[發(fā)明專利]一種錐形壓邊拉深沖壓方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310299393.6 | 申請日： | 2013-07-16 |
| 公開（公告）號： | CN103357734A | 公開（公告）日： | 2013-10-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 裴新華;韓乃川;王進(jìn) | 申請（專利權(quán)）人： | 上海梅山鋼鐵股份有限公司 |
| 主分類號： | B21D22/20 | 分類號： | B21D22/20;B21D37/10 |
| 代理公司： | 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102 | 代理人： | 何朝旭 |
| 地址： | 210039 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 錐形 壓邊拉深 沖壓 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種金屬材料的拉伸方法，尤其是一種筒形件的錐形壓邊拉深沖壓方法，屬于沖壓成形技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
拉深是金屬板料成形中的重要工藝，廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、家用電器制造等方面。在拉深過程中，拉深變形區(qū)的工件凸緣部分在切向壓應(yīng)力作用下，會失穩(wěn)而發(fā)生起皺現(xiàn)象，影響拉深件質(zhì)量。當(dāng)起皺的坯料被強(qiáng)行拉入凹凸模間隙后，會卡在模具中損壞模具，并造成拉伸件底部破裂。采用壓邊圈對板料施加一定的壓邊力可以有效防止板料凸緣部分的起皺。
傳統(tǒng)的壓邊圈為平面壓邊，即壓邊圈工作面垂直于拉深軸線。工作時(shí)，由于此類壓邊圈和板料之間的摩擦力會阻止坯料順利滑動，因此當(dāng)壓邊力過大時(shí)，坯料由于受到過大的壓邊力、產(chǎn)生較大摩擦力而不容易被拉入凹模，從而使底部轉(zhuǎn)角處拉裂。
克服這一問題的方法有采用變壓邊力法。然而變壓邊力法存在沖壓設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)控困難的缺點(diǎn)，因此難以實(shí)施，并且成本高昂。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種可以在達(dá)到拉深極限時(shí)，有效避免褶皺拉裂，并且成本經(jīng)濟(jì)易于實(shí)施的錐形壓邊拉深沖壓方法。
為了達(dá)到以上目的，申請人經(jīng)過探索，找到了能夠有效解決拉深件沖壓過程起皺和拉裂問題的錐形壓邊圈法。其理論依據(jù)為錐形壓料圈可以降低坯料在凹模圓角處的包容角，從而減少拉深過程的變形抗力，使凹模圓角處的坯料變形均勻，有助于坯料產(chǎn)生切向壓縮變形，減少成形件的起皺和開裂。
實(shí)現(xiàn)該方法的困難之處是如何確定錐形壓邊圈錐角——即壓邊圈工作面和拉深軸線夾角。因?yàn)榇隋F角過大會使坯料在凹模圓角處會產(chǎn)生較大的變形抗力，坯料減薄嚴(yán)重，導(dǎo)致拉裂；錐角過小不能產(chǎn)生足夠大的約束限制坯料起皺。由于錐形壓邊圈優(yōu)化錐角的影響因素除了拉深工件的結(jié)構(gòu)特征以外，還與板材的力學(xué)性能、相對厚度、拉深條件（壓邊力、拉延筋、模具幾何參數(shù)）、潤滑條件、拉深速度等諸多因素有關(guān)，因此通過比較試驗(yàn)確定十分繁雜。而現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助工程沒有現(xiàn)成的計(jì)算方法，無法解決上述實(shí)際難題。
申請人經(jīng)過理論研究與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，給出了本發(fā)明的錐形壓邊拉深沖壓方法實(shí)現(xiàn)過程如下：
第一步、制造由凸模、凹模和壓邊圈組成的拉深模具
1.1制造凸模成品以及凹模和壓邊圈半成品，所述凸模的外徑與拉深件的圓筒內(nèi)徑相配，所述凹模具有與拉深件的圓筒外徑相配的內(nèi)孔，所述內(nèi)孔上端具有留出加工余量的錐形凹，所述壓邊圈的下端具有與所述錐形凹相配且留出加工余量的錐頭；
1.2借助計(jì)算機(jī)由以下步驟確定錐形凹的錐角：
步驟1、讀取輸入的設(shè)計(jì)變量以及各設(shè)計(jì)變量的變化范圍；所述設(shè)計(jì)變量為零件特征和材料參數(shù)性能，所述零件特征包括毛胚初始半徑R0、凹模工作半徑R、凹模圓角Rd，所述材料參數(shù)性能包括硬化指數(shù)n、厚向各向異性系數(shù)r；
步驟2、運(yùn)行拉丁方試驗(yàn)程序，生成零件特征及材料參數(shù)性能預(yù)定數(shù)量的樣本點(diǎn)參數(shù)；
步驟3、讀取輸入的常規(guī)錐角變化范圍并在此變化范圍以均勻分布規(guī)律選取預(yù)定數(shù)量的錐角樣本，運(yùn)行有限元分析程序后建立下式的目標(biāo)函數(shù)
式中，x為目標(biāo)函數(shù)，ti、te分別為有限元分析的模型網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的初始厚度和變形后的最大、最小厚度，n、m分別為最大、最小節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；
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