[发明专利]一种使板料均匀变形的电磁成形线圈获取方法

说明书

技术领域

本发明属于零件成形制造技术领域，更具体地，涉及一种使板料均匀变形的电磁成形线圈获取方法。

背景技术

电磁成形是一种高速塑性加工方法，利用电磁力使金属材料在瞬时完成变形。这种高速度对成形非常有利，能够提高成形性能，改善应力分布，减少起皱，有效地控制回弹，提高局部压制和压花的能力。目前，电磁成形主要应用于铝合金小型薄板件的成形，在铝合金大型板件的成形上存在较大的困难，而实现铝合金大形板件的电磁成形并提高其成形质量和性能是电磁成形理论创新和技术应用的必要条件。

驱动线圈是电磁成形的核心器件，它的作用是产生成形力。成形线圈结构影响电磁成形过程中成形力的分布，从而影响电磁成形效果。目前对于平板件成形一般多采用的是平板螺旋线圈。但对于大型曲面零件进行多道次放电成形，初始线圈对后续成形质量有较大影响，需要保证产生均匀的变形。由于通用电磁成形线圈电磁力分布不均匀，应用范围受到很大的局限。通过改变其参数，便能改变其效果。

目前，电磁成形线圈主要以平板螺旋线圈、匀压力线圈、跑道形线圈等规则线圈为主，在具体零件成形过程中还需要进一步改进线圈，从而提高成形效率。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种使板料均匀变形的电磁成形线圈获取方法，旨在解决现有技术中电磁成形无法获得均匀变形的技术问题。

本发明提供了一种使板料均匀变形的电磁成形线圈获取方法，包括下述步骤：

S1：针对多道次电磁成形的平板坯料获得变形量，根据变形量选用与之相匹配的电磁成形线圈；

S2：根据待成形的板料的电导率γ、电磁设备的放电频率ω以及真空磁导率μ₀获得电磁成形线圈的集肤深度

S3：根据集肤深度获得所述电磁成形线圈的参数范围；所述参数范围包括线圈层数为1～5层；线圈层间距和线圈匝间距均大于1mm；截面形状根据绕制线圈的导线确定，截面积大小由板料变形所需变形力确定；

S4：采用控制变量法在所述参数范围中选择多组电磁成形线圈的结构参数；每一组电磁成形线圈的结构参数包括所述线圈层数、线圈层间距、线圈匝间距、截面形状和截面积大小；

S5：分别对所述多组电磁成形线圈以及与之相匹配的板料进行变形模拟，根据板料变形结果选择最优的结构参数，并根据最优的结构参数获得电磁成形线圈。

更进一步地，所述截面形状为圆形截面或者矩形截面；截面积大小为1mm²～100mm²。绕制线圈的导线一般为圆形截面或者矩形截面，节省成本。截面积过小，影响线圈强度，减低使用寿命；截面积过大，会减少线圈匝数，降低成形大小，使板料难以变形。

更进一步地，骤(4)具体为：将线圈层数、截面形状、层间距、线圈匝间距和截面积大小这五项参数中任意四项保持不变，通过改变第五项的参数，获得多组电磁成形线圈的结构参数。

更进一步地，步骤(5)中，选择与板料变形最均匀相对应的结构参数作为最优的结构参数。在电磁成形板料多道次变形中，板料变形越均匀，电磁成形线圈与板料贴合的越紧密，从而越有利于进一步成形。

更进一步地，步骤(5)中，当结构参数对板料变形均匀影响不大时，选择线圈使用寿命长的一组参数作为最优的结构参数。电磁成形板料多道次变形中，线圈要多次放电，线圈使用寿命长能保证多次放电的可靠性。

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，能够取得下列有益效果：

(1)详细地分析了线圈各个结构参数对材料变形的影响，得到了使用性能达到要求的线圈，可以指导电磁成形线圈的制作，节省电磁成形线圈生产制作的成本，降低了零件生产周期；

(2)采用数值模拟方法，模拟了电磁场、电磁力分布，弥补了试验中难以测量瞬时电磁场和电磁力的弊端。

(3)获得了变形均匀的金属板料，使得板料与电磁成形线圈贴合的更紧，提高了电磁成形放电时的能力利用率，有利于板料的进一步成形。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种使板料均匀变形的电磁成形线圈获取方法的实现流程示意图；

图2是本发明实施例提供的线圈结构参数示意图；

图3是本发明实施例提供的线圈尺寸示意图；

图4是本发明实施例提供的线圈与板料相对位置关系；

图5是本发明实施例提供的不同截面形状下的材料变形结果；

图6是本发明实施例提供的不同层数线圈下材料的变形结果；