板料各向异性对圆筒件拉深成形回弹影响的研究

摘要

回弹现象作为在板料冲压成形中普遍存在的一种缺陷，它直接影响着冲压件的尺寸精度。而板料的冲压回弹作为整个成形历史的积累，它与成形过程中材料性能、板料初始形状、工艺条件、加载历史以及模具几何形状等因素都息息相关。特别是在板料经轧制或预成形后产生各向异性的情况下，回弹的计算变得尤为复杂且精度低。由于目前针对各向异性板料的回弹研究还难以达到实际工业应用的要求，故回弹问题在近些年一直作为工业界和学术界的重要研究内容。本文旨在从有限元数值方法和实验法两方面探讨板料各向异性对板料圆筒拉深成形性能特别是回弹方面的影响，通过对SS304各向异性及回弹量的相关性研究，为企业制定相关参考评价体系提供依据。本文的主要研究内容如下:
　　1)对各向异性板料的圆筒拉深成形应力状态进行分析，并利用数值模拟技术对其进行验证，得到当塑性应变比r45与r00=r90的差值越大时，圆简直壁部分的材料厚度减薄程度越低，对拉深越有利，但法兰边上凸耳越明显;
　　2)设计带交互作用的正交试验探究塑性应变比值对圆筒拉深成形回弹量的影响，通过利用数值模拟技术进行成形回弹模拟研究，将模拟所得数据进行方差析因分析，并最终得出:塑性应变比r90对底部圆角回弹量的影响最大，其次为r45,而r00影响最小。当不考虑塑性应变比的交互作用时，r00、r45、r90的增大均能降低回弹量。当考虑交互作用时，r90×r45、r45×r00的增大对回弹量的影响，整体上呈现增大作用;而r90×r00的增大对回弹量的影响，整体上呈现减少作用;
　　3)将SS304板料进行圆筒形拉深实验，将实验所得工件利用三坐标测量仪进行尺寸坐标的测量，并对所得数据进行汇总处理，探究各向异性板料的塑性应变比r00、r45和r90对圆筒拉深回弹量的影响。其结果为:底部圆角处，材料塑性应变比r00、r45和r90整体增大时，在最大塑性应变比r45位置处回弹值减小，而在r45和r90位置处回弹值增大。法兰处，最小塑性应变比r90所在位置法兰边翘曲最为严重，而翘曲的平均值出现在最大塑性应变比r45所在位置。深拉深的筒壁处，最大塑性应变比r45所在位置材料厚度减薄最严重，回弹值最小;浅拉深中各方向上回弹值相差不明显。
　　在本课题中，利用数值模拟方法及实验方法探究了SS304各向异性板料中塑性应变比值r00、r45和r90对圆筒形拉深件底部圆角部分、直壁部分以及法兰部分回弹量的影响规律。以本文的研究结果为基础，对进一步设计出科学合理的模具及提高各向异性板料圆筒冲压成形精度，有着较为重要的学术意义和工程应用价值。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 本课题的研究背景

1．2 板料冲压成形回弹的研究进展

1．2．1 板料冲压成形回弹的理论研究

1．2．2 板料冲压成形回弹的有限元数值模拟及实验研究

1．2．3 圆筒拉深成形回弹的研究

1．3 本文主要研究内容

第二章 板料各向异性对圆筒拉深成形过程的影响

2．1 引言

2．2 板料成形中的各向异性理论

2．2．1 塑性应变比

2．2．2 Hill系列各向异性理论

2．2．3 Hosford系列各向异性理论

2．3 各向异性板料中塑性应变比对拉深成形的影响

2．3．1 各向异性板料中的面内同性厚向异性屈服准则

2．3．2 塑性应变比对圆筒拉深成形过程的影响

2．4 板料塑性应变比对圆筒拉深成形过程影响的数值模拟分析

2．4．1 圆筒拉深成形过程的数值模拟

2．4．2 圆筒拉深极限拉深高度的分析

2．4．3 圆筒拉深件厚度分布的分析

2．4．4 圆筒拉深件凸耳分布的分析

2．5 本章小结

第三章 板料塑性应变比对圆筒拉深成形回弹量影响的数值模拟研究

3．1 引言

3．2 材料塑性应变比的测定

3．3 材料塑性应变比波动性对回弹量影响的灵敏度分析

3．3．1 正交试验设计

3．3．2 不锈钢圆筒拉深件成形及回弹的数值模拟

3．3．3 回弹模拟后的尺寸采集

3．3．4 方差分析及灵敏度分析

3．4 本章小结

第四章 板料塑性应变比对圆筒拉深成形回弹量影响的实验研究

4．1 引言

4．2 实验方案设计

4．3 各向异性不锈钢板圆筒拉深件回弹量的尺寸采集

4．4 塑性应变比对板料圆筒拉深件回弹量的影响

4．4．1 相同压边力拉深高度下塑性应变比对底角部分回弹量的影响

4．4．2 相同压边力拉深高度下塑性应变比对法兰部分回弹量的影响

4．4．3 相同压边力拉深高度下塑性应变比对直壁部分回弹量的影响

4．4．4 不同压边力拉深高度下塑性应变比对直壁部分回弹量的影响

4．5 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢

附录