电控永磁磁力压边圆筒形件拉深工艺研究

发布时间：2020-09-28 14:54

　　拉深成形是板材成形工艺中应用广泛的工艺方法,压边方法和压边力参数是影响拉深成形过程的关键。电控永磁压边力控制方法就是根据板材拉深成形中压边力的加载需求,将磁吸力作为压边力而实现压边过程的。新的压边力控制方法在简化模具结构、提高控制效果、节能环保,以及革新现有的拉深成形工艺等方面,有积极意义的。采用电控永磁压边力控制方法,以圆筒形件的拉深成形为对象,对相关问题进行研究,主要包括:1)研究磁性材料参量对磁体磁感应强度的影响;2)以电控永磁技术为基础,将其用于压边力的加载。初步设计电控永磁磁力压边装置和拉深模具;3)采用有限元方法,对压边装置在整体充磁退磁状态下的磁感应强度进行模拟。依据模拟结果,改进模具设计;4)实验测量电控永磁磁力压边装置磁感应强度。以圆筒形件为例,进行电控永磁磁力压边拉深成形实验。简要分析了静态磁场,永磁体在表面存在漏磁现象,对永磁体外形进行调整可使其产生较为均匀的磁感应强度。推导了静态磁路和永磁体自由状态下的磁导,给出了磁吸力计算公式。简要分析了动态磁路。构建了四磁极单元电控永磁吸盘,对吸盘内部永磁体铝镍钴和钕铁硼的磁感应强度进行理论计算,结果分别为:0.97 T和1.095 T。以四磁极单元电控永磁吸盘为基础,初步设计了电控永磁磁力压边装置和拉深模具。并通过理论计算,得到压边装置的磁感应强度为2.23 T,最大磁吸力为227660.63 N。采用有限元方法,对四磁极单元电控永磁吸盘内部永磁体在不同倒角长度下进行了模拟。结果表明:随着永磁体在磁化方向上的端面倒角长度的增加,磁吸力逐渐下降。铝镍钴和钕铁硼在倒角为0 mm时,产生的磁感应强度分别为0.74 T和1.11T。模拟结果与理论计算结果基本一致。压边装置的模拟结果显示,在整体充磁状态下,磁感应强度在1.797 T与2.397 T之间,虚功力和麦克斯韦力分别为188580 N和184400 N,模拟结果与理论计算结果相差不大。实验测量了压边装置的磁感应强度,经计算得到的磁吸力为15674.96 N。计算后磁吸力与理论计算和有限元模拟结果存在偏差,文中分析了出现偏差的原因。使用厚度为0.5 mm,直径为170 mm的镀锌板进行电控永磁压边拉深实验。结果表明,当电流调节13等级时,能够产生足够的压边力;当电流调节到16级时,由于压边力过大,镀锌板出现裂纹。此外,在进行铜板的拉深实验时,压边装置同样能够产生足够的压边力。两种板材的拉深实验表明,采用电控永磁压边方法能够达到拉深成形工艺对压边力的加载要求,进一步验证了该方法在拉深成形工艺中的可行性。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG386
【部分图文】：

拉深成形,起皱,法兰,变形区

a) 方盒形件(圆角区部分区域无压边力) b) 圆筒形件(法兰Qg缘无压边力)图 1-1 部分区域无压边力作用时拉深成形法兰变形区起皱情况拉深过程中对板坯的压边与机床行业中对工件的夹紧在本质上是一致的，板坯与工件的受力特点和施加载荷过程中的做功方式都非常接近。因此，可以借鉴电控

示意图,漏磁通,示意图,磁体

图 2-2 磁化磁体2.2.2 永磁体静态磁场分析经过对均匀截面的磁体进行研究，发现磁体侧表面存在漏磁现象，如图2-3所示。若将磁体分为若干段，图示则将中性面两端部分各分为两段，磁极表面的磁通量为，通过第一段侧面的磁通为，第三段的侧面磁通，iS 表示第i个截面面积，中性面的面积为1S ，该截面通过的磁通量为最大。由于磁体是均匀的，因此每个截面面积相等，考虑到漏磁的情况，这就导致穿过每个截面的磁通量不相等。图 2-3 漏磁通示意图图 2-4 均匀磁通量永磁体同一个磁体的各个截面iB 不相同

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图 2-3 漏磁通示意图图 2-4 均匀磁通个磁体的各个截面iB 不相同，进而各截面处的负载线不感应强度不一致的问题。如果要保持各个截面的iB 相同面积。对于中性面，磁通量最大，因此，其截面面积最

【参考文献】