专利名称：一种变速和变压边力联动的板料拉深工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及板料拉深成形技术，具体为一种变速和变压边力联动的板料拉深工艺，该工艺根据零件不同阶段的变形特点，采用变速和变压边力联动拉深成形。
背景技术：
拉深工艺是板料成形最基本的工序之一，用于成形开口空心件或与其它工序组合成形形状更复杂的钣金零件，广泛应用于汽车、航空航天等制造领域。拉深成形时，板料在凸模作用下首先发生弯曲变形，然后被校直拉入凸、凹模间隙，在此阶段板料受到弯曲和反弯曲同时的耦合作用，变形较为剧烈。传统的板料拉深成形工艺受设备条件的限制，拉深过程中的滑块运动模式固定不可调；在弯曲和反弯曲阶段，由 于成形速度较大，板料不能较好的发生塑性流动，容易在凹模圆角处产生裂纹。同时，传统拉深工艺使用的速度控制模式和压边力控制模式严重影响了板料的成形性能和零件的成形质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种变速和变压边力联动的板料拉深工艺，该工艺可以提高板料的成形性能和零件的成形质量，变速和变压边力在成形过程中易于实现，工艺简单，可操作性强，具有成本低、效率高、周期短的特点。本发明提供的一种板料拉深工艺，其过程为(I)确定板料拉深成形过程中的拉深参数(I. I)确定初始拉深位置，也是成形速度设定的起点；(I. 2)确定成形速度和压边力变化的转折关键点；(I. 3)确定板料恒速下的极限拉深速度V ；(I. 4)设定滑块位置在转折关键点之前的速度值为2/3v，滑块位置超过转折关键点后，速度值增大，直到拉深工艺完成，速度迅速降低为零；(1.5)设定与速度适应的单位压边力曲线，设单位压边力曲线表示为(pl/P2)/MPa，其中，pi表示滑块位置在转折关键点之前的单位压边力，P2表示滑块位置超过转折关键点后的单位压边力，P2 = l/2pl 2/3P1 ；(2)根据设定的拉深参数完成板料拉深过程。本发明根据板料拉深成形工艺各阶段的不同变形特点，采用适合板料拉深成形阶段的变速和变压边力联合控制工艺，该工艺在剧烈变形阶段对板料采用低速拉深，使其有足够的时间发生塑性流动；在后续成形阶段，采用较高的成形速度，以提高成形效率；同时，板料成形过程的快慢控制，需要不同的压边力配合共同实现。该工艺提高了板料的成形能力和零件的成形质量，变速和变压边力在成形过程中易于实现，工艺简单，可操作性强，克服了传统拉深工艺通过反复“试修模”获得合格零件的繁琐试模过程及高成本和低效率的问题。
图I为实施例I的模具和板料尺寸及工装示意图；图2为实施例I的变速和变压边力曲线图；图3为实施例2的变速和变压边力曲线图；图4为实施例3的变速和变压边力曲线图。
具体实施例方式本发明所设计的变速和变压边力联动的板料拉深成形工艺是在弯曲和反弯曲阶段，对板料采用低速拉深，使其有足够的时间发生塑性流动；在后续成形阶段，采用较高的 成形速度，以提高成形效率；同时，板料成形过程的快慢控制，需要不同的压边力配合共同实现。下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本发明是提供变速和变压边力联合控制的板料拉深成形工艺，实现此工艺过程为(I)，确定板料拉深成形过程中的拉深参数。(I. I)确定初始拉深位置模具安装在伺服压力机工作台面上，板料在模具上定位，记录伺服压力机滑块开始接触板料时的位置，以此作为初始拉深位置，也是成形速度设定的起点(在图的坐标里面可以用O表示)。(I. 2)确定成形速度和压边力变化的转折关键点转折关键点的位移值Sk由凸模圆角半径Rp、凹模圆角半径Rd和板料厚度t确定，Sk = Rp+Rd+t。(I. 3)确定板料恒速下的极限拉深速度V :板料恒速下的极限拉深速度即为板料拉深不起皱不破裂时的最大恒定速度，记为V。(1.4)设定滑块变速运动曲线滑块位置在转折关键点之前的速度值设置为2/3v ;滑块位移超过转折关键点后，快速增大其速度值至V 2v之间，之后维持到拉深工艺完成，速度迅速降低为零。(I. 5)设定与速度适应的单位压边力曲线压边力的设置和材料性能及速度设置是相关的，板料越厚、强度越高，压边力应越大；成形速度越小，压边力应越大；压边力随拉深行程的变化趋势和速度随行程的变化趋势相反。设单位压边力曲线表示为(pl/P2)/MPa，其中，Pl表示滑块位置在转折关键点之前的单位压边力，P2表示滑块位置超过转折关键点后的单位压边力。单位压边力Pl的数学表达式I，P2 = l/2pl 2/3P1。(2)根据设定的拉深参数在伺服压力机上完成板料拉深过程。对于圆形板料而言，
OAkD2R HD-d-m)/τ、ρλ =-^——r——-(I)
{D-d){D2 -d￡)d式中，Pl表示单位压边力，k表示与成形速度相关的修正系数，Rm表示板料抗拉强度，D表示板料毛坯直径，d表示凸模直径，Sk表示转折关键点位移值。k值范围为O. 5 1，成形速度越小，k值越大，成形速度越大，k值越小。实例筒形零件的变速、变压边力联动拉深工艺实施例I
拉深板料C采用B340/590DP钢板，毛坯直径D为185mm，板厚t为lmm，B340/590DP板料的抗拉强度Rm为612. 5Mpa，成形所用模具和板料尺寸及工装配合如图I所示(单位mm),凸模A直径d为100mm,凸模A圆角半径Rp为9. 5mm、凹模B圆角半径Rd为8mm。首先确定板料C拉深成形过程中的基本参数。(I)在该实例下，模具安装在1000KN伺服压力机工作台面上，板料放置在模具上。伺服压力机滑块开始接触板料时的位置记为初始拉深位置，即成形速度设定的起点。(2)凸模圆角半径Rp为9. 5mm、凹模圆角半径Rd为8mm,板料厚度t为Imm,故速度和压边力变化的转折关键点Sk = Rp+Rd+t = 18. 5mm。(3)B340/590板料恒定的极限拉深速度V为45mm/s。(4)滑块变速运动曲线为40/60mm/s，表示从初始拉深到速度和压边力变化的转折关键点Sk之间的速度设置为40mm/s，转折关键点Sk之后速度增大到60mm/s。(5)单位压边力曲线为3/1. 5MPa，表示行程小于Sk时单位压边力采用3MPa，Sk之后设置为I. 5MPa。变速和变压边力曲线图如图2所示。采用上述变速、变压边力联动的板料拉深成形工艺在伺服压力机上拉深，板料成形性能好，零件成形质量高，拉深高度54mm时板料没有起皱、破裂等缺陷；而采用恒速50mm/s拉深，零件在凹模圆角处发生破裂。实施例2拉深板料采用B340/590DP钢板，毛坯直径190mm，板厚1mm，成形所用模具和和实施例I相同，变速和变压边力曲线图如图3所示。(I)在该实例下，模具安装在1000KN伺服压力机工作台面上，板料放置在模具上。伺服压力机滑块开始接触板料时的位置记为初始拉深位置。(2)凸模圆角半径Rp为9. 5mm、凹模圆角半径Rd为8mm,板料厚度t为Imm,故速度和压边力变化的转折关键点Sk = Rp+Rd+t = 18. 5mm。(3)板料恒定的极限拉深速度V为30mm/s。(4)滑块变速运动曲线为20/60mm/s，表示在初始拉深位置到速度和压边力变化的初始拉深位置Sk之间的速度设置为20mm/s，初始拉深位置Sk之后速度增大到60mm/s。(5)单位压边力曲线为2/lMPa，表示行程小于Sk时单位压边力采用2MPa，Sk之后设置为I. 5MPa。采用上述变速、变压边力联动的板料拉深成形工艺进行拉深，板料成形性能好，拉深高度62mm时板料没有起皱、破裂等缺陷。实施例3拉深板料采用H380钢板,毛还直径D为190mm,板厚t为Imm,板料的抗拉强度Rm为483Mpa,成形所用模具和板料尺寸及工装配合如图I所示(单位mm)。成形所用模具和实施例I相同,变速和变压边力曲线图如图4所示。(I)在该实例下，模具安装在1000KN伺服压力机工作台面上，板料放置在模具上。伺服压力机滑块开始接触板料时的位置记为初始拉深位置。(2)速度和压边力变化的转折关键点Sk = Rp+Rd+t = 18. 5mm。(3)板料恒定的极限拉深速度V为45mm/s。(4)滑块变速运动曲线为30/70mm/s，表示在初始拉深位置到速度和压边力变化的初始拉深位置Sk之间的速度设置为30mm/s，初始拉深位置Sk之后速度增大到70mm/s。(5)单位压边力曲线为2/IMPa，表示行程在S。至Sk之间单位压边力采用2MPa，Sk之后设置为IMPa。采用上述变速、变压边力联动的板料拉深成形工艺进行拉深，板料成形性能好，拉深高度62mm时板料没有起皱、破裂等缺陷。 本发明不仅局限于上述具体实施方式
，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式
实施本发明，因此，凡是采用本发明的工艺和思路，做部分简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。
权利要求
1.一种板料拉深工艺，其过程为 (1)确定板料拉深成形过程中的拉深参数 (I. I)确定初始拉深位置，也是成形速度设定的起点； (I. 2)确定成形速度和压边力变化的转折关键点； (I. 3)确定板料恒速下的极限拉深速度V ； (1.4)设定滑块位置在转折关键点之前的速度值为2/3v，滑块位置超过转折关键点后，速度值增大，直到拉深工艺完成，速度迅速降低为零； (1.5)设定与速度适应的单位压边力曲线，设单位压边力曲线表示为(pl/P2)/MPa，其中，Pl表示滑块位置在转折关键点之前的单位压边力，P2表示滑块位置超过转折关键点后的单位压边力，P2 = l/2pl 2/3P1 ； (2)根据设定的拉深参数完成板料拉深过程。
2.根据权利要求I所述的板料拉深工艺，其特征在于，步骤(1.2)中，所述转折关键点的位移值Sk由凸模圆角半径Rp、凹模圆角半径Rd和板料厚度t确定，Sk = Rp+Rd+t。
3.根据权利要求I或2所述的板料拉深工艺，其特征在于，步骤(I.3)中，以板料拉深不起皱不破裂时的最大恒定速度作为板料恒速下的极限拉深速度。
4.根据权利要求3所述的板料拉深工艺，其特征在于，步骤(1.4)中，滑块位置超过转折关键点后，速度值增大至V 2v之间。
5.根据权利要求I或2所述的板料拉深工艺，其特征在于，
全文摘要
本发明公开了一种变速和变压边力联动的板料拉深工艺，该工艺在剧烈变形阶段对板料采用低速拉深，使其有足够的时间发生塑性流动；在后续成形阶段，采用较高的成形速度，以提高成形效率；同时，板料成形过程的快慢控制，需要不同的压边力配合共同实现。该工艺提高了板料的成形能力和零件的成形质量，变速和变压边力在成形过程中易于实现，工艺简单，可操作性强，克服了传统拉深工艺通过反复“试修模”获得合格零件的繁琐试模过程及高成本和低效率的问题。
文档编号B21D22/20GK102950185SQ20121046629
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者李建军, 付秀娟, 刘倩, 黄亮 申请人:华中科技大学