一種使板料均勻變形的電磁成形線圈獲取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使板料均勻變形的電磁成形線圈獲取方法，包括下述步驟：針對多道次電磁成形的平板坯料獲得變形量，根據(jù)變形量選用與之相匹配的電磁成形線圈；根據(jù)待成形的板料的電導率、電磁設備的放電頻率以及真空磁導率獲得電磁成形線圈的集膚深度；根據(jù)集膚深度獲得電磁成形線圈的參數(shù)范圍；采用控制變量法在參數(shù)范圍中選擇多組電磁成形線圈的結構參數(shù)；分別對多組電磁成形線圈以及與之相匹配的板料進行變形模擬，根據(jù)板料變形結果選擇最優(yōu)的結構參數(shù)，并根據(jù)最優(yōu)的結構參數(shù)獲得電磁成形線圈。采用本發(fā)明提供的電磁成形線圈可以獲得變形均勻的金屬板料，有利于板料的進一步成形。
【專利說明】一種使板料均勻變形的電磁成形線圈獲取方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于零件成形制造【技術領域】，更具體地，涉及一種使板料均勻變形的電磁 成形線圈獲取方法。

【背景技術】
[0002] 電磁成形是一種高速塑性加工方法，利用電磁力使金屬材料在瞬時完成變形。這 種高速度對成形非常有利，能夠提高成形性能，改善應力分布，減少起皺，有效地控制回彈， 提高局部壓制和壓花的能力。目前，電磁成形主要應用于鋁合金小型薄板件的成形，在鋁合 金大型板件的成形上存在較大的困難，而實現(xiàn)鋁合金大形板件的電磁成形并提高其成形質(zhì) 量和性能是電磁成形理論創(chuàng)新和技術應用的必要條件。
[0003]驅(qū)動線圈是電磁成形的核心器件，它的作用是產(chǎn)生成形力。成形線圈結構影響電 磁成形過程中成形力的分布，從而影響電磁成形效果。目前對于平板件成形一般多采用的 是平板螺旋線圈。但對于大型曲面零件進行多道次放電成形，初始線圈對后續(xù)成形質(zhì)量有 較大影響，需要保證產(chǎn)生均勻的變形。由于通用電磁成形線圈電磁力分布不均勻，應用范圍 受到很大的局限。通過改變其參數(shù)，便能改變其效果。
[0004] 目前，電磁成形線圈主要以平板螺旋線圈、勻壓力線圈、跑道形線圈等規(guī)則線圈為 主，在具體零件成形過程中還需要進一步改進線圈，從而提高成形效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種使板料均勻變形的電磁成形線 圈獲取方法，旨在解決現(xiàn)有技術中電磁成形無法獲得均勻變形的技術問題。
[0006]本發(fā)明提供了一種使板料均勻變形的電磁成形線圈獲取方法，包括下述步驟：
[0007] Sl:針對多道次電磁成形的平板坯料獲得變形量，根據(jù)變形量選用與之相匹配的 電磁成形線圈；
[0008]S2:根據(jù)待成形的板料的電導率γ、電磁設備的放電頻率ω以及真空磁導率μ。 獲得電磁成形線圈的集膚深度一； V
[0009] S3 :根據(jù)集膚深度獲得所述電磁成形線圈的參數(shù)范圍；所述參數(shù)范圍包括線圈層 數(shù)為1?5層；線圈層間距和線圈西間距均大于Imm;截面形狀根據(jù)繞制線圈的導線確定， 截面積大小由板料變形所需變形力確定；
[0010] S4 :采用控制變量法在所述參數(shù)范圍中選擇多組電磁成形線圈的結構參數(shù)；每一 組電磁成形線圈的結構參數(shù)包括所述線圈層數(shù)、線圈層間距、線圈匝間距、截面形狀和截面 積大小；
[0011]S5:分別對所述多組電磁成形線圈以及與之相匹配的板料進行變形模擬，根據(jù)板 料變形結果選擇最優(yōu)的結構參數(shù)，并根據(jù)最優(yōu)的結構參數(shù)獲得電磁成形線圈。
[0012] 更進一步地，所述截面形狀為圓形截面或者矩形截面；截面積大小為Imm2? 100mm2。繞制線圈的導線一般為圓形截面或者矩形截面，節(jié)省成本。截面積過小，影響線圈 強度，減低使用壽命；截面積過大，會減少線圈匝數(shù)，降低成形大小，使板料難以變形。
[0013] 更進一步地，驟（4)具體為：將線圈層數(shù)、截面形狀、層間距、線圈匝間距和截面積 大小這五項參數(shù)中任意四項保持不變，通過改變第五項的參數(shù)，獲得多組電磁成形線圈的 結構參數(shù)。
[0014] 更進一步地，步驟（5)中，選擇與板料變形最均勻相對應的結構參數(shù)作為最優(yōu)的 結構參數(shù)。在電磁成形板料多道次變形中，板料變形越均勻，電磁成形線圈與板料貼合的越 緊密，從而越有利于進一步成形。
[0015] 更進一步地，步驟（5)中，當結構參數(shù)對板料變形均勻影響不大時，選擇線圈使用 壽命長的一組參數(shù)作為最優(yōu)的結構參數(shù)。電磁成形板料多道次變形中，線圈要多次放電，線 圈使用壽命長能保證多次放電的可靠性。
[0016] 總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，能夠取得下列有 益效果：
[0017] (1)詳細地分析了線圈各個結構參數(shù)對材料變形的影響，得到了使用性能達到要 求的線圈，可以指導電磁成形線圈的制作，節(jié)省電磁成形線圈生產(chǎn)制作的成本，降低了零件 生產(chǎn)周期；
[0018] (2)采用數(shù)值模擬方法，模擬了電磁場、電磁力分布，彌補了試驗中難以測量瞬時 電磁場和電磁力的弊端。
[0019] (3)獲得了變形均勻的金屬板料，使得板料與電磁成形線圈貼合的更緊，提高了電 磁成形放電時的能力利用率，有利于板料的進一步成形。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明實施例提供的一種使板料均勻變形的電磁成形線圈獲取方法的實 現(xiàn)流程示意圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明實施例提供的線圈結構參數(shù)示意圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明實施例提供的線圈尺寸示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明實施例提供的線圈與板料相對位置關系；
[0024] 圖5是本發(fā)明實施例提供的不同截面形狀下的材料變形結果；
[0025] 圖6是本發(fā)明實施例提供的不同層數(shù)線圈下材料的變形結果；
[0026] 圖7是本發(fā)明實施例提供的不同層間距線圈下材料的變形結果；
[0027] 圖8是本發(fā)明實施例提供的不同截面積線圈下材料的變形結果；
[0028] 圖9是本發(fā)明實施例提供的非等間距線圈示意圖；
[0029] 圖10是本發(fā)明實施例提供的非等間距線圈成形結果；
[0030] 圖11是本發(fā)明實施例提供的非等間距線圈與等間距線圈成形效果對比。

【具體實施方式】
[0031] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0032] 針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種利用板料均勻變形獲取 電磁成形線圈的方法，其目的在于，能夠在作為大型覆蓋件多道次電磁成形線圈的設計依 據(jù)，該方法能夠使變形零件在多次變形中得到所需的均勻變形，有利于后續(xù)變形?？捎糜谥?導覆蓋件電磁成形零件生產(chǎn)，并具有成本低、可靠性高、效率高的特點。
[0033] 本發(fā)明提供的利用板料均勻變形獲取電磁成形線圈的方法，如圖1所示，具體包 括下述步驟：
[0034] Sl :針對多道次電磁成形的平板坯料獲得變形量，根據(jù)變形量選用與之相匹配的 電磁成形線圈；
[0035]S2:根據(jù)待成形的板料的電導率γ、電磁設備的放電頻率ω以及真空磁導率μ。 獲得電磁成形線圈的集膚深度

【權利要求】
1. 一種使板料均勻變形的電磁成形線圈獲取方法，其特征在于，包括下述步驟： 51 :針對多道次電磁成形的平板坯料獲得變形量，根據(jù)變形量選用與之相匹配的電磁 成形線圈； 52 :根據(jù)待成形的板料的電導率y、電磁設備的放電頻率《以及真空磁導率Utl獲得
53 :根據(jù)集膚深度獲得所述電磁成形線圈的參數(shù)范圍；所述參數(shù)范圍包括線圈層數(shù)為 1?5層；線圈層間距和線圈匝間距均大于Imm ;截面形狀根據(jù)繞制線圈的導線確定，截面 積大小由板料變形所需變形力確定； 54 :采用控制變量法在所述參數(shù)范圍中選擇多組電磁成形線圈的結構參數(shù)；每一組電 磁成形線圈的結構參數(shù)包括所述線圈層數(shù)、線圈層間距、線圈匝間距、截面形狀和截面積大 ??； 55 :分別對所述多組電磁成形線圈以及與之相匹配的板料進行變形模擬，根據(jù)板料變 形結果選擇最優(yōu)的結構參數(shù)，并根據(jù)最優(yōu)的結構參數(shù)獲得電磁成形線圈。
2. 如權利要求1所述的電磁成形線圈獲取方法，其特征在于，所述截面形狀為圓形截 面或者矩形截面；截面積大小為Imm2?100mm 2。
3. 如權利要求1所述的電磁成形線圈獲取方法，其特征在于，步驟S4具體為：將線圈 層數(shù)、截面形狀、層間距、線圈匝間距和截面積大小這五項參數(shù)中任意四項保持不變，通過 改變第五項的參數(shù)，獲得多組電磁成形線圈的結構參數(shù)。
4. 如權利要求1所述的電磁成形線圈獲取方法，其特征在于，步驟S5中，選擇與板料變 形最均勻相對應的結構參數(shù)作為最優(yōu)的結構參數(shù)。
5. 如權利要求4所述的電磁成形線圈獲取方法，其特征在于，步驟S5中，當結構參數(shù)對 板料變形均勻影響不大時，選擇線圈使用壽命長的一組參數(shù)作為最優(yōu)的結構參數(shù)。
【文檔編號】B21D26/14GK104492903SQ201410833589
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權日:2014年12月26日
【發(fā)明者】李建軍, 黃亮, 汪志強, 王森博, 莫建華, 劉賢龍, 龔行, 金淳 申請人:華中科技大學