电控永磁吸盘电磁场分析及应用于拉深工艺的初步研究

摘要

压边力是板材拉深成形中的重要控制参数，直接影响拉深制件的成形过程和成形质量。压边力过大，法兰区板坯的流动性受到抑制，容易产生破裂失稳；压边力过小，板坯在厚向受约束减弱，起皱失稳趋势增大。板材拉深成形中的压边方法及其相关技术一直是人们研究的热点和难点之一。
　　根据电控永磁技术的优点和拉深过程中压边力施加方式的特点，将电控永磁吸盘技术应用于拉深成形中压边力控制过程，有望改进现有的拉深工艺。为验证这一方法的可行性，对电控永磁吸盘技术原理耦合场及影响规律、电控永磁压边拉深模具及工艺实施方法等问题进行分析和研究，并以非铁材料的拉深成形为例，对采用电控永磁压边方法的可行性进行初步的实验。
　　首先，根据电磁学理论，对电控永磁吸盘工作原理和磁路特点进行研究，从理论方面分析电磁场对磁吸力的影响规律，为电控永磁吸盘设计提供依据。
　　然后，采用ANSYS有限元仿真软件，对电控永磁吸盘进行电磁场耦合分析。以吸盘对工件的磁吸力为研究对象，电控永磁吸盘内部各磁性部件的尺寸为变量，对吸盘进行优化。结果表明，在指定各部件磁性材料型号和吸盘整体尺寸的情况下，铝镍钴可逆永磁体和钕铁硼永久磁体的高度分别为22mm和20mm时，吸盘在允许的最大脉冲电流150A的激励下，能够达到最大的单位面积磁吸力156.06 N/cm2，反向对励磁线圈输入9.2A的脉冲电流时，吸盘的磁吸力降到1.22 N/cm2。
　　再者，对电控永磁压边力控制方法进行分析，探求压边工艺实施方法。分别针对非铁磁性材料和一般材料，设计采用电控永磁吸盘进行压边力控制的拉深模具。
　　最后，在现有的实验条件下进行实验验证。实验选用非铁磁性材料铜H62和铝6022两种材料，板坯直径设计为50mm、55mm和60mm。由于板坯尺寸比较小，所以需要的压边力仅为2000N左右。当改变实验条件后，如增加吸盘与工件之间的距离或吸盘与工件之间加一层铁磁性材料，实验结果能够改善成形效果。
　　根据以上分析和实验可以得出结论：在板材拉深成形中，采用电控永磁吸盘进行压边力控制的方法具有可行性。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 压边方法的发展及研究现状

1.3 电控永磁技术的发展和研究现状

1.4 电控永磁技术的应用领域及其优点

1.5 课题研究内容

第2章 电控永磁吸盘磁路设计与磁吸力理论计算

2.1 引言

2.2 电控永磁吸盘的设计及结构

2.3 电控永磁吸盘各部件磁性材料的选取

2.4 电控永磁吸盘的工作原理及磁路分布

2.5 磁吸力的理论计算

2.6 本章小结

第3章 基于ANSYS软件的电控永磁数值模拟分析

3.1 引言

3.2 耦合场分析方法

3.3 电磁耦合场有限元分析理论

3.4 磁吸力的ANSYS有限元分析

3.5 电控永磁吸盘的优化设计

3.6 磁吸力的影响因素

3.7 本章小结

第4章 基于电控永磁吸盘压边的拉深模设计及实验研究

4.1 引言

4.2 基于电控永磁技术的压边方法

4.3 拉深成形模具设计

4.4 电控永磁技术压边方法的优点

4.5 电控永磁压边拉深成形实验

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢