[发明专利]一种电磁自冲铆接平板线圈的设计制造方法

说明书

本发明公开了一种电磁自冲铆接平板线圈的设计制造方法，所述平板线圈的设计方法如下：（1）铆接力模型建立；（2）铆接力求解；所述平板线圈的制造方法如下：（1）制作骨架；（2）缠绕铜线；（3）上胶固定，平板线圈制作完成，本发明优点是：根据铆接力大小指导线圈参数设计，可显著提高电磁自冲铆接设备的能量利用率；保证线圈使用时具有较高的机械强度；可有效防止接线柱松动打火。

技术领域

本发明涉及铆接设备线圈设计制造的技术领域，更具体地说是涉及电磁铆接用平板螺旋线圈的技术领域。

背景技术

随着科技的发展，工业装配制造领域对工件的装配精度、效率、可靠性提出了更高要求。电磁铆接技术凭借强大的优势，应用越来越广泛，尤其在航空航天大尺寸薄壁工件的连接方面。电磁铆接时冲击距离几乎为零，铆钉可短时间完成塑性变形；钉杆膨胀和墩头成形几乎是同步进行，干涉量和配合间隙相对均匀；夹层厚度结构亦可保证较好的铆接质量，接头疲劳寿命远高于普通铆接接头。电磁铆接多为一次成形，相对锤铆噪音污染低，同时也避免了多次铆接时材料的冷作硬化现象。可用于难成形材料铆钉的成形，避免锤铆时墩头处出现剪切破坏的现象。

电磁自冲铆接结合了电磁铆接以及传统自冲铆接，与电磁铆接相比它无需预先打孔，在保证接头具有一定的可靠强度之外大大地节约了生产成本；与传统自冲铆接相比它采用电磁力加载，在易于控制实现自动化的同时还能提供高载荷高速率的铆接力，研究表明其与传统自冲铆接相比具有更好的力学性能。电磁自冲铆接放电线圈是为冲头提供动力的主要部件。因此，线圈结构设计直接关乎到电磁铆接设备能量利用率，及自身的使用寿命。频繁更换线圈既会导致工艺不稳，亦会增加成本投入、影响生产工业生产进程。线圈制造主要包括骨架设计、导线缠绕及引线接头连接。目前，大多通过螺栓固定绕制好的线圈与线圈骨架。由于铆接时线圈会受到一定的冲击力，容易松动损坏。此外，线圈引线常常采用弯折扁铜线方式，或采用螺栓压紧接头方式引出，铜线弯折绝缘易损伤，其经常发生折断，螺栓松动常常发生接头“打火”烧毁铜线。具体的，如专利申请CN105761900A线圈引线引出方式采用45度翻折，并且有多次直角弯折，铜线易发生损伤甚至折断；如传统的电磁铆接激励线圈的制造技术线圈引线接头采用螺栓压接，接头易发生“打火”烧毁铜线。因此，电磁自冲铆接线圈必须拥有足够的机械强度以及良好的绝缘性能，还应考虑引线接头连接问题。放电线圈优化是推广应用电磁自冲铆接技术必须解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述之不足而提供一种可提高线圈的机械强度、绝缘性能、引线接头可靠性，降低成本，为同类平板线圈的制作提供参考依据，促进电磁自冲铆接技术发展的电磁自冲铆接平板线圈的设计制造方法。

本发明为了解决上述技术问题而采用的技术解决方案如下：

一种电磁自冲铆接平板线圈的设计制造方法，它包括有平板线圈的设计方法和平板线圈的制造方法，所述平板线圈的设计方法如下：

（1）铆接力模型建立：根据电磁自冲铆接原理，将铆接过程可简化为放电线圈与驱动线圈模型，驱动线圈等效为半径不同的双线圈计算，两线圈的位置分别位于平均半径的两侧，故将驱动线圈可等效为五个单匝线圈进行计算，得到等效电路模型；

（2）铆接力求解：忽略线圈的电阻，由等效电路模型可以列出如下驱动线圈的电压平衡方程：

从S到P的位矢为

根据毕奥-萨伐尔定律，圆环电流I在P点产生的磁感强度为

其中E，K分别为第一和第二全椭圆积分，计算两共轴载流圆环线圈之间的作用力，设环心相距为a，它们的半径和电流分别为，和，，由感应电流的原理可知，和的流向相反，利用安培力公式