难成形曲面零件的电磁辅助成形工艺研究

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随着铝合金等轻质金属在汽车、飞机制造业中大量使用,回弹问题成为阻碍其进一步发展的一大障碍。由于空气动力学以及外观等因素越来越被汽车飞机制造业所重视,因此其表面覆盖件和蒙皮件开始大量的被设计成曲面流线形。这种空间结构的曲面成形件的回弹控制要比普通的弯曲件复杂的多,通过工艺控制法可以在一定程度上减小覆盖件回弹量,但由于缺乏必要的理论指导,往往需要大量的现场试验,加之工艺调节还要重点考虑对起皱和拉裂的控制,所以往往不能取得满意的回弹控制效果。电磁成形是一种高速成形技术,它能使板料在几毫米的距离内获得200 m·s-1的速度,这种高速对成形非常有利,它能提高成形性能,改善应力分布,有效地控制铝板的回弹。对于传统的回弹控制方法难以获得很好效果的曲面零件来说,电磁成形使得曲面工件贴模成形而不必修模,能大大降低此类零件校形的难度。 本文研究了常见的电磁线圈(平板螺旋线圈、均匀压力线圈、螺线管线圈)对曲面零件校形的效果,根据其缺陷设计出集磁器来使其适用于曲面工件校形。根据曲面工件的外形轮廓,设计出一种曲面线圈,其电磁场的分布与工件的各个位置相对应,对工件的各个位置都能提供电磁校形力,能提高工件的成形精度。本文研究以1060铝板为坯料的曲面零件在电磁校形下的成形质量。在电磁校形中,随着放电能量的增加,曲面零件的回弹逐渐减小;板料厚度越接近于趋肤深度,能量利用率越高,校形效果越好;在一次校形无法达到精度要求时,对工件进行多次放电,随着放电次数的增加,回弹逐渐减小。
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