深拉机的设计与制作：拉拔力与绘图冲程的实验研究

抽象

  本文介绍了在设计，制造和操作廉价液压拉深机（DDM）模型时所实施的工作，该模型目前在An-Najah国立大学工业工程系（IED）的制造过程实验室中使用。该机器用于进行与深拉工艺相关的不同实验。

众所周知，深拉是一种钣金加工工艺，其中冲头将坯料板拉入模腔，形成杯形或盒状零件[1]。

  这项工作分三个阶段进行;第一个是设计阶段，其中DDM元件的所有设计计算都是根据要绘制的产品（杯子）的规格完成的。第二个是建设阶段，其中DDM元件是在大学的工程车间制造和组装的。最后是操作和实验阶段，其中通过进行不同的实验来测试DDM。

  总之，在设计和构建机械实验室设备方面获得的经验在获得与文献中可获得的实际结果相符的方面取得了成功，相对于类似购买设备的成本节省了资金，并且增强了学生'特别是深刻绘制过程的能力和机器元素设计概念。

  关键词：深拉伸，机械元件设计，Dei设计，机械装配与制造，拉力和拉伸行程的实验研究

1.介绍

  深拉伸是一种钣金加工工艺，用于通过使用将坯料拉入模腔的冲头形成杯形或箱形零件。通过在模具的开口上放置一定尺寸的空白片材并用冲头将该坯料压入模腔中来进行该过程，如图1所示[1]。通过该方法制造的典型产品是饮料罐，浴缸，不同尺寸和形状的容器，水槽和汽车面板。

在本文中，研究了基本的绘图操作，即绘制了一个带有如图1所示参数的杯形部件，在这个基本操作中，一个直径为Db，厚度为t的圆形空白板放在开口具有拐角半径Rd的模具。然后用一定压力的坯料夹持器（压紧环）固定坯料。之后，使用直径为Dp且角半径为Rp的冲头将坯料板冲压到模腔中，从而形成杯形部件。

  此外，冲头以一定的速度V移动并施加一定的向下力F以实现金属的变形，而压边器施加保持力Fh以防止空白

起皱。

  实际上，本文介绍了一种廉价的深拉伸机“DDM”的设计和制造，该机器生产预先确定的杯形产品，DDM现已安装并用于在IE部门的制造过程实验室进行实验。 Najah大学，该论文介绍了DDM主要元件的详细设计，包括冲头和模具，以及制造和制造。通过对拉伸力与拉伸行程进行实验，并将结果与​​公布的数据进行比较，还介绍了DDM的装配，DDM的操作和测试。

2。深度绘图：一般背景

  本节讨论深拉工艺的一些一般概念，包括拉伸措施，拉拔力和保持力

深拉伸措施：

  深拉操作最重要的措施之一是限制拉伸比LDR。限制拉伸比定义为在没有失效的情况下在一个行程中在理想条件下可以绘制的坯料板直径与冲头直径的最大比率[2]。

绘图力量：

  制造杯子所需的冲头中的力是理想变形力，摩擦力和产生熨烫所需的力的总和。图2显示了拉伸力和拉伸行程之间的关系[2]。

空白持有力：

  保持力h F在深拉中起重要作用。作为粗略的近似，保持压力可以设定为等于金属板屈服强度的[0.015]的值[1]。

因此，通过将保持压力乘以由坯料夹具保持的坯料的起始区域的部分，我们可以将保持力（h F）估计为[1]。

工具和设备：

  双作用机械压力机通常用于深拉，也使用液压机。双动压力机独立控制冲头和压边圈，并以恒定速度形成零件。

  由于压边力控制了模具内金属板的流动，现在压力机设计有可变的压边力。在这些压力机中，压边力随冲头行程而变化。

  模具设计中最重要的因素是模具的圆角半径（d R）。该半径必须具有最佳值，因为材料被拉过它。模具最佳半径的值取决于印刷要求和所抽材料的类型。显然，模具半径越小，拉制杯所需的力就越大。模具的半径可以是坯料厚度的4到8倍[3]。也就是说

  实际上，建议从d R等于4t开始，并在必要时增加它。

  类似地，冲头半径（p R）很重要，因为它塑造了生产杯底部的半径。如果p R太小，则杯子的底部半径可能会撕裂。可能需要使半径大于所需的半径，并在随后的绘制操作中减小其尺寸。首先，可以使用4t半径到坯料的厚度。 [3]。

3.杯子规格和图纸&持有力量计算

如前所述，DDM设计用于一次性生产杯形部件，设计DDM的目的是为An-Najah大学的制造工艺实验室提供一个能够展示深拉工艺的设备，同时也是学生用它来完成与深拉过程相关的一些基本实验。实际上，为了设计合适的DDM，首先必须确定产品（杯子）规格，拉伸力和保持力。

杯子规格

  所需DDM的产品选择为具有一定内径（d）和深度（h）的简单杯，并使用厚度（t）的金属板制造。

  必须选择杯子的尺寸，使得深拉操作可以在一个行程中生产杯子;为了测量操作的可行性，LDR，厚度 - 直径比（t / D）和减少（Re）百分比必须满足本文第2节中提到的可行性条件。为此，决定用于生产杯子的金属板的厚度为t121in。 0.8mm，因此 - 基于第2节中所述的建议

拉拔力和坯料夹持力的确定

  杯子由黄铜C 26800（65％Cu，35％Zn）和UTS 322MPa，S 98MPa制成。 y使用等式（5），Dp = 50 mm;可以计算制造杯子的拉力F = 36.4KN。类似地，从等式（6）Fh = 14KN。因此，由DDM施加的总拉伸力（Fd）等于F和Fh的总和，即Fd = 50.4KN。用于DDM元件的设计目的; Fd应乘以一个等于1.6的载荷因子。

4.深冲压机元件的设计

  本节介绍深拉伸机（DDM）所选主要元素的设计。图（4）显示了DDM的一部分，其元素和相关的图例。图（5）是它的照片。

模具和冲床的设计

  一旦如前所述确定了杯规格，就可以确定模具的规格和用于生产该杯子的冲头。

  即，冲头的外径必须等于杯子的内径，即50mm。它还必须足够高，以产生所需的杯子深度（20毫米）。因此，拳打了外径为50mm，冲头半径（p R）为3.2mm，高度为80mm。

  模具和冲头是这个过程中的配合部件;因此，模具的内径将是与冲头外径相同，加上它们之间间隙的补偿。图（6）说明了模具的尺寸。

上支撑板的设计/安全性分析

  正如其名称所示，上支撑板用于通过保持液压来支撑DDM机器的圆筒。因此，该板的设计必须基于最大力由液压装置提供，等于1.6 Fd = 80 KN。图（7）显示了它的尺寸图（8）是板的自由体图。如图（8）所示，加载部分这个板可以近似为两端的固定支撑，其中心负载由液压装置。

  A和C处的反应相同且等于40KN，A，B和C处的力矩等于MA =2090Nm，MB = 2200Nm，MC = 2090Nm，分别为[4]。 B节（中跨）是关键部分。在此载荷下，此部分的最大法向应力等于27.7 MPa。碟子由Sy = 170 MPa的热轧钢制成，因此，防止屈服的安全系数上盘等于6。