技术领域
[0001] 本
发明涉及一种几何特征结合
变形特点的压边圈设计方法，以及基于该设计方法的压边装置。
背景技术
[0002] 随着工业技术的发展，对形状复杂盒形件的
拉深成形
质量提出了更高的要求。盒形件
拉深成形时传统的压边方式有两种，即整体压边和依据几何特征(直边区和圆
角区)分区压边，由于这两种分区方法没有考虑拉深时材料的流动规律，圆角区转移到长边区的多余材料在凸缘区容易起皱，而且容易造成长边区直壁部分起皱、垂直度低等
缺陷。
现有技术还缺乏解决以上问题的技术方案。对于长宽比不为1的矩盒形件，拉深时圆角区的多余材料将向长边区和短边区转移，并且向长边区转移的材料多于短边区，因此在本发明中将圆角区与长边区
接触的一侧加长，相应地缩短长边区部分，由于向短边区转移材料较少，对短边区的影响很小，所以保持短边区尺寸不变。这样分区的目的在于给转移后的材料提供合适的压边
力，避免
板坯料凸缘区和长边区凸缘部分起皱以及长边区直壁部分垂直度低。
发明内容
[0003] 本发明是针对上述课题进行的，目的在于提供一种考虑板坯几何特征和拉深过程中的变形特点的压边圈的设计方法，以及基于该设计方法的压边装置。
[0004] 本发明为实现上述目的，采用了以下的技术方案：
[0005] 本发明提供一种压边圈的设计方法，根据截面为圆角矩形的盒形件的几何特征和拉深成形时材料的流动规律对压边圈进行分区，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：用传统的分区压边方法对压边圈进行预分区，得到四个圆角区，两个长直边区，以及两个短直边区；步骤二：以凹模圆角的圆心为
顶点作圆角区的中心线，参照长宽比—角度值曲线将中心线偏移一定的角度，得到偏移后中心线，其中，所述长宽比是凹模截面长度与宽度的比值，所述角度值是偏移后中心线与凹模短直边的夹角大小，长宽比—角度值曲线由Dynaform等数值分析
软件模拟计算得到，并通过实验验证数据准确性；步骤三：以凹模圆角的圆心为顶点，以偏移后中心线为角平分线，以圆角区和短直边区的交线为一边，确定另一边的角度线；步骤四：过角度线和板坯料凸缘的交点作凹模长直边的垂线，将该垂线作为划分圆角区和长直边区的分界线，得到改进后圆角区和改进后长直边区。
[0006] 本发明提供一种压边装置，其特征在于，具有：用于将板坯料凸缘压紧在凹模上的压边圈；以及用于控制压边圈上下运动的控制单元，其中，压边圈是采用上述方法设计后制得。
[0007] 发明的作用与效果
[0008] 根据本发明的压边圈的设计方法和压边装置，在传统分区压边方法的
基础上将压边圈的圆角区加长，长直边区缩短，短直边区保持不变，充分考虑了截面为圆角矩形的盒形件拉深成形时材料的流动规律，有效避免拉深件的起皱等缺陷，提高拉深件
侧壁的垂直度，从而有效提高拉深件的质量。
附图说明
[0009] 图1是
实施例中压边圈的设计方法的原理示意图；
[0010] 图2是实施例中改进后的压边圈分区示意图；
[0011] 图3(a)、(b)、以及(c)是实施例中改进前压边圈各分区的尺寸示意图，图3(a’)、(b’)、以及(c’)是实施例中改进后压边圈各分区的尺寸示意图；
[0012] 图4是实施例中的长宽比—角度值曲线图；以及
[0013] 图5是实施例中的压边装置的结构示意图。
具体实施方式
[0014] <实施例一>
[0015] 图1是实施例中压边圈的设计方法的原理示意图。
[0016] 如图1所示，盒形件截面10的尺寸为200mm×100mm，圆角半径为30.5mm。板坯料11的尺寸为320mm×220mm，切角85mm。
[0017] 本发明涉及的压边圈的设计方法包括以下步骤：
[0018] 步骤一：根据盒形件截面10的几何特征，用传统的压边分区方法对压边圈12进行预分区，获得四个圆角区13、两个长直边区14、以及两个短直边区15。
[0019] 图3(a)、(b)、以及(c)是实施例中改进前压边圈各分区的尺寸示意图。
[0020] 如图 3(a)、(b)、以 及(c)所 示，预分 区 所得 的 圆 角区13 的尺 寸 为149.5mm×149.5mm，其中一角去除90o的圆角，圆角半径为30.5mm；长直边区14是尺寸为
139mm×119mm的矩形；短直边区15是尺寸为119mm×39mm的矩形。
[0021] 步骤二：如图1所示，以右下方的圆角区13为例，以盒形件截面10圆角的圆心为顶点，作圆角区13的中心线16，则中心线16与盒形件截面10短直边的夹角为45o。
[0022] 图4是本发明涉及的长宽比—角度值曲线。
[0023] 图4中的长宽比—角度值曲线是利用有限元模拟软件Dynaform等反复模拟计算得到的，并在自主开发的实验平台上得到了验证，数据准确可靠。
[0024] 如图4所示，由于盒形件截面10的长宽比为2，则相应的角度值为38o。以盒形件截面10的圆角圆心为中心，将中心线16顺
时针方向旋转7o，得到偏移后中心线17，则偏移后中心线17与盒形件截面10的短直边的夹角为38o。
[0025] 步骤三：以盒形件截面10的圆角圆心为顶点，偏移后中心线17为角平分线，以圆角区13和相邻的短直边区15的交线为一边，确定另一边的角度线18。角度线18与偏移后中心线17之间的夹角为52o。
[0026] 步骤四：过角度线18与板坯料11凸缘的交点作盒形件截面10长直边的垂线19。垂线19是划分圆角区和长直边区的分界线，由此确定圆角区13的增长长度为173.85mm-149.5mm＝24.35mm，取整24mm，将圆角区13向长直边区14延长24mm。则长直边区14的长度缩短24mm，短直边区15保持不变。
[0027] 按照相同的步骤与方法改进其他三个圆角区。
[0028] 图2是实施例中改进后的压边圈分区示意图。
[0029] 如图2所示，采用上述设计方法对压边圈12进行改进设计后，压边圈12包括两个短直边区15、四个改进后圆角区20和两个改进后长直边区21。
[0030] 图3(a’)、(b’)、以及(c’)是实施例中改进后压边圈各分区的尺寸示意图。
[0031] 如图3(a’)、(b’)、以及(c’)所示，对压边圈分区进行改进之后得到改进后圆角区20和改进后长直边区21，短直边区15保持不变。改进后圆角区20的尺寸为173.5mm×119mm，改进后长直边区21的尺寸为119mm×91mm。
[0032] <实施例二>
[0033] 图5是本发明涉及的压边装置示意图。
[0034] 如图5所示，压边装置22包括压边圈23和控制单元24。
[0035] 压边圈23由八个压边
块25组成，各压边块25的截面尺寸同实施例一中改进后各分区尺寸。
[0036] 控制单元24包括储油箱26、液压油27、主路油管28、
液压泵29、油液分流器30、八个支路油管31、八个液压伺服
阀32、可编程逻辑
控制器(PLC)33、工控机34、控制线35、垫板36、以及八个
液压缸37。
[0037] 液压油27储存在储油箱26内。主路油管28一端连接在储油箱26内，可将液压油27输送出去。
液压泵29安装在主路油管28中部，油液分流器30安装在主路油管28另一端，油液分流器30分别通过八个支路油管31与八个液压
伺服阀32相连。液压泵29和八个液压伺服阀32分别通过控制线35与PLC33相连，PLC33连接在工控机34上，受工控机34的控制。液压缸37固定在垫板36上，每个液压缸37分别连接在一个液压伺服阀32上(图中只标出一个液压缸37与一个液压伺服阀32的连接作为示意)，液压缸37在液压伺服阀32的作用下推动压边圈23上下运动。
[0038] 在本实施例中，压边装置22用于反拉深成形，即凸模固定不动，通过凹模下行实现拉深过程。如图4所示，凸模座39固定安装在八个液压缸37之间的中心
位置，凸模40固定在凸模座39上，位于八个压边块24之间。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
支撑柱43下端，支撑柱43下端固定安装在上模板44下端，上模板44固定在压力机(图中未示出)的动滑块(图中未示出)上。
[0039] 本实施例采用的板坯料尺寸同实施例一，盒形件的截面尺寸为200mm×100mm，圆角半径为30.5mm，盒形件深度为50mm。
[0040] 拉深成形时，通过液压泵29将储油箱26中的液压油27压入主路油管28，液压油27通过主路油管28进入油液分流器30，然后在油液分流器30中分成八个支流，分别通过一个支路油管31进入一个液压伺服阀32，为其提供动力。通过工控机34向PLC33输入命令，PLC33控制液压缸37上升，从而推动压边圈23上升，使压边圈23的上表面位于凸模40的上表面上方1mm的位置。将板坯料38置于压边圈23上，启动压力机(图中未示出)，推动凹模41下行，将板坯料38压紧在凹模41和压边圈23之间。完成压边后，分别控制凹模
41和压边圈23以相同的速度下行51mm，完成拉深过程。
[0041] 实施例的作用与效果
[0042] 根据实施例一的压边圈设计方法，由于在传统的压边圈设计方法的基础上将圆角区13加长，长直边区14缩短，不仅考虑了拉深件的几何特征，也充分考虑了板坯料11在拉深变形时的变形特点，因而可以将压边圈12合理分区。
[0043] 根据实施例二的压边装置，由于压边块24是采用实施例一中的压边圈设计方法改进后制得，通过液压缸37向各压边块24施加合适的压边力，因此可以避免圆角区多余材料转移至长直边区压导致板坯料凸缘起皱等问题。采用上述压边圈的设计方法制得的该压边装置，与传统分区方法制得的压边装置相比，拉深成形件的形状
精度高，凸缘起皱、减薄率不均匀等问题均得到有效控制。
[0044] 当然，本发明的保护范围并不仅仅限定于在本实施例中所述的内容。以上内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
