本发明涉及铆接设备线圈设计制造的技术领域，更具体地说是涉及电磁铆接用平板螺旋线圈的技术领域。
背景技术
随着科技的发展，工业装配制造领域对工件的装配精度、效率、可靠性提出了更高要求。电磁铆接技术凭借强大的优势，应用越来越广泛，尤其在航空航天大尺寸薄壁工件的连接方面。电磁铆接时冲击距离几乎为零，铆钉可短时间完成塑性变形；钉杆膨胀和墩头成形几乎是同步进行，干涉量和配合间隙相对均匀；夹层厚度结构亦可保证较好的铆接质量，接头疲劳寿命远高于普通铆接接头。电磁铆接多为一次成形，相对锤铆噪音污染低，同时也避免了多次铆接时材料的冷作硬化现象。可用于难成形材料铆钉的成形，避免锤铆时墩头处出现剪切破坏的现象。
电磁自冲铆接结合了电磁铆接以及传统自冲铆接，与电磁铆接相比它无需预先打孔，在保证接头具有一定的可靠强度之外大大地节约了生产成本；与传统自冲铆接相比它采用电磁力加载，在易于控制实现自动化的同时还能提供高载荷高速率的铆接力，研究表明其与传统自冲铆接相比具有更好的力学性能。电磁自冲铆接放电线圈是为冲头提供动力的主要部件。因此，线圈结构设计直接关乎到电磁铆接设备能量利用率，及自身的使用寿命。频繁更换线圈既会导致工艺不稳，亦会增加成本投入、影响生产工业生产进程。线圈制造主要包括骨架设计、导线缠绕及引线接头连接。目前，大多通过螺栓固定绕制好的线圈与线圈骨架。由于铆接时线圈会受到一定的冲击力，容易松动损坏。此外，线圈引线常常采用弯折扁铜线方式，或采用螺栓压紧接头方式引出，铜线弯折绝缘易损伤，其经常发生折断，螺栓松动常常发生接头“打火”烧毁铜线。具体的，如专利申请cn105761900a线圈引线引出方式采用45度翻折，并且有多次直角弯折，铜线易发生损伤甚至折断；如传统的电磁铆接激励线圈的制造技术线圈引线接头采用螺栓压接，接头易发生“打火”烧毁铜线。因此，电磁自冲铆接线圈必须拥有足够的机械强度以及良好的绝缘性能，还应考虑引线接头连接问题。放电线圈优化是推广应用电磁自冲铆接技术必须解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决上述之不足而提供一种可提高线圈的机械强度、绝缘性能、引线接头可靠性，降低成本，为同类平板线圈的制作提供参考依据，促进电磁自冲铆接技术发展的电磁自冲铆接平板线圈的设计制造方法。
本发明为了解决上述技术问题而采用的技术解决方案如下：
一种电磁自冲铆接平板线圈的设计制造方法，它包括有平板线圈的设计方法和平板线圈的制造方法，所述平板线圈的设计方法如下：
（1）铆接力模型建立：根据电磁自冲铆接原理，将铆接过程可简化为放电线圈与驱动线圈模型，驱动线圈等效为半径不同的双线圈计算，两线圈的位置分别位于平均半径的两侧，故将驱动线圈可等效为五个单匝线圈进行计算，得到等效电路模型；
（2）铆接力求解：忽略线圈的电阻，由等效电路模型可以列出如下驱动线圈的电压平衡方程：
从s到p的位矢为
根据毕奥-萨伐尔定律，圆环电流i在p点产生的磁感强度为
其中e，k分别为第一和第二全椭圆积分，计算两共轴载流圆环线圈之间的作用力，设环心相距为a，它们的半径和电流分别为
进行求解，最终得到冲击力即铆接力随时间的变化曲线；
所述平板线圈的制造方法如下：
（1）制作骨架：利用电木制作线圈骨架，根据铆接力以及安装尺寸，设计线圈骨架的厚度，在线圈骨架的两侧部分别设置线圈绕柱和线圈定位柱，在线圈骨架上开设内接线柱孔和定位螺孔，在线圈骨架的外缘开设环槽，线圈骨架制作完成；
（2）缠绕铜线：线圈骨架制作完成后，准备好待缠绕的铜线和接线柱，接线柱分为内侧接线柱和外侧接线柱，将铜线的一端与内侧接线柱利用铆钉固定，然后将内侧接线柱插入线圈骨架的内接线柱孔内，当内侧接线柱插入压实后，将线圈骨架的线圈定位柱利用四爪卡盘夹紧，四爪卡盘与手动减速机连接，一人缓慢摇动减速机，使线圈骨架缓慢转动，一人捋直铜线，使铜线紧贴线圈骨架底面慢慢缠绕在线圈绕柱上，缠绕的过程中，负责铜线缠绕的人，一只手手扶铜线，另一只手用橡皮锤轻轻敲打已缠绕的铜线，使铜线紧贴线圈骨架，并且缠绕紧密，当将铜线缠满线圈骨架后，停止线圈骨架转动，将铜线拉紧，在缠绕好的铜线线圈外缘缠绕胶带使铜线固定，固定完毕后松开铜线，留下设计余量将铜线剪断，随后在铜线剪断这一端，以同样连接方式使其与外侧接线柱连接，连接完毕后使用胶带将铜线和外侧接线柱沿线圈骨架的切线固定在线圈骨架的外缘处，缠绕铜线完成；
（3）上胶固定：配制绝缘胶水，绝缘胶水配制完成后，制作内外侧两块夹板，内外侧夹板均为环氧板，并分别位于线圈骨架的内外两侧，在定位螺孔内旋置螺栓，将外侧的环氧板夹紧固定在线圈骨架上，然后将线圈骨架夹持在四爪卡盘上，将线圈骨架顶紧四爪卡盘的端面，使内侧的环氧板在线圈骨架与卡盘端面的夹紧下得以固定，固定完毕后，在线圈骨架的外缘面刷上一层绝缘胶水，使绝缘胶水灌满线圈骨架的环槽，然后使用玻璃丝带在线圈骨架的外缘缠绕一圈，再在刚缠绕的玻璃丝带上刷绝缘胶水，继续缠绕玻璃丝带，如此反复交替，直至缠绕的玻璃丝带的厚度达到设计的胶环厚度，形成胶环，并将外侧接线柱固定在胶环内，上胶完毕后，放置2-3天，使绝缘胶水风干定形，定形后将线圈骨架从卡盘上取下，将环氧板拆去，平板线圈制作完成。
在所述外侧的环氧板上开设有定位孔，将螺栓穿过外侧环氧板的定位孔后，旋置在线圈骨架的定位螺孔内，将外侧的环氧板固定在线圈骨架上，在内侧的环氧板上开设有限位孔，内侧的环氧板通过限位孔套置在线圈骨架的线圈定位柱外侧。
所述绝缘胶水由环氧树脂、聚酰胺树脂和增韧剂组成，环氧树脂与聚酰胺树脂的重量配比为3:1，所述增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯，增韧剂的重量为环氧树脂重量的5%。
所述电木为酚醛树脂，接线柱为铜块。
在所述接线柱上开设有铆接孔，所述铆钉通过该铆接孔将铜线与接线柱铆接固定。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
1.传统的设计方法大多通过电感计算设计线圈参数，影响电感计算因素复杂多变，计算结果误差较大。本发明从电磁自冲铆接原理出发，分析线圈周围感应电流规律，结合毕奥-萨伐尔定律求解电磁自冲铆接冲击力，根据铆接力大小指导线圈参数设计，可显著提高电磁自冲铆接设备的能量利用率。
2.本发明采用绝缘胶水结合玻璃丝带紧固铜线线圈及线圈骨架，既解决了高压放电时线圈的绝缘问题，又可以保证线圈使用时具有较高的机械强度。
3.不同以往采用弯折铜线或螺栓压紧的引线方式，本发明采用铆接接线柱的方式，可有效防止接线柱松动打火。此外，采用高导电率铆钉铆接，可使接线柱接触良好不会影响线圈导电。
附图说明
图1为平板线圈的结构示意图；
图2为电磁自冲铆接理论模型；
图3为放电线圈的笛卡尔坐标；
图4为两共轴载流圆环线圈的示意图；
图5为不同电压下冲击力随时间的变化曲线；
图6为线圈骨架的结构示意图；
图7为图6的俯视结构示意图；
图8为内外侧接线柱的结构示意图；
图9为图8的俯视结构示意图；
图10为铜线与接线柱的连接示意图；
图11为内侧环氧板的结构示意图；
图12为图11的俯视结构示意图；
图13为外侧环氧板的结构示意图；
图14为图13的俯视结构示意图。
具体实施方式
一种电磁自冲铆接平板线圈的设计制造方法，它包括有平板线圈的设计方法和平板线圈的制造方法，所述平板线圈的设计方法如下：
（1）铆接力模型建立：根据电磁自冲铆接原理，将铆接过程可简化为放电线圈与驱动线圈模型，驱动线圈等效为半径不同的双线圈计算，两线圈的位置分别位于平均半径的两侧，故将驱动线圈可等效为五个单匝线圈进行计算，最终得到如附图2所示的等效电路模型；
（2）铆接力求解：忽略线圈的电阻，由等效电路模型可以列出如下驱动线圈的电压平衡方程：
从s到p的位矢为
根据毕奥-萨伐尔定律，圆环电流i在p点产生的磁感强度为
其中e，k分别为第一和第二全椭圆积分，放电线圈的笛卡尔坐标示意图如附图3所示。计算两共轴载流圆环线圈之间的作用力，由附图4所示，设环心相距为a，它们的半径和电流分别为
进行求解，最终得到如附图5所示的冲击力即铆接力随时间的变化曲线；
所述平板线圈的制造方法如下：
（1）制作骨架：利用电木制作线圈骨架，该电木为酚醛树脂，根据铆接力以及安装尺寸，设计线圈骨架4的厚度，如图6和图7所示，在线圈骨架4的两侧部分别设置线圈绕柱11和线圈定位柱12，在线圈骨架4上开设内接线柱孔10和定位螺孔13，在线圈骨架4的外缘开设环槽14，线圈骨架4制作完成，环槽14可便于后续上胶后胶环3的固定，胶环3与线圈骨架4可以通过环槽14中储存的绝缘胶水进行连接固定；
（2）缠绕铜线：线圈骨架4制作完成后，准备好待缠绕的铜线7和如图8和图9所示的接线柱6，接线柱6分为内侧接线柱2和外侧接线柱1，该接线柱6为铜块。将铜线7的一端与内侧接线柱2利用铆钉8固定，铜线7与接线柱6的连接方式如附图10所示：在所述接线柱6上开设有铆接孔9，所述铆钉8通过该铆接孔9将铜线7与接线柱6铆接固定。然后将内侧接线柱2插入线圈骨架4的内接线柱孔10内，当内侧接线柱2插入压实后，将线圈骨架4的线圈定位柱12利用四爪卡盘夹紧，四爪卡盘与手动减速机连接，一人缓慢摇动减速机，使线圈骨架4缓慢转动，一人捋直铜线7，使铜线7紧贴线圈骨架4底面慢慢缠绕在线圈绕柱11上，缠绕的过程中，负责铜线7缠绕的人，一只手手扶铜线7，另一只手用橡皮锤轻轻敲打已缠绕的铜线7，使铜线7紧贴线圈骨架4，并且缠绕紧密，使用橡皮锤轻轻敲打是为防止击打使铜线7的绝缘层破损。当将铜线7缠满线圈骨架4后，停止线圈骨架4转动，将铜线7拉紧，防止已缠绕的铜线7反弹，在缠绕好的铜线线圈5外缘缠绕胶带使铜线7固定，固定完毕后松开铜线7，留下设计余量将铜线7剪断，随后在铜线7剪断这一端，以同样连接方式使其与外侧接线柱1连接，连接完毕后使用胶带将铜线7和外侧接线柱1沿线圈骨架4的切线固定在线圈骨架4的外缘处，缠绕铜线7完成；
（3）上胶固定：配制绝缘胶水，所述绝缘胶水由环氧树脂、聚酰胺树脂和增韧剂组成，环氧树脂与聚酰胺树脂的重量配比为3:1，所述增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯，增韧剂的重量为环氧树脂重量的5%。绝缘胶水配制完成后，制作内外侧两块夹板用于上胶，使胶环成型，防止胶水外溢，内外侧夹板均为环氧板，并分别位于线圈骨架4的内外两侧，在定位螺孔13内旋置螺栓，将外侧的环氧板16夹紧固定在线圈骨架4上，如图13和图14所示，外侧环氧板16的具体结构如下：在所述外侧的环氧板16上开设有定位孔17，将螺栓穿过外侧环氧板16的定位孔17后，旋置在线圈骨架4的定位螺孔13内，将外侧的环氧板16固定在线圈骨架4上。如图11和图12所示，内侧环氧板18的具体结构如下：在内侧的环氧板18上开设有限位孔19，内侧的环氧板18通过限位孔19套置在线圈骨架4的线圈定位柱12外侧。然后将线圈骨架4夹持在四爪卡盘上，将线圈骨架4顶紧四爪卡盘的端面，使内侧的环氧板18在线圈骨架4与卡盘端面的夹紧下得以固定，固定完毕后，在线圈骨架4的外缘面刷上一层绝缘胶水，使绝缘胶水灌满线圈骨架4的环槽14，然后使用玻璃丝带在线圈骨架4的外缘缠绕一圈，再在刚缠绕的玻璃丝带上刷绝缘胶水，继续缠绕玻璃丝带，如此反复交替，直至缠绕的玻璃丝带的厚度达到设计的胶环厚度，形成胶环3，并将外侧接线柱1固定在胶环3内，绝缘胶水会通过外侧的环氧板16与线圈骨架4端面间的缝隙，形成线圈骨架4端面的胶层，同时在铜线7间也会灌满绝缘胶水，可使铜线7与线圈骨架4形成一体，达到铜线线圈5的固化效果。上胶完毕后，放置2-3天，使绝缘胶水风干定形，定形后将线圈骨架4从卡盘上取下，将环氧板拆去，得到如附图1所示的平板线圈，平板线圈制作完成。