壓邊圈的設(shè)計方法及壓邊裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種壓邊圈的設(shè)計方法及壓邊裝置。本發(fā)明提供的壓邊圈的設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：用傳統(tǒng)的分區(qū)壓邊方法對壓邊圈進(jìn)行預(yù)分區(qū)；步驟二：以凹模圓角的圓心為頂點作圓角區(qū)的中心線，參照角度值—長寬比曲線將該中心線偏移，得到偏移后中心線；步驟三：以凹模圓角的圓心為頂點，偏移后中心線為角平分線，圓角區(qū)和短直邊區(qū)的交線為一邊，確定另一邊的角度線；步驟四：過角度線和板坯料凸緣的交點作凹模長直邊的垂線，將圓角區(qū)加長至該垂線，得到改進(jìn)后圓角區(qū)和改進(jìn)后長直邊區(qū)。本發(fā)明提供的壓邊裝置，其特征在于，具有：壓邊圈；以及控制單元，其中，壓邊圈是采用上述方法設(shè)計后制得。
【專利說明】壓邊圈的設(shè)計方法及壓邊裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種幾何特征結(jié)合變形特點的壓邊圈設(shè)計方法，以及基于該設(shè)計方法的壓邊裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對形狀復(fù)雜盒形件的拉深成形質(zhì)量提出了更高的要求。盒形件拉深成形時傳統(tǒng)的壓邊方式有兩種，即整體壓邊和依據(jù)幾何特征(直邊區(qū)和圓角區(qū))分區(qū)壓邊，由于這兩種分區(qū)方法沒有考慮拉深時材料的流動規(guī)律，圓角區(qū)轉(zhuǎn)移到長邊區(qū)的多余材料在凸緣區(qū)容易起皺，而且容易造成長邊區(qū)直壁部分起皺、垂直度低等缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)還缺乏解決以上問題的技術(shù)方案。對于長寬比不為I的矩盒形件，拉深時圓角區(qū)的多余材料將向長邊區(qū)和短邊區(qū)轉(zhuǎn)移，并且向長邊區(qū)轉(zhuǎn)移的材料多于短邊區(qū)，因此在本發(fā)明中將圓角區(qū)與長邊區(qū)接觸的一側(cè)加長，相應(yīng)地縮短長邊區(qū)部分，由于向短邊區(qū)轉(zhuǎn)移材料較少，對短邊區(qū)的影響很小，所以保持短邊區(qū)尺寸不變。這樣分區(qū)的目的在于給轉(zhuǎn)移后的材料提供合適的壓邊力，避免板坯料凸緣區(qū)和長邊區(qū)凸緣部分起皺以及長邊區(qū)直壁部分垂直度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是針對上述課題進(jìn)行的，目的在于提供一種考慮板坯幾何特征和拉深過程中的變形特點的壓邊圈的設(shè)計方法，以及基于該設(shè)計方法的壓邊裝置。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用了以下的技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明提供一種壓邊圈的設(shè)計方法，根據(jù)截面為圓角矩形的盒形件的幾何特征和拉深成形時材料的流動規(guī)律對壓邊圈進(jìn)行分區(qū)，其特征在于，包括以下步驟:步驟一:用傳統(tǒng)的分區(qū)壓邊方法對壓邊圈進(jìn)行預(yù)分區(qū)，得到四個圓角區(qū)，兩個長直邊區(qū)，以及兩個短直邊區(qū)；步驟二:以凹模圓角的圓心為頂點作圓角區(qū)的中心線，參照長寬比一角度值曲線將中心線偏移一定的角度，得到偏移后中心線，其中，所述長寬比是凹模截面長度與寬度的比值，所述角度值是偏移后中心線與凹模短直邊的夾角大小，長寬比一角度值曲線由Dynaform等數(shù)值分析軟件模擬計算得到，并通過實驗驗證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；步驟三:以凹模圓角的圓心為頂點，以偏移后中心線為角平分線，以圓角區(qū)和短直邊區(qū)的交線為一邊，確定另一邊的角度線；步驟四:過角度線和板坯料凸緣的交點作凹模長直邊的垂線，將該垂線作為劃分圓角區(qū)和長直邊區(qū)的分界線，得到改進(jìn)后圓角區(qū)和改進(jìn)后長直邊區(qū)。
[0006]本發(fā)明提供一種壓邊裝置，其特征在于，具有:用于將板坯料凸緣壓緊在凹模上的壓邊圈；以及用于控制壓邊圈上下運動的控制單元，其中，壓邊圈是采用上述方法設(shè)計后制得。
[0007]發(fā)明的作用與效果
[0008]根據(jù)本發(fā)明的壓邊圈的設(shè)計方法和壓邊裝置，在傳統(tǒng)分區(qū)壓邊方法的基礎(chǔ)上將壓邊圈的圓角區(qū)加長，長直邊區(qū)縮短，短直邊區(qū)保持不變，充分考慮了截面為圓角矩形的盒形件拉深成形時材料的流動規(guī)律，有效避免拉深件的起皺等缺陷，提高拉深件側(cè)壁的垂直度， 從而有效提聞拉深件的質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是實施例中壓邊圈的設(shè)計方法的原理示意圖；
[0010]圖2是實施例中改進(jìn)后的壓邊圈分區(qū)示意圖；
[0011]圖3(a)、(b)、以及(C)是實施例中改進(jìn)前壓邊圈各分區(qū)的尺寸示意圖，圖3 (a’)、(b’)、以及(c’ )是實施例中改進(jìn)后壓邊圈各分區(qū)的尺寸示意圖；
[0012]圖4是實施例中的長寬比一角度值曲線圖；以及
[0013]圖5是實施例中的壓邊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]〈實施例一〉
[0015]圖1是實施例中壓邊圈的設(shè)計方法的原理示意圖。
[0016]如圖1所不,盒形件截面10的尺寸為200mmX 100mm,圓角半徑為30.5mm。板還料11 的尺寸為 320mmX 220mm,切角 85mm。
[0017]本發(fā)明涉及的壓邊圈的設(shè)計方法包括以下步驟:
[0018]步驟一:根據(jù)盒形件截面10的幾何特征，用傳統(tǒng)的壓邊分區(qū)方法對壓邊圈12進(jìn)行預(yù)分區(qū)，獲得四個圓角區(qū)13、兩個長直邊區(qū)14、以及兩個短直邊區(qū)15。
[0019]圖3(a)、(b)、以及(C)是實施例中改進(jìn)前壓邊圈各分區(qū)的尺寸示意圖。
[0020]如圖3(a)、(b)、以及(C)所示，預(yù)分區(qū)所得的圓角區(qū)13的尺寸為149.5mmX149.5mm，其中一角去除90ο的圓角，圓角半徑為30.5mm ;長直邊區(qū)14是尺寸為139mmX 119mm的矩形；短直邊區(qū)15是尺寸為119mmX39mm的矩形。
[0021]步驟二:如圖1所示，以右下方的圓角區(qū)13為例，以盒形件截面10圓角的圓心為頂點，作圓角區(qū)13的中心線16，則中心線16與盒形件截面10短直邊的夾角為450。
[0022]圖4是本發(fā)明涉及的長寬比一角度值曲線。
[0023]圖4中的長寬比一角度值曲線是利用有限元模擬軟件Dynaform等反復(fù)模擬計算得到的，并在自主開發(fā)的實驗平臺上得到了驗證，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。
[0024]如圖4所示，由于盒形件截面10的長寬比為2，則相應(yīng)的角度值為380。以盒形件截面10的圓角圓心為中心，將中心線16順時針方向旋轉(zhuǎn)70，得到偏移后中心線17，則偏移后中心線17與盒形件截面10的短直邊的夾角為380。
[0025]步驟三:以盒形件截面10的圓角圓心為頂點，偏移后中心線17為角平分線，以圓角區(qū)13和相鄰的短直邊區(qū)15的交線為一邊，確定另一邊的角度線18。角度線18與偏移后中心線17之間的夾角為520。
[0026]步驟四:過角度線18與板坯料11凸緣的交點作盒形件截面10長直邊的垂線19。垂線19是劃分圓角區(qū)和長直邊區(qū)的分界線，由此確定圓角區(qū)13的增長長度為173.85mm-149.5mm = 24.35mm,取整24mm,將圓角區(qū)13向長直邊區(qū)14延長24mm。則長直邊區(qū)14的長度縮短24_，短直邊區(qū)15保持不變。
[0027]按照相同的步驟與方法改進(jìn)其他三個圓角區(qū)。
[0028]圖2是實施例中改進(jìn)后的壓邊圈分區(qū)示意圖。[0029]如圖2所示，采用上述設(shè)計方法對壓邊圈12進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計后，壓邊圈12包括兩個短直邊區(qū)15、四個改進(jìn)后圓角區(qū)20和兩個改進(jìn)后長直邊區(qū)21。
[0030]圖3(a’)、(b’)、以及(c’ )是實施例中改進(jìn)后壓邊圈各分區(qū)的尺寸示意圖。
[0031]如圖3(a’)、(b’)、以及(c’)所示，對壓邊圈分區(qū)進(jìn)行改進(jìn)之后得到改進(jìn)后圓角區(qū)20和改進(jìn)后長直邊區(qū)21，短直邊區(qū)15保持不變。改進(jìn)后圓角區(qū)20的尺寸為173.5mmX 119mm,改進(jìn)后長直邊區(qū)21的尺寸為119_X91mm。
[0032]<實施例二 >
[0033]圖5是本發(fā)明涉及的壓邊裝置示意圖。
[0034]如圖5所示，壓邊裝置22包括壓邊圈23和控制單元24。
[0035]壓邊圈23由八個壓邊塊25組成，各壓邊塊25的截面尺寸同實施例一中改進(jìn)后各分區(qū)尺寸。
[0036]控制單元24包括儲油箱26、液壓油27、主路油管28、液壓泵29、油液分流器30、八個支路油管31、八個液壓伺服閥32、可編程邏輯控制器(PLC) 33、工控機34、控制線35、墊板36、以及八個液壓缸37。
[0037]液壓油27儲存在儲油箱26內(nèi)。主路油管28 —端連接在儲油箱26內(nèi)，可將液壓油27輸送出去。液壓泵29安裝在主路油管28中部，油液分流器30安裝在主路油管28另一端，油液分流器30分別通過八個支路油管31與八個液壓伺服閥32相連。液壓泵29和八個液壓伺服閥32分別通過控制線35與PLC33相連，PLC33連接在工控機34上，受工控機34的控制。液壓缸37固定在墊板36上，每個液壓缸37分別連接在一個液壓伺服閥32上(圖中只標(biāo)出一個液壓缸37與一個液壓伺服閥32的連接作為示意)，液壓缸37在液壓伺服閥32的作用下推動壓邊圈23上下運動。
[0038]在本實施例中，壓邊裝置22用于反拉深成形，即凸模固定不動，通過凹模下行實現(xiàn)拉深過程。如圖4所示，凸模座39固定安裝在八個液壓缸37之間的中心位置，凸模40固定在凸模座39上,位于八個壓邊塊24之間。凹模41固定在凹模固定板42下端，凹模固定板42上端固定在支撐柱43下端，支撐柱43下端固定安裝在上模板44下端，上模板44固定在壓力機(圖中未示出)的動滑塊(圖中未示出)上。
[0039]本實施例采用的板坯料尺寸同實施例一，盒形件的截面尺寸為200mmX 100mm，圓角半徑為30.5mm,盒形件深度為50mm。
[0040]拉深成形時，通過液壓泵29將儲油箱26中的液壓油27壓入主路油管28，液壓油27通過主路油管28進(jìn)入油液分流器30，然后在油液分流器30中分成八個支流，分別通過一個支路油管31進(jìn)入一個液壓伺服閥32，為其提供動力。通過工控機34向PLC33輸入命令，PLC33控制液壓缸37上升，從而推動壓邊圈23上升，使壓邊圈23的上表面位于凸模40的上表面上方Imm的位置。將板坯料38置于壓邊圈23上，啟動壓力機(圖中未示出)，推動凹模41下行，將板坯料38壓緊在凹模41和壓邊圈23之間。完成壓邊后，分別控制凹模41和壓邊圈23以相同的速度下行51mm，完成拉深過程。
[0041]實施例的作用與效果
[0042]根據(jù)實施例一的壓邊圈設(shè)計方法，由于在傳統(tǒng)的壓邊圈設(shè)計方法的基礎(chǔ)上將圓角區(qū)13加長，長直邊區(qū)14縮短，不僅考慮了拉深件的幾何特征，也充分考慮了板坯料11在拉深變形時的變形特點，因而可以將壓邊圈12合理分區(qū)。[0043]根據(jù)實施例二的壓邊裝置，由于壓邊塊24是采用實施例一中的壓邊圈設(shè)計方法改進(jìn)后制得，通過液壓缸37向各壓邊塊24施加合適的壓邊力，因此可以避免圓角區(qū)多余材料轉(zhuǎn)移至長直邊區(qū)壓導(dǎo)致板坯料凸緣起皺等問題。采用上述壓邊圈的設(shè)計方法制得的該壓邊裝置，與傳統(tǒng)分區(qū)方法制得的壓邊裝置相比，拉深成形件的形狀精度高，凸緣起皺、減薄率不均勻等問題均得到有效控制。
[0044]當(dāng)然，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅僅限定于在本實施例中所述的內(nèi)容。以上內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓邊圈的設(shè)計方法，根據(jù)截面為圓角矩形的盒形件的幾何特征和拉深成形時材料的流動規(guī)律對壓邊圈進(jìn)行分區(qū)，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:用傳統(tǒng)的分區(qū)壓邊方法對所述壓邊圈進(jìn)行預(yù)分區(qū)，得到四個圓角區(qū)，兩個長直邊區(qū)，以及兩個短直邊區(qū)； 步驟二:以所述凹模圓角的圓心為頂點作所述圓角區(qū)的中心線，參照長寬比一角度值曲線將所述中心線偏移一定的角度，得到偏移后中心線， 其中，所述長寬比是所述凹模截面長度與寬度的比值，所述角度值是所述偏移后中心線與所述凹模短直邊的夾角大小，所述長寬比一角度值曲線由Dynaform等數(shù)值分析軟件模擬計算得到，并通過實驗驗證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性； 步驟三:以所述凹模圓角的圓心為頂點，以所述偏移后中心線為角平分線，以所述圓角區(qū)和所述短直邊區(qū)的交線為一邊，確定另一邊的角度線； 步驟四:過所述角度線和板坯料凸緣的交點作所述凹模長直邊的垂線，將該垂線作為劃分圓角區(qū)和長直邊區(qū)的分界線，得到改進(jìn)后圓角區(qū)和改進(jìn)后長直邊區(qū)。
2.一種壓邊裝置，在盒形件拉深成形過程中對板坯料進(jìn)行壓邊，其特征在于，具有: 用于將所述板坯料凸緣壓緊在凹模上的壓邊圈；以及 用于控制所述壓邊圈上下運動的控制單元， 其中，所述壓邊圈是采用如權(quán)利要求1所述的方法設(shè)計后制得。
【文檔編號】B21D24/04GK103949522SQ201410166639
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】雷君相, 高貴杰, 康長玉, 危熠平 申請人:上海理工大學(xué)