导　　师： 章争荣; 叶福源

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 轻质高强的铝合金材料,广泛的应用于航空、航天及汽车等领域,以实现材料的轻量化达到节约能源及减少污染等目的。翻边成形工艺可用于大型工件的局部成形以便于与其它零件的装配,或提高工件的刚度等。但是,采用传统翻边工艺,需要一套大型工装,成本高、中间工序多周期长。而电磁翻边成形,无需翻边凸模,模具结构简单;工件回弹少,成形精度高;工件在电磁力及惯性的作用下发生塑性变形,不与凸模接触,表面质量高;成形速度快,效率高;其高速成形的特点还能提高材料塑性成形性能,所以非常适用于铝合金等难以加工材料的成形。因此,对电磁翻边成形工艺的研究具有重要意义。为了研究圆孔电磁翻边成形工艺,以退火态AA3003(LF21M)铝合金板圆孔翻边件为实验材料及研究对象,设计制造翻边模具及线圈,建立传统圆孔翻边及电磁翻边实验工装。建立电磁-结构耦合的电磁翻边成形有限元模型,利用数值模拟和实验研究相结合的方法进行铝合金板圆孔电磁翻边成形的工艺研究。首先进行了平板线圈、阶梯线圈电磁翻边成形工艺数值模拟研究,得到平板线圈电磁翻边成形过程中板料的结构变形、磁场、电磁力、板料速度、及应力应变的分布规律。结果表明变形区中部板料电磁力较为集中,孔缘处板料最先贴模,变形区中部板料最终未能贴模,翻边质量较差。且发现了两个问题:翻边件未能得到竖直边及板料塑性变形不均匀性;而阶梯线圈电磁翻边成形数值模拟结果表明,孔缘处板料电磁力最为集中,且具有阶梯式的电磁力分布,凹模圆角、变形区中部、孔缘处板料依次均能完成贴模。磁场、电磁力及速度的分布更合理,对于三种不同翻边系数(0.72、0.68、0.64)的板料均能翻成竖直边,且增加线圈最内层铜线与板料孔缘的相对距离可提高孔缘处板料的电磁力集中程度。随后进行螺旋型平板线圈及螺旋型阶梯线圈电磁翻边实验,验证了模拟结果,得到不同翻边系数板料在不同放电电压条件下的最终成形形状、翻边高度、厚度减薄情况、贴模距离等。结果表明平板线圈电磁翻边实验所得翻边件随着翻边系数的减小,翻边质量越来越差。所以,针对第一个问题提出一种新的多层变匝数阶梯型线圈,进行阶梯型线圈电磁翻边成形实验,结果表明凹模圆角、变形区中部、孔缘处板料依次均能完成贴模。对于不同翻边系数的板料均能翻成竖直边,且最大平均贴模距离仅为0.29 mm。针对第二个问题提出同心圆型平板线圈及同心圆型阶梯线圈,并进行实验研究,结果表明,相比螺旋型结构的线圈,提高了翻边件的翻边高度及质量、改善了成形均匀性问题、减小了贴模距离,且对于不同翻边系数的板料同心圆型阶梯线圈电磁翻边得到的翻边件平均贴模距离均小于0.10 mm,贴模程度更高,翻边质量更好。更多还原

关 键 词： 铝合金板圆孔翻边 阶梯型线圈 同心圆型翻边线圈 [2271244]数值模拟

分 类 号： [TG306]

领　　域： []