1、本科毕业论文（20 届）拉深模压边圈结构设计及研究所在学院专业班级 材料成型及控制工程学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目: 拉深模压边圈结构设计及研究 1课题意义及目地 （1）意义：1）通过利用水液压机研究压边圈对所受压力的作用效果来分析常用压边圈的优缺点及结构特点。2）为防止由于压边圈的压力不均而使拉深件产生起皱或断裂的问题。（2）目标：以所学专业知识为基础，以实用为目的，通过对冲压拉深工艺的分析及相关参数的计算，进一步进行压边圈的设
2、计。2主要任务1）分析研究压边圈的结构特点及常用压边圈的优缺点2）设计两种压边圈装配图并绘制零件图3）设计说明书一本4）电子资料一份3主要参考资料1 范存德.液压技术手册M沈阳：辽宁科学技术出版社.2004:29.2 曾正明.机械工程材料手册M北京：机械工业出版社.2009:609.3 陈公振.应用锥形压边圈进行拉深的探索研究J制造维修,2006,(9）.4 周世侃.基于新型双层组合压边圈的变压边力控制J.机械工程材 料.2005.5 魏春雷.冲压工艺与磨模具设计M.北京理工大学出版社,2007.6 江财明,管爱枝,吴立军等.拉深变压边力机构的设计J.浙江科技学院学报，2009,(9).7 高
3、贵杰,雷君相.压边圈研究进展及其创新设计J.上海理工大学,学,2009(3).8 Heinrich Markstaedter.FEM Process Simuation Using a Segmented-Elastic Blank Holder with LS-DYNA J.23rd CADFEM UsersMeeting ,2005.(9).9 牟林,胡建华.冲压工艺与模具设计J,北京大学出版社 2010(6).4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1查阅文献，完成开题报告,初步确定设计方案 2015.03.01 至 2015.03.102完成工艺计算，确定摸具结构方案 2015.03.
4、11 至 2015.04.203中期检查 2015.04.21 至 2015.05.014绘制模具图的绘制 2015.05.02 至 2015.05.255完善设计内容 2015.05.26 至 2015.06.15审核人： 年 月 日拉深模压边圈结构设计及研究摘 要：压边圈是在拉深成型工艺中常用到的结构之一,为改善传统压边圈在压边时材料的受力状态，本文就是利用液压结构来安全提供恒定的压边力，更好的服务于拉深成型。本文在详细介绍压边圈的结构及其受力状态和常见的压边圈的优缺点的基础上，研究了在不同应力作用下对坯料的影响，为了防止在工作工程中坯料的起皱或者拉裂的现象，设计了一种利用液压设备来提供稳
5、定压边力的压边装置，克服了传统拉深工艺中由于压边力不稳定造成坯料变形甚至压边圈自身的损坏。在拉深成型工艺过程中坯料的凸缘部分是主要的变形区，因此利用液压结构设计压边装置来保证在拉深过程中压边圈压制坯料时压边力的稳定，通过毛坯的受力情况来分析拉深过程中应力应变。关键词：压边圈，应力应变，拉深模，液压机Deep drawing die rim structure design and researchAbstract: Pressure rim is in deep drawing forming technology, one of the commonly used structure in
6、order to improve the traditional pressure rim at the edge of the voltage stress of the material, this article is to use hydraulic structure than security provides a constant blank-holder force, it is morn better service in the deep drawing forming.Based on the detailed introduction of the structure
7、of blank holder and its stress state and the advantages and disadvantages of common pressure rim, on the basis of was studied under different stress influence on billet, in order to prevent the work blank wrinkling or cracking phenomenon in the engineering, design a kind of hydraulic equipment is us
8、ed to provide a stable blank-holder force of blank holder device overcomes the traditional deep drawing process of billet deformation due to unstable blank-holder force even pressure rims own damage. Billet in the process of deep drawing forming process of the deformation of the flange part is the m
9、ain area, so the hydraulic structure design of blank holder device was used to ensure at the edge of the deep drawing process of medium voltage ring pressed blank when the stability of blank-holder force, through the force of the blank to the stress and strain analysis of deep drawing process.Key wo
10、rds: pressure coil, stress and strain, deep drawing mould, hydraulic press目 录1 绪论 .11.1 压边圈的研究背景 .31.2 拉深模压边圈的应力分析的目的及意义 .41.3 国内外发展情况及研究 .42 拉深过程中毛坯的受力情况及应力应变分析 .62.1 常用压边圈的优缺点 .62.2 使用压边圈的条件 .83 拉深变形过程材料的力学分析 .114 设计新的压边圈 .134.1 液压控制系统工作原理 .134.2 多油缸液压压边装置的设计 .144.2.1 油路设计 .144.2.2 凸缘制件样例分析压边力的影响
11、.155 液压缸的设计 .235.1 液压缸的主要尺寸 .235.1.1 缸筒的设计 .235.1.2 液压缸的计算 .245.2 活塞杆的设计 .255.3 强度校核 .275.3.1 缸筒壁厚的校核 .275.3.2 活塞杆直径 d 的校核 .285.4 活塞杆稳定性校核 .286 液压式压边圈的力学分析 .307 结 论 .32参考文献 .33致谢 .3411 绪论拉深成形是通过工作模具对所需要加工的板料施加作用力，从而导致拌料内部的应力状态，发生较为复杂的变化，促进板料向理想方向流动，是一种利用冲压模具和设备将毛坯冲制成形的较复杂的塑性变形过程。因此，在板材的各种冲压成形方式中，拉深成
12、形是一种很重要的成形方式。这是由于板材冲压成形工艺成形效率很高，并且能广泛的运用到大批量生产过程当中，既节约了生产成本，又大大提高了生产效率，目前已经在航空航天、家用电器、仪器仪表、电子通讯、轮船汽车等行业得到广泛应用。 板料经过冲压成形后的产品能够得到相对于原料十多倍的产品价值，这也是冲压成型工艺在工业生产价值方面有巨大的潜力的原因。这也就说明了，板材的冲压成形技术在一定程度上是对一个国家模具工业能力的反映。传统的压边装置在坯料受力时主要有起皱和拉裂两大障碍，起皱在工件拉深时产生的主要问题，但我们可以利用安装压边圈的方法来解决，利用水液压机提供缓慢压力对压边圈力的作用来研究不同种类压边圈对受
13、力的应力状态的分析常用压边圈有橡皮压边圈、弹簧压边圈、气垫式压边圈。在普通单动小型压力机上常用橡皮、弹簧压边装置，选择合适的型号和尺寸尽量减少不利的因素，如弹簧，应选用压缩量大的，压边力随压缩量缓慢增加的弹簧。而橡皮式压边圈选用较软的橡皮，为使其压缩量不致过大，注意应选取的橡皮的高度不小于拉深行程的五倍。利用液压设备对压边圈受力分析可以减为直观地反映出在液压力缓慢的作用下压边圈结构的变化。对于大型工件压边圈的设计利用液压机可以提供足够的压力。在现代工业生产中，随着市场竞争力的不断加大，消费者对产品那个的性能要求就越来越高。因此，冲压制件朝着复杂化、多样化方向发展。在模具行业的发展中，冲压模具占
14、到 50%，压铸模具约占 6%，塑料磨具约占 33%，其他模具约占 11%。冲压模具包括有成型和分离，在成型工艺中。拉深成型工艺最为常见，包括在航天航空以及汽车覆盖件中都有着重要的应用。由于拉深工艺较为复杂，常见的影响拉深成形的工艺参数包括板料参数、几何参数、板料的成型性能等。在拉深成形的过程中主要会发生的质量问题有起皱和拉裂，为了降低拉深极限系数，提高极限拉深深度，可以采用可控并保持恒定压边力的。拉深模具来提高坯料的成形极限，不仅可以挺高普通材料的利用率，还可以降低生产成本。2下表为我国模具工业情况图1-1国内模具产值表我国由于城乡经济发展的不平衡，模具工业起步较为迟缓，而且在20世纪80年
15、代以后才租户不走上了正轨。模具行业的发展除了要继续提高自身的生产能力，还需要着眼于行业内部的整顿和技术水平提高。随着我国国内经济的不断提高，消费者对精密复杂的高档模具需求增大，模具行业需要向中高档模具发展，改进设备结构就显得尤其重要，特别像汽车覆盖件磨具成型分析及结构的改进等高端加工工艺及制造技术。近些年，由于我国模具行业的体制的改革步伐有了很大的改变，这主要表现在：加工大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具的标准的能力或速度高于一般模具产品。在塑料模具和压铸模具方面生产的比例有了大幅度的提升。按地域发展情况来看，我国模具行业发展较好的主要在珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海轻工业发展
16、较快的城市中，大趋势上南方的发展要比北方快。目前模具生产发展较快的主要城市有浙江、广东、上海、江苏、安徽等省份。就我国目前拥有丰富的人力资源，及庞大的市场，模具行业与国际交往的日益增多，投入也逐渐增多。模具结构趋向于大型、精密、复杂等多方面发展，但随着零件结构的精细化，在以后模具行业必将向精密方向发展。由于 CAD/CAE/CAM 技术的快速发展，利用计算机辅助模具设计制造，模具的设计将会更加高速发展,在拉深模生产工艺上，压制拉深薄坯料材料的时候，为避免坯料发生起皱或者3是拉裂的情况，经常需要要安装压边圈结构。目前常见的压边圈有弹簧式、橡皮式，以及气垫式压边装置，在双动压力机上还会用到刚性压边
17、装置。然而，弹性压边装置由于其在拉深时受到拉深行程和压缩量的限制，导致它的使用范围受到限制，但由于其在生产上结构简单、在单动压力机上还是应用比较多的。对于气垫式压边装置，其压边效果较好，但其结构复杂，维修比较困难，需要压缩空气保障，这些缺点致使其在生产中应用范围受限。在目前模具生产行业趋于高速化、精密化、信息化的情形下，常用的生产设备不能满足人们对模具的要求，压边圈的结构也正发生着改变，避免了常见压边圈的缺点，使压边力能够稳定的作用在压制在凹模上，在不同的生产条件下，可以调定不同的压边力来满足生产要求。1.1 压边圈的研究背景在拉深工艺中，主要存在起皱和拉裂两大产品质量问题。目前常用的压边装置
18、主要有弹性和刚性两大类，弹性压边圈包括弹簧压边装置及橡皮压边装置应用较为广泛。然而这些常见的压边装置在控制压边力上还不能达到理想的状态，由于其在拉深过程中压边力是非线性变化的，在利用压力机冲压薄板获取复杂形状的零件时就会对压边圈的形状及压边力有所要求，如果压边力太大，易于拉裂，如果压边力太小，则不能防止起皱。对于刚性压边装置，由于其只能用在双动压力机上，不能用于单动压力机上，在实际生产中比较麻烦。各类压边圈在不同的模具成型过程中所起到的作用也是不同的。冲裁模具：压边圈作用主要是用于保证坯料工件平面的平整。成型模具：压边圈作用主要是防止工件在拉伸、拉延过程中由于作用力的不足而起皱。精密冲裁模具：压边圈作用主要是抑制坯料流动，避免冲裁过程中坯料变薄的区域有断裂带出现。在拉深成型工艺中，理想的压边力应该是在保证板料不发生起皱或拉裂的前提下取得的最小值，并且压边圈对板料施加的这个稳定的压边力始终保持不变为最好。为此，综合考虑，设计一种可以调节压边力，并且在压制的过程中压边力始终保持恒定的压边装置液压式压边圈。在本设计中，主要是利用液压结构带动压边装置对坯料进行压制成型，在确保不会发生起皱和断裂的前提下，通过研究多个压边力在压制过程坯料的受力状态来得到较为理想的压边力，从而可以更好地在实际生产中利用压边装置。
