[发明专利]一种筒体渐进翻边成形工具头的设计方法

说明书

一种筒体渐进翻边成形工具头的设计方法，先设计带有圆锥台结构形式的成形工具头，成形工具头为回转体，回转体的下端是刀杆，作为夹持区；刀杆的上方是圆锥台，作为弯曲变形区；圆锥台上方为圆柱体，作为翻边成形区；然后确定刀杆的直径，再确定圆锥台的相关尺寸，最后确定圆柱体的高度和直径，本发明成形工具头能够完成筒形件的单道次渐进翻边成形或多道次渐进翻边成形。

技术领域

本发明属于板料成形技术领域，尤其涉及一种筒体渐进翻边成形工具头的设计方法。

背景技术

渐进成形工艺是在过去十几年中开发和全面研究的开创性工艺，它们能够在非大规模生产条件下替代传统的冲压工艺。除了作为无级增量和柔性制造工艺的优点，实验研究发现，渐进成形工艺的成形性通常大于常规拉伸成形、深冲压和冲压工艺。使用渐进成形技术成形具有预制孔的翻边零件，具有柔性化，低耗时，低成本，成形性高等特点。

目前，在渐进翻边成形的研究中，使用的工具头结构主要分为两种类型。一种是端部为半球形的球状工具头，工具头的直径往往小于15mm。另一种则是具有圆锥台的条形工具头，使用该工具头可以完成反向渐进翻边成形。中国专利(申请号CN 201310480432)提出了一种利用渐进成形工艺实现薄壁管管壁预制孔翻孔的方法，使用成形工具头完成管壁的翻孔成形，但是没有具体给出工具头结构尺寸的确定方法。

对于上述能够实现反向翻边成形的圆锥形工具头而言，翻边高度和工具头的尺寸之间存在着相应的几何关系。在渐进翻边成形的过程中，工具头的结构尺寸直接影响着工艺的加载道次和成形效果。然而，在现有的研究中，对于工具头的结构尺寸还未有明确的设计方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种筒体渐进翻边成形工具头的设计方法，设计的成形工具头能够完成单道次渐进翻边成形或多道次渐进翻边成形。

为了达到上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

一种筒体渐进翻边成形工具头的设计方法，包括以下步骤：

第一步：设计带有圆锥台结构形式的成形工具头，成形工具头为回转体，回转体的下端是直径为d的刀杆1，作为夹持区；刀杆1的上方是下表面直径为D₁，上表面直径为D₂，高度为h₁，锥角为θ的圆锥台2，作为弯曲变形区；圆锥台2上方为直径D₂、高度h₂的圆柱体3，作为翻边成形区；圆锥台2的锥形面与下表面以及圆柱体3之间均设有圆角过渡；

第二步：确定刀杆1的直径d，直径d的取值范围为10～20mm；

第三步：确定圆锥台2的相关尺寸：圆锥台2的下表面直径D₁比刀杆1的直径d大5～8mm；圆锥台2的斜面与回转体的轴线所夹的角度为θ，θ的取值范围在20°～30°；圆锥台2的高度h₁与筒形件4的内径d₁、外径d₂、厚度t、预开孔长轴尺寸a、短轴尺寸b、翻边支管内径d_m、翻边支管外径d_t和翻边高度H有关；在筒体渐进翻边成形过程中，单道次渐进成形的极限翻边高度为H_max；