一種精沖模具非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈及其工藝參數(shù)設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種精沖模具非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈及其工藝參數(shù)設(shè)計(jì)方法，該壓邊圈包括點(diǎn)式壓邊圈本體，所述點(diǎn)式壓邊圈本體的下表面上沿著所需精沖成形的零件外形輪廓均布一組凸起點(diǎn)，每個(gè)所述凸起點(diǎn)上設(shè)有倒圓角，當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度小于5mm時(shí)，所述點(diǎn)式壓邊圈為單面，確定其各工藝參數(shù)；當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度大于等于5mm時(shí)，在精沖模具凹模的上表面上設(shè)有與所述點(diǎn)式壓邊圈本體上凸起點(diǎn)參數(shù)相同的一組凸起點(diǎn)，確定其各工藝參數(shù)。本發(fā)明針對(duì)不同板厚的精沖件，能夠有效的確定非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的工藝參數(shù)，可以將非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈廣泛的應(yīng)用于精沖中，降低精沖模具成本，提高零件表面完好率。
【專利說(shuō)明】
一種精沖模具非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈及其工藝參數(shù)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明具體涉及一種精沖模具非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈及其工藝參數(shù)設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 精沖是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的成形技術(shù)，已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)中，精密沖裁模具 結(jié)構(gòu)與普通沖裁模具結(jié)構(gòu)相比，增加了壓邊圈與反壓板，并具有較小的凸凹模間隙。沖裁過(guò) 程中，壓邊圈先壓緊材料，然后在凸模下壓的同時(shí)，反壓板提供反壓力，從而使剪切區(qū)的金 屬處在三向靜水壓應(yīng)力的狀態(tài)下進(jìn)行沖裁，得到表面質(zhì)量好的沖裁件。
[0003] 壓邊圈是精沖模具中不可缺少的一個(gè)組成部件，可以阻止剪切區(qū)以外的材料在沖 裁過(guò)程中隨凸模流動(dòng)，同時(shí)可以增大材料所受的靜水壓應(yīng)力，提高材料的塑性變形能力，進(jìn) 而提高零件的斷面質(zhì)量。目前應(yīng)用最為廣泛的壓邊圈為V形壓邊圈，其主要加工方法為電火 花加工或者數(shù)控銑削成形，不管采用哪種加工方法，其V形梗的加工比較困難，需要采用高 精度的數(shù)控銑床進(jìn)行加工，這樣會(huì)增加加工成本，且加工精度難以保證。
[0004] 非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的提出可以在一定程度上降低精沖模具成本，非連續(xù)點(diǎn)式壓邊 圈的加工比較容易，在電火花加工時(shí)其工具電極的加工比V形壓邊圈簡(jiǎn)單，只需要利用鉆頭 按照壓邊圈上所設(shè)計(jì)的凸點(diǎn)排列方式鉆一系列的孔即可，可以降低加工成本。但是精沖不 同零件時(shí)，非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的參數(shù)該如何選取目前還沒(méi)有系統(tǒng)的定義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種精沖模具非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈及其工藝參數(shù)設(shè)計(jì)方法， 它可以在沖裁不同厚度的零件時(shí)，確定非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的點(diǎn)直徑、點(diǎn)上所導(dǎo)圓角尺寸、點(diǎn) 與點(diǎn)邊緣之間的距離、點(diǎn)距離模具刃口的尺寸以及點(diǎn)的高度等工藝參數(shù)該如何選取，能使 非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈更為有效的應(yīng)用在精沖中，從而降低精沖模具成本。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種精沖模具非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈，該壓邊圈包括點(diǎn)式壓邊圈本體，所述點(diǎn)式壓邊 圈本體的下表面上沿著所需精沖成形的零件外形輪廓均布一組凸起點(diǎn)，每個(gè)所述凸起點(diǎn)上 設(shè)有倒圓角，當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度小于5mm時(shí)，所述點(diǎn)式壓邊圈為單面，相鄰?fù)蛊?點(diǎn)邊緣之間的距離為0.4~0.5mm，所述凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與 壓邊圈內(nèi)圈之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.3~0.4、0.1~0.15、 0.75~0.85、0.2~0.3;當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度大于等于5mm時(shí)，在精沖模具凹模的 上表面上設(shè)有與所述點(diǎn)式壓邊圈本體上凸起點(diǎn)參數(shù)相同的一組凸起點(diǎn)，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之 間的距離為0.4~0.5mm，所述凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi) 圈之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.3~0.4、0.1~0.5、0.75~0.85、 0 ? 15 ~0 ? 25〇
[0008] 按上述技術(shù)方案，當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度小于5mm時(shí)，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間 的距離為0.4 5mm，所述凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間 的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.35、0.125、0.8、0.25。
[0009] 按上述技術(shù)方案，當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度大于等于5mm時(shí)，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣 之間的距離為0.45mm，所述凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈 之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.35、0.125、0.8、0.18。
[0010] -種精沖模具非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：
[0011] S1、當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度小于5mm時(shí)，采用單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈，即只 在點(diǎn)式壓邊圈本體的下表面上沿著所需精沖成形的零件外形輪廓均布一組凸起點(diǎn)，待優(yōu)化 的工藝參數(shù)包括相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離、凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn) 圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離以及凸起點(diǎn)的高度：
[0012] S101、相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離的優(yōu)化:其優(yōu)化準(zhǔn)則為在不影響加工難度的情 況下，提高沖裁零件的斷面質(zhì)量;在精沖模具的有限元模型中，針對(duì)不同的零件厚度，從0~ 1mm、間隔0.05mm改變壓邊圈上相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離，觀察沖裁零件的斷面質(zhì)量，當(dāng) 相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離位于0.4~0.5mm時(shí)，沖裁零件的斷面質(zhì)量好，壓邊圈加工難度 低，故相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離為〇. 4~0.5_;
[0013] S102、凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離 以及凸起點(diǎn)的高度的優(yōu)化：以對(duì)應(yīng)不同零件厚度的V形壓邊圈的各個(gè)參數(shù)的取值為基準(zhǔn)，每 個(gè)優(yōu)化因素均在V形壓邊圈的參數(shù)附近進(jìn)行取值，將每個(gè)優(yōu)化因素以及相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之 間的距離的取值范圍分為5水平，設(shè)計(jì)五因素五水平的正交試驗(yàn)表，確定試驗(yàn)次數(shù)25次，實(shí) 施正交試驗(yàn)方案，測(cè)量各組模擬試驗(yàn)所得到的零件的表面完好率，通過(guò)極差分析方法對(duì)25 組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各工藝參數(shù)對(duì)沖裁零件表面完好率的影響規(guī)律，結(jié)合步驟S101中相 鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離的取值要求，得到理論最優(yōu)參數(shù)組合，分析各理論最優(yōu)參數(shù)組合 與零件板厚的關(guān)系可知，凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之 間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.3~0.4、0.1~0.15、0.75~0.85、0.2 ~0 ? 3;
[0014] S2、當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度大于等于5mm時(shí)，采用雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈， 即在點(diǎn)式壓邊圈本體的下表面上以及精沖模具凹模的上表面均沿著所需精沖成形的零件 外形輪廓均布一組凸起點(diǎn)，待優(yōu)化的工藝參數(shù)包括相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離、凸起點(diǎn)的 直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離以及凸起點(diǎn)的高度： [0015] S201、相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離的優(yōu)化:重復(fù)步驟S101，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的 距離為〇 ? 4~0 ? 5mm;
[0016] S202、凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離 以及凸起點(diǎn)的高度的優(yōu)化:重復(fù)步驟S102,凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓 心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.3~0.4、0.1~0.5、 0.75~0.85、0.15~0.25。
[0017]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明提供的點(diǎn)式壓邊圈上沿著零件外形輪廓分布著 一系列的凸起點(diǎn)，通過(guò)凸起點(diǎn)來(lái)壓緊板料，以阻止剪切區(qū)以外的材料在沖裁過(guò)程中隨凸模 流動(dòng)，同時(shí)，非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈還增大了材料所受的靜水壓應(yīng)力，提高了材料的塑性變形能 力，從而提高了沖裁零件的斷面質(zhì)量。影響非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈在精沖過(guò)程中作用的工藝參 數(shù)有五個(gè)，本發(fā)明針對(duì)不同板厚的精沖件，能夠有效的確定非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的工藝參數(shù)， 可以將非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈廣泛的應(yīng)用于精沖中，降低精沖模具成本，提高零件表面完好率。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：
[0019] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的主視圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的俯視圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的三維圖；
[0022] 圖4是使用本發(fā)明的精沖模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是使用本發(fā)明的精沖模具精沖得到的零件。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0025] 如圖1-圖3所示，一種精沖模具非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈，該壓邊圈包括點(diǎn)式壓邊圈本 體，點(diǎn)式壓邊圈本體的下表面上沿著所需精沖成形的零件外形輪廓均布一組凸起點(diǎn)，每個(gè) 凸起點(diǎn)上設(shè)有倒圓角，當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度小于5_時(shí)，點(diǎn)式壓邊圈為單面，相鄰 凸起點(diǎn)邊緣b之間的距離為0.4~0.5mm，凸起點(diǎn)的直徑① d、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸r、凸起點(diǎn) 圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離a、凸起點(diǎn)的高度h與零件厚度的比值分別為0.3~0.4、0.1~ 0.15、0.75~0.85、0.2~0.3;當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度大于等于5mm時(shí)，在精沖模具凹 模的上表面上設(shè)有與點(diǎn)式壓邊圈本體上凸起點(diǎn)參數(shù)相同的一組凸起點(diǎn)，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之 間的距離b為0.4~0.5mm，凸起點(diǎn)的直徑① d、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸r、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈 內(nèi)圈之間的距離a、凸起點(diǎn)的高度h與零件厚度的比值分別為0.3~0.4、0.1~0.5、0.75~ 0?85、0?15~0?25〇
[0026] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度小于5mm時(shí)，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn) 邊緣之間的距離為0.45mm，凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈 之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.35、0.125、0.8、0.25。
[0027] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度大于等于5mm時(shí)，相鄰?fù)?起點(diǎn)邊緣之間的距離為0.45mm，凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈 內(nèi)圈之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.35、0.125、0.8、0.18。
[0028] -種精沖模具非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：
[0029] S1、當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度小于5mm時(shí)，采用單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈，即只 在點(diǎn)式壓邊圈本體的下表面上沿著所需精沖成形的零件外形輪廓均布一組凸起點(diǎn)，待優(yōu)化 的工藝參數(shù)包括相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離、凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn) 圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離以及凸起點(diǎn)的高度：
[0030] S101、相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離的優(yōu)化:其優(yōu)化準(zhǔn)則為在不影響加工難度的情 況下，提高沖裁零件的斷面質(zhì)量;在精沖模具的有限元模型中，針對(duì)不同的零件厚度，從0~ 1mm、間隔0.05mm改變壓邊圈上相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離，觀察沖裁零件的斷面質(zhì)量，當(dāng) 相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離位于0.4~0.5mm時(shí)，沖裁零件的斷面質(zhì)量好，壓邊圈加工難度 低，故相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離為0.4~0.5mm;
[0031] S102、凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離 以及凸起點(diǎn)的高度的優(yōu)化：以對(duì)應(yīng)不同零件厚度的V形壓邊圈的各個(gè)參數(shù)的取值為基準(zhǔn)，每 個(gè)優(yōu)化因素均在V形壓邊圈的參數(shù)附近進(jìn)行取值，將每個(gè)優(yōu)化因素以及相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之 間的距離的取值范圍分為5水平，設(shè)計(jì)五因素五水平的正交試驗(yàn)表，確定試驗(yàn)次數(shù)25次，實(shí) 施正交試驗(yàn)方案，測(cè)量各組模擬試驗(yàn)所得到的零件的表面完好率，通過(guò)極差分析方法對(duì)25 組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各工藝參數(shù)對(duì)沖裁零件表面完好率的影響規(guī)律，結(jié)合步驟S101中相 鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離的取值要求，得到理論最優(yōu)參數(shù)組合，分析各理論最優(yōu)參數(shù)組合 與零件板厚的關(guān)系可知，凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之 間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.3~0.4、0.1~0.15、0.75~0.85、0.2 ~0 ? 3;
[0032] S2、當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度大于等于5mm時(shí)，采用雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈， 即在點(diǎn)式壓邊圈本體的下表面上以及精沖模具凹模的上表面均沿著所需精沖成形的零件 外形輪廓均布一組凸起點(diǎn)，待優(yōu)化的工藝參數(shù)包括相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離、凸起點(diǎn)的 直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離以及凸起點(diǎn)的高度：
[0033] S201、相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離的優(yōu)化:重復(fù)步驟S101，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的 距離為〇 ? 4~0 ? 5mm;
[0034] S202、凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離 以及凸起點(diǎn)的高度的優(yōu)化:重復(fù)步驟S102,凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓 心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.3~0.4、0.1~0.5、 0.75~0.85、0.15~0.25。
[0035] 本發(fā)明的具體設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：
[0036] S1、當(dāng)沖裁零件的厚度比較?。ㄐ∮?mm)時(shí)，采用單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈，影響參 數(shù)主要有相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離、凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與 壓邊圈內(nèi)圈之間的距離以及凸起點(diǎn)的高度；
[0037] S101、先對(duì)沖裁板厚4mm的零件的非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的工藝參數(shù)進(jìn)行研究，因?yàn)槟?前應(yīng)用最為普遍的壓邊圈為V形壓邊圈，V形壓邊圈的工藝參數(shù)主要有壓邊圈高度、壓邊圈 位置以及V形梗角度，V形梗的角度通常取值為450,其他工藝參數(shù)的選取與板厚有關(guān)，4_為 V形壓邊圈選取的臨界板厚值，當(dāng)沖裁零件的板厚小于4_時(shí)，使用單面V形壓邊圈進(jìn)行沖裁 就能得到表面質(zhì)量較好的零件，當(dāng)沖裁零件的板厚大于等于4mm時(shí)，使用雙面V形壓邊圈進(jìn) 行沖裁才能得到表面質(zhì)量較好的零件；
[0038] S102、單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離的優(yōu)化:研究初始階段 所選用零件的板厚值為4mm，當(dāng)沖裁零件的板厚為4mm時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)得V形壓邊圈的高度為 0.9mm，V形壓邊圈距離模具刃口的尺寸為3.2mm，在Deform-3D軟件中改變點(diǎn)式壓邊圈的相 鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離，取值范圍為0~1mm，而單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈其他工藝參數(shù)以V 形壓邊圈的值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選取，凸起點(diǎn)的直徑取1.4mm，凸起點(diǎn)的高度取0.9_，凸起點(diǎn)圓心 與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離取3.2mm，凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸取0.4mm，模擬結(jié)束后，觀察沖裁零 件的表面質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離越小，在點(diǎn)式壓邊圈的作用下沖裁零件的 斷面質(zhì)量越好，但與此同時(shí)，點(diǎn)式壓邊圈的加工難度越大，并且發(fā)現(xiàn)當(dāng)相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間 的距離小于0.4mm~0.5mm這個(gè)范圍時(shí)，再減小相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離對(duì)精沖零件表面 質(zhì)量的提高影響不是很大，反而會(huì)增加壓邊圈的加工難度，所以綜合考慮壓邊圈對(duì)沖裁零 件質(zhì)量以及加工難度的影響，選取最佳的點(diǎn)與點(diǎn)邊緣之間距離，取值范圍為〇.4mm~0.5mm， 用這個(gè)范圍的取值來(lái)沖裁其他薄板時(shí)，證明這個(gè)取值也是同樣可行的，綜合考慮壓邊圈對(duì) 沖裁零件質(zhì)量以及加工難度的影響，選取最佳的相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離，即〇.45_;
[0039] S103、對(duì)沖裁板厚為4mm的零件時(shí)，單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的各個(gè)工藝參數(shù)凸起點(diǎn) 的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間 的距離以及凸起點(diǎn)的高度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在研究中，這些工藝參數(shù)的取值都為變值，以V形 壓邊圈的取值為基準(zhǔn)，在V形壓邊圈的參數(shù)附近進(jìn)行取值，所選取的參數(shù)與水平如表1所示；
[0040] 表1單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈工藝參數(shù)與水平
[0042] S104、這是一個(gè)5因素5水平的試驗(yàn)問(wèn)題，如果要做全面的試驗(yàn)研究，就需要將所研 究的非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的各個(gè)因素的各個(gè)水平作全面的搭配分析，就需要進(jìn)行55 = 3125次 試驗(yàn)，這樣試驗(yàn)的次數(shù)過(guò)多，在實(shí)際研究中很難達(dá)到這樣的要求，所以在研究中選用正交試 驗(yàn)來(lái)對(duì)非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的工藝參數(shù)進(jìn)行分析研究，可以減少試驗(yàn)次數(shù)，由于這是一個(gè)5因 素5水平的試驗(yàn)，所以選取的正交表為L(zhǎng) 25(56)，其中25表示要進(jìn)行25次模擬試驗(yàn)，很大程度 上減少了試驗(yàn)次數(shù)，5代表5水平，6代表了 6個(gè)因素，6因素里面有5個(gè)因素代表的是非連續(xù)點(diǎn) 式壓邊圈的5個(gè)工藝參數(shù)，還有一個(gè)是用來(lái)計(jì)算誤差的，將正交試驗(yàn)中的各個(gè)組合而形成非 連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈工藝參數(shù)導(dǎo)入到軟件中進(jìn)行模擬，測(cè)量各組試驗(yàn)所得到的表面完好率，如 表2所示；
[0043]表2正交試驗(yàn)?zāi)M結(jié)果

[0045] S105、用極差分析的方法對(duì)以上25組模擬得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到單面非連續(xù) 點(diǎn)式壓邊圈的工藝參數(shù)對(duì)沖裁零件表面完好率的影響規(guī)律，并得到最優(yōu)化的工藝參數(shù)，用 極差分析方法計(jì)算得到的各個(gè)工藝參數(shù)所對(duì)應(yīng)的L、Vi，如表3所示；
[0046] 表3極差分析計(jì)算結(jié)果
[0049] 3106、」=1、2、3、4、5、6，11、111、111 1、1￥1與￥1之間的差別可以看作是A因素的不同 水平對(duì)最后精密沖裁得到的零件表面完好率的影響規(guī)律，I2、II2、m2、1￥ 2與V2之間的差別 可以看作是B因素的不同水平對(duì)最后精密沖裁得到的零件表面完好率的影響規(guī)律，I3、n3、 m3、iv3與v3之間的差別可以看作是C因素的不同水平對(duì)最后精密沖裁得到的零件表面完 好率的影響規(guī)律，1 4、114、1114、1￥4與￥4之間的差別可以看作是0因素的不同水平對(duì)最后精密 沖裁得到的零件表面完好率的影響規(guī)律，1 5、115、1115、1￥5與￥5之間的差別可以看作是0因素 的不同水平對(duì)最后精密沖裁得到的零件表面完好率的影響規(guī)律，i6、n 6、m6、iv6與v 6之間 的差別反映了誤差，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)誤差并不是很大；
[0050] S107、對(duì)極差分析的結(jié)果進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)A3B4QD3E4為最優(yōu)化的工藝參數(shù)，但是其中 的C因素（相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離)在前面的研究中發(fā)現(xiàn)，其參數(shù)值需要綜合考慮加工 難度與精沖成形零件質(zhì)量，所以在這里取值為〇.45_是合適的，若取值為0.25_，就會(huì)使得 壓邊圈上面分布的點(diǎn)過(guò)多，加大了加工難度，若取值過(guò)大，精沖零件質(zhì)量會(huì)達(dá)不到要求，所 以最后通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化所得到的最優(yōu)化參數(shù)為A 3B4C2D3E4，即凸起點(diǎn)的直徑選取為1.4mm， 凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸選取為〇.5mm，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離選取為0.45mm(這個(gè)值符合 前面所研究的點(diǎn)與點(diǎn)邊緣之間距離的取值范圍），凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離選 取為3.2mm，凸起點(diǎn)的高度選取為1.0mm，其中凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn) 圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離以及凸起點(diǎn)的高度與板厚之間的比值分別為0.35、0.125、 0.8、0.25,根據(jù)正交試驗(yàn)?zāi)M研究，再依托于實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，加工非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈 時(shí)，壓邊圈工藝參數(shù)的比例關(guān)系在以下一定范圍內(nèi)都是可行的，即：凸起點(diǎn)的直徑直徑/板 厚= 0.3~0.4,凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸/板厚=0.1~0.15,凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的 距離/板厚= 0.75~0.85,凸起點(diǎn)的高度/板厚= 0.2~0.3,試驗(yàn)中用這個(gè)比例范圍來(lái)沖裁 其他薄板時(shí)，證明其參數(shù)的選取也是可行的；
[0051] S2、使用雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈臨界條件的確定，隨著沖裁零件板厚增加，精沖過(guò) 程中使用單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈得到的零件質(zhì)量達(dá)不到要求，用前面所得到的單面非連續(xù) 點(diǎn)式壓邊圈的參數(shù)選取原則來(lái)分別沖裁板厚為4mm、4.5mm、5mm、5.5mm的零件，單面非連續(xù) 點(diǎn)式壓邊圈的工藝參數(shù)如表4所示；
[0052]表4單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈工藝參數(shù)
[0055] S201、用以上參數(shù)沖裁出來(lái)的零件表面完好率分別為93.88%、92.25%、89.81%、 89.23%，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沖裁零件的板厚增加到5_時(shí)，采用單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈進(jìn)行沖裁 所得到的零件表面完好率不能達(dá)到90%以上，此時(shí)需要使用雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈進(jìn)行精 密沖裁，5_則為雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈使用的臨界板厚值，當(dāng)沖裁零件的板厚小于5_時(shí)， 使用單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈進(jìn)行沖裁就能得到表面質(zhì)量較好的零件，當(dāng)沖裁零件的板厚大 于等于5_時(shí)，使用雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈進(jìn)行沖裁才能得到表面質(zhì)量較好的零件；
[0056] S202、雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈工藝參數(shù)的優(yōu)化，雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈除了在精 沖模具壓邊圈上有一系列的凸起點(diǎn)外，在精沖模具凹模上也有一系列的凸起點(diǎn)，雙面非連 續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的工藝參數(shù)主要有相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離、凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒 圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離以及凸起點(diǎn)的高度，與單面非連續(xù)點(diǎn)式壓 邊圈的設(shè)計(jì)方法一樣，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離優(yōu)化需要綜合考慮壓邊圈對(duì)沖裁零件質(zhì) 量以及加工難度的影響，所以在Def 〇rm-3D中對(duì)它進(jìn)行單因素分析，得到的最優(yōu)化間距為 0. 4~0? 5謹(jǐn)，其他工藝參數(shù)通過(guò)選用合適的正交表L25(56)，并結(jié)合Deform-3D軟件以及方差 分析進(jìn)行優(yōu)化，確定各工藝參數(shù)與板厚之間的關(guān)系，然后與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)它們與板厚之 間的比值范圍分別為0.3~0.4、0.1~0.5、0.75~0.85、0.15~0.25。
[0057]本發(fā)明在具體應(yīng)用時(shí)，如圖4所示，精沖模具包括凸模2、凹模4、非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈 1、 反壓板5和坯料3,精沖得到如圖5所示的直齒圓柱齒輪件，齒輪件的尺寸參數(shù)見(jiàn)表5。 [0058]表5
[0060]^根據(jù)上述直齒圓柱齒輪的齒寬確定非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的類型，由于齒寬為5mm，達(dá) 到了采用雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈的臨界條件，故精沖時(shí)采用雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈。
[0061] 采用雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈時(shí)，點(diǎn)與點(diǎn)邊緣之間距離綜合考慮加工難度與點(diǎn)式壓 邊圈對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量的影響程度，取值為〇.45mm，而其他工藝參數(shù)與齒寬之間有一定的 關(guān)系，根據(jù)這個(gè)關(guān)系，確定沖裁直齒圓柱齒輪時(shí)雙面點(diǎn)式壓邊圈點(diǎn)直徑、點(diǎn)上所導(dǎo)圓角尺 寸、點(diǎn)距離模具刃口的尺寸以及點(diǎn)的高度值，各參數(shù)取值如表6所示。
[0062] 表 6
[0064]根據(jù)設(shè)計(jì)值，沿著齒形輪廓加工出一系列的點(diǎn)，即形成了非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈，非連 續(xù)點(diǎn)式壓邊圈立體結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。
[0065] 根據(jù)上述工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，通過(guò)Def〇rm-3D軟件進(jìn)行模擬，成功的采用非連續(xù)點(diǎn)式壓 邊圈精沖得到了斷面質(zhì)量比較好的直齒圓柱齒輪，如圖5所示。
[0066]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種精沖模具非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈，該壓邊圈包括點(diǎn)式壓邊圈本體，所述點(diǎn)式壓邊圈 本體的下表面上沿著所需精沖成形的零件外形輪廓均布一組凸起點(diǎn)，每個(gè)所述凸起點(diǎn)上設(shè) 有倒圓角，其特征在于，當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度小于5mm時(shí)，所述點(diǎn)式壓邊圈為單面， 相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離為0.4~0.5mm，所述凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起 點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.3~0.4、0.1~ 0.15、0.75~0.85、0.2~0.3;當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度大于等于5mm時(shí)，在精沖模具凹 模的上表面上設(shè)有與所述點(diǎn)式壓邊圈本體上凸起點(diǎn)參數(shù)相同的一組凸起點(diǎn)，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊 緣之間的距離為0.4~0.5mm，所述凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊 圈內(nèi)圈之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為〇 . 3~0.4、0.1~0.5、0.75~ 0·85、0·15~0·25〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓邊圈，其特征在于，當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度小于5mm 時(shí)，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離為〇. 45mm，所述凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起 點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.35、0.125、 0·8、0·25〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓邊圈，其特征在于，當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度大于等于 5mm時(shí)，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離為0.45mm，所述凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸 起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.35、0.125、 0.8、0.18〇4. 一種以上任一權(quán)利要求所述的精沖模具非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，其 特征在于，包括以下步驟： S1、當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度小于5mm時(shí)，采用單面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈，即只在點(diǎn) 式壓邊圈本體的下表面上沿著所需精沖成形的零件外形輪廓均布一組凸起點(diǎn)，待優(yōu)化的工 藝參數(shù)包括相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離、凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心 與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離以及凸起點(diǎn)的高度： 5101、 相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離的優(yōu)化:其優(yōu)化準(zhǔn)則為在不影響加工難度的情況下， 提高沖裁零件的斷面質(zhì)量;在精沖模具的有限元模型中，針對(duì)不同的零件厚度，從〇~1mm、 間隔0.05mm改變壓邊圈上相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離，觀察沖裁零件的斷面質(zhì)量，當(dāng)相鄰 凸起點(diǎn)邊緣之間的距離位于0.4~0.5_時(shí)，沖裁零件的斷面質(zhì)量好，壓邊圈加工難度低，故 相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離為〇. 4~0.5mm; 5102、 凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離以及 凸起點(diǎn)的高度的優(yōu)化：以對(duì)應(yīng)不同零件厚度的V形壓邊圈的各個(gè)參數(shù)的取值為基準(zhǔn)，每個(gè)優(yōu) 化因素均在V形壓邊圈的參數(shù)附近進(jìn)行取值，將每個(gè)優(yōu)化因素以及相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的 距離的取值范圍分為5水平，設(shè)計(jì)五因素五水平的正交試驗(yàn)表，確定試驗(yàn)次數(shù)25次，實(shí)施正 交試驗(yàn)方案，測(cè)量各組模擬試驗(yàn)所得到的零件的表面完好率，通過(guò)極差分析方法對(duì)25組數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理，得到各工藝參數(shù)對(duì)沖裁零件表面完好率的影響規(guī)律，結(jié)合步驟SlOl中相鄰?fù)?起點(diǎn)邊緣之間的距離的取值要求，得到理論最優(yōu)參數(shù)組合，分析各理論最優(yōu)參數(shù)組合與零 件板厚的關(guān)系可知，凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的 距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.3~0.4、0.1~0.15、0.75~0.85、0.2~ 0.3； S2、當(dāng)所需精沖成形的零件的厚度大于等于5mm時(shí)，采用雙面非連續(xù)點(diǎn)式壓邊圈，即在 點(diǎn)式壓邊圈本體的下表面上以及精沖模具凹模的上表面均沿著所需精沖成形的零件外形 輪廓均布一組凸起點(diǎn)，待優(yōu)化的工藝參數(shù)包括相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離、凸起點(diǎn)的直徑、 凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離以及凸起點(diǎn)的高度： 5201、 相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離的優(yōu)化:重復(fù)步驟SlOl，相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)邊緣之間的距離 為0·4~0·5mm; 5202、 凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與壓邊圈內(nèi)圈之間的距離以及 凸起點(diǎn)的高度的優(yōu)化:重復(fù)步驟S102,凸起點(diǎn)的直徑、凸起點(diǎn)上倒圓角尺寸、凸起點(diǎn)圓心與 壓邊圈內(nèi)圈之間的距離、凸起點(diǎn)的高度與零件厚度的比值分別為0.3~0.4、0.1~0.5、0.75 ~0·85、0·15~0·25〇
【文檔編號(hào)】B21D43/00GK105880350SQ201610203295
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】毛華杰, 周菲, 華林, 劉艷雄
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)