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1、(10)申请公布号 CN 103949522 A (43)申请公布日 2014.07.30 CN 103949522 A (21)申请号 201410166639.7 (22)申请日 2014.04.24 B21D 24/04(2006.01) (71)申请人 上海理工大学 地址 200093 上海市杨浦区军工路 516 号 (72)发明人 雷君相 高贵杰 康长玉 危熠平 (74)专利代理机构 上海德昭知识产权代理有限 公司 31204 代理人 郁旦蓉 (54) 发明名称 压边圈的设计方法及压边装置 (57) 摘要 本发明提供一种压边圈的设计方法及压边装 置。本发明提供的压边圈的设计方法， 其。
2、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 ； 步骤二 ： 以凹模圆角的 圆心为顶点作圆角区的中心线， 参照角度值长 宽比曲线将该中心线偏移， 得到偏移后中心线 ； 步骤三 ： 以凹模圆角的圆心为顶点， 偏移后中心 线为角平分线， 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， 将圆角区加 长至该垂线， 得到改进后圆角区和改进后长直边 区。本发明提供的压边装置， 其特征在于， 具有 ： 压边圈 ； 以及控制单元， 其中， 压边圈是采用上述 方法设计后制得。 (51)Int.Cl. 权。
3、利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103949522 A CN 103949522 A 1/1 页 2 1. 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所述压边圈进行预分区， 得到四个圆角区， 两个长直 边区， 以及两个短直边区 ； 步骤二 ： 以所述凹模圆角的圆心为顶点作所述圆角区的中心线， 参照长宽比角度值 曲线将所述中心线。
4、偏移一定的角度， 得到偏移后中心线， 其中， 所述长宽比是所述凹模截面长度与宽度的比值， 所述角度值是所述偏移后中心 线与所述凹模短直边的夹角大小， 所述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 ： 以所述凹模圆角的圆心为顶点， 以所述偏移后中心线为角平分线， 以所述圆角 区和所述短直边区的交线为一边， 确定另一边的角度线 ； 步骤四 ： 过所述角度线和板坯料凸缘的交点作所述凹模长直边的垂线， 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。 2. 一种压边装置， 在盒形件拉深成形过程中对板坯料进。
5、行压边， 其特征在于， 具有 ： 用于将所述板坯料凸缘压紧在凹模上的压边圈 ； 以及 用于控制所述压边圈上下运动的控制单元， 其中， 所述压边圈是采用如权利要求 1 所述的方法设计后制得。 权 利 要 求 书 CN 103949522 A 2 1/4 页 3 压边圈的设计方法及压边装置 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。
6、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。
7、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。
8、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。
9、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， 说 明 书 CN 103949522 A 3 2/4 页 4 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。
10、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 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 200mm100mm， 圆角半径为 30.5mm。板坯料 11 的尺寸为 320mm220mm， 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。
11、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 149.5mm149.5mm， 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 139mm119mm 的矩形 ； 短直边区 15 是尺寸为 119mm39mm 的矩形。 0021 步骤二 ： 如图 1 所示， 以。
12、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 1。
13、7 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。
14、。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。 说 明 书 CN 103949522 A 4 3/4 页 5 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。
15、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 173.5mm119mm， 改进后长直边区 21 的尺寸为 119mm91mm。 0032 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。
16、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 。
17、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。
18、 ( 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 200mm100mm， 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。
19、 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。 说 明 书。
20、 CN 103949522 A 5 4/4 页 6 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。 说 明 书 CN 103949522 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103949522 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103949522 A 8 3/3 页 9 图 5 说 明 书 附 图 CN 103949522 A 9 。