸引式成形，结构简单、操作方便、效率高、降低了工艺成本和实现难度。

附图说明

[0030] 图1为本发明实施例的单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置剖面结构图；

[0031] 图2为本发明实施例的电源模块电路图；

[0032] 图3为本发明实施例中三种不同电路参数下的电流波形；

[0033] 图4为本发明实施例中三种不同电路参数下板件中心区域位移图。

[0034] 图中各部分标号说明：1为线圈骨架；1-1为高压端子出线孔；1-2为低压端子出线孔；1-3为线圈骨架排气孔；2为线圈；3为高压端子引出线；4为低压端子引出线；5为高压端子；6为低压端子；7为线圈盖板；7-1为高压端子固定槽；7-2为低压端子固定槽；7-3为线圈盖板排气孔；8为工件定位器；9为工件；10为压边上盖板；11为控制模块；12为充电模块；13为储能模块；14为放电模块；14-1为续流回路：14-2为主回路；15-1为续流电阻短接主回路电流；15-2为接入续流电阻主回路电流；15-3为续流回路开路主回路电流；16-1为续流电阻短接板件中心位移；16-2为接入续流电阻板件中心位移；16-3为续流回路开路板件中心位移。

具体实施方式

[0035] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0036] 本发明提供了一种单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置，包括：执行器；执行器用于实施电磁成形过程；执行器包括：开有排气孔的线圈骨架、线圈、线圈盖板、工件定位器和压边上盖板；线圈骨架外绕有一线圈，线圈最内侧和最外侧分别引出高压端子和低压端子的引出线，引出线分别与高压端子和低压端子相连接；线圈骨架下端安装有一线圈盖板，线圈盖板上开有与线圈骨架对应的排气孔和方形端子埋线槽；线圈骨架上端安装有一工件定位器，工件定位器内部有一定位工件用凹槽，凹槽内放置工件，工件上有一中空的压边上盖板。

[0037] 其中，工件定位器与线圈骨架有对应凹槽配合，可选的，可通过螺栓将工件定位器与线圈骨架固定在一起。工件定位器与线圈骨架配合一侧挖有圆形凹槽，作为可选安装模具的位置，对应的，在工件定位器底部也同样开有同样大小的通孔，通孔靠近所述工件一侧的边沿应设有圆角。线圈骨架通过螺栓与线圈盖板固定在一起；线圈骨架上的高压端子出线孔与低压端子出线孔需要与线圈盖板上的出线孔对应匹配；线圈骨架上的排气孔需要与线圈盖板上的排气孔对应匹配。

[0038] 线圈外侧还设置有加固层，加固层材料为zylon纤维，厚度不超过线圈骨架与工件定位器配合一侧的外沿。

[0039] 工件为圆形工件，半径应略小于工件定位器的内径。

[0040] 压边上盖板为中空环形器件，与所述工件应有相同的外半径，与所述工件定位器的通孔应有相同的内半径，压边上盖板内部靠近所述工件一侧的边沿应设有圆角。

[0041] 在本发明实施例中，单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置还包括一个电源模块，电源模块用于为执行器提供能量，并控制成形过程；电源模块包括充电模块，控制模块，储能模块和放电模块。控制模块通过信号线与充电模块和放电模块相连，所述储能模块与放电模块相连，所述放电模块通过高压端子和低压端子与线圈相连。

[0042] 作为本发明的一个实施例，储能模块由多组电容器串并联组成，电容器的总容量应在数百微法到数毫法之间可调。本发明的关键因素之一为调节电容器容量，调整回路电流为长脉宽电流，实现整个成形过程中正向排斥力较小和出现明显的吸引力阶段两个技术指标。

[0043] 作为本发明的一个实施例，放电模块包括主回路和续流回路，主回路与线圈相连，续流回路与储能模块相连接。

[0044] 其中，续流回路包括：续流二极管和续流电阻，续流二极管正极与储能模块负极相连，续流电阻与续流二极管负极和储能模块正极相连。续流电阻可调，可用于对放电电流波形的下降沿变化速率进行调控。

[0045] 在本发明实施例中，可以通过调节电源模块内的电路参数，包括调节回路电容大小，续流电阻的大小等实现电流波形的调控，实现吸引式成形。具体原理从以下两个方面说明：

[0046] (1)电磁成形的线圈与工件可以看作是变压器的原边电路和副边电路。通过调节回路电容的大小，使得线圈中的电流脉宽增长，电流的频率降低，这使得等效副边电路中的感抗降低，这时工件中的感应电流大小基本取决与线圈中电流的di/dt值，相位差为90°，不会由于感抗过大出现相移。这样，在线圈电流处在下降过程时，工件中可以感应出很大的与线圈中电流方向相同的感应电流，从而产生足以产生塑性形变的吸引电磁力；

[0047] (2)通过调节续流电阻的大小，具体要求是调节电阻的大小在 的附近，使得回路处在临界阻尼的状态下。这样线圈电流下降时的di/dt值的绝对值很大，因此板件中的感应的电流也很大，产生的吸引力也很大，从而保证了吸引式电磁成形的实现。

[0048] 为了更进一步的说明本发明实施例提供的单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置，现参照附图1和图2并结合具体实例详述如下：

[0049] 本发明实施例提供的单线圈电磁吸引力成形金属板件的装置包括执行器和电源模块，由执行器与电源模块共同配合实现发明效果。

[0050] 本发明中的执行器与传统电磁成形器有所区别，在于其成形方向是指向线圈的，因此线圈与工件之间留有成形空间。一些情况下，在成形空间内安装模具，实现特定形状成形。这种结构不需要中间导体，可减小板件与线圈之间的距离，增大了电磁力，提高了能量利用效率。

[0051] 执行器包括一个线圈骨架，线圈骨架上开有高压端子出线孔、低压端子出线孔以及线圈骨架排气孔。线圈2环绕在线圈骨架中间部分上。线圈盖板安装在线圈出线孔一侧，其上开有高压端子固定槽、低压端子固定槽以及线圈盖板排气孔。高低压引线通过对应的出线槽引出，搭接在对应的端子上，端子在对应的出线槽内，通过环氧浇筑的方式进行固定。工件定位器安装在线圈出线孔的另一侧，其内部开有定位工件的凹槽，凹槽的半径比工件的半径大0.1mm便于工件布置，并同时保证定位能力。工件布置于工件定位器的凹槽内部。压边上盖板是活动部件，在进行成形作业时，安装在工件上部，其半径比工件定位器凹槽的半径小0.2mm～0.3mm，便于布置，并同时保证定位能力。

[0052] 请参照图1，将工件定位器8安放在线圈骨架1上。工件9的材料为AA5083铝合金，厚度为1mm，将工件9放置在工件定位器8的上端定位凹槽内，优选地，可以在工件9上下表面作润滑处理，提高工件成形时的流动性。将压边上盖板10安放在工件上端，同时通过工件定位器8定位，压边上盖板10的上表面与工件定位器上表面平齐或略高。采用压力机或重块施加一定的压力于压边上盖板10上，起到稳固执行器以及提供压边力的作用。

[0053] 请参照图1，在线圈骨架1和线圈盖板7上，分别开有线圈骨架排气孔1-3和线圈盖板排气孔7-3。

[0054] 请参照图2，电源模块主要包括控制模块11、充电模块12、储能模块13和放电模块14，其中放电模块14中还分有续流回路14-1和主回路14-2，主回路14-2对应图1所述的执行器。控制模块11通过光纤与充电模块12和放电模块14相连接。充电模块12通过电缆与储能模块13相连接。储能模块13与放电模块14通过电缆相连接，并且接有一高能开关实现放电过程。

[0055] 其中，储能模块可以为电容型储能模块，其与放电模块中的主回路和续流回路是并联关系。续流回路中有一二极管，二极管具有正负极，储能模块的正极与二极管的负极相连接，储能模块的负极与二极管的正极相连接。

[0056] 请参照图1和图2，高压端子5与主回路14-2内开关的低压端相连，低压端子6与储能模块13的电容组的负极相连。

[0057] 请参照图2，控制模块11与充电模块12和放电模块14之间通过信号线相连，远程控制充电行为和放电行为。充电模块12、储能模块13和放电模块14均为并联关系，其中放电回路14中的续流回路14-1为有向支路，其方向与二极管方向相同，续流回路14-1的正极与储能模块13的负极相连，续流回路14-1的负极与储能模块13的正极相连。

[0058] 请参照图2，电源模块为控制电流波形，是实现单电源单线圈吸引式电磁成形的核心。储能模块13中的电容器组与续流回路14-1中的电阻均为可调元件。调节电路中的电容获得长脉宽电流，本实施案例中，电容值为3mF。

[0059] 满足脉宽要求的前提下，需要调节续流回路14-1中的续流电阻，使得其大小在附近(本实施案例中电阻为1Ω左右)，此时电路状态表现为临界阻尼，电流波形波尾作有限的震荡。在此状态下，波尾电流下降的速度既不至于过慢(续流电阻过小)，使得吸引力的大小不足，又不至于出现剧烈的震荡(续流电阻过大)，使得电磁力反向而完成排斥式成形。图3为三种续流电阻情况下的线圈电流波形，续流电阻分别为1μΩ、1Ω和1MΩ，用来模拟续流电阻短接，接入临界阻尼电阻值附近的续流电阻和续流回路开路三种情况。其中电流波形15-1、15-2和15-3分别对应1μΩ、1Ω和1MΩ情况下的主回路电流波形，它们的特点分别是下降沿很慢、下降沿较快且波尾震荡不剧烈和下降沿最快且波尾震荡剧烈。而位移波形16-1、16-2和16-3分别对应1μΩ、1Ω和1MΩ情况下的工件中心位移情况(正方向为吸引式成形的方向)，可以看到只有1Ω情况下为吸引式成形。

[0060] 本发明实施例还提供了一种单电源单线圈电磁吸引力成形金属板件的方法，现参照图3和图4详述如下，具体包括以下步骤：

[0061] 步骤S1：用重物或压力机在压边盖板10上施加压力，防止工件9成形过程中起皱，并起到稳定成形装置整体的作用。

[0062] 步骤S2：调整储能模块13和续流回路14-1的参数符合吸引式成形技术要求并通过电源模块中的充电模块对储能模块进行充电。

[0063] 步骤S3：控制模块11控制储能模块13通过放电模块14向线圈2放电，线圈2中流经一个长脉宽脉冲大电流15-2。需要注意的是，根据不同的工程实际情况，脉宽与电流大小的实际要求是不一的。

[0064] 其中脉冲电流的脉宽大于等于使得工件能够发生吸引式成形的最短脉宽，脉冲电流的电流值大于等于能够使工件发生塑性变形的最低电流。

[0065] 步骤S4：在脉冲大电流15-2处在上升阶段时，工件9中感应出与线圈2中方向相反的环向电流，工件9上受到排斥力，朝着远离线圈2，指向压边上盖板10的方向运动。

[0066] 步骤S5：在脉冲大电流15-2处在上升阶段时，线圈2中电流的增长率逐渐降低，根据法拉第电磁感应定律，其产生的磁场变化率逐渐降低，相应的，工件9中的感应电流大小逐渐降低，工件9受到的电磁斥力逐渐减小。

[0067] 步骤S6：在脉冲大电流15-2处在上升阶段时，当工件9受到的电磁斥力不足以使得工件9继续发生塑性变形时，此时工件9发生回弹，受到一个指向线圈2方向的弹性力。当S5中所述电磁斥力因S6中所述原因逐步降低时，工件9所受到的合力表现为指向线圈2的力。

[0068] 步骤S7：在脉冲大电流15-2处在下降阶段时，线圈2中的电流变化率变为负值，此时工件9中感应出与线圈电流方向相同的环向电流，线圈2与工件9之间的电磁力表现为吸引力。此时电磁吸引力与弹性力同方向且相互叠加，工件9快速向线圈2方向运动，发生塑性变形。

[0069] 步骤S8：在脉冲大电流15-2处在下降阶段时，线圈2中的电流逐渐减小，产生的磁场也逐渐减小，工件9上受到的电磁吸引力也逐渐减小。同时，当工件9变形区域越过初始位置后，所受到的弹性力又开始指向远离线圈2的方向。由于调整续流回路14-1的电阻到临界阻尼电阻附近，电流波形15-2没有反峰，或反峰的幅值很小，不会出现S7中所描述的现象。同时，由于弹性力不够大，不足以使得工件9变形部分再次回弹。整个成形过程就此完成。

[0070] 在所述脉冲大电流处在下降阶段时，通过在放电回路中引入续流二极管，进一步调节续流电阻可以实现放电电流波形的调控。续流电阻的取值原则：一方面不能过小，使得下降阶段电流变化过缓导致工件中感应出的涡流较小，造成吸引力不够从而影响变形效果；另一方面不能过大，过大会导致电流波形反复震荡，促使工件运动方向也间歇变化影响最终变形效果。在较佳的续流电阻作用下，由于续流回路的存在，放电波形没有过大的反峰，使得工件发生吸引变形后不至于再次沿线圈反方向发生变形，整个成形过程就此完成。

[0071] 本发明利用单电源单线圈控制电流波形，通过引入续流回路和在续流回路中引入可控续流电阻实现有效的电磁吸引力及其与回弹力的有效配合，实现了吸引力成形。

[0072] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。