方盒形件拉深成形混合分块压边方法有限元模拟及实验研究

摘要

拉深成形过程中，起皱失稳和破裂失稳是最常见的两种缺陷。成形时，法兰变性区存在着较大厚度差异，因此在不同的变形位置和不同的变形区域所需要的压边力也存在差异，压边力较小时板坯容易出现起皱，压边力较大时板坯发生破裂失稳的风险又会增加，使成形极限降低。在板材成形领域，压边方法的改进和压边力的控制方法一直是研究的热点和技术难点之一。
　　针对盒形件的拉深成形，混合分块压边的方法相较于传统方法更有利于成形，即在拉深过程中对法兰直边区和圆角区沿周向分块压边，并在法兰圆角区采用径向分块压边。此外，还对直边区采用径向分块压边方法进行了研究。根据厚度梯度分布规律，将直边区压边块径向分为两部分。针对所研究的方盒形制件，直边区与圆角区压边力的最佳分配比例为0.8:1，直边区内、外压边块的压边力最佳分配比例为1.5:1。采用有限元模拟方法分析了凸凹模圆角半径、摩擦和板坯形状对方盒形件成形极限的影响。
　　然后，采用有限元模拟分析的方法，研究了方锥形件分别在整体压边、锥形凸模整体压边、带侧壁压边圈的整体压边和带侧壁压边圈的混合分块压边四种工艺条件下的成形过程，通过对表面质量、最大成形高度、厚度分布情况和最大拉应力等的比较分析，得出带侧壁压边圈的混合分块压边是拉深方锥形件的最佳方案。并利用厚度梯度分布规律，确定了方锥形件混合分块压边圈的分块方法和分块位置，即法兰圆角区采用整体压边方法，直边区采用径向分块压边方法，将直边区压边块分成内、外两部分。
　　最后，研制了盒形件拉深成形的实验系统，包括实验模具、液压系统和控制系统三部分。实验结果表明，该实验系统可以较好地实现方盒形件的混合分块压边方法，完成拉深成形过程。基于此系统通过更换不同直边相对长度的凸模和板坯材料，得出了在周向分块的基础上进行径向分块处理的必要性和随着强度系数减小，皱纹数量增多的结论。同时也得出了在其他成形条件相同的情况下，凹模与板料之间采用薄膜润滑比使用油润滑成形高度提高将近50％的结果。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2压边力及压边力控制技术研究现状

1.3课题研究意义

1.4 课题研究内容

第2章 方盒形件混合分块压边方法拉深成形有限元模拟

2.1引言

2.2 有限元分析模型的建立

2.3 基于正交试验的方盒形件新混合分块压边力比值的确定

2.4 凸凹模圆角半径对方盒形件成形极限的影响

2.5 摩擦对拉深成形的影响

2.6 板坯形状对方盒形件成形的影响

2.7本章小结

第3章 方锥形件混合分块压边方法拉深工艺有限元分析

3.1引言

3.2整体压边方法有限元模拟

3.3锥形凸模整体压边方法有限元模拟

3.4 侧壁压边的整体压边方法有限元模拟

3.5 侧壁压边的混合分块压边方法有限元模拟

3.6 不同压边工艺的对比

3.7 基于厚度梯度分布规律的方锥形件分块位置参数的确定

3.8本章小结

第4章 方盒形件混合分块压边方法拉深成形实验

4.1 方盒形件混合分块压边方法拉深成形实验系统

4.2实验及实验结果

4.3 本章小结

结论

参考文献

致谢