帶輪的沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)【三維UG工件圖】
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鍛壓技術(shù)2 0 0 6 年第1 期模具可控變壓邊力的盒形件拉深模具設(shè)計(jì)李西寧，王仲奇，殷俊清( 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，陜西西安7 1 0 0 7 2 )摘要：壓邊結(jié)構(gòu)及壓邊力對(duì)板料拉深成形質(zhì)量有著重要影響。由于盒形件成形時(shí)具有應(yīng)力分布不均勻、變形分布不均勻以及變形速度不均勻的特點(diǎn)，拉深模具壓邊結(jié)構(gòu)采用了分區(qū)方式，將壓邊圈分為直邊部分和圓角部分，各部分可以協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。拉深過(guò)程中壓邊力通過(guò)控制系統(tǒng)可以隨拉深起皺規(guī)律而合理變化，有效地改善法蘭區(qū)變形的不均勻性，提高盒形件的成形質(zhì)量。關(guān)鍵詞：拉深；盒形件；壓邊力中圖分類號(hào)：1 ( ；3 8 5 4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1 0 0 0 - 3 9 4 0 ( 2 0 0 6 ) 0 1 - 0 0 4 6 - 0 2R e c t a n g u l a rb o xd r a w i n gd i ed e s i g no fc o n t r o l l e db l a n kh o l d e rf o r c eL IX i - n i n g ，W A N GZ h o n g - q i ，Y I NJ u n - q i n g( S c h o o lo fM e c h a t r o n i c a lE n g i n e e r i n g ，N o r t h w e s t e r nP o l y t e c h n i c a lU n i v e r s i t y ，X i a nS h a n x i7 1 0 0 7 2 ，C h i n a )A b s t r a c t ：B l a n kh o l d e rs t r u c t u r ea n db l a n kh o l d e rf o r c e ( B H F ) a r ev e r yi m p o r t a n tt Ot h ep a r tq u a l i t yi nd e e pd r a w i n g T h ef l a n g ed e f o r m a t i o no fr e c t a n g l ep a r t si sn o tu n i f o r m i t yd u r i n gf o r m i n gp r o c e s s I no r d e rt oi m p r o v et h ec o n d i t i o n ，t h es e g m e n ts t r u c t u r eo fb l a n kh o l d e ri si n t r o d u c e dt Od i ed e s i g n T h eb l a n kh o l d e ri sd i v i d e di n t os t r a i g h tp a r ta n dc i r c u l a rp a r tw h i c hc a ns e p a r a t e l ym o v e T h eB H Fc a nb er e a s o n a b l yc h a n g e dw i t ht h ew r i n k l i n gl a wb yc o n t r o ls y s t e m ，s ot h ef l a n g ef o r m a b i l i t ya n dt h ep a r tq u a l i t yc a nb ei m p r o v e d K e y w o r d s ：d e e pd r a w i n g ；r e c t a n g l ep a r t ；b l a n kh o l d e rf o r c e1引言隨著板料成形理論的深入研究和現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，沖壓技術(shù)也在發(fā)生著深刻的變化，高精度復(fù)雜形狀拉深零件在航空、航天、汽車、電子等行業(yè)的應(yīng)用日益深入。但是，在復(fù)雜零件拉深成形中，由于金屬流動(dòng)的不一致會(huì)導(dǎo)致起皺、撕裂、扭曲、回彈等缺陷的產(chǎn)生，引起這些缺陷的主要因素與材料的性能、模具結(jié)構(gòu)、摩擦與潤(rùn)滑狀況、壓邊圈形式及壓邊力分布、拉深筋的設(shè)置以及沖壓設(shè)備的選擇等有關(guān)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)壓邊力的實(shí)時(shí)施加，成為提高板料拉深成形質(zhì)量的重要手段。目前，可控壓邊力技術(shù)是板料成形的研究熱點(diǎn)之一，在分析盒形件成形特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行可控壓邊力的盒形件拉深模具設(shè)計(jì)。2盒形件成形特點(diǎn)分析 1 3 由于盒形件形狀的非旋轉(zhuǎn)性和自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜* 男，3 4 歲，講師收稿日期：2 0 0 5 0 3 1 14 6性，決定了盒形件成形時(shí)不同于筒形件的最大特點(diǎn)就是不均勻性，因而其成形過(guò)程比較復(fù)雜。這種不均勻性主要體現(xiàn)在：( 1 ) 應(yīng)力分布不均勻盒形件拉深成形過(guò)程中，在法蘭變形區(qū)圓周部分的正應(yīng)力沿切向和徑向的分布、直邊部分正應(yīng)力沿橫向和縱向的分布都是不均勻的。在已變形的直壁部分，直邊區(qū)和圓周區(qū)所承受的單位載荷也是不同的。( 2 ) 變形分布不均勻盒形件成形過(guò)程中，變形主要在法蘭區(qū)進(jìn)行，而沖頭的底部材料基本不變形或有少量的脹形部分。研究表明：法蘭區(qū)平面內(nèi)直邊區(qū)和圓周區(qū)的變形程度是不同的，圓周區(qū)的變形程度大于直邊區(qū)。( 3 ) 變形速度不均勻通常認(rèn)為盒形件拉深成形時(shí)，直邊部分的流動(dòng)速度大于圓周部分的流動(dòng)速度。但是，直邊區(qū)和圓周區(qū)是一連續(xù)的整體，因而其位移場(chǎng)的分布也是連續(xù)的，不存在斷點(diǎn)，兩區(qū)之間也不存在明確的分界線。3 模具結(jié)構(gòu)3 9 圖1 所示為可控壓邊力的盒形件拉深模具結(jié)構(gòu)，萬(wàn)方數(shù)據(jù)模具采用拉深凹模位于上模，凸模置于下模的倒裝式結(jié)構(gòu)。根據(jù)盒形件成形機(jī)理和特點(diǎn)，壓邊圈采用分塊結(jié)構(gòu)，即4 個(gè)直邊和4 個(gè)角部壓邊塊，各塊之間可以協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，且各壓邊塊壓力由相應(yīng)的液壓缸提供，各液壓缸的壓力可以獨(dú)立調(diào)節(jié)。因此，壓邊塊可針對(duì)毛坯不同部分的壓邊力需要，提供相應(yīng)的壓邊力。為了保證壓邊塊的合理動(dòng)作，使用壓邊托盤和蓋板把8 個(gè)壓邊塊連為一體。通過(guò)在托盤上加裝導(dǎo)柱，在下模板上加裝與之配合的導(dǎo)套，來(lái)對(duì)壓邊裝置( 壓邊蓋板5 、壓邊塊6 和壓邊托盤7 ) 進(jìn)行整體定位。壓邊缸的活塞桿頭裝有壓力傳感器，用于測(cè)量在拉深成形過(guò)程中壓邊缸提供的實(shí)時(shí)壓邊力值；在上模板上裝有壓力傳感器用于測(cè)量成形力。壓邊力和成形力通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。圖1可控變壓邊力的盒形件拉深模具F i g 1R e c t a n g u l a rb o xd r a w i n gd i eL 上模板2 墊塊3 凹模4 凸模5 壓邊蓋板6 壓邊塊7 壓邊托盤8 液壓缸9 下模板1 0 凸模支架1 1 導(dǎo)套架1 2 導(dǎo)套1 3 導(dǎo)柱1 4 定位銷1 5 壓力傳感器1 6 液壓缸活塞桿4工作過(guò)程工作時(shí)，液壓缸活塞向上運(yùn)動(dòng)，使壓邊裝置( 壓邊蓋板5 、壓邊塊6 和壓邊托盤7 ) 一起向上運(yùn)動(dòng)至稍高于凸模表面，通過(guò)定位銷實(shí)現(xiàn)板料的合理定位。然后上模部分( 上模板1 、墊塊2 和凹模3 )隨液壓機(jī)滑塊下行，凹模先與壓邊塊上的板料接觸，實(shí)現(xiàn)壓邊；隨著上模部分繼續(xù)下行，在壓邊的狀況下實(shí)現(xiàn)盒形件的拉深成形。圖2 所示為拉深模具的分塊壓邊力控制連接圖。圖2 拉深模具的分塊壓邊力控制連接圖F i g 2C o n t r o lc o n n e c t i o nm o d eo fB H F1 液壓缸( 帶有壓力傳感器)2 下模板3 液壓機(jī)5結(jié)論( 1 ) 本文提出的拉深模具壓邊結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)盒形件拉深時(shí)直邊處和圓角處的壓邊塊協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)；( 2 ) 與控制系統(tǒng)結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)壓邊力在不同區(qū)域、不同時(shí)刻的動(dòng)態(tài)調(diào)整；( 3 ) 可控變壓邊力的盒形件拉深模具可以改善板料成形性能，提高盒形件成形質(zhì)量。參考文獻(xiàn)： 1 2肖景容，姜奎華沖壓工藝學(xué)E M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1 9 9 0 2 李碩本，李春峰，等沖壓工藝?yán)碚撆c新技術(shù) M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2 0 0 2 3 肖祥芷，王孝培主編，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì)中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典( 第3 卷) ：沖壓模具設(shè)計(jì) M 南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2 0 0 3 4 A h m e t o g l uMA ，A l t a nT ，K i n z e lGI 。I m p r o v e m e n to fp a r tq u a l i t yi ns t a m p i n gb yc o n t r o l l i n gb l a n k - t l o l d e rf o r c ea n dp r e s s u r e 口 J o u r n a lo fM a t e r i a l sP r o c e s s i n gT e c h n o l o g y ，1 9 9 2 ，3 3 ( 1 2 ) ：1 9 5 2 1 4 5 S i e g e r tK ，Z i e g l e rM ，W a g n e rS C l o s e dl o o pc o n t r o lo ft h ef r i c t i o nf o r c ed e e pd r a w i n gp r o c e s s J ，J o u r n a lo fM a t e r i a l sP r o c e s s i n gT e c h n o l o g y ，1 9 9 7 ，7 1 ( 1 ) ：1 2 6 1 3 3 6 O b e r m e y e rEJ ，M a j l e s s iSA Ar e v i e wo fr e c e n ta d v a n c e si nt h ea p p l i c a t i o no fb l a n k h o l d e rf o r c et o w a r d si m p r o v i n gt h ef o r m i n gl i m i t so fs h e e tm e t a lp a r t s J J o u r n a lo fM a t e r i a l sP r o c e s s i n gT e c h n o l o g y ，1 9 9 8 ，7 5 ( 1 3 ) ：2 2 2 2 3 4 7 何大鈞，王勇勤，李華基，等薄板拉深壓邊力調(diào)節(jié)裝置及控制E J 鍛壓機(jī)械，2 0 0 2 ，( 2 ) ：1 01 2 8 孫成智，陳關(guān)龍，李淑惠，等變壓邊力對(duì)矩形件成形性能的影響 J 塑性工程學(xué)報(bào)，2 0 0 3 ，1 0 ( 4 ) ：6 9 9 羅亞軍，鄭靜風(fēng)，張永清，等板料拉深成形過(guò)程中的變壓邊力技術(shù) J 鍛壓技術(shù)，2 0 0 3 ，( 2 ) ：2 1 2 4 4 7萬(wàn)方數(shù)據(jù)
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