本发明属于金属工件电磁成形控制领域，具体涉及一种基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置和方法。
背景技术：
1、轻量化是航空航天、汽车工业等领域实现节能减排的重要技术手段。电磁成形是一种高速率脉冲成形技术，能大幅改善金属材料成形性能，是解决轻质合金成形困难的有效手段。
2、在电磁成形的过程中，最初由电源输入的能量将发生变化，能量作用于工件上使得工件产生变形，即电能转化为塑形能。电磁成形工艺中，主要的能量损失是线圈发热产生的焦耳热，有研究发现储存于作为脉冲电源的充电电容器中的电能仅部分转变为工件的成形能，工件的塑形能与充电电容器中的电能之比不超过20%，目前的研究中只有极少的对电磁成形能量的研究。
3、期刊《ieee access》刊登的论文“study on the efficiency of simultaneoustube compression and expansion electromagnetic forming”公开了双管件电磁成形方法，能同时为两个管件提供电磁力，并分别发生压缩与胀形的成形效果，且成形效率相较于传统胀形时有极大的提升，该方法不能实现管件与板件的同时成形。公开号为cn105880348b的中国专利“一种高效率板件电磁成形方法及装置” 提供了一种高效率板件电磁成形方法，将待加工的金属板件首尾相连组成多边形电导回路，实现了多个金属板件同时加工，提高了电磁成形效率。然而，该方法仅能实现多板件的同时成形，不能实现管件与板件的同时成形。
4、综上，现有技术中缺乏管件与板件同时成形的电磁成形方法和装置。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置和方法，凸型线圈组的截面为上凸形或下凸形或外凸形或内凸形，待成形管件放置在凸型线圈组内、外侧，待成形板件放置在凸型线圈组上、下端，凸型线圈组的上凸起增大线圈组上端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的下凸起增大线圈组下端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的外凸起增大线圈组外侧管件的径向电磁力，凸型线圈组的内凸起增大线圈组内侧管件的径向电磁力，实现管件胀形、管件压缩和双板件胀形的同时成形，提高工件成形效率。
2、本发明的技术方案是基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置，包括凸型线圈组、空气开关和脉冲电源，凸型线圈组具有上凸起、外凸起和内凸起，凸型线圈组的截面为凸字形，待胀形管件设置在凸型线圈组外侧，待压缩管件设置在凸型线圈组内侧，待胀形管件、待压缩管件的中心线均与凸型线圈组的中心线对齐；第一待成形板件设置在凸型线圈组上端；凸型线圈组经空气开关与脉冲电源连接，凸型线圈组的上凸起用于增大线圈组上端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的外凸起用于增大线圈组外侧管件的径向电磁力，凸型线圈组的内凸起用于增大线圈组内侧管件的径向电磁力。
3、优选地，放置在凸型线圈组上端的待成形板件与凸型线圈组的间距不大于1mm，以提高板件成形效率。
4、优选地，放置在凸型线圈组外侧的待成形管件的内径与凸型线圈组外径的差值不大于2mm，以提高管件胀形效率。
5、上述基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置的方法，包括以下步骤：
6、步骤1：根据同时成形的管件、板件的数量以及管件、板件的成形规格，确定驱动线圈组的参数；
7、步骤2：根据步骤1确定的驱动线圈组参数，制作凸型线圈组；
8、步骤3：分别在凸型线圈组的内外侧、上端设置固定待成形工件；
9、步骤3.1：将待成形管件放置在凸型线圈组内、外侧；
10、步骤3.2：将待成形板件放置在凸型线圈组上端；
11、步骤4：将凸型线圈组经放电开关连接到脉冲电源；
12、步骤5：控制放电开关，对凸型线圈组供电，同时在待成形管件、板件中产生感应涡流，使凸型线圈组内侧的管件压缩，使凸型线圈组外侧的管件胀形，使凸型线圈组上端的板件胀形。
13、优选地，脉冲电源的放电脉宽为50-1000μs。
14、另一种基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置，包括凸型线圈组、空气开关和脉冲电源，凸型线圈组具有下凸起、外凸起和内凸起，凸型线圈组的截面为倒凸字形即丁字形，待胀形管件设置在凸型线圈组外侧，待压缩管件设置在凸型线圈组内侧，待胀形管件、待压缩管件的中心线均与凸型线圈组的中心线对齐；待成形板件设置在凸型线圈组下端；凸型线圈组经空气开关与脉冲电源连接；凸型线圈组的下凸起用于增大线圈组下端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的外凸起用于增大线圈组外侧管件的径向电磁力，凸型线圈组的内凸起用于增大线圈组内侧管件的径向电磁力。
15、优选地，放置在凸型线圈组下端的待成形板件与凸型线圈组的间距不大于1mm，以提高板件成形效率。
16、再一种基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置，包括凸型线圈组、空气开关和脉冲电源，凸型线圈组具有上凸起、下凸起、外凸起，凸型线圈组的截面为向外的凸字形，待胀形管件设置在凸型线圈组外侧，待胀形管件中心线与凸型线圈组的中心线对齐；第一待成形板件设置在凸型线圈组上端，第二待成形板件设置在凸型线圈组下端；凸型线圈组经空气开关与脉冲电源连接；凸型线圈组的上凸起用于增大线圈组上端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的下凸起用于增大线圈组下端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的外凸起用于增大线圈组外侧管件的径向电磁力。
17、又一种基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置，包括凸型线圈组、空气开关和脉冲电源，凸型线圈组具有上凸起、下凸起和内凸起，凸型线圈组的截面为向内的凸字形，待压缩管件设置在凸型线圈组内侧，待压缩管件的中心线与凸型线圈组的中心线对齐；第一待成形板件设置在凸型线圈组上端，第二待成形板件设置在凸型线圈组下端；凸型线圈组经空气开关与脉冲电源连接；凸型线圈组的上凸起用于增大线圈组上端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的下凸起用于增大线圈组下端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的内凸起用于增大线圈组内侧管件的径向电磁力。
18、优选地，放置在凸型线圈组内侧的待成形管件的外径与凸型线圈组内径的差值不大于2mm，以提高管件胀形效率。
19、相比现有技术，本发明的有益效果包括：
20、1）本发明通过凸型线圈组实现了3工件的并行加工即管件胀形、管件压缩和板件胀形的同时成形，成倍提高了工件成形效率，且保证管件、板件的成形质量。
21、2）本发明的方法提高了工件成形工艺中驱动线圈的电能利用率，减小电磁污染，更节能环保。
22、3）本发明利用外凸的凸型线圈组实现了并发的管件胀形和双板件胀形，且可使两个胀形的板件达到不同的成形规格，能满足多样化的板件成形需求。
23、4）本发明利用内凸的凸型线圈组实现了并发的管件压缩和双板件胀形，且可使两个胀形的板件达到不同的成形规格，能满足多样化的板件成形需求。
1.基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置，其特征在于，包括凸型线圈组（1）、空气开关和脉冲电源，凸型线圈组（1）具有上凸起（1.1）、外凸起（1.3）和内凸起（1.4），凸型线圈组（1）的截面为凸字形，待胀形管件（2）设置在凸型线圈组（1）外侧，待压缩管件（3）设置在凸型线圈组（1）内侧，待胀形管件（2）、待压缩管件（3）的中心线均与凸型线圈组（1）的中心线对齐；待成形板件设置在凸型线圈组（1）上端；凸型线圈组（1）经空气开关与脉冲电源连接，凸型线圈组的上凸起用于增大线圈组上端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的外凸起用于增大线圈组外侧管件的径向电磁力，凸型线圈组的内凸起用于增大线圈组内侧管件的径向电磁力。
2.根据权利要求1所述的基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置，其特征在于，放置在凸型线圈组上端的待成形板件与凸型线圈组的间距不大于1mm，以提高板件成形效率。
3.根据权利要求1所述的基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置，其特征在于，放置在凸型线圈组外侧的待成形管件的内径与凸型线圈组外径的差值不大于2mm，以提高管件胀形效率。
4.如权利要求1或2或3所述的基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，脉冲电源的放电脉宽为50-1000μs。
6.一种基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置，其特征在于，包括凸型线圈组（1）、空气开关和脉冲电源，凸型线圈组（1）具有下凸起（1.2）、外凸起（1.3）和内凸起（1.4），凸型线圈组（1）的截面为倒凸字形即丁字形，待胀形管件（2）设置在凸型线圈组（1）外侧，待压缩管件（3）设置在凸型线圈组（1）内侧，待胀形管件（2）、待压缩管件（3）的中心线均与凸型线圈组（1）的中心线对齐；待成形板件设置在凸型线圈组（1）下端；凸型线圈组（1）经空气开关与脉冲电源连接；凸型线圈组的下凸起用于增大线圈组下端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的外凸起用于增大线圈组外侧管件的径向电磁力，凸型线圈组的内凸起用于增大线圈组内侧管件的径向电磁力。
7.一种基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置，其特征在于，包括凸型线圈组（1）、空气开关和脉冲电源，凸型线圈组（1）具有上凸起（1.1）、下凸起（1.2）、外凸起（1.3），凸型线圈组（1）的截面为向外的凸字形，待胀形管件（2）设置在凸型线圈组（1）外侧，待胀形管件（2）中心线与凸型线圈组（1）的中心线对齐；第一待成形板件（4）设置在凸型线圈组（1）上端，第二待成形板件（5）设置在凸型线圈组（1）下端；凸型线圈组（1）经空气开关与脉冲电源连接；凸型线圈组的上凸起用于增大线圈组上端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的下凸起用于增大线圈组下端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的外凸起用于增大线圈组外侧管件的径向电磁力。
8.一种基于凸型线圈组的多工件电磁成形装置，其特征在于，包括凸型线圈组（1）、空气开关和脉冲电源，凸型线圈组（1）具有上凸起（1.1）、下凸起（1.2）和内凸起（1.4），凸型线圈组（1）的截面为向内的凸字形，待压缩管件（3）设置在凸型线圈组（1）内侧，待压缩管件（3）的中心线与凸型线圈组（1）的中心线对齐；第一待成形板件（4）设置在凸型线圈组（1）上端，第二待成形板件（5）设置在凸型线圈组（1）下端；凸型线圈组（1）经空气开关与脉冲电源连接；凸型线圈组的上凸起用于增大线圈组上端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的下凸起用于增大线圈组下端板件的轴向电磁力，凸型线圈组的内凸起用于增大线圈组内侧管件的径向电磁力。
