筒形件拉深是指在压力机上利用模具将圆形板料加工成圆筒形状的一种金属板料加工方法,在机械加工中有着十分广泛的应用。在拉深成形过程中,起皱、破裂以及减薄是评价成形件质量的重要指标。同时,压边力是影响拉深件成形质量指标的一个重要因素,通过加载不同形式的压边力,可以影响成形质量。因此,随着对拉深件质量要求不断提高,对变压边力和变压边力加载装置的研究成为拉深工艺中的一个热点。本文以筒形件拉深为研究对象,推导随拉深行程变化的临界起皱和破裂压边力,运用数值模拟软件,分析不同压边力对厚度减薄的影响规律,提出更加合理的压边力变化形式,并设计一套变压边力加载装置。主要研究内容与结果如下:(1)通过建立筒形件的起皱模型以及数学表达式,根据能量法,推导出抑制筒形件起皱的下临界压边力;通过建立筒形件破裂模型,根据拉深过程中材料的拉应力承受极限和所受拉应力,推导出防止筒形件破裂的上临界压边力。结合具体案列,推导出预防起皱和破裂的压边力具体区间。(2)通过建立有限元分析模型,利用壳单元对模型进行网格划分,采用面面接触,施加载荷和约束,施加按照理论分析获得的最大、最小临界压边力载荷,分析总结壁厚的变化规律。(3)通过分析施加不同恒压边力时筒形件壁厚变化情况,给定模拟区间,在此区间内模拟传统压边力加载形式(递增型、递减型、指数型),分析其拉深过程中壁厚减薄状况和材料的流动情况,讨论其对于拉深成形的影响,在此基础上提出新型的压边力加载方式,并进行仿真验证,总结新型压边力相对与其它传统型压边力的优势。(4)根据提出的新型压边力曲线,设计出一套可以实现新型压边力曲线的机械式拉深模具装置,并对装置的部件进行设计,建立装置的二维和三维模型,进行可行性分析。综上所述,本文建立了筒形件拉深力学分析模型,推导出起皱与拉裂状态下对应的上、下临界压边力计算公式;建立了筒形件拉深有限元分析模型,获得了加载上、下临界压边力下,零件壁厚的变化情况;分析了常用压边力加载方式对壁厚减薄的影响,基于合理壁厚减薄假设,提出了合理的压边力曲线,并设计了相应的机械式变压边力装置。上述研究结果对提高筒形件拉深质量具有一定的理论及应用价值。