电控永磁压边力控制方法关键技术基础及拉深工艺研究

BHF control technology is a common key technology for sheet forming process and advanced stamping plant. The project proposes an electro-permanent magnet technology for BHF using independent loading mode to construct a new BHF control system with low energy consumption. The BHF control system is planned to be constructed based on the principle of electro-permanent magnet technology and electromagnetic field theory, as well as deep drawing characteristics. The novel technology has some advantages, such as good characteristics, short drive chain, simple structure and low energy consumption, in addtion, the blank holder and its actuator can follow the track of the slide easily, which are consistent with work requirements of BHF. Multi-physics coupling analysis will be investigated using theoretical analysis, FE and experiment methods to find out the effect of geometric parameters of the tools, the magnetic pole and the parameters of DC pulse and others of the BHF control system on the magnetic field intensity, magnetic induction of the permanent magnet, magnetic force and BHF. What's more, the parameters of geometry and the DC pulse will be optimized. The parameters of the magnetic fields and the BHF actuators will be optimized. Investigations will be made for the hardware and software of the BHF control system based on electro-permanent magnet to develop VBHF control system. The VBHF will be realized by new technique using conventional and radial-segment blank holders respectively in deep drawing of cylinder parts, conical parts and box parts. It is very significant to improve the forming process, to develop advanced plant, to promote stamping production automation, as well as energy saving in theory and production.

压边力控制技术是板材成形工艺和先进冲压成形设备的共性关键技术之一。项目提出采用电控永磁技术进行压边力控制的新方法，根据电磁场理论、电控永磁技术原理和拉深成形工艺，构建可独立加载的压边力控制系统。新方法具有传动链短、结构简单、能耗低等优点，这更符合压边力的做功要求和易于实现跟随运动。采用理论分析、数值模拟及实验等方法进行多物理场耦合分析，研究压边力执行部件和磁极单元结构参数、直流脉冲参数等对磁场强度、磁感应强度，以及磁吸力和压边力的影响并优化确定各结构参数和脉冲电流参数。对电控永磁压边力控制系统的软硬件系统进行研究，研制变压边力控制系统。采用电控永磁压边力控制方法，分别在普通拉深工艺和径向分块压边工艺条件下，实现圆筒形件、圆锥形件和方盒形件的变压边力控制。研究工作对改进现有工艺水平，开发先进冲压成形设备，推动冲压生产的自动化，以及节能减排等有重要的理论和实际意义。

引入外部能场辅助成形工艺过程是推动自主创新、绿色制造，开发柔性化、复合化新工艺方法的重要手段。.研究项目提出了电控永磁压边力控制方法，采用实验、理论研究和模拟等方法对电磁场、热场、磁-力耦合场等问题进行了研究。分析了磁极单元磁感应强度的影响规律，优化确定了结构参数。按预定的最大压边力，设计了压边力控制系统的执行部件—“磁垫”，并在此基础上，设计研制了轴对称件和方盒形件的正装和倒装拉深成形模具。对电控永磁压边力控制系统的硬件和软件系统进行了研究，实现了控制系统的信号采集、运算、控制和显示等功能，根据电控永磁技术原理及拉深工艺要求，构建了电控永磁压边力控制系统。.分别采用直接耦合和间接耦合方法对所涉及的磁-力耦合问题进行了分析，并将得到的磁力载荷作为压边力施加在成形板坯上，实现了基于电控永磁压边力控制的拉深成形工艺过程。考虑电流的焦耳效应、成形过程的变形能和摩擦热等热效应的影响，对热场进行了分析。结果表明，采用电控永磁技术引起磁垫的温升不明显，温度变化对材料性能的影响和由于温升引起的变形都很小。.将电控永磁技术与径向分块压边工艺结合，提出并实现了电控永磁径向分块压边拉深成形新工艺。研究结果表明，将电控永磁技术与径向分块压边方法结合，具有结构简单、易于控制等优点，新工艺方法对抑制起皱，提高成形极限等都有明显的作用。.电控永磁技术具有节能、绿色环保等显著优点。以所研究的成形件为例，能耗不到普通工艺方法的三分之一，仅是电磁技术的几十分之一。.研究项目为板材拉深成形提供了一种新的工艺方法，利用电控永磁的技术优势，将其与板材成形工艺更深入地结合，可望开发出新的复合化和柔性化工艺方法，为将外部能场与成形工艺结合提供了一种新的思路。