一种基于导电通道的电磁成形装置及成形方法

摘要

本发明提供一种基于导电通道的电磁成形装置及成形方法，包括：导电通道置于模具的一侧；模具包括左侧区域、右侧区域以及中间内凹区域；导电通道包括第一、第二以及第三子导电通道；第一和第二子导电通道分别置于模具左侧区域的一侧和模具右侧区域的一侧，第三子导电通道连接第一和第二子导电通道，形成环形带有缺口的导电通道，且缺口的方向朝向模具的中间内凹区域；金属工件置于导电通道内部的缺口处；金属工件与导电通道形成导电回路；匀压力驱动线圈置于导电通道的内部，且置于金属工件上方；向匀压力驱动线圈通入脉冲电流，驱动金属工件向模具的中间内凹区域变形。本发明减小因金属工件与导电通道接触不良形成的接触电阻，改善工件成形质量。

权利要求

1.一种基于导电通道的电磁成形装置，其特征在于，包括：匀压力驱动线圈、导电通道以及模具；

所述导电通道置于模具的一侧；所述模具包括左侧区域、右侧区域以及中间内凹区域；

所述导电通道包括第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道；所述第一子导电通道和第二子导电通道分别置于模具左侧区域的一侧和模具右侧区域的一侧，所述第三子导电通道连接第一子导电通道和第二子导电通道，形成环形且带有缺口的导电通道，且所述缺口的方向朝向模具的中间内凹区域；

待成形的金属工件置于导电通道内部的缺口处；所述金属工件的长度大于所述缺口的长度，所述金属工件的两端分别与第一子导电通道和第二子导电通道紧贴，所述金属工件与导电通道形成导电回路；

所述匀压力驱动线圈置于导电通道的内部，匀压力线圈的外轮廓形状与导电通道的内轮廓形状相匹配；

向所述匀压力驱动线圈通入脉冲电流后，其产生的脉冲磁场在所述导电回路中感应出涡流，所述脉冲磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，驱动所述金属工件向模具的中间内凹区域变形。

2.根据权利要求1所述的电磁成形装置，其特征在于，所述模具、待成形的金属工件、第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道均为N个；N为大于等于1的整数；

所述电磁成形装置可以对N个金属工件成形，所述导电通道与N个金属工件形成所述导电回路。

3.根据权利要求1或2所述的电磁成形装置，其特征在于，所述脉冲磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，所述电磁力为金属工件两端提供与导电通道接触并紧贴的压边力，保证在金属工件成形过程中金属工件与导电通道具备良好的电接触。

4.根据权利要求1或2所述的电磁成形装置，其特征在于，所述第一子导电通道正对模具左侧区域，所述第二子导电通道正对模具右侧区域，所述第一子导电通道的面积小于或等于模具左侧区域的面积，所述第二子导电通道的面积小于或等于模具右侧区域的面积。

5.根据权利要求1或2所述的电磁成形装置，其特征在于，所述导电通道缺口处的内轮廓与金属工件平行，以便于金属工件能置于导电通道内部，并能稳定放置在导电通道缺口处，使得金属工件与导电通道可构成导电回路；

所述导电通道缺口处的外轮廓根据金属工件的成形目标件进行设计，并与模具进行机械配合。

6.根据权利要求1或2所述的电磁成形装置，其特征在于，所述匀压力驱动线圈包括：核心匀压力驱动线圈和压边匀压力驱动线圈；

所述压边匀压力驱动线圈置于金属工件两端，以便于为金属工件两端提供压边力，所述核心匀压力驱动线圈置于金属工件待成形区域的上方，以便于为金属工件提供向模具的中间内凹区域变形的驱动力；所述压边匀压力驱动线圈至少有两个，以保证工件两端均有压边匀压力驱动线圈，所述核心匀压力驱动线圈也不限于单个。

7.根据权利要求6所述的电磁成形装置，其特征在于，还包括：匀压力驱动线圈骨架；

所述匀压力驱动线圈通过匀压力驱动线圈骨架放置于导电通道的内部。

8.一种基于导电通道的电磁成形方法，其特征在于，包括如下步骤：将导电通道置于模具的一侧；所述模具包括左侧区域、右侧区域以及中间内凹区域；所述导电通道包括第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道；所述第一子导电通道和第二子导电通道分别置于模具左侧区域的一侧和模具右侧区域的一侧，所述第三子导电通道连接第一子导电通道和第二子导电通道，形成环形且带有缺口的导电通道，且所述缺口的方向朝向模具的中间内凹区域；

将待成形的金属工件置于导电通道内部的缺口处；所述金属工件的长度大于所述缺口的长度，所述金属工件的两端分别与第一子导电通道和第二子导电通道紧贴，所述金属工件与导电通道形成导电回路；

将匀压力驱动线圈置于导电通道的内部，匀压力线圈的外轮廓形状与导电通道的内轮廓形状相匹配；

向所述匀压力驱动线圈通入脉冲电流后，其产生的脉冲磁场在所述导电回路中感应出涡流，所述脉冲磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，驱动所述金属工件向模具的中间内凹区域变形。

9.根据权利要求8所述的电磁成形方法，其特征在于，所述模具、待成形的金属工件、第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道均为N个；N为大于等于1的整数；

所述电磁成形方法可以对N个金属工件成形，所述导电通道与N个金属工件形成所述导电回路。

10.根据权利要求8或9所述的电磁成形方法，其特征在于，所述脉冲磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，所述电磁力为金属工件两端提供与导电通道接触并紧贴的压边力，保证在金属工件成形过程中金属工件与导电通道具备良好的电接触。

说明书

一种基于导电通道的电磁成形装置及成形方法

技术领域

[0001] 本发明属于金属成形制造领域，更具体地，涉及一种基于导电通道的电磁成形装置及成形方法。

背景技术

[0002] 轻质合金材料的使用为汽车、航空航天等领域的工业生产轻量化提供了有效的实现途径，但由于常用的轻质合金材料如铝合金、钛合金等在常温下成形性能较差，塑性较
低，弹性模量小，采用传统加工工艺效果并不理想。研究表明，高速成形技术能有效改善轻
质合金在常温下的成形性能。因此，电磁成形作为一种高速成形技术已经被广泛应用于铝
合金等轻质合金材料的加工领域中。

[0003] 在非轴对称板件的电磁成形技术中，使用匀压力驱动线圈是一种行之有效的方法。在板件的电磁成形中，存在如下的常见问题：1、在传统的外场匀压力线圈的成形方法
中，板件置于模具上方，导电通道置于金属工件上方，通过外部预紧力将导电通道与板件加
紧，形成导电回路。但不可避免的是，在成形过程中板件受到向下的电磁力而发生变形的同
时，直接压在板件上方的导电通道也会受到向上的电磁力迫使板件与导电通道分离，从而
使板件与导电通道的间隙增大，导致板件与导电通道之间接触不良，发生电弧现象，当电弧
发生时温度可达上千甚至上万摄氏度，使板件与导电通道出现剧烈的烧蚀现象，严重影响
板件的表面质量，难以避免因成形方法的弊端造成的次品率，同时增加更换已烧蚀导电通
道的成本；2、在内场匀压力线圈的成形方法中，由于导电通道与工件放置在线圈内部，对于
大尺寸零件的成形，需设计尺寸更大的匀压力线圈，这将大大提升线圈设计难度，并降低成
形效率；3、在内场匀压力线圈的成形方法中，由于模具在线圈内部，而线圈内部空间通常有
限，这使待成形的目标零件尺寸受限。对于上述问题，使用特殊形状驱动线圈的方法会使线
圈设计难度增大，制造成本增加，且成形质量差，线圈的适用范围单一。

发明内容

[0004] 针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于导电通道的电磁成形装置及成形方法，旨在解决传统内场匀压力线圈成形时接触不良、匀压力线圈尺寸设计有困难
或待成形板件尺寸受限的问题。

[0005] 为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于导电通道的电磁成形装置，包括：匀压力驱动线圈、导电通道以及模具；

[0006] 所述导电通道置于模具的一侧；所述模具包括左侧区域、右侧区域以及中间内凹区域；所述导电通道包括第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道；所述第一
子导电通道和第二子导电通道分别置于模具左侧区域的一侧和模具右侧区域的一侧，所述
第三子导电通道连接第一子导电通道和第二子导电通道，形成环形且带有缺口的导电通
道，且所述缺口的方向朝向模具的中间内凹区域；

[0007] 待成形的金属工件置于导电通道内部的缺口处；所述金属工件的长度大于所述缺口的长度，所述金属工件的两端分别与第一子导电通道和第二子导电通道紧贴，所述金属
工件与导电通道形成导电回路；

[0008] 所述匀压力驱动线圈置于导电通道的内部，匀压力线圈的外轮廓形状与导电通道的内轮廓形状相匹配；

[0009] 向所述匀压力驱动线圈通入脉冲电流后，其产生的脉冲磁场在所述导电回路中感应出涡流，所述脉冲磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，驱动所述金属工件向
模具的中间内凹区域变形。

[0010] 在一个可选的示例中，所述模具、待成形的金属工件、第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道均为N个；N为大于等于1的整数；

[0011] 所述电磁成形装置可以对N个金属工件成形，所述导电通道与N个金属工件形成所述导电回路。

[0012] 在一个可选的示例中，所述脉冲磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，所述电磁力为金属工件两端提供与导电通道接触并紧贴的压边力，保证在金属工件成形过
程中金属工件与导电通道具备良好的电接触。

[0013] 在一个可选的示例中，所述第一子导电通道正对模具左侧区域，所述第二子导电通道正对模具右侧区域；所述第一子导电通道的面积小于或等于模具左侧区域的面积，所
述第二子导电通道的面积小于或等于模具右侧区域的面积。

[0014] 在一个可选的示例中，所述导电通道缺口处的内轮廓与金属工件平行，以便于金属工件能置于导电通道内部，并能稳定放置在导电通道缺口处，使得金属工件与导电通道
可构成导电回路；

[0015] 所述导电通道缺口处的外轮廓根据金属工件的成形目标件进行设计，并与模具进行机械配合。

[0016] 在一个可选的示例中，所述匀压力驱动线圈可包括：核心匀压力驱动线圈和压边匀压力驱动线圈；

[0017] 所述压边匀压力驱动线圈置于金属工件两端的一侧，以便于为金属工件两端提供压边力，所述核心匀压力驱动线圈置于金属工件待成形区域的上方，以便于为金属工件提
供向模具的中间内凹区域变形的驱动力；所述压边匀压力驱动线圈至少有两个，以保证工
件两端的一侧均有压边匀压力驱动线圈，所述核心匀压力驱动线圈也不限于单个。

[0018] 在一个可选的示例中，该电磁成形装置还包括：匀压力驱动线圈骨架；

[0019] 所述匀压力驱动线圈通过匀压力驱动线圈骨架放置于导电通道的内部。

[0020] 第二方面，本发明提供了一种基于导电通道的电磁成形方法，包括如下步骤：

[0021] 将导电通道置于模具的一侧；所述模具包括左侧区域、右侧区域以及中间内凹区域；所述导电通道包括第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道；所述第一子
导电通道和第二子导电通道分别置于模具左侧区域的一侧和模具右侧区域的一侧，所述第
三子导电通道连接第一子导电通道和第二子导电通道，形成环形且带有缺口的导电通道，
且所述缺口的方向朝向模具的中间内凹区域；

[0022] 将待成形的金属工件置于导电通道内部的缺口处；所述金属工件的长度大于所述缺口的长度，所述金属工件的两端分别与第一子导电通道和第二子导电通道紧贴，所述金
属工件与导电通道形成导电回路；

[0023] 将匀压力驱动线圈置于导电通道的内部，匀压力线圈的外轮廓形状与导电通道的内轮廓形状相匹配；

[0024] 向所述匀压力驱动线圈通入脉冲电流后，其产生的脉冲磁场在所述导电回路中感应出涡流，所述脉冲磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，驱动所述金属工件向
模具的中间内凹区域变形。

[0025] 在一个可选的示例中，所述模具、待成形的金属工件、第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道均为N个；N为大于等于1的整数；

[0026] 所述电磁成形方法可以对N个金属工件成形，所述导电通道与N个金属工件形成所述导电回路。

[0027] 在一个可选的示例中，所述脉冲磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，所述电磁力为金属工件两端提供与导电通道接触并紧贴的压边力，保证在金属工件成形过
程中金属工件与导电通道具备良好的电接触。

[0028] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

[0029] 本发明提供一种基于导电通道的电磁成形装置及成形方法，通过包括模具左右两侧的子导电通道在内的导电通道设计，使金属工件放置在左右两部分子导电通道之上，与
导电通道构成导电回路，通过放置金属工件在导电通道内部而形成的导电回路，在成形过
程中相对模具左右两侧子导电通道上方的金属板件受到向下电磁力，相对金属板件下方的
子导电通道受到向上的电磁合力，金属板件和导电通道受力方向相对，使得两者在导电通
道接触面处紧密贴合，从根本上解决了在传统内场匀压力线圈成形过程中导电通道与金属
板件不可避免的分离问题，大大减小甚至消除在传统内场匀压力线圈成形过程中为阻止线
圈与导电通道分离而施加的额外压边力，减小因金属工件与导电通道接触不良形成的接触
电阻，有效改善导电通道与金属板件因接触不良造成的电火花现象，提高工件成形区域产
生的电磁力，改善工件成形质量，降低工件的成形成本，拓展匀压力线圈的应用范围。

附图说明

[0030] 图1是本发明第一实施例中的电磁成形装置结构示意图；

[0031] 图2是本发明实施例提供的导电通道及导电回路示意图；

[0032] 图3是本发明第一实施例的电磁成形装置结构俯视图；

[0033] 图4是本发明实施例中的压边力和成形力的原理示意图；

[0034] 图5是本发明实施例中采用电容储能型电源提供的线圈电流波形示意图；

[0035] 图6是本发明第二实施例中的高效率电磁成形装置示意图；

[0036] 图7是本发明第三实施例中的电磁冲裁装置示意图；

[0037] 图8是本发明第四实施例中的多线圈电磁成形装置示意图；

[0038] 图9是本发明实施例提供的电磁成形方法流程图；

[0039] 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为匀压力驱动线圈、2为金属工件、3为导电通道、4为电源、5为模具。

具体实施方式

[0040] 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。

[0041] 在一个实施例中，本发明提供了一种基于导电通道的电磁成形装置，包括：匀压力驱动线圈、导电通道以及模具；

[0042] 导电通道置于模具的一侧；所述模具包括左侧区域、右侧区域以及中间内凹区域；所述导电通道包括第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道；所述第一子导
电通道和第二子导电通道分别置于模具左侧区域的一侧和模具右侧区域的一侧，所述第三
子导电通道连接第一子导电通道和第二子导电通道，形成环形且带有缺口的导电通道，且
所述缺口的方向朝向模具的中间内凹区域；待成形的金属工件置于导电通道内部的缺口
处；所述金属工件的长度大于所述缺口的长度，所述金属工件的两端分别与第一子导电通
道和第二子导电通道紧贴，所述金属工件与导电通道形成导电回路；匀压力驱动线圈置于
导电通道的内部，匀压力线圈的外轮廓形状与导电通道的内轮廓形状相匹配；向所述匀压
力驱动线圈通入脉冲电流后，其产生的脉冲磁场在所述导电回路中感应出涡流，所述脉冲
磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，驱动所述金属工件向模具的中间内凹区域
变形。

[0043] 在一个可选的示例中，所述脉冲磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，所述电磁力为金属工件两端提供与导电通道接触并紧贴的压边力，保证在金属工件成形过
程中金属工件与导电通道具备良好的电接触。

[0044] 在一个可选的示例中，所述第一子导电通道正对模具左侧区域，且二者面积相同，所述第二子导电通道正对模具右侧区域，且二者面积相同；或

[0045] 所述第一子导电通道的面积小于或等于模具左侧区域的面积，所述第二子导电通道的面积小于或等于模具右侧区域的面积。

[0046] 具体而言，第一、第二子导电通道的形状面积及与模具的位置关系可参见本申请图1和图6中(a)的具体示例，其中，模具两侧可以是图1所示的凸起的平台，第一、第二子导
电通道平放于两侧的凸起平台之上，且与凸起平台的面积重合。另外，模具两侧也可以是图
6中(a)所示的外部的平台部分和内部的凸起部分的组合，第一、第二子导电通道平放于两
侧外部的平台部分之上，且第一、第二子导电通道的厚度与凸起部分相对平台部分凸出的
高度相同。

[0047] 可以理解的是，第一、第二子导电通道的形状面积及与模具的位置关系包括但不限于上面的举例说明，只要能保证金属工件两端能够贴紧平放在第一子导电通道和第二子
导电通道之上，保证金属工件与第一、第二子导电通道的接触稳定性，保证第一、第二子导
电通道与模具稳固的结构配合即可。

[0048] 本发明提供了一种基于导电通道的电磁成形装置及成形方法，在板件电磁成形过程中，利用如上设计的导电通道与金属板件建立的导电回路，相对模具左右两侧子导电通
道上方的金属板件受到向下电磁力，相对金属板件下方的子导电通道受到向上的电磁合
力，金属板件和导电通道受力方向相对，使得两者在导电通道接触面处紧密贴合，大大减小
甚至消除在传统内场匀压力线圈成形过程中为阻止线圈与导电通道分离而施加的额外压
边力，减小因金属工件与导电通道接触不良形成的接触电阻，有效改善导电通道与金属板
件因接触不良造成的电火花现象，提高工件成形区域产生的电磁力，改善工件成形质量。

[0049] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于导电通道的电磁成形装置及成形方法，包括：匀压力驱动线圈、导电通道、模具、电源；所述导电通道与所述模具
相对放置；所述金属工件放置在所述导电通道内部缺口之上，二者相互连接形成导电回路；
所述匀压力驱动线圈置于所述导电通道内部，并置于所述金属工件上面，通入脉冲电流的
驱动线圈所产生的脉冲磁场在导电通道中感应出电流，从而脉冲磁场与脉冲电流的相互作
用下在板件上产生电磁力，不仅提供驱动板件变形的成形力，还为板件与导电通道的接触
提供接触力，同时作为板件成形的压边力；所述电源用于为所述驱动线圈供电。

[0050] 更进一步地，导电通道中承载金属工件的一条边的内轮廓宽度大于或等于金属工件的宽度，导电通道在该条边的缺口宽度小于金属工件的宽度，导电通道缺口处的内轮廓
与金属工件平行，以便于金属工件能置于导电通道内部，并能稳定放置在导电通道缺口上
面，使得金属工件与导电通道可构成导电回路。导电通道缺口处的外轮廓根据成形目标件
进行设计，并与模具进行机械配合。

[0051] 更进一步地，匀压力驱动线圈的外轮廓形状与导电通道的内轮廓形状相同，匀压力驱动线圈的外轮廓尺寸小于导电通道的内轮廓尺寸，以使匀压力驱动线圈可以置于导电
通道内的金属工件上方。通入电流的匀压力驱动线圈在空间中产生的脉冲磁场与导电回路
中感应的涡流相互作用在金属工件上产生电磁驱动力，为金属工件的变形区域提供成形
力，为金属工件的两端提供接触力与压边力，使得金属工件在电磁驱动力的作用下不仅能
成形，还能加强电接触，提高成形质量与成形极限。

[0052] 更进一步地，在匀压力驱动线圈的自身重力作用下，可以减小甚至不额外预先施加金属工件两端的机械压边力，使金属工件与导电通道初始接触良好。并且，可通过改变导
电通道的缺口长度，调整金属工件与导电通道的接触面长度，控制电磁压边力大小，或者通
过加载于匀压力线圈骨架的机械力传递至金属工件两端，调整机械压边力大小，以加强金
属工件与导电通道的电接触，改善成形效果。

[0053] 更进一步地，导电通道可以为一个整体，也可以由多个分离式导电臂组成，不仅可以实现单块金属板件的成形，还可以实现多块金属板件的同时成形。并可通过优化匀压力
驱动线圈与导电通道的结构参数，提高成形效率。

[0054] 更进一步地，所述匀压力驱动线圈绕组不仅可以为单个，也可以由多个线圈绕组串并联，以应对大尺寸金属板件成形。

[0055] 更进一步地，所述模具的几何形状与尺寸不受驱动线圈尺寸限制，不仅可以实现电磁成形，还可以应用在电磁冲孔、电磁压印以及电磁焊接等领域，拓展匀压力线圈的使用
范围。

[0056] 按照本发明的另一方面，提供了一种基于导电通道的电磁成形方法，包括以下步骤：

[0057] 步骤(1)：将所述导电通道置于所述模具上；

[0058] 步骤(2)：将所述金属工件置于所述导电通道内部，并置于导电通道缺口上面；

[0059] 步骤(3)：将所述匀压力驱动线圈置于所述导电通道内部，并置于金属工件上面，与所述电源进行电气连接；

[0060] 步骤(4)：通过所述电源对匀压力驱动线圈放电，产生脉冲电流，在线圈周围激发脉冲强磁场，进而在所述导电通道与所述金属工件所构成的导电回路中感应出涡流，从而
在金属工件两端产生电磁压边力，加强金属工件与导电通道的电接触，在金属工件变形区
域上产生电磁成形力驱动板件高速变形，最终完成金属工件成形。

[0061] 如图1所示，本发明提供了一种电磁成形装置，包括：匀压力驱动线圈1、导电通道3、电源4、模具5。其中，导电通道3和模具5相对放置，金属工件2置于导电通道3内部的缺口
上方，匀压力驱动线圈1置于金属工件2上方，电源4与匀压力驱动线圈1电气连接。导电通道
3用于与金属工件2形成导电回路，匀压力驱动线圈1用于产生脉冲电流，将电能转化成机械
能，通入脉冲电流的匀压力驱动线圈1与导电通道3配合利用电磁感应为金属工件2提供成
形力与压边力，驱动金属工件发生塑性变形，并且，通过优化导电通道3缺口宽度调节压边
力加强板件与导电通道3的接触，并控制板件向模具内部的横向流动量。电源4用于为匀压
力驱动线圈1供电，电源类型不受限制，可以采用电容器型电源，也可采用蓄电池组脉冲电
源等。

[0062] 具体地，导电通道3如图2中(a)和图2中(b)所示，可以包括：第一子导电通道3‑1、第二子导电通道3‑2以及第三子导电通道3‑3；所述第一子导电通道3‑1和第二子导电通道
3‑2分别置于模具左侧区域的一侧和模具右侧区域的一侧，所述第三子导电通道3‑3连接第
一子导电通道3‑1和第二子导电通道3‑2，形成环形且带有缺口的导电通道3，且所述缺口的
方向朝向模具的中间内凹区域。参见图2中(b)，图2中(b)是对两个金属工件成形，若对更多
的金属工件成形，例如对大于2个金属工件成形，则第一子导电通道3‑1、第二子导电通道3‑
2以及第三子导电通道3‑3均大于两个，即对N个金属工件成形，则第一子导电通道3‑1、第二
子导电通道3‑2以及第三子导电通道3‑3均对应为N个，N为大于等于1的整数。其中，参见图2
中(a)和图2中(b)所示，N个金属工件和N个第一子导电通道3‑1、N个第二子导电通道3‑2以
及N个第三子导电通道3‑3组成导电回路。

[0063] 其中，装置的俯视图如图3所示，匀压力驱动线圈的外轮廓形状与导电通道的内轮廓形状相同，匀压力驱动线圈的外轮廓尺寸小于导电通道的内轮廓尺寸，以使匀压力驱动
线圈可以置于导电通道内的金属工件上方，并可恰好放置在金属工件与导电通道二者之
间。导电通道3的材料选取标准通常为电导率的大小和材料强度的高低，可选用铜或铝合金
材料。

[0064] 按照本发明的另一个方面，本发明还提供了一种电磁成形方法，包括以下步骤：

[0065] (1)将导电通道与模具相对放置；

[0066] (2)将金属工件置于导电通道内部的缺口上面，将匀压力驱动线圈置于金属板件上方，匀压力驱动线圈与导电通道空气间隙尽量小，匀压力驱动线圈与金属工件之间的距
离尽可能小；

[0067] 其中，间隙值需要考虑如下因素：匀压力驱动线圈与导电通道空气间隙越小，更有利于约束匀压力驱动线圈自身变形，避免匀压力线圈因过度变形而损坏。与金属工件间距
离越小，能为金属工件提供更大的电磁力。但是，匀压力驱动线圈应有足够的绝缘层，防止
成形过程中，匀压力线圈和金属工件或导电通道之间发生放电。

[0068] (3)将匀压力驱动线圈与电源连接，启动电源，驱动线圈通入快速变化的电流，在空间中感应出脉冲磁场，同时在导电通道与金属工件形成的导电回路中感应出涡流，脉冲
磁场与感应电流相互作用在工件上产生电磁力驱动工件变形。

[0069] 图4是本发明实施例中压边力(接触力)和成形力的原理示意图，其中，B表示磁感应强度，I表示电流，f压边表示压边电磁力，f成形表示成形电磁力。

[0070] 对于电源5而言，可采用电容器组电源，具体电流波形如图5所示。

[0071] 图6中(a)为根据本发明第二实施例的板件电磁冲孔装置示意图，主要构件包括：匀压力驱动线圈1、导电通道3、电源4、模具5。其中，模具为带有冲孔轮廓的梯形凸台，与导
电通道相对放置，通过合理的尺寸设计与完美的机械配合使两者间隙尽可能小，模具的俯
视图如图6中(b)；金属工件为金属板件，置于导电通道缺口上面；匀压力驱动线圈置于所述
金属板件上面，通过电磁感应将驱动线圈中的放电能量传递到待冲孔的板件表面，驱动板
件变形完成冲孔；电源用于为匀压力驱动线圈供电。

[0072] 图7为根据本发明第三实施例的高效率板件电磁成形装置示意图，主要构件包括：匀压力驱动线圈1、导电通道3、电源4、模具5。其中，导电通道由两对导电臂构成，与相对应
的模具相对放置。金属工件为金属板件，分别放置在匀压力驱动线圈的上方和下方，匀压力
驱动线圈恰好卡住金属板件以约束其位置移动。通入脉冲电流的匀压力驱动线圈将放电能
量传递至多个金属板件，驱动金属板件同时完成成形；电源用于为匀压力驱动线圈供电。高
效率板件电磁成形装置结构不仅限于所述两块金属板件的高效成形，还可根据需求对导电
通道的导电臂进行优化设计，并结合优化设计的匀压力驱动线圈，实现更高效率的板件电
磁成形。

[0073] 图8为根据本发明第五实施例的多线圈多步渐进电磁成形方法示意图，装置主要包括：核心匀压力驱动线圈1‑1、压边匀压力驱动线圈1‑2、导电通道3、电源4、模具5。其中，
模具为与导电通道相对放置，金属工件为金属板件，与导电通道相对放置。匀压力驱动线圈
组由一个核心匀压力驱动线圈和两个压边匀压力驱动线圈组成，两个压边匀压力驱动线圈
放置在金属板件两端，核心匀压力驱动线圈放置在金属板件待变形区域上面，并由外部机
械结构固定位置。匀压力驱动线圈组可由一套电源或多套电源供电。通入电流的核心匀压
力驱动线圈为金属板件提供变形驱动力，使板件成形。通入电流的压边匀压力线圈为金属
板件的两端提供压边力，保持金属板件与导电通道的良好接触，控制板件在成形过程中的
材料流动，提高成形质量。

[0074] 多线圈多次渐进电磁成形方法包括以下步骤：

[0075] (1)将导电通道3和模具5相对放置；

[0076] (2)将金属工件2置于导电通道3内部的缺口上方；

[0077] (3)匀压力驱动线圈组置于导电通道3内部，其中，压边匀压力驱动线圈1‑2置于金属工件2两端，核心匀压力驱动线圈1‑1置于金属工件2待成形区域上方，并由外部机械结构
固定；

[0078] (4)将核心匀压力驱动线圈1‑1和压边匀压力驱动线圈1‑2与电源4进行电气连接，可由单套或多套电源控制；

[0079] (5)选择合适的放电能量，通过电源4对匀压力驱动线圈组放电，核心匀压力驱动线圈1‑1产生电磁力驱动工件变形，如图8中(a)所示，压边匀压力驱动线圈1‑2控制工件与
导电通道的接触紧密程度，并调整工件的材料流动；

[0080] (6)如图8中(b)所示，将核心匀压力驱动线圈1‑1向下移动，使其与金属工件2之间的间隙尽量小，使作用在工件2上的电磁力最大化。核心匀压力驱动线圈1‑1的位置由外部
机械结构固定，重复步骤(5)，直到工件完全贴膜。

[0081] 图9是本发明实施例提供的电磁成形方法流程图，如图9所示，包括如下步骤：

[0082] S101，将导电通道置于模具的一侧；所述模具包括左侧区域、右侧区域以及中间内凹区域；所述导电通道包括第一子导电通道、第二子导电通道以及第三子导电通道；所述第
一子导电通道和第二子导电通道分别置于模具左侧区域的一侧和模具右侧区域的一侧，所
述第三子导电通道连接第一子导电通道和第二子导电通道，形成环形且带有缺口的导电通
道，且所述缺口的方向朝向模具的中间内凹区域；

[0083] S102，将待成形的金属工件置于导电通道内部的缺口处；所述金属工件的长度大于所述缺口的长度，所述金属工件的两端分别与第一子导电通道和第二子导电通道紧贴，
所述金属工件与导电通道形成导电回路；

[0084] S103，将匀压力驱动线圈置于导电通道的内部，匀压力线圈的外轮廓形状与导电通道的内轮廓形状相匹配；

[0085] S104，向所述匀压力驱动线圈通入脉冲电流后，其产生的脉冲磁场在所述导电回路中感应出涡流，所述脉冲磁场与涡流相互作用在金属工件上产生电磁力，驱动所述金属
工件向模具的中间内凹区域变形。

[0086] 具体地，上述各个步骤的具体实现方式可参见前述装置实施例的介绍，在此不做赘述。

[0087] 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。